1、第八章第八章 土壤酸碱性和氧化还原性土壤酸碱性和氧化还原性第一节第一节 土壤酸碱性土壤酸碱性1、活性酸：、活性酸：指土壤固相与土壤溶液处于平衡状态时，土壤溶液中的指土壤固相与土壤溶液处于平衡状态时，土壤溶液中的H+离子浓度的离子浓度的负对数。以负对数。以pH表示，是一个表示，是一个强度指标强度指标。H+OH-=10-7mol/L 一、土壤酸度一、土壤酸度pH=7 时时,H+=OH-pH5.0 强酸性 pH5.0-6.5 酸性 pH6.5-7.5中性 pH8.5强碱性中国土壤中国土壤主要根据活性酸：主要根据活性酸：2、潜性酸：是土壤酸度的潜在来源。数量指标、潜性酸：是土壤酸度的潜在来源。数量指标
2、 表现：表现：1、土壤胶体活性功能团解离、土壤胶体活性功能团解离H+离子离子 R-COOH=R-COO-+H+2、土壤胶体上吸附的、土壤胶体上吸附的H+离子其它阳离子代换离子其它阳离子代换 3、土壤胶体上吸附的、土壤胶体上吸附的Al3+离子的作用离子的作用 交换性交换性Al3+离子进入溶液，离子进入溶液，Al3+离子水解，产生离子水解，产生H+(1)交换性酸度交换性酸度 （2）水解性酸度）水解性酸度用碱性盐（弱酸强碱盐），如醋酸钠，与土壤作用，所测得的酸度叫做水解性酸度3.活性酸与潜性酸的关系4、酸性土的成因、酸性土的成因 气候因素气候因素 岩石矿物的风化，盐基成分的淋溶，南酸北碱岩石矿物的风
3、化，盐基成分的淋溶，南酸北碱 生物作用生物作用 呼吸产生呼吸产生CO2，成，成H2CO3 残体分解产生有机酸，残体分解产生有机酸，CO2 硫化细菌和硝化细菌产生硫化细菌和硝化细菌产生 H2SO4，HNO3 施肥和灌溉的影响施肥和灌溉的影响 生理酸性肥料，生理酸性肥料，（NH4）2SO4，KCl等等 灌溉水质，矿区灌溉水质，矿区二、土壤碱度二、土壤碱度碱性反应是土壤溶液碱性反应是土壤溶液OH-超过超过H+时反映出来，时反映出来，pH越高，碱性越强。越高，碱性越强。2 2、土壤碱化度（钠饱和度）、土壤碱化度（钠饱和度）固相指标固相指标 交换性钠离子占阳离子交换量的百分数，即钠饱和度。交换性钠离子占
4、阳离子交换量的百分数，即钠饱和度。ESP 胶粒胶粒 Na+HOH=胶粒胶粒 H+NaOH 2 NaOH+H2CO3=Na2CO3+H2O 或或 NaOH+CO2=Na2HCO31 1、土壤总碱度、土壤总碱度 液相指标液相指标 石灰性土壤：具有石灰性反应的土壤。稀石灰性土壤：具有石灰性反应的土壤。稀HCl检验。检验。3 3、碱性土的成因、碱性土的成因 干旱气候；降水量低于蒸发量干旱气候；降水量低于蒸发量母质；母质；基性、超基性岩基性、超基性岩过量施用石灰；过量施用石灰；引灌碱性污水；引灌碱性污水；海水海水pH7.5-8pH7.5-8浸渍浸渍。三、土壤缓冲作用三、土壤缓冲作用1 1、定义、定义 狭
5、义：狭义：把少量的酸或碱加入到到土壤里，其把少量的酸或碱加入到到土壤里，其pH值的变化却不大，这值的变化却不大，这种对酸碱变化的抵抗能力，叫做种对酸碱变化的抵抗能力，叫做土壤的缓冲性能或缓冲作用土壤的缓冲性能或缓冲作用。广义：广义：土壤是一个巨大的缓冲体系，对营养元素、污染物质、氧化还土壤是一个巨大的缓冲体系，对营养元素、污染物质、氧化还原等同样具有缓冲性，具有抗衡外界环境变化的能力。原等同样具有缓冲性，具有抗衡外界环境变化的能力。2 2、土壤具有缓冲作用的原因、土壤具有缓冲作用的原因溶液中有弱酸及其盐类溶液中有弱酸及其盐类 土壤溶液中有碳酸、硅酸、磷酸、有机酸等弱酸及其盐类存土壤溶液中有碳酸
6、、硅酸、磷酸、有机酸等弱酸及其盐类存在（弱酸解离度小，其盐解离度大），形成良好的缓冲体系。在（弱酸解离度小，其盐解离度大），形成良好的缓冲体系。土壤胶体的阳离子交换作用土壤胶体的阳离子交换作用 盐基离子对酸性物质（盐基离子对酸性物质（H H+）起缓冲作用；致酸离子（）起缓冲作用；致酸离子（H H+和和AlAl3+3+）对）对碱性物质（碱性物质（OHOH-）起缓冲作用）起缓冲作用。u盐基饱和度盐基饱和度盐基饱和度越高，对酸缓冲能力越大；盐基饱和度越高，对酸缓冲能力越大；盐基饱和度越低，对碱缓冲能力越大。盐基饱和度越低，对碱缓冲能力越大。u阳离子交换量（阳离子交换量（CECCEC）CECCEC越大
7、，缓冲能力越大；粘粒矿物，越大，缓冲能力越大；粘粒矿物，有机质含量。粘土有机质含量。粘土 壤土壤土 砂土。砂土。3 3、影响土壤缓冲能力的因素、影响土壤缓冲能力的因素 土壤缓冲量：指土壤溶液土壤缓冲量：指土壤溶液pHpH值改变值改变1 1个单位所需要的酸量或碱量。用个单位所需要的酸量或碱量。用酸碱滴定法测定。酸碱滴定法测定。土壤酸、碱缓冲容量和滴定曲线土壤酸、碱缓冲容量和滴定曲线 在土壤悬液中连续加入标准酸或碱液，测定在土壤悬液中连续加入标准酸或碱液，测定pHpH的变化的变化,以纵座以纵座标表示标表示pHpH，横座标表示加的酸或碱量，绘制滴定曲线，又称，横座标表示加的酸或碱量，绘制滴定曲线，又
8、称缓冲缓冲曲线曲线。砖红壤、红壤和黄棕壤胶体的中和曲线（于天仁，1987）四、土壤反应与肥力的关系四、土壤反应与肥力的关系1 1、影响土壤微生物的活动、影响土壤微生物的活动 土壤细菌和放线菌，如硝化细菌，固土壤细菌和放线菌，如硝化细菌，固N N菌，纤维分解菌等，均菌，纤维分解菌等，均适宜于中性和微碱性环境；在酸性条件，活动急剧降低；真菌对酸适宜于中性和微碱性环境；在酸性条件，活动急剧降低；真菌对酸碱性要求不严格。碱性要求不严格。2 2、影响植物养分有效性、影响植物养分有效性 土壤pH6.5左右时，各种营养元素的有效度都较高，并适宜多数作物的生长。pH在微酸性、中性、碱性土壤中，氮、硫、钾的有效
9、度高。pH6-7的土壤中,磷的有效度最高。pH7时，则易产生磷酸钙沉淀，磷的有效性降低。铁、锰、铜、锌等微量元素有效度，在酸性和强酸性土壤中高；在pH7的土壤中，活性铁、锰、铜、锌离子明显下降，并常常出现铁、锰离子的供应不足。在强酸性土壤中，钼的有效度低。pH6时,其有效度增加。硼的有效度与pH关系较复杂,在强酸性土壤和pH7.08.5的石灰性土壤中,有效度均较低,在pH6.07.0和在pH8.5的碱性土壤中,有效度较高。3 3、与植物生长的关系、与植物生长的关系 植物生长对土壤反应的要求植物生长对土壤反应的要求 一般一般pH 6.5左右，各种养分有效性较高，大多数作物比较适宜。左右，各种养分
10、有效性较高，大多数作物比较适宜。中和交换性酸或水解性酸中和交换性酸或水解性酸依依CECCEC和盐基饱和度计算和盐基饱和度计算 2 2、酸性土壤石灰需要量、酸性土壤石灰需要量1 1、土壤酸度的调节、土壤酸度的调节 1）施用石灰，调节土壤酸度，防）施用石灰，调节土壤酸度，防Al,Mn危害危害 2）中和潜性酸）中和潜性酸 3）增加）增加Ca，改良土壤结构，改良土壤结构五、土壤酸碱性的调节五、土壤酸碱性的调节方法方法石灰需要量石灰需要量=土壤体积土壤体积 x 容重容重 x CEC x（1-盐基饱和度）盐基饱和度）石灰常数：石灰需用量理论值要乘以一经验常数，得出实际需用量。石灰常数：石灰需用量理论值要乘
11、以一经验常数，得出实际需用量。石灰石粉：石灰石粉：1.3;生石灰生石灰:0.5 施用有机肥：施用有机肥：CO2，有机酸，有机酸 S及含及含S化合物化合物 生理酸性肥料生理酸性肥料 石膏，硅酸钙，以钙换钠石膏，硅酸钙，以钙换钠3 3、改良土壤碱性改良土壤碱性第二节第二节 土壤氧化还原性土壤氧化还原性一、土壤氧化还原体系和氧化还原电位一、土壤氧化还原体系和氧化还原电位 1 1、常见的氧化还原体系、常见的氧化还原体系 体系体系 氧化态氧化态 还原态还原态 氧体系氧体系 O2 O2-氮体系氮体系 NO3-NH4+锰体系锰体系 Mn4+Mn2+铁体系铁体系 Fe3+Fe2+硫体系硫体系 SO42-S2-
12、有机碳体系有机碳体系 CO2 CH4 氢体系氢体系 2H+H2 土壤中主要氧化剂是土壤中主要氧化剂是O2，当土壤当土壤O2是被消耗后，其它氧化态物质是被消耗后，其它氧化态物质NO3-Mn4+Fe3+SO42-依次作为依次作为电子受体电子受体被还原。土壤中的还原物质主要是有被还原。土壤中的还原物质主要是有机质，特别是新鲜有机质。土壤中氧化态和还原态物质相对浓度受机质，特别是新鲜有机质。土壤中氧化态和还原态物质相对浓度受O2状状况，即通气性的影响。况，即通气性的影响。2 2、氧化还原电位氧化还原电位氧化还原反应的通式：氧化态氧化还原反应的通式：氧化态+ne-=还原态还原态 E0为标准氧化还原电位（
13、化学手册中可查到）,氧化态和还原态浓度相等时产生的电位 n为反应中电子转移数 用0.059时，单位为v，用59时为mvEhEh可作为土壤通气性的指标。可作为土壤通气性的指标。Nernst 公式公式（铂电极铂电极甘汞电极，毫伏计）甘汞电极，毫伏计）旱地一般旱地一般 300-600；若低于若低于200，排水不良；，排水不良；水田一般低于水田一般低于200-300，适宜，适宜180200，若低于，若低于100，强还原，长期，强还原，长期 -180以下，水稻死亡。以下，水稻死亡。二、土壤氧化还原状况与土壤肥力的关系二、土壤氧化还原状况与土壤肥力的关系 1、指示土壤通气和排水情况、指示土壤通气和排水情况2 2、土壤养分形态和供应情况、土壤养分形态和供应情况 高价高价低价低价3 3、强还原状况下有毒物质产生和积累强还原状况下有毒物质产生和积累 有机酸，有机酸，Fe2+Mn2+H2S CH4 H24 4、与微生物活性关系、与微生物活性关系 好气，厌气好气，厌气 土壤中土壤中Eh是不均一的是不均一的完
