土壤酸化作业

土壤酸化万梦雪（土壤资源与遥感应用室）宁琪（封丘站）张澜（土壤生物与生化研究室）许敏（土壤化学与环境保护室）陆海龙（土壤化学与环境保护室）第三组成员2016.10.2515min内容土壤酸化的定义土壤酸化的分布现状土壤酸化的原因土壤酸化的本质土壤酸化的危害土壤酸化的改良土壤酸化的定义39.5亿公顷，1/32.04亿公顷，1/5赤道N40S40热带亚热带中国、南亚，东南亚非洲、澳洲东北部、南美洲灰化土北欧、北美、中国东北部土壤酸化的分布现状从世界范围来看，酸性土壤主要分布在两大地区，一是热带、亚热带地区，二是温带地区。土壤酸化的原因土壤酸化的原因分为自然因素和人为因素。自然因素：1.土壤母质。在母岩风化过程中所产生的钙镁钾钠等盐基成分已被淋失，无石灰性，盐基不饱和，呈微酸性至酸性反应。2.土壤本身是一种弱的胶体酸。粘土矿物是土壤酸的主要载体，硅氧四面体和铝氧八面体中的同晶替代所产生的负电荷可以吸附质子而表现为酸基；腐殖质的羧基、羟基和稀醇羟基在一定条件下离解也表现为酸基。3.植物吸收养分引起的土壤酸化。植物根系从土壤吸收养分离子的同时，要向土壤溶液分泌H+或OH-和HCO3-，以保持体系的电荷平衡。通常分泌的是酸性物质。4.土壤中生物的代谢活动。根系、微生物和其他各种各样生物有机体的代谢活动可以引起土壤的酸化。生物代谢不停地产生CO2、可溶性有机酸、酸性有机残余物等弱酸性物质，它们解离出的质子，可以与土壤交换点位上的盐基离子进行交换作用。5.胶体上吸附的H+和Al3+被其他置换到溶液中而使土壤呈酸性。气候生物地形母质成土年龄“五大成土因素”+人为活动干扰46亿年前38亿年前地球的形成生命的出现经历“沧海桑田”1902年合成氨自然过程人为干扰N肥的大量施用脱硅富铝化硝化致酸、酸沉降豆科植物种植、茶树致酸人为因素：由于肥料的大量施用，酸性气体的大量排放，导致酸沉降的增加。排放到空气中的SO2和NOx。有一部分直接渗入地表形成干沉降，另一部分经过一系列的化学反应最后形成强酸H2SO4和HNO3，雨水pH值随之下降形成酸雨，引起土壤酸化加剧。NO3--N硝化作用硝酸反原作用反硝化淋洗损失NH4+-N氨挥发吸附固定生物固定生物固定NH3+H2ONH4HCO3NH4NO3(NH2)2CONH4H2PO4(NH4)2SO4(NH4)2HPO4NONO2NH3N2ONH4+N2NO3-NH3N2H2OH2O长期施肥“硝化致酸”煤炭的燃烧SO42-酸沉降硝化致酸：2NH4++3O2---NH2OH---?---2NO2-+2H2O+4H++Energy氨氧化细菌（AOB）被植物吸收2molH+有机氮的矿化：产生NH4++OH-（豆科植物固氮）SXOYNXOYNH3NH4+HNO3H2SO4破坏臭氧层PM2.5—OHN2O环境效应利：弊：沉降到河流里，水体富营养化沉降到土壤中，土壤酸化对于缺氮土壤，增加肥效滞空能力弱N2O二次源石油化工汽车尾气和燃煤排放农田氨挥发土壤酸化的本质交换性氢学说：土壤酸度以土壤交换性氢为基础，土壤溶液中的H+主要来土壤交换性氢。土壤交换性H+土壤溶液中H+但是这个学说是错误的，一直到上世纪50年代才得以纠正。土壤交换性铝土壤溶液中Al3+溶液中Al3+水解产生H+交换性氢、铝学说：土壤酸度是以交换性氢和交换性铝的共同作用为基础的，而且以交换性铝为主。实际上矿质土壤中的交换性氢所占比例在5%以下。土壤遭受强烈淋溶作用，导致盐基离子大量淋失，土壤表面被交换性氢铝离子取代，土壤发生酸化。K+Cs+Ca2+Mg2+Na+Cd2+H+

H+Ca2+K+Cd2+氢铝转化Al3+Al3+Al3+Al3+H+Ca2+

H2O2H++OH-铝硅酸盐矿物Mg2+Na+

K+

Cs+土壤酸化的危害1.

酸化土壤可使土壤微生物种群变化，细菌个体生长变小，生长繁殖速度降低，如分解有机质及其蛋白质的主要微生物类群牙孢杆菌、极毛杆菌和有关真菌数量降低，影响营养元素的良性循环，造成农业减产。2.土壤结构被破坏，土壤板结，物理性状差，抗逆能力下降，蔬菜抵御旱、涝自然灾害的能力减弱。酸化土壤加速土壤矿物质营养元素的流失；改变土壤结构，导致土壤贫瘠，影响植物正常发育。3.酸性条件下，土壤中的氢离子增多，对蔬菜吸收其他阳离子产生颉颃作用。4.在酸性条件下，铝、锰的溶解度增大。土壤酸化后，可加速土壤中含铝的原生和次生矿物风化而释放大量铝离子，形成植物可吸收的形态铝化合物。植物长期和过量地吸收铝，会引起中毒，甚至死亡。pH=3.9pH=4.9Underfieldcondition,canolacannotgrowatpH3.9.WheatyielddecreasedwiththedecreasingpH.土壤酸化的改良1.酸雨的控制

我国的酸雨降水主要是以硫酸盐为主要成分，分布在长江以南地区，以局部冲刷和中长距离传输为其形成机制，对土壤环境的影响主要表现在土壤酸化，盐基离子大量流失，有毒金属离子活化和土壤酸化，盐基离子大量流失，有毒金属离子活化和土壤酶活性受到抑制等方面。因此我们可以采取措施来减少酸性气体的排出，如可以通过使用清洁煤技术或对酸量高的煤采用脱硫技术，从而减少SO2排放。对于NOx主要通过对汽车进行技术改造以减少尾气中NOx的排放量。

2.化学改良剂

(1)石灰改良剂石灰可以中和土壤的活性酸和潜酸，生成氢氧化物沉淀，消除铝毒，迅速有效的降低酸性土壤的酸度，还能增加土壤中交换性钙的含量。但施用石灰后土壤存在复酸化过程，即石灰的碱性消耗后土壤再次发生酸化，而且酸化程度比施用石灰前有所加剧。其原因是施用石灰增加了HCO-的活度，加速了有机质的分解和增加了植物秸秆和籽粒移走的Ca2+。因此，用石灰改良酸性土壤时应与其他碱性肥料（草木灰，火烧土等）配合使用。(2)矿物和工业废弃物的改良作用

近几年来人们又发现了一些矿物质和工业副产物也能起到改良酸性土壤的效果。如：磷石膏，粉煤灰，碱渣，磷矿粉和废液污染等工业废弃物磷石膏的主要成分是硫酸钙，还有一定量的PO43-,F-，Fe3+，Al3+及水解的磷矿粉和酸的不溶物等。磷石膏改良底层土壤可概括为“自动加石灰效应”，即土壤与硫酸钙反应后，SO42-和OH-之间的配位基交换作用产生碱度。(3)生物改良

酸性土壤微生物改良主要是利用绿肥及土壤中的一些动物来达到改良土壤的目的。在农业上利用有机物料改良酸性土壤已经有千余年的历史。土壤中施用有机物质不仅能提供作物需要的养分，提高土壤的肥力水平，还能增加土壤微生物的活性，增加土壤对酸的缓冲性能。有机物料还能与单体铝复合，降低土壤交换性铝的含量，减轻铝对植物的毒害作用，用作改良土壤的有机物料种类很多，在农业中取材也比较方便，如各种农作物的茎秆，家禽的粪肥、绿肥和草木灰等等。AlkalineslagimprovecanolagrowthControlAlkalineslag+ricechaffAlkaline