1、第九章第九章 土壤酸碱性及缓冲性土壤酸碱性及缓冲性l 土壤酸性土壤酸性l 土壤碱性土壤碱性l 土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响l 我国土壤酸碱性概况与土壤酸碱性调节我国土壤酸碱性概况与土壤酸碱性调节l 土壤缓冲性土壤缓冲性内容提要内容提要 土壤酸碱性土壤酸碱性是指土壤溶液的反应。是指土壤溶液的反应。它反映土壤溶液中它反映土壤溶液中H H+浓度和浓度和OHOH-浓度比例，同时也浓度比例，同时也决定土壤胶体上致酸离子（决定土壤胶体上致酸离子（H H+或或AlAl3+3+）或碱性离子）或碱性离子（NaNa+）的数量及土壤中酸性盐和碱性盐类的存在数）的数量及土壤
2、中酸性盐和碱性盐类的存在数量，是由母质、生物、气候以及人为作用等多种因子量，是由母质、生物、气候以及人为作用等多种因子控制的。控制的。土壤酸碱性土壤酸碱性第一节第一节 土壤酸性土壤酸性几种酸性土剖面图几种酸性土剖面图红壤红壤赤红壤赤红壤砖红壤砖红壤土壤酸性一、土壤酸性形成的原因一、土壤酸性形成的原因土壤酸性土壤酸性,一方面与溶液中一方面与溶液中H+浓度相关，另一方面更多浓度相关，另一方面更多的是与土壤胶体上吸附的致酸离子（的是与土壤胶体上吸附的致酸离子（H+或或Al3+）有密）有密切关系。切关系。土壤中酸性的主要来源土壤中酸性的主要来源：胶体上吸附的：胶体上吸附的H+或或Al3+、CO2溶于水
3、所形成的碳酸、有机质分解产生的有机酸、溶于水所形成的碳酸、有机质分解产生的有机酸、氧化作用产生少量无机酸、以及施肥加入的酸性物质氧化作用产生少量无机酸、以及施肥加入的酸性物质等。等。土壤酸性（1 1）水的解离水的解离：H H2 2O O H H+OH+OH-（2 2）碳酸的解离碳酸的解离：H H2 2COCO3 3 H H+HCO+HCO3 3-（3 3）有机酸的解离有机酸的解离：有机酸：有机酸 H H+RC RC（4 4）无机酸无机酸 ：硝化作用产生硝化作用产生硝酸硝酸、硫化作用可产生、硫化作用可产生硫酸硫酸；（；（NHNH4 4）2 2SOSO4 4、KC1KC1和和NHNH4 4C1C1
4、等等生理酸性肥料生理酸性肥料施入到土壤中，施入到土壤中，因为阳离子因为阳离子NHNH4 4+、K K+被植物吸收而留下被植物吸收而留下酸根酸根，导致，导致溶液中溶液中H H+增多。增多。（5 5）酸雨酸雨 ：pH5.6pH5.6的夹带大气酸性物质的降水。的夹带大气酸性物质的降水。O O-1.土壤中土壤中H+的来源的来源 土壤酸性酸雨！酸雨！在自然界自然产生的酸性物质，在正常的降雨过程在自然界自然产生的酸性物质，在正常的降雨过程中能稀释，使它们不会产生什么危害。中能稀释，使它们不会产生什么危害。人为活动人为活动:如燃煤发电厂、工业燃煤的锅炉、家庭炊如燃煤发电厂、工业燃煤的锅炉、家庭炊用和取暖用煤
5、以及机动车等排放的大量含硫和含氮用和取暖用煤以及机动车等排放的大量含硫和含氮的废气的废气,这些人类活动排放到大气中的这些人类活动排放到大气中的含硫和含氮的含硫和含氮的氧化物氧化物在运行过程中，经过复杂的大气化学和大气在运行过程中，经过复杂的大气化学和大气物理作用，形成硫酸盐和硝酸盐，与空气中水分反物理作用，形成硫酸盐和硝酸盐，与空气中水分反应形成酸，随雨、雪等降落到地面，就是硫酸和硝应形成酸，随雨、雪等降落到地面，就是硫酸和硝酸的水溶液，就形成了酸雨。酸的水溶液，就形成了酸雨。土壤酸性2.2.土壤中铝的活化土壤中铝的活化胶体上交换性铝离子被交换进入溶液后使土壤呈酸性。胶体上交换性铝离子被交换进
6、入溶液后使土壤呈酸性。氢离子进入土壤氢离子进入土壤，随着阳离子交换作用的进行，土壤盐基随着阳离子交换作用的进行，土壤盐基饱和度下降，而饱和度下降，而氢离子饱和度渐渐提高。氢离子饱和度渐渐提高。当土壤粘粒矿物表面吸附的氢离子超过一定限度时，这些当土壤粘粒矿物表面吸附的氢离子超过一定限度时，这些胶粒的晶体结构就会遭到破坏，有些胶粒的晶体结构就会遭到破坏，有些铝氧八面体铝氧八面体被解体，被解体，使铝离子脱离了八面体晶体的束缚，变成使铝离子脱离了八面体晶体的束缚，变成活性铝离子活性铝离子。活性铝离子被吸附在带负电荷的粘粒表面，转变为活性铝离子被吸附在带负电荷的粘粒表面，转变为交换性交换性铝离子铝离子，
7、交换性铝离子解吸后，水解形成，交换性铝离子解吸后，水解形成酸性：酸性：Al3+3H2O Al(OH)3+3H+土壤酸性1.1.活性酸活性酸 二、土壤酸的类型二、土壤酸的类型土壤溶液中游离的土壤溶液中游离的H H+所表现的酸度。所表现的酸度。活性酸度的表示：活性酸度的表示：决定土壤溶液中决定土壤溶液中H+H+浓度，通常用浓度，通常用pHpH值表示，值表示，即即pH=-lgHpH=-lgH+定义定义土壤酸性pH值值 酸碱度分级酸碱度分级 pH值值 酸碱度分级酸碱度分级 9.5 弱碱性弱碱性 碱性碱性 强碱性强碱性 极强碱性极强碱性 我国土壤酸碱度分级我国土壤酸碱度分级 土壤酸性 2.潜性酸潜性酸指
8、土壤胶体上吸附的指土壤胶体上吸附的H+和和Al3+所引起的酸度。所引起的酸度。这些离子只有当它们从胶体上解这些离子只有当它们从胶体上解离或被其它阳离子所交换而转移离或被其它阳离子所交换而转移到溶液中以后才显示酸性。到溶液中以后才显示酸性。定义定义表现形式表现形式测定方法测定方法代换性酸代换性酸 水解性酸水解性酸土壤酸性 用过量用过量中性盐中性盐（氯化钾、氯化钠等）溶液，与（氯化钾、氯化钠等）溶液，与土土壤胶体发生交换作用壤胶体发生交换作用，土壤胶体表面的氢离子或，土壤胶体表面的氢离子或铝离子被浸提剂的阳离子所交换，使溶液的酸性铝离子被浸提剂的阳离子所交换，使溶液的酸性增加。测定溶液中增加。测定
9、溶液中氢离子的浓度氢离子的浓度即得交换性酸的即得交换性酸的数量。数量。（1 1）交换性酸交换性酸土壤酸性交换性酸交换性酸（常用（常用1mol/L KCl提取）提取）cmol（+）kg-1M+M+4KClH+M+M+K+K+Al3+K+K+Al3+3H2O Al(OH)3 +3H+Al3+H+用中性盐溶液浸提而测得的酸量只是土壤潜性酸用中性盐溶液浸提而测得的酸量只是土壤潜性酸量的大部分，而不是它的全部。交换性酸在进行量的大部分，而不是它的全部。交换性酸在进行调节土壤酸度估算石灰用量时有重要参考价值。调节土壤酸度估算石灰用量时有重要参考价值。土壤酸性（2 2）水解性酸）水解性酸 CHCH3 3CO
10、ONaCOONa水解产生水解产生NaOHNaOH，pHpH值可达值可达8.58.5，NaNa+可以把绝大部分的代换性氢离子和铝离子代换可以把绝大部分的代换性氢离子和铝离子代换下来，从而形成下来，从而形成醋酸醋酸，滴定滴定溶液中溶液中醋酸的总量醋酸的总量即得即得水解性酸度水解性酸度。用过量用过量强碱弱酸盐强碱弱酸盐（CHCH3 3COONaCOONa）浸提土壤，胶）浸提土壤，胶体上的体上的氢离子或铝离子氢离子或铝离子释放到溶液中所表现出来释放到溶液中所表现出来的的酸性酸性。土壤酸性水解性酸水解性酸(用用pH8.2 NaOAc溶液提取）溶液提取）cmol（+）kg-1 Al3+M+M+H+4CH3
11、COONa M+M+Na+Na+Na+Na+4CH3COOH+Al(OH)3 用碱滴定溶液中用碱滴定溶液中醋酸的总量醋酸的总量即是即是水解酸的量水解酸的量。土壤水解酸。土壤水解酸反应生成难电离的反应生成难电离的Al(OH)Al(OH)3 3和和CHCH3 3COOHCOOH，所以反应向右进，所以反应向右进行彻底，即土壤胶体中吸附的行彻底，即土壤胶体中吸附的H H+和和AlAl3+3+能较完全被交换出能较完全被交换出来。水解性酸度也可作为酸性土壤改良时计算石灰需要量来。水解性酸度也可作为酸性土壤改良时计算石灰需要量的参考数据。的参考数据。土壤酸性 潜性酸潜性酸土壤土壤交换性酸交换性酸水解性酸水解
12、性酸 cmol(+)kg-1土土黄壤（广西）黄壤（广西）3.626.81黄壤黄壤(四川四川)2.062.94黄棕壤黄棕壤(安徽安徽)0.201.97黄棕壤黄棕壤(湖北湖北)0.010.44红壤红壤(广西广西)1.489.14水解性酸度一般要比交换性酸度大得多，但这两者水解性酸度一般要比交换性酸度大得多，但这两者是同一来源，本质上是一样的，都是潜性酸，只是是同一来源，本质上是一样的，都是潜性酸，只是交换作用的程度不同而已。交换作用的程度不同而已。几种土壤中的交换性酸和水解性酸量的比较几种土壤中的交换性酸和水解性酸量的比较土壤酸性 活性酸活性酸潜性酸潜性酸 3.活性酸与潜性酸的关系活性酸与潜性酸的
13、关系先有活性酸，后有潜性酸；先有活性酸，后有潜性酸；潜性酸大大地大于活性酸；潜性酸大大地大于活性酸；活性酸与潜性酸处于动态平活性酸与潜性酸处于动态平衡中。衡中。活性酸是土壤酸度的起源，代活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的表土壤酸度的强度强度；潜在酸是土壤酸度的主体，代潜在酸是土壤酸度的主体，代表土壤酸度的表土壤酸度的容量容量。土壤酸性第二节第二节 土壤碱性土壤碱性 几种碱性土剖面图几种碱性土剖面图石灰性土石灰性土滨海盐土滨海盐土土壤碱性l 土壤弱酸强碱盐的水解，碳酸及重碳酸的土壤弱酸强碱盐的水解，碳酸及重碳酸的钾、钠、钙、镁等盐类。如钾、钠、钙、镁等盐类。如NaNa2 2COCO3 3、N
14、aHCONaHCO3 3、CaCOCaCO3 3等等;l 其次是土壤胶体上的其次是土壤胶体上的NaNa+的代换水解作用。的代换水解作用。OH-的来源的来源土壤碱性1.碳酸钙水解碳酸钙水解 CaCO3+H2O Ca2+HCO3-+OH-2.碳酸钠的水解碳酸钠的水解 Na2CO3+2H2O 2Na+2OH-+H2CO3 3.交换性钠的水解交换性钠的水解 土壤胶体上交换性钠解吸土壤胶体上交换性钠解吸：xNa+yH2O （x-y）Na+yNaOH yH+一、土壤碱性形成的原因一、土壤碱性形成的原因土壤碱性二、土壤碱性的指标二、土壤碱性的指标 2.总碱度总碱度指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的总量指
15、土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的总量 总碱度总碱度=CO32-+HCO3-单位：单位：cmol(-)L-1 CaCO3及及MgCO3的溶解度很小，在正常的溶解度很小，在正常CO2分压下，它们在土分压下，它们在土壤溶液中的浓度很低，所以含壤溶液中的浓度很低，所以含CaCO3和和MgCO3的土壤，其的土壤，其pH值值不可能很高，最高的不可能很高，最高的pH值在值在8.5左右，这种因石灰性物质所引起左右，这种因石灰性物质所引起的弱碱性反应（的弱碱性反应（pH值值7.58.5）称为）称为石灰性反应，石灰性反应，该土壤称之为该土壤称之为石灰性土壤。石灰性土壤。1.pH值值土壤溶液中土壤溶液中OH-浓
16、度浓度H+浓度，浓度，pH7，土壤表现为碱性。，土壤表现为碱性。土壤碱性2.碱化度碱化度 碱化度（碱化度（%）=阳离子交换量交换性钠100 指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量的百分率指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量的百分率 当土壤碱化度达到一定程度，可溶盐含量较低时，土当土壤碱化度达到一定程度，可溶盐含量较低时，土壤就呈极强的碱性反应，土壤理化性质上发生恶劣变壤就呈极强的碱性反应，土壤理化性质上发生恶劣变化，称为土壤的化，称为土壤的碱化作用碱化作用。碱化层的碱化层的碱化度碱化度30%,30%,表层表层含盐量含盐量0.5%9.09.0定定为为碱土碱土。碱化度在碱化度在5%-20
17、%5%-20%时时称碱化土碱化土，土壤碱化度为土壤碱化度为5 51010定定为为轻度碱化土壤轻度碱化土壤，10101515为为中度碱化土壤中度碱化土壤，15152020为为强碱化土壤强碱化土壤。土壤碱性第三节第三节 土壤酸碱性对土壤肥力土壤酸碱性对土壤肥力 和植物生长的影响和植物生长的影响 1.1.对土壤微生物的影响对土壤微生物的影响 土壤土壤细菌细菌和和放线菌放线菌适宜于适宜于中性和微碱性环境中性和微碱性环境；在在强酸性土壤强酸性土壤中中真菌真菌则占优势则占优势 。2.2.对土壤胶体带电性影响对土壤胶体带电性影响 土壤环境土壤环境pH pH 值高值高时，土壤胶体时，土壤胶体负电荷数量增多负电
18、荷数量增多，相应相应 于阳离子交换量也增加，土壤于阳离子交换量也增加，土壤保肥性、供肥性增保肥性、供肥性增强。强。一、对土壤肥力的影响一、对土壤肥力的影响土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响3.3.对土壤养分有效性影响对土壤养分有效性影响植物营养元素的有效性与植物营养元素的有效性与pH的关系的关系l在在pH6.5附近，大多数营养元素的有效性附近，大多数营养元素的有效性都较高。都较高。lN、K、S元素在微酸性、中元素在微酸性、中 性、碱性土性、碱性土壤中都较高。壤中都较高。lP元素在中性土壤中有效性最高，元素在中性土壤中有效性最高，pH7时有效性降低。时有效性降低。lCa和和Mg在在pH6.5-8.
19、5有效性大，在强酸性有效性大，在强酸性和强碱性土壤中有效性较低。和强碱性土壤中有效性较低。lFe、Mn、Cu、Zn等微量元素有效性在等微量元素有效性在酸性和强酸性高。酸性和强酸性高。lMo在酸性土壤中有效性较低，在酸性土壤中有效性较低，pH6时有时有效性增加。效性增加。土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响二、对植物生长的影响二、对植物生长的影响 1.1.酸性土的指示植物酸性土的指示植物 铁芒箕铁芒箕（Dicranopteris linearisDicranopteris linearis）,生在华南酸性土上。生在华南酸性土上。地刷子地刷子（Lycopodium complanatumLycopod
20、ium complanatum），生在海拔较高的冷湿地区。），生在海拔较高的冷湿地区。铺地蜈蚣铺地蜈蚣（Lycopodium cernuumLycopodium cernuum），生在亚热带的潮湿地区。），生在亚热带的潮湿地区。只能在某一特定的酸碱范围内生长，这类植物可以为只能在某一特定的酸碱范围内生长，这类植物可以为土壤酸碱度起指示作用，习惯上被称为土壤酸碱度起指示作用，习惯上被称为指示植物指示植物。铁芒箕铁芒箕铺地蜈蚣铺地蜈蚣土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响2.钙质土的指示植物钙质土的指示植物 铁线蕨铁线蕨（Adiantum capillus-veneris）,分布在华南和西南分布在华南和
21、西南的石灰岩地区。的石灰岩地区。有尾铁线蕨有尾铁线蕨（Adiantum caudatum）,生长在华南。生长在华南。土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响3.盐土的指示植物盐土的指示植物海蓬子海蓬子（Salicornia herbaceaSalicornia herbacea），），分布在河北和辽东沿海的盐土上。分布在河北和辽东沿海的盐土上。盐爪爪盐爪爪(Kalidium gracileKalidium gracile)，分布在内陆盐土上。，分布在内陆盐土上。海蓬子海蓬子盐爪爪盐爪爪土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响4.盐碱土的指示植物盐碱土的指示植物盐吸盐吸（Suaeda ussuriensis）分
22、布在华北和东北的盐土、）分布在华北和东北的盐土、碱土和盐碱土上。碱土和盐碱土上。三棱草三棱草（Scirpus maritimus），生长在排水不良的盐土、），生长在排水不良的盐土、碱土和盐碱土上。碱土和盐碱土上。三春柳三春柳（Tamarix juniperina）,分布在渤海边和内蒙黄河分布在渤海边和内蒙黄河沿岸的盐土区。沿岸的盐土区。三棱草三棱草（三春柳三春柳土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响植物适宜的植物适宜的pHpH范围范围适应偏碱适应偏碱性性pH7-8适应中到微碱适应中到微碱性性pH6.5-7.5适应中到微酸适应中到微酸性的性的pH6-7适应偏酸性适应偏酸性的的pH5.5-6.5适应酸性
23、的适应酸性的pH5-6紫苜蓿紫苜蓿苹果苹果蚕豆蚕豆水稻水稻小麦小麦金花菜金花菜黄花苜蓿黄花苜蓿碗豆碗豆油菜油菜大麦大麦甜菜甜菜大麦大麦甜菜甜菜花生花生燕麦燕麦豆类豆类小麦小麦甘蔗甘蔗紫云英紫云英甜菜甜菜花菜花菜玉米玉米玉米玉米柑桔柑桔葡萄葡萄大麦大麦甘蓝甘蓝水稻水稻芝麻芝麻菠菜菠菜莴苣莴苣棉花棉花苹果苹果黑麦黑麦桔子桔子芦笋芦笋碗豆碗豆小米小米梨梨土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响砖红壤上的油棕林砖红壤上的油棕林砖红壤上的橡胶林砖红壤上的橡胶林 赤红壤上的荔枝园赤红壤上的荔枝园红壤上次生马尾松林红壤上次生马尾松林土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响红壤上的柑橘园红壤上的柑橘园红壤旱地上油茶红壤旱地上
24、油茶-大豆间作大豆间作红壤丘陵上种植的烟草和柑橘红壤丘陵上种植的烟草和柑橘黄壤上的杉木林黄壤上的杉木林土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响第四节第四节 我国土壤酸碱性概况我国土壤酸碱性概况 与土壤酸碱性调节与土壤酸碱性调节一、我国土壤酸碱性概况一、我国土壤酸碱性概况南酸北碱，一般在南酸北碱，一般在4.5-8.54.5-8.5之间。之间。吉林、内蒙古、华北的碱土的吉林、内蒙古、华北的碱土的pHpH值有的高值有的高达达10.510.5；台湾省新八仙山和广东省鼎湖山、；台湾省新八仙山和广东省鼎湖山、五指山的黄壤的五指山的黄壤的pHpH值有低至值有低至3.63.63.83.8，以上，以上是已知的我国土壤的
25、最高和最低是已知的我国土壤的最高和最低PHPH范围。范围。我国土壤酸碱性概况与酸碱性调节中国土壤酸碱度分布图中国土壤酸碱度分布图我国土壤酸碱性概况与酸碱性调节二、影响土壤酸碱性的因素二、影响土壤酸碱性的因素l 南方南方多雨，盐基淋失强烈，土壤盐基饱多雨，盐基淋失强烈，土壤盐基饱和度低，土壤多呈和度低，土壤多呈酸性酸性。l 西北西北雨量较少，盐基淋失较弱，盐基饱雨量较少，盐基淋失较弱，盐基饱和度较高，土壤多呈和度较高，土壤多呈碱性碱性。1.1.气候的影响气候的影响我国土壤酸碱性概况与酸碱性调节l 石灰岩、基性岩、超基性岩的盐基含量较高。石灰岩、基性岩、超基性岩的盐基含量较高。当土壤的淋溶程度较弱
26、时，土壤当土壤的淋溶程度较弱时，土壤pHpH会比附近会比附近其它母质上发育的土壤高。其它母质上发育的土壤高。l 滨海盐土含有丰富的易溶盐类及碳酸钙，加滨海盐土含有丰富的易溶盐类及碳酸钙，加之地下水矿化度较高。因此，发育的土壤的之地下水矿化度较高。因此，发育的土壤的pHpH一般较高，土壤常呈碱性。一般较高，土壤常呈碱性。2.母质的影响母质的影响我国土壤酸碱性概况与酸碱性调节l 不同植被凋落物的分解产物对土壤酸碱性产生不同不同植被凋落物的分解产物对土壤酸碱性产生不同影响：影响：针叶林凋落物分解后形成的有机酸较多，盐基较少，针叶林凋落物分解后形成的有机酸较多，盐基较少，故其下的土壤一般呈酸性。故其下
27、的土壤一般呈酸性。滨海红树林残体分解后形成大量滨海红树林残体分解后形成大量SOSO4 42-2-，使土壤呈强，使土壤呈强酸性。酸性。l 一些耐盐、耐碱的植物会选择性地富集盐基离子，一些耐盐、耐碱的植物会选择性地富集盐基离子，其残体分解后会促进土壤碱性的发展。其残体分解后会促进土壤碱性的发展。3.自然植被自然植被我国土壤酸碱性概况与酸碱性调节4.地形地形 不同地形部位的盐基淋失和富集状况不同，土壤不同地形部位的盐基淋失和富集状况不同，土壤pH也有也有差异：差异：l 地形高处地形高处的土壤的盐基淋失较强烈，的土壤的盐基淋失较强烈，pH可能可能较低较低；l 低洼处低洼处的土壤多接受盐基的淀积，所以的
28、土壤多接受盐基的淀积，所以pH可能可能较高较高；l 内陆内陆一些闭流区域或集水一些闭流区域或集水洼地洼地，由于大量富集径流水带，由于大量富集径流水带来的来的Ca，Mg，K，Na的重碳酸盐类，的重碳酸盐类，pH可能可能较高较高。我国土壤酸碱性概况与酸碱性调节5.人类耕作活动人类耕作活动l 施肥和灌溉会改变土壤酸度：施肥和灌溉会改变土壤酸度：酸性肥料降低土壤酸性肥料降低土壤pHpH（如（如KClKCl）；）；施用石灰提高土壤施用石灰提高土壤pHpH；l 污染水的灌溉；污染水的灌溉；l 大气污染；大气污染；l 淹水耕作等。淹水耕作等。我国土壤酸碱性概况与酸碱性调节6.盐基饱和度盐基饱和度一定范围内，
29、盐基饱和度越大，一定范围内，盐基饱和度越大，pHpH值越高。值越高。7.氧化还原条件氧化还原条件如在酸性土壤中，淹水后氧化还原电如在酸性土壤中，淹水后氧化还原电位降低，位降低，FeFe、MnMn等氧化物转换为还等氧化物转换为还原态而呈碱性。原态而呈碱性。我国土壤酸碱性概况与酸碱性调节三、土壤酸碱性调节三、土壤酸碱性调节土壤反应过酸或者过碱，都可以采取土壤反应过酸或者过碱，都可以采取适当的措施加以调节，以适应植物生适当的措施加以调节，以适应植物生长的需要。长的需要。土壤酸性的调节土壤酸性的调节土壤碱性的调节土壤碱性的调节我国土壤酸碱性概况与酸碱性调节 土壤酸度过强（土壤酸度过强（pH过低），不利
30、于作物生长，因过低），不利于作物生长，因此需要提高土壤此需要提高土壤pH。一般采用施石灰的办法。一般采用施石灰的办法。使用的石灰材料是生石灰（使用的石灰材料是生石灰（CaO）和熟石灰）和熟石灰（Ca(OH)2）。）。CaO+H2O Ca(OH)2 1.土壤酸性的调节土壤酸性的调节我国土壤酸碱性概况与酸碱性调节土壤胶体土壤胶体H+H+Ca(OH)2土壤胶体土壤胶体Ca2+2H2O土壤胶体土壤胶体Al3+Ca(OH)2土壤胶体土壤胶体Ca2+Al3+Ca2+Ca2+2Al（OH）3原理原理我国土壤酸碱性概况与酸碱性调节1、降低酸度，提高盐基饱和度；、降低酸度，提高盐基饱和度；2、促进团粒结构的形成
31、；、促进团粒结构的形成；3、提高磷酸盐、钼酸盐等的有效性；、提高磷酸盐、钼酸盐等的有效性；4、提高微生物的活性；、提高微生物的活性；5、抑制铁、铝、锰的毒性；、抑制铁、铝、锰的毒性；施用石灰的益处施用石灰的益处我国土壤酸碱性概况与酸碱性调节l 土壤板结，结构变劣；土壤板结，结构变劣；l 部分微量元素有效性降低；磷的有效性也部分微量元素有效性降低；磷的有效性也下降。下降。因此，施用石灰要适量。因此，施用石灰要适量。过度施用石灰的负面影响过度施用石灰的负面影响影响石灰施用量的因素有：影响石灰施用量的因素有：土壤潜性酸和土壤潜性酸和pH；盐基饱和度；质地；有机；盐基饱和度；质地；有机质含量；石灰的种
32、类和施用方法；作物的要求质含量；石灰的种类和施用方法；作物的要求等。等。我国土壤酸碱性概况与酸碱性调节石灰需要量石灰需要量=土壤体积土壤体积容重容重 CEC （1-盐基饱和度）盐基饱和度）单位：千克单位：千克/公顷公顷石灰需要量的估算石灰需要量的估算应用应用例子：某红壤的例子：某红壤的pH为为5.0,耕层土壤重为耕层土壤重为2250000kghm-2,土壤含水量为土壤含水量为20%,CEC为为10cmolkg-1,盐基饱和度为盐基饱和度为60%,试计算达到试计算达到pH=7时时,中和活性酸和潜性酸的石灰需要量中和活性酸和潜性酸的石灰需要量(理理论值论值).如何计算？如何计算？我国土壤酸碱性概况
33、与酸碱性调节中和活性酸中和活性酸:pH=5时时,每升土壤溶液所含每升土壤溶液所含H+为为10-5mol,每公顷土壤水份所含的每公顷土壤水份所含的H+为为:2250000 20%10-5=4.5molhm-2 pH=7时时,每升土壤溶液所含每升土壤溶液所含H+为为10-7mol,每公顷土壤水份所含的每公顷土壤水份所含的H+为为:2250000 20%10-7=0.045molhm-2 需要中和的需要中和的H+的量为的量为:4.5-0.045=4.455mol 所需所需CaO为为:4.455 56/2=124.74g中和潜性酸中和潜性酸:每公顷土壤所含的潜性酸量为每公顷土壤所含的潜性酸量为:225
34、0000 10/100（1-60%）=90000molH+需要需要CaO量量:90000 56/2=2520kghm-2从上述计算可知，从上述计算可知，中和活性酸所需的中和活性酸所需的石灰量极少，而中石灰量极少，而中和潜性酸所需的石和潜性酸所需的石灰很多。灰很多。计算出的理论值，计算出的理论值，实际用量一般低于实际用量一般低于理论需要量。理论需要量。我国土壤酸碱性概况与酸碱性调节2.2.土壤碱性的调节土壤碱性的调节用石膏来改良。原理如下：用石膏来改良。原理如下：土壤胶体土壤胶体Na+Na+CaSO4土壤胶体土壤胶体Ca2+Na2SO4Na2CO3+CaSO4 Na2SO4+CaCO3施用石膏是
35、通过离子代换作用把土壤中有害的钠离子代换出来，结施用石膏是通过离子代换作用把土壤中有害的钠离子代换出来，结合灌水使之淋洗。在重度碱化的土壤上，除施用石膏外，还可施用合灌水使之淋洗。在重度碱化的土壤上，除施用石膏外，还可施用其它的化学物质如：硫磺（经土壤中硫细菌的作用氧化生成硫酸）其它的化学物质如：硫磺（经土壤中硫细菌的作用氧化生成硫酸）和明矾（硫酸铝钾）、磷石膏、亚硫酸钙、硫酸亚铁、工业废料等，和明矾（硫酸铝钾）、磷石膏、亚硫酸钙、硫酸亚铁、工业废料等，都能降低土壤碱性。都能降低土壤碱性。我国土壤酸碱性概况与酸碱性调节第五节第五节 土壤缓冲性土壤缓冲性狭义：狭义：土壤抵抗酸碱物质，减缓土壤抵抗
36、酸碱物质，减缓pH变化的能力。变化的能力。广义：广义：土壤是一个巨大的缓冲体系，包土壤是一个巨大的缓冲体系，包 括对氧化还括对氧化还原、污染物质、养分等。指原、污染物质、养分等。指 抗衡外界环境变抗衡外界环境变化的能力。化的能力。土壤缓冲能力的大小一般用土壤缓冲能力的大小一般用缓冲量缓冲量来表示，即：来表示，即：使土壤溶液改变一个单位使土壤溶液改变一个单位pHpH值时所需要的酸或值时所需要的酸或碱的厘摩尔数碱的厘摩尔数(cmol(cmol)。一、定义一、定义土壤缓冲性二、土壤具有缓冲性的原因二、土壤具有缓冲性的原因 1.土壤胶体的阳离子交换作用土壤胶体的阳离子交换作用 是土壤产生缓冲性的主要原
37、因是土壤产生缓冲性的主要原因 土壤胶体吸附有土壤胶体吸附有H H+、K K+、CaCa2+2+、MgMg2+2+、AlAl3+3+等多种阳离子。等多种阳离子。由于这些阳离子有交换性能，故胶体上吸附的盐基离子能对由于这些阳离子有交换性能，故胶体上吸附的盐基离子能对加进土壤的加进土壤的H H+（酸性物质）起缓冲作用，而胶体上吸附的致（酸性物质）起缓冲作用，而胶体上吸附的致酸离子能对加进土壤的酸离子能对加进土壤的OHOH-（碱性物质）起缓冲作用。（碱性物质）起缓冲作用。土壤缓冲性2.2.土壤溶液中的弱酸及其盐类组成的缓冲系统土壤溶液中的弱酸及其盐类组成的缓冲系统 土壤中的碳酸、硅酸、胡敏酸等离解度很
38、小的弱土壤中的碳酸、硅酸、胡敏酸等离解度很小的弱酸及其盐类，构成缓冲系统，也可缓冲酸和碱的酸及其盐类，构成缓冲系统，也可缓冲酸和碱的变化。变化。如醋酸和醋酸钠盐的缓冲：如醋酸和醋酸钠盐的缓冲：CHCH3 3COOH+NaOH CHCOOH+NaOH CH3 3COONa+HCOONa+H2 2O O CH CH3 3COONa+HCl CHCOONa+HCl CH3 3COOH+NaClCOOH+NaCl土壤缓冲性3.3.土壤中两性物质的存在土壤中两性物质的存在 土壤中存有两性有机物和无机物，如蛋白质、氨基酸、土壤中存有两性有机物和无机物，如蛋白质、氨基酸、胡敏酸、无机磷酸等。如氨基酸，它的氨
39、基可以中和酸，胡敏酸、无机磷酸等。如氨基酸，它的氨基可以中和酸，羧基可以中和碱，因此对酸碱都具有缓冲能力。羧基可以中和碱，因此对酸碱都具有缓冲能力。R-CH-COOHNH2+HCl R-CH-COOHNH3Cl(氨基酸氯化铵盐）氨基酸氯化铵盐）R-CH-COOH +NaOH R-CH-COONaNH2NH2(氨基酸钠）氨基酸钠）土壤缓冲性4.在酸性土壤中，铝离子也能对碱起缓冲作用在酸性土壤中，铝离子也能对碱起缓冲作用 2Al(H2O)63+2OH-Al2(OH)2(H2O)84+4H2O 在极强酸性土壤中（在极强酸性土壤中（pH4），铝以正三价离子状态），铝以正三价离子状态存在，每个存在，每个
40、Al3+周围有周围有6个水分子围绕，当加入碱类个水分子围绕，当加入碱类时，时，6个水分子中即有一二个解离出个水分子中即有一二个解离出H+来中和来中和OH-。这时带有这时带有OH-的铝离子很不稳定，与另一个相同的铝的铝离子很不稳定，与另一个相同的铝离子结合，在结合中，两个离子结合，在结合中，两个OH-被两个铝离子所共被两个铝离子所共用，并且代替了两个水分子的地位，结果这两个铝离用，并且代替了两个水分子的地位，结果这两个铝离子失去两个正电荷。子失去两个正电荷。土壤缓冲性（2 2）不同的盐基饱和度表现出对酸碱的缓冲能）不同的盐基饱和度表现出对酸碱的缓冲能力是不同的。如果两种土壤阳离子交换量相力是不同
41、的。如果两种土壤阳离子交换量相同，则盐基饱和度大的，对酸的缓冲能力愈同，则盐基饱和度大的，对酸的缓冲能力愈高还是愈低？而对碱的缓冲能力愈高还是愈高还是愈低？而对碱的缓冲能力愈高还是愈低？低？思考为什么？思考为什么？（1）土壤缓冲能力的大小和它的阳离子交换量）土壤缓冲能力的大小和它的阳离子交换量有关。粘质土及有机质含量高的土壤、砂土及有关。粘质土及有机质含量高的土壤、砂土及有机质含量少的土壤的缓冲性哪个大？有机质含量少的土壤的缓冲性哪个大？土壤缓冲性三、土壤缓冲作用的重要性三、土壤缓冲作用的重要性l 缓冲性和适宜的植物生活环境缓冲性和适宜的植物生活环境 使土壤使土壤pH值在自然条件下不致于因外界条件改变值在自然条件下不致于因外界条件改变而剧烈变化，有利于营养无素平衡供应，维持一个适而剧烈变化，有利于营养无素平衡供应，维持一个适宜的植物生活环境。宜的植物生活环境。l 缓冲性和酸碱度改良缓冲性和酸碱度改良 土壤的缓冲性能愈大，改变酸性土（或碱性土）土壤的缓冲性能愈大，改变酸性土（或碱性土）pH所需要的石灰（或硫磺等）数量越多。所需要的石灰（或硫磺等）数量越多。土壤缓冲性
