第七章 土壤酸堿性

1、中國土壤酸堿性分布規(guī)律 中 國 土 壤 的 酸 堿 性 反 應(yīng) ， 大 多 數(shù) 在中 國 土 壤 的 酸 堿 性 反 應(yīng) ， 大 多 數(shù) 在pH4.58.5pH4.58.5之間。在地理分布上有之間。在地理分布上有“東南酸東南酸西北堿西北堿”的規(guī)律性。大致可以長江為界（北的規(guī)律性。大致可以長江為界（北緯緯33353335 ），長江以南的土壤為酸性或強酸），長江以南的土壤為酸性或強酸性，長江以北的土壤多為中性或堿性。我國性，長江以北的土壤多為中性或堿性。我國土壤的酸堿性南北差異很大，土壤的酸堿性南北差異很大，由南向北土壤由南向北土壤pHpH相差相差7 7個數(shù)量級。個數(shù)量級。 如吉林、內(nèi)蒙古、華北的

2、堿土如吉林、內(nèi)蒙古、華北的堿土pHpH值有的值有的高達高達10.510.5，而臺灣省的新八仙山和廣東省丁，而臺灣省的新八仙山和廣東省丁湖 山 、 五 指 山 的 黃 壤 ，湖 山 、 五 指 山 的 黃 壤 ， p Hp H 值 有 的 低 至值 有 的 低 至3.63.83.63.8。 概念概念:土壤反應(yīng)就是土壤酸堿性。土壤反應(yīng)就是土壤酸堿性。 土壤反應(yīng)分為酸性、中性和堿性，其區(qū)分決定土壤反應(yīng)分為酸性、中性和堿性，其區(qū)分決定于土壤溶液中游離的于土壤溶液中游離的H H+ +與與OHOH- -的濃度和比例。的濃度和比例。 土壤的酸堿度一般用土壤的酸堿度一般用pHpH值表示。值表示。一、土壤酸堿的

3、概念和酸堿性分級一、土壤酸堿的概念和酸堿性分級 強酸性強酸性 pH8.5土壤酸堿性的分土壤酸堿性的分級級二、土壤中氫離子和氫氧根離子的來源二、土壤中氫離子和氫氧根離子的來源氫離子的來源：氫離子的來源：土壤中的碳酸主要由植物根系和微生物呼吸以及有機質(zhì)分解產(chǎn)生的二氧化碳溶于水而生成。 。氫氧根離子的來源氫氧根離子的來源碳酸鈣水解碳酸鈣水解土壤酸度活性酸度潛性酸度 （一）（一）.活性酸活性酸-游離于土壤溶液中的游離于土壤溶液中的H H+ +所表現(xiàn)出來的酸度。所表現(xiàn)出來的酸度。-用用pH表示表示,測定時的水土比為測定時的水土比為1：1浸提測定浸提測定溶液中氫離子濃度溶液中氫離子濃度 -H-H+ +濃度

4、越大，活性酸度越強。濃度越大，活性酸度越強。活性酸度對土壤理化性質(zhì)、作物生長以及微生活性酸度對土壤理化性質(zhì)、作物生長以及微生物活動都有直接影響。物活動都有直接影響。（二）、潛性酸（二）、潛性酸1.1.概念與成因概念與成因 土壤膠粒上吸附的氫離子和鋁離子進土壤膠粒上吸附的氫離子和鋁離子進入土壤溶液后表現(xiàn)出來的酸度，稱為入土壤溶液后表現(xiàn)出來的酸度，稱為潛潛性酸。性酸。 通常用每通常用每kg干土中干土中H+的厘摩爾數(shù)來表示的厘摩爾數(shù)來表示只有鹽基不飽和的土壤，才有潛性酸。只有鹽基不飽和的土壤，才有潛性酸。潛性酸表現(xiàn)其酸性的機制潛性酸表現(xiàn)其酸性的機制 吸附的氫離子的解吸吸附的氫離子的解吸 吸附的鋁離子

5、的解吸和水解：吸附的鋁離子的解吸和水解：Al3+ + H2O Al(OH)2+ + H+Al(OH)2+ + H2O Al(OH)2+ + H+Al(OH)2+ + H2O Al(OH)3 + H+活性酸度與潛性酸度的關(guān)系活性酸度與潛性酸度的關(guān)系 同一平衡體系的不同表現(xiàn)形式同一平衡體系的不同表現(xiàn)形式 兩者可以相互轉(zhuǎn)化，并在一定條兩者可以相互轉(zhuǎn)化，并在一定條件下處于暫時的平衡態(tài)件下處于暫時的平衡態(tài) 潛性酸度是活性酸度的儲備潛性酸度是活性酸度的儲備 2.測定方法 -代換性酸度代換性酸度：用：用過量的中性鹽過量的中性鹽（如（如KClKCl）溶液與土壤作用，膠體上吸附的氫離子溶液與土壤作用，膠體上吸附

6、的氫離子和鋁離子和鋁離子的的大部分大部分被被代換出來，進入土代換出來，進入土壤溶液。再以壤溶液。再以標準堿液滴定溶液中的氫標準堿液滴定溶液中的氫離子離子，這樣測得的酸度稱為，這樣測得的酸度稱為代換性酸度。代換性酸度。 ( (包括活性酸包括活性酸) )。 H H+ + me/100g me/100g， CmolCmol（+ +）/kg/kg土壤土壤膠粒膠粒土壤土壤膠粒膠粒AL3+3KCL+ ALCL3K+K+K+土壤土壤膠粒膠粒H+KCL土壤土壤膠粒膠粒K+HCLALCL3+3H2OAL(OH)3+3HCL-水解性酸度：水解性酸度：用弱酸強堿鹽（通常用用弱酸強堿鹽（通常用pH8.2pH8.2的醋

7、酸鈉）溶液的醋酸鈉）溶液浸提，土壤吸附的氫離子和鋁離子浸提，土壤吸附的氫離子和鋁離子絕大部分絕大部分被被浸提出來，測得的酸度。浸提出來，測得的酸度。 H+土壤膠體Al3+ + 4CH3COONaNa+土壤膠體 + Al(OH)3 + 4CH3COOHNa+Na+Na+3H2O交換程度比用中性鹽溶液更為完全交換程度比用中性鹽溶液更為完全四、土壤堿性 土壤堿性是由于土壤中土壤堿性是由于土壤中OHOH- -濃度高于濃度高于H H+ +離離子濃度而造成的。子濃度而造成的。 （一）（一）. .形成機理：形成機理：土壤中土壤中OHOH- -主要來自主要來自于弱酸強堿鹽的水解和土壤吸附的鈉離于弱酸強堿鹽的水

8、解和土壤吸附的鈉離子的解離。子的解離。 土壤中的強堿弱酸鹽主要是碳酸鹽或重土壤中的強堿弱酸鹽主要是碳酸鹽或重碳酸鹽的堿金屬（碳酸鹽的堿金屬（K K+ +，NaNa+ +）或堿土金屬或堿土金屬（CaCa2+2+，MgMg2+2+）的鹽類。的鹽類。 （二）堿性的表示方法：（二）堿性的表示方法： PH、總堿度、總堿度、 總堿度：總堿度：HCO3和和CO32 也可以用土壤中也可以用土壤中HCO3和和CO32含量的重含量的重量百分數(shù)表示。量百分數(shù)表示。 碳酸鈣鹽、碳酸鎂鹽，溶解度小，產(chǎn)生的碳酸鈣鹽、碳酸鎂鹽，溶解度小，產(chǎn)生的堿度有限，堿度有限，而而土壤中土壤中HCO3和和CO32的水的水溶性強堿鹽（溶性

9、強堿鹽（NaNa、K K、CaCa、Mg)Mg)，在土壤溶，在土壤溶液中水解產(chǎn)生的堿度高，導(dǎo)致液中水解產(chǎn)生的堿度高，導(dǎo)致PHPH值高。值高。 含有游離碳酸鈣的土壤稱為含有游離碳酸鈣的土壤稱為石灰性土壤。石灰性土壤。 碳酸鈣的溶解度不大，水解作用弱，產(chǎn)碳酸鈣的溶解度不大，水解作用弱，產(chǎn)生的堿度也較弱。因此石灰性土壤的生的堿度也較弱。因此石灰性土壤的pHpH一般低于一般低于8.58.5，多在，多在7.0-8.07.0-8.0之間。之間。 土壤的交換性鈉是土壤堿性的重要指標。土壤的交換性鈉是土壤堿性的重要指標。520%堿化土堿化土 20% 堿土堿土鈉飽和度大于鈉飽和度大于15%時，土壤時，土壤pH可

10、達可達8.5，甚至于，甚至于10。五、影響土壤酸堿性的因素五、影響土壤酸堿性的因素（一）、（一）、氣候的影響氣候的影響（二）（二）母質(zhì)的影響母質(zhì)的影響（三）（三）自然植被自然植被（四）（四）地形地形（五）（五）人類耕作活動人類耕作活動（一）（一） 、氣候的影響：、氣候的影響： 它決定成土過程的淋溶強度。它決定成土過程的淋溶強度。 -南方多雨，鹽基淋失強烈，土壤鹽南方多雨，鹽基淋失強烈，土壤鹽基飽和度低，土壤多呈酸性。基飽和度低，土壤多呈酸性。-西北雨量較少，鹽基淋失較弱，鹽西北雨量較少，鹽基淋失較弱，鹽基飽和度較高，土壤多呈堿性?；柡投容^高，土壤多呈堿性。（二）（二） 、母質(zhì)的影響：、母質(zhì)的

11、影響： 母巖母質(zhì)的組成性質(zhì)對土壤酸堿度具有深刻母巖母質(zhì)的組成性質(zhì)對土壤酸堿度具有深刻的影響。的影響。-酸性巖上發(fā)育的土壤容易向酸性發(fā)展，而酸性巖上發(fā)育的土壤容易向酸性發(fā)展，而石灰?guī)r、基性巖、超基性巖的鹽基含量石灰?guī)r、基性巖、超基性巖的鹽基含量較高，發(fā)育的土壤較高，發(fā)育的土壤pHpH會比附近其它母質(zhì)會比附近其它母質(zhì)上發(fā)育的土壤高。上發(fā)育的土壤高。-濱海鹽土含有豐富的易溶鹽類及碳酸濱海鹽土含有豐富的易溶鹽類及碳酸鈣，加之地下水礦化度較高。因此，發(fā)鈣，加之地下水礦化度較高。因此，發(fā)育的土壤育的土壤的的pHpH一般較高，土壤常呈堿性。一般較高，土壤常呈堿性。（三）（三） 生物因素生物因素 生物產(chǎn)生的生

12、物產(chǎn)生的CO2CO2溶于水，產(chǎn)生的溶于水，產(chǎn)生的H H+ +對于土壤酸對于土壤酸化有重要作用。另外植被不同，殘體成分不化有重要作用。另外植被不同，殘體成分不同，影響土壤酸堿性。同，影響土壤酸堿性。 針葉林凋落物分解后形成的有機酸較多，鹽針葉林凋落物分解后形成的有機酸較多，鹽基較少，故其下的土壤一般呈酸性?；^少，故其下的土壤一般呈酸性。 濱海紅樹林殘體分解后形成大量濱海紅樹林殘體分解后形成大量SOSO4 42-2-，使土使土壤呈強酸性。壤呈強酸性。 一些耐鹽、耐堿的植物會選擇性地富集鹽基一些耐鹽、耐堿的植物會選擇性地富集鹽基離子，其殘體分解后會促進土壤堿性的發(fā)展。離子，其殘體分解后會促進土壤堿

13、性的發(fā)展。（四）（四） 、地形、地形 不同地形部位的鹽基淋失和富集狀況不同，不同地形部位的鹽基淋失和富集狀況不同，土壤土壤pHpH也有差異。也有差異。 地形高處的土壤的鹽基淋失較強烈，地形高處的土壤的鹽基淋失較強烈，pHpH可可能較低；能較低； 低洼處的土壤多接受鹽基的淀積，所以低洼處的土壤多接受鹽基的淀積，所以pHpH可能較高；可能較高； 內(nèi)陸一些閉流區(qū)域或集水洼地，由于大量內(nèi)陸一些閉流區(qū)域或集水洼地，由于大量富集徑流水帶來的富集徑流水帶來的CaCa，MgMg，K K，NaNa的重碳酸的重碳酸鹽類，鹽類，pHpH可能較高?？赡茌^高。（五）（五） 、人類耕作活動、人類耕作活動施肥和灌溉會改變土

14、壤酸度：施肥和灌溉會改變土壤酸度： 酸性肥料降低土壤酸性肥料降低土壤pHpH（KClKCl、NHNH4 4ClCl）；）； 施用石灰提高土壤施用石灰提高土壤pHpH； 污染水的灌溉；污染水的灌溉； 大氣污染大氣污染六、 土壤緩沖性能 概念及其意義概念及其意義 產(chǎn)生機制產(chǎn)生機制（一）、土壤緩沖性的概念和意義（一）、土壤緩沖性的概念和意義定義：定義：1 1、土壤膠體的陽離子交換作用、土壤膠體的陽離子交換作用 吸附的交換性鹽基離子對酸起緩沖作用；吸附的交換性鹽基離子對酸起緩沖作用； (S)-M + (S)-M + HClHCl (S)-H + (S)-H + MClMCl (M= (M=鹽基鹽基離子

15、離子) ) 吸附的吸附的H H+ +，AlAl3+3+對堿性物質(zhì)起緩沖作用對堿性物質(zhì)起緩沖作用 ( (S)-H + S)-H + NaOHNaOH (S)-Na + H (S)-Na + H2 2O O（二）、產(chǎn)生緩沖性能的機制（二）、產(chǎn)生緩沖性能的機制3 3、土壤、土壤中兩性物質(zhì)的存在中兩性物質(zhì)的存在 土壤中的蛋白質(zhì)、氨基酸等兩性膠體，既土壤中的蛋白質(zhì)、氨基酸等兩性膠體，既能中和酸又能中和堿。能中和酸又能中和堿。 R CH COOH + HCL = R CH COOH NH2 NH3CL R CH COOH+NaOH=R CH COONa NH2 NH2 +H2O4 4、 酸性土壤鋁離子對堿

16、的緩沖作用酸性土壤鋁離子對堿的緩沖作用 在在pH4pH4的土壤中，的土壤中，AlAl3+3+被被6 6個水分子所環(huán)個水分子所環(huán)繞，形成水合鋁離子。當(dāng)土壤中繞，形成水合鋁離子。當(dāng)土壤中OHOH- -增多增多時，水合鋁離子聚合成更大的離子團，時，水合鋁離子聚合成更大的離子團，釋放出釋放出H H+ +：2Al(H2O)63+ + 2OH- Al2(OH)2(H2O)84+ + 4H2OOH-由R.K.Schofield 提出的模型（條件：pH5)OH-pH6.5（中性）（中性）大多數(shù)土壤養(yǎng)分在大多數(shù)土壤養(yǎng)分在附近的有效性較高附近的有效性較高七、土壤反應(yīng)對土壤肥力和作物生長的影響、土壤反應(yīng)對土壤肥力和

17、作物生長的影響（一）、土壤反應(yīng)對土壤肥力的影響（一）、土壤反應(yīng)對土壤肥力的影響1、對土壤養(yǎng)分有效性的影響、對土壤養(yǎng)分有效性的影響2、對膠體帶電性的影響 pH升高，可變負電荷增多，CEC大，保肥能力增強；pH低，則反之。3 3、影響微生物活性、影響微生物活性土壤細菌和放線菌均適于中性和微堿性土壤細菌和放線菌均適于中性和微堿性環(huán)境。真菌在強酸性土壤中占優(yōu)勢。環(huán)境。真菌在強酸性土壤中占優(yōu)勢。4 4、對土壤物理性質(zhì)的影響、對土壤物理性質(zhì)的影響 土壤反應(yīng)影響土壤膠體上吸附的陽離子土壤反應(yīng)影響土壤膠體上吸附的陽離子種類，進而影響土壤的物理性質(zhì)。種類，進而影響土壤的物理性質(zhì)。 如：紅壤膠體上氫、鋁離子多，鈣

18、離子如：紅壤膠體上氫、鋁離子多，鈣離子少，所以結(jié)構(gòu)不良；少，所以結(jié)構(gòu)不良； 東北黑土中鈣離子多，加之有機質(zhì)含量東北黑土中鈣離子多，加之有機質(zhì)含量高，形成了豐富的團粒結(jié)構(gòu)，物理性狀高，形成了豐富的團粒結(jié)構(gòu)，物理性狀好。好。（二）、土壤反應(yīng)與植物生長（二）、土壤反應(yīng)與植物生長 不同作物對土壤酸堿性都有一定的要求，這是植物長期的自然選擇的結(jié)果。常見植物對土壤pH的要求見下表：園林植物適宜的園林植物適宜的pHpH范圍范圍適應(yīng)偏堿適應(yīng)偏堿性性pH7-8pH7-8適應(yīng)中到微適應(yīng)中到微堿性堿性pH6.5-pH6.5-7.57.5適應(yīng)中到微適應(yīng)中到微酸性的酸性的pH6-7pH6-7適應(yīng)偏酸性適應(yīng)偏酸性的的pH

19、5.5-pH5.5-6.56.5適應(yīng)酸性適應(yīng)酸性的的pH5-6pH5-6大理花大理花風(fēng)信子風(fēng)信子水仙水仙仙客來仙客來山月桂山月桂紫藤紫藤郁金香郁金香印度橡皮樹印度橡皮樹安祖花安祖花山茶花山茶花唐菖蒲唐菖蒲貼梗海棠貼梗海棠花柏類花柏類蓬萊蕉蓬萊蕉廣玉蘭廣玉蘭番紅花番紅花金魚草金魚草一品紅一品紅菊花菊花絲柏類絲柏類百日草百日草瓜葉菊瓜葉菊報春花報春花柑桔柑桔西府海棠西府海棠芍藥芍藥甘藍甘藍朱頂紅朱頂紅櫻花櫻花鐵線蓮鐵線蓮仙人掌類仙人掌類牽?；颗；ㄇ锖Ｌ那锖Ｌ拇蟛ㄋ咕沾蟛ㄋ咕战圩咏圩幼显纷显访廊私睹廊私掇较闼E藿香薊吊鐘海棠吊鐘海棠梨梨八、土壤酸堿度的調(diào)節(jié)、土壤酸堿度的調(diào)節(jié) ( (一）酸性土的改良一

20、）酸性土的改良 土壤酸度過強（土壤酸度過強（pHpH過低），不利于作物生長，過低），不利于作物生長，因此需要提高土壤因此需要提高土壤pHpH。 一般采用施石灰的辦法。一般采用施石灰的辦法。 使用的石灰材料是生石灰，即剛煅燒出的石灰，使用的石灰材料是生石灰，即剛煅燒出的石灰，CaOCaO： CaOCaO + H + H2 2O Ca(OH)O Ca(OH)2 2 Ca(OH)2 + (S) H (S) Ca + 2H2O H 如果膠體上存在的鋁離子，則形成氫氧化鋁如果膠體上存在的鋁離子，則形成氫氧化鋁沉淀：沉淀： Al Ca （S） Al + 2Ca(OH)2 (S) Ca + 2Al(OH)3

21、 Ca 施用石灰的益處施用石灰的益處1、降低酸度，提高鹽基飽和度；降低酸度，提高鹽基飽和度；2 2、促進團粒結(jié)構(gòu)的形成；、促進團粒結(jié)構(gòu)的形成；3 3、提高磷酸鹽、鉬酸鹽等的有效性；、提高磷酸鹽、鉬酸鹽等的有效性；4 4、提高微生物的活性；、提高微生物的活性；5 5、抑制鐵、鋁、錳的毒性；、抑制鐵、鋁、錳的毒性；過度施用石灰的負面影響過度施用石灰的負面影響 土壤板結(jié)，結(jié)構(gòu)變劣；土壤板結(jié)，結(jié)構(gòu)變劣； 部分微量元素有效性降低；磷的有效性部分微量元素有效性降低；磷的有效性也下降。因此，施用石灰要適量。也下降。因此，施用石灰要適量。影響石灰施用量的因素有：影響石灰施用量的因素有： 土壤潛性酸和土壤潛性酸

22、和pHpH；鹽基飽和度；鹽基飽和度；陽離子交換量；陽離子交換量；石灰需要量的估算石灰需要量石灰需要量= = 土壤體積土壤體積* *容重容重* *CECCEC* *（1-1-鹽基飽和度）鹽基飽和度） 單位：千克單位：千克/ /公頃公頃例子：某紅壤的例子：某紅壤的pHpH為為5.0, 5.0, 耕層土壤重為耕層土壤重為22500002250000kg/hmkg/hm2 2, , 土壤含水量為土壤含水量為20%, 20%, CECCEC為為1010cmolcmol/kg, /kg, 鹽基飽和度為鹽基飽和度為60%, 60%, 試計算達試計算達到到pH=7pH=7時時, , 中和活性酸和潛性酸的石灰需中和活性酸和潛性酸的石灰需要量要量( (理論值理論值).).中和活性酸中和活性酸: : pH=5pH=5時時, , 每升土壤溶液所含每升土壤溶液所含H H+ +為為1010-5-5mol,mol, 每公頃土壤水份