土壤的化學(xué)性質(zhì)

土壤的化學(xué)性質(zhì)第一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二第一節(jié)土壤膠體土壤膠體：土壤膠體微粒直徑的上限一般取2000毫微米（在膠體化學(xué)中，一般指分散相物質(zhì)的粒徑在1-100毫微米之間的為膠體物質(zhì)）。是土壤中高度分散的物質(zhì)1.土壤膠體的種類、構(gòu)造2.土壤膠體的性質(zhì)3.土壤的離子交換第二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二1.土壤膠體的種類和構(gòu)造1.1土壤膠體的種類

土壤礦質(zhì)膠體有機膠體有機---無機復(fù)合膠體第三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二1.2土壤膠體的構(gòu)造晶形膠粒：膠體內(nèi)部組成的分子或離子排列組合有嚴(yán)格的規(guī)律。（無機膠體）非晶形膠粒：膠體內(nèi)部組成的分子或離子排列無嚴(yán)格的規(guī)律。（有機膠體）第四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

非晶形膠粒

晶形膠粒第五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（1）微粒核（膠核）微粒核是土壤膠體微粒的核心部分，它是由組成膠體微粒的基本物質(zhì)的分子群所組成。膠核（2）擴(kuò)散雙電層擴(kuò)散雙電層是膠體表面電荷吸引反號電荷離子，在固相界面正負(fù)電荷分別排成兩層，在電解質(zhì)溶液中部分反號離子呈擴(kuò)散狀態(tài)分布。擴(kuò)散雙電層分以下兩層。雙電層第六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二①決定電位離子層是吸附在膠粒核表面，決定膠粒電荷正負(fù)及大小的一層離子。②補償離子層分為兩個層次：非活性補償離子層活性補償離子層（3）膠團(tuán)間溶液：膠體分散體系中的分散介質(zhì)，膠粒之間的土壤溶液。第七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二膠體微粒的擴(kuò)散雙電層構(gòu)造圖式第八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二膠團(tuán)雙電層膠核補償層（雙電外層）定位離子層（雙電內(nèi)層）不活動層擴(kuò)散層膠核微粒團(tuán)膠粒第九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二2.土壤膠體的性質(zhì)2.1巨大的比表面和表面能

比表面是指單位重量固體顆粒的表面積。

在物體的表面，由于表面分子的四周不都是相同的分子，受到的力就不均衡，使表面分子對外表現(xiàn)有剩余能量，這種能量是由于表面的存在而產(chǎn)生，所以叫做表面能。

第十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二2.2帶電性土壤膠體微粒都帶有一定的電荷，在多數(shù)情況下帶負(fù)電荷，但也有帶正電荷的，還有因環(huán)境條件不同而帶不同電荷的兩性膠體。土壤膠體微粒帶電的主要原因是由于微粒表面分子本身的解離所致。第十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（2）腐殖質(zhì)膠體帶電－COOH－COO－＋H＋◎－OH◎－O－＋H＋由于腐殖質(zhì)分子量大、官能團(tuán)多，解離后帶電量大，對土壤保肥供肥性有重要影響。

（1）含水二氧化硅（H2SiO3）H2SiO3SiO32－＋2H＋第十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二①同晶置換作用粘土礦物晶質(zhì)中的一種離子被另一種離子取代的過程。在這個過程中，只改變了礦物質(zhì)的化學(xué)成分，而礦物的結(jié)晶構(gòu)造不變，故叫做同晶置換作用。（3）粘土礦物膠體帶電

土壤中粘土礦物膠體一般都帶負(fù)電荷，其電荷來源有以下幾個方面：第十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

永久電荷：在巖石化學(xué)風(fēng)化過程中，因粘土礦物晶格內(nèi)發(fā)生同晶置換而產(chǎn)生的電荷。第十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二②晶格破碎邊緣帶電礦物質(zhì)風(fēng)化破碎過程中，晶格邊緣離子一部分電荷未被中和而產(chǎn)生剩余電荷，使晶體邊緣帶電。③晶格表面分子的解離當(dāng)土壤溶液pH值變化時，晶格表面的OH基發(fā)生解離。第十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

可變電荷：隨土壤pH值條件而改變的電荷，是由于膠體顆粒表面基團(tuán)的解離或質(zhì)子化而引起的。第十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

表面既帶負(fù)電荷，亦帶正電荷的土壤膠體稱兩性膠體,隨溶液土壤反應(yīng)的變化而變化（三水鋁石、腐殖質(zhì)上的某些原子團(tuán)在不同pH條件下等）。4．兩性膠體帶電第十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二以Al（OH）3為例說明如下：在堿性環(huán)境中帶負(fù)電：Al（OH）3＋NaOHAl（OH）2O－＋Na＋＋H2OAl（OH）3＋HClAl（OH）2＋＋Cl－＋H2O在酸性環(huán)境中帶正電：第十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二等電點：在某一pH條件下，當(dāng)負(fù)電荷和正電荷的數(shù)量相等時，膠體的凈電荷為零，這就是該膠體的等電點pH值。第十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二2.3土壤膠體的分散性和凝聚性

膠體微粒均勻分散在土壤溶液中成為膠體溶液狀態(tài)，稱為溶膠。（1）土壤膠體溶液（溶膠）（2）土壤中無定形的凝膠體（凝膠）

微粒彼此相互聯(lián)結(jié)凝聚在一起，呈無定型絮狀凝膠體，稱凝膠。第二十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（3）分散和凝聚作用

由溶膠聯(lián)結(jié)凝聚成凝膠的作用，叫做膠體的凝聚作用。凝聚的速度和強度與兩個因素有關(guān)：一是電解質(zhì)濃度；二是電解質(zhì)種類。第二十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二土壤膠體分散的原因主要是膠粒間帶同電荷，互相排斥，不易凝聚。土壤溶液發(fā)生凝聚而變成凝膠，主要是通過給膠體溶液增加電解質(zhì)或加入帶相反電荷的膠體或離子。電解質(zhì)對溶膠的凝聚作用最重要。第二十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

一般地，離子的價數(shù)越高，離子半徑越大，所產(chǎn)生的凝聚能力越強。常見陽離子凝聚力的排列順序是：Fe3＋＞Al3＋＞Ca2＋＞Mg2＋＞K＋＞NH4＋＞Na＋第二十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

凝膠分散成溶膠的作用，叫做膠體的分散作用。膠體的凝聚作用，有些是可逆的，有些是不可逆的。當(dāng)土壤干燥時，土壤溶液中的電解質(zhì)濃度相應(yīng)增大，土壤膠體易成凝膠狀態(tài)。相反，當(dāng)土壤水分增多土壤溶液濃度相應(yīng)降低，土壤膠體便會帶有多余的負(fù)電荷，互相排斥而成溶膠狀態(tài)。第二十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

一般土壤膠體處于凝膠狀態(tài)。只有當(dāng)漬水過多，或膠體吸附的陽離子主要是NH4＋、Na＋，而且又處于稀溶液中，土壤膠體才呈溶膠狀態(tài)。第二十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

第二節(jié)土壤的離子交換作用

土壤的離子交換作用是由土壤膠體引起的。土壤膠體的交換作用是指土壤膠體微粒擴(kuò)散層中的離子與土壤溶液中的離子相互交換過程。

可分為陽離子交換作用和陰離子交換作用兩種。第二十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

一、土壤的陽離于交換作用（一）陽離子交換作用的過程

是指酸膠體表面所吸附的陽離子與土壤溶液中的陽離子相互交換的過程。

土壤膠體是帶有負(fù)電荷的，因而具有一定的陽離子吸附能力，膠體所吸附的一部分陽離子在一定條件下可以與土壤溶液中的陽離子相互代換。第二十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二可用下式來表示：土壤Mg2＋

膠粒AI3＋

K＋

Ca2＋

土壤

10NH4＋

膠粒2H＋＋10NH4＋＋Ca2＋、Mg2＋、Al3＋、K＋、2H＋第二十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二1.可逆反應(yīng)，迅速平衡

（二）土壤陽離子交換作用的特點2.交換反應(yīng)是等量電荷對等量電荷的交換3.交換反應(yīng)的速度受交換點的位置和溫度的影響第二十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（三）影響陽離子交換作用的因素1．陽離子交換能力一種陽離子將它種陽離子從膠粒上交換下來的能力叫做該種陽離子的交換能力。

（1）離子電荷價三價＞二價＞一價（2）離子半徑及水化程度第三十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二1－－1.0081H＋

21.0000.10640.082Ca2＋

31.3300.07824.232Mg2＋

40.5370.13339.101K＋

50.5320.14318.011NH4＋

60.7900.09323.001Na＋

水化未水化交換力順序離子半徑（A）原子量價數(shù)離子離子半徑及水化程度與交換力的關(guān)系1－－1.0081H＋

21.0000.10640.082Ca2＋

31.3300.07824.232Mg2＋

40.5370.13339.101K＋

50.5320.14318.011NH4＋

60.7900.09323.001Na＋

水化未水化交換力順序離子半徑（A）原子量價數(shù)離子1－－

1.008

1H＋

21.0000.10640.082Ca2＋

31.330

0.07824.23

2Mg2＋

40.5370.13339.101K＋

50.532

0.143

18.011NH4＋

60.7900.093

23.00

1Na＋

水化未水化交換力順序離子半徑（A）原子量價數(shù)離子第三十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

土壤中常見的離子交換能力排列順序是：

Fe3＋＞Al3＋＞H＋＞Ca2＋＞Mg2＋＞K＋＞NH4＋＞Na＋

凡運動速度快的其交換能力也大。H＋半徑小，但水化很弱，水膜薄，運動速度快，因此它在交換能力上具有特殊位置。

第三十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

2．陽離子的相對濃度及交換生成物的性質(zhì)

K＋Ca2＋＋K2SO4

K＋＋CaSO4有利于向生成物方向進(jìn)行的條件▲生成物不斷被移走（生物吸收、淋溶）▲形成沉淀（礦物固定）不溶物或難溶物▲形成氣體土壤膠粒土壤膠粒第三十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

3.膠體性質(zhì)

交換量大的膠體結(jié)合兩價離子的能力強。第三十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二影響因素：

（1）土壤質(zhì)地一般是膠體物質(zhì)越多，陽離子交換量越大；膠體粒子越少交換量越?。煌寥蕾|(zhì)地愈細(xì)，礦質(zhì)膠體數(shù)量愈多，交換量也愈高。

1．土壤的陽離子交換量指每千克土壤或膠體吸附或代換周圍溶液中陽離子的厘摩爾數(shù)，單位為cmol／kg土。（四）土壤的陽離子交換量和鹽基飽和度第三十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二不同質(zhì)地土壤的陽離子交換量

25～307～187～81～5陽離子交換量粘土壤土砂壤土砂土土壤

單位：cmol(+)／kg第三十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（2）腐殖質(zhì)含量腐殖質(zhì)膠體陽離子交換量遠(yuǎn)大于礦質(zhì)膠體。（3）膠體種類有機膠體交換量最大；礦質(zhì)膠體中交換量大小是：蒙脫石＞伊利石＞高嶺石。（4）土壤酸堿反應(yīng)一般來說，隨土壤堿度增加(pH值增高)解離度增高，帶電量多，反之，隨土壤酸度增加(pH值降低)解離度降低，帶電量減少。

第三十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

我國土壤陽離子交換量，由南向北，由西向東有逐漸增多的趨勢。

陽離子可分為兩大類：陽離子的代換量是這兩類離子被吸收的總量。鹽基離子（Ca2＋、Mg2＋、K＋、Na＋、NH4＋等）H＋與Al3＋第三十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

2鹽基飽和度就是土壤吸附的交換性鹽基離子占交換性陽離子總量的百分?jǐn)?shù)。交換性鹽基離子總量（cmol／kg）陽離子交換量（cmol／kg）鹽基飽和度（％）=

——鹽基飽和度的大小常與雨量、母質(zhì)、植被等自然條件有密切關(guān)系。一般干旱地區(qū)的土壤鹽基飽和度大，多雨地區(qū)則小。第三十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（五）交換性陽離子的活度及影響因素★交換性陽離子活度指實際能解離的交換性陽離子的數(shù)量?！镉绊懸蛩兀?/p>

A交換性離子飽和度：膠體上某種陽離子占整個陽離子交換量的百分?jǐn)?shù)。B陪補離子的種類

離子相互抑制的能力順序Na＋＞K＋＞Mg2＋＞Ca2＋＞H＋＞Al3＋第四十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

C無機膠體的種類飽和度相同的條件下，高嶺石＞蒙脫石＞水云母D離子半徑大小與晶格孔隙大小鉀的離子半徑和銨的離子半徑的大小都接近于晶格孔隙的大小，晶格固定。第四十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

二、土壤陰離子交換作用

被膠粒表面正電荷吸附的陰離子與溶液中陰離子的交換，稱為陰離子交換。

第四十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

根據(jù)土壤膠體對陰離子的吸收力不同，可分為3種類型：

易被土壤膠體吸附的陰離子如H2PO4－、HPO42－、PO43－、HSiO3－、SiO32－及某些有機酸根。

很少被吸附甚至不能被吸收的陰離子，如NO3－、NO2－、Cl－等。

介于上述兩者之間的陰離子，如SO42－、CO32－、HCO3－以及某些有機酸根陰離子吸附的相對順序為：PO43－＞SiO42－＞CO22－＞SO32－＞Cl－＞NO3－

第四十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二第三節(jié)土壤溶液1.土壤溶液的組成1.1土壤溶液概念土壤溶液是指土壤水分及其所含溶質(zhì)、懸浮物與可溶性氣體的總稱。土壤溶液是一個極為復(fù)雜的體系，既有分子，又有離子與膠體；既有無機物，又有有機物。土壤的很多性質(zhì)都是通過土壤溶液表現(xiàn)出來的。第四十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二1.2土壤溶液的組成

（1）無機膠體：鐵鋁氧化物、氫氧化物等可形成無機膠體（2）無機鹽類：是溶質(zhì)的主要來源。（3）有機化合物：腐殖質(zhì)、有機酸、碳水化合物、蛋白質(zhì)等（4）絡(luò)合物：無機離子與有機物形成絡(luò)合物。（5）溶解性氣體：O2、CO2、N2、NH3。第四十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二2土壤溶液的濃度2.1土壤溶液濃度的特點土壤溶液濃度的特點是不均一性。（1）土壤膠體的離子代換土壤膠體表面不斷進(jìn)行著離子的吸附與釋放，使土壤溶液濃度處于變化之中。（2）土壤中根系與微生物分布不均根系和微生物吸收礦物養(yǎng)分，增加了濃度的不均一性。第四十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（4）濕度的變化：硝酸鹽、氯化物等隨水分增加，濃度降低。磷酸鹽變化不明顯，一價陽離子降低比鈣離子明顯。（3）溫度的變化溫度變化引起物質(zhì)溶解度的變化。不同溫度(℃)下的溶解度(g/100g)溫度010502850KNO3138209855Ca(H2PO4)2154170.5溫度02030020CaCl25957451020Ca(HCO3)2161166第四十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（5）溶液中各成分之間的相互作用堿土金屬與CO32-、SO42-、PO4-發(fā)生沉淀，硫酸鈉可以降低磷酸鈣的溶解度。（6）生物活動對養(yǎng)分吸收的不平衡生物選擇性吸收礦質(zhì)養(yǎng)，生長階段不同，植物對養(yǎng)分吸收也不同。（7）外界環(huán)境因素的影響降雨、灌溉、干旱、施肥、耕作等土壤溶液濃度的不均一，才導(dǎo)致了養(yǎng)分的遷移運動，有利于吸收。第四十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

2.2土壤溶液濃度范圍土壤溶液濃度一般在0.5-1.0g/kg，但是不同氣候條件下不同，干旱地區(qū)可在1.0-3.0g/kg，鹽土有時可達(dá)6.0g/kg。大于2.0g/kg時植物吸收水分受到影響。由于土壤溶液濃度過高，使植物不能吸收水分而導(dǎo)致的植物萎焉或枯死的現(xiàn)象稱之燒苗。第四十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二3土壤溶液中離子存在形態(tài)3.1離子存在形態(tài)（1）自由離子：以單個離子存在。（2）水合離子：離子與不同數(shù)目的水分子結(jié)合成水合物。如H3O+（3）離子對：帶相反電荷的離子由于庫侖力的作用而松弛地結(jié)合在一起。（4）絡(luò)離子：有有機絡(luò)離子和無機絡(luò)離子，絡(luò)離子是配位鍵結(jié)合。第五十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二3.2養(yǎng)分離子的有效性（1）離子活度：溶液中有效離子數(shù)并不等于濃度，主要是離子間的相互作用引起的。把實際有效離子的濃度稱為活度(a)，活度與濃度的比值稱為活度系數(shù)(f=a/c)。f總是<1，f越大，該離子有效度越高，即該離子在溶液中的自由離子數(shù)就越多。（2）養(yǎng)分離子有效性：植物主要吸收自由離子，自由離子有效性最高。第五十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二第三節(jié)土壤酸堿性

土壤酸堿反應(yīng)是氣候、植被、成土母質(zhì)等及人為因素共同作用的結(jié)果。

一、土壤反應(yīng)的概念

土壤反應(yīng)是土壤酸性或堿性的程度，常以pH值表示。第五十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二第五十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

根據(jù)我國土壤反應(yīng)的實際差異情況及其與肥力的關(guān)系，可把土壤反應(yīng)分為下列7級：土壤酸堿性分級

強酸性酸性微酸性中性微堿性堿性強堿性pH值＜4.5pH值4.5～5.5pH值5.6～6.5pH值6.6～7.4pH值7.5～8.0pH值8.1～9.0pH值＞9．0第五十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二第五十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二二、土壤酸性及其形成機理

土壤的酸度指土壤酸性的程度，以pH表示。它是土壤溶液中H＋濃度的表現(xiàn)，H＋濃度愈大，土壤酸性愈強。第五十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（一）土壤中酸性形成的機理土壤中H＋的來源土壤中鋁的活化第五十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

1.水的解離；

2.動植物呼吸作用排出的CO2溶解于水形成的碳酸解離產(chǎn)生的H＋；3.微生物分解作用產(chǎn)生的有機酸、無機酸解離產(chǎn)生的H＋;4.無機酸的形成由于氧化等作用的發(fā)生，使土壤中產(chǎn)生各種各樣的無機酸;5.酸雨：我國每年排放SO2約1.7×106～7噸土壤中H＋的來源有：第五十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二土壤中鋁的活化

土壤交換性H+的飽和度達(dá)到一定限度，就會破壞硅酸鹽粘粒晶體結(jié)構(gòu)，其水鋁片中Al轉(zhuǎn)化為活性Al3+，取代交換性H而成為交換性Al3+。因此，礦質(zhì)酸性土以交換性Al3+占絕對優(yōu)勢。第五十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（二）土壤酸度類型1．活性酸度

活性酸度是指土壤溶液中的氫離子濃度導(dǎo)致的土壤酸度，通常用pH值來表示。2．潛性酸度

潛性酸—土壤膠體吸附的H+、Al3+離子，在被其它陽離子交換進(jìn)入溶液后，才顯示酸性。以cmol/kg表示。

第六十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二用水浸提，得到的pH值反應(yīng)土壤活性酸的強弱。用KCl浸提，得到的pH值除反映土壤溶液中的氫離子外，還反映由K+交換出的氫離子和鋁離子顯出的酸性。

pH水>大于pH鹽

pH水與pH鹽差值可反映土壤鹽基飽和度，鹽基飽和度高的土壤，pH水與pH鹽的差值?。畸}基飽和度低的土壤，pH水和pH鹽的差值就大。

測定土壤pH值時的水土比，按國際土壤學(xué)會推薦用2.5:1，水土比大時，測出的pH值稍偏大。第六十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二1強酸性土交換性Al3+與溶液Al3+平衡,溶液中Al3+水解顯示酸性：Al3++3H2OAl(OH)3+3H+強酸性土中，Al3+大大多于交換性H+,是活性酸（溶液H+離子）的主要來源。

如：pH＜4.8的紅壤，交換性Al3+占總酸度的95%以上第六十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二2酸性和弱酸性土

鹽基飽和度高，交換性鋁以Al(OH)2+、Al(OH)2+等形態(tài)存在。其代入溶液后同樣水解產(chǎn)生H+離子：Al(OH)2++2H2OAl(OH)3+2H+

土壤交換性H+的離解也是溶液的H+來源。

第六十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（三）活性酸與潛性酸的關(guān)系

土壤活性酸是土壤酸度的根本起點，沒有活性酸就沒有潛性酸；先有活性酸，再轉(zhuǎn)化為潛性酸；潛性酸決定著土壤的總酸度（以強堿滴定的土壤酸度）。酸性強弱決定于潛性酸，主要是交換性Al3+；活性酸與潛性酸是土壤膠體交換體系中兩種不同的形式，可以互相轉(zhuǎn)化?；钚运崾菨撔运岬谋憩F(xiàn)。

第六十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

1、概念及土壤堿性的形成機理由碳酸鹽和重碳酸鹽導(dǎo)致土壤堿性的程度稱土壤堿度。形成堿性反應(yīng)的主要機理是堿性物質(zhì)的水解反應(yīng)。主要決定于土壤中碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鈣以及交換性Na＋的含量。

三、土壤堿性及其影響因素第六十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二(1)碳酸鈣水解

CaCO3+H2O+CO2Ca2++HCO3

-+OH-(2)碳酸鈉水解

Na2CO3+2H2O2Na++H2CO3

-+2OH-

碳酸鈉的來源：土壤礦物質(zhì)中鈉的碳酸化。風(fēng)化產(chǎn)物硅酸鈉與碳酸作用(析出SiO2):

CaCO3+NaClCaCl2+Na2CO3

(3)交換性鈉的水解

當(dāng)土壤膠體的交換性Na+積累到一定數(shù)量，土壤溶液鹽濃度較低時，Na+離解進(jìn)入溶液，水解產(chǎn)生NaOH，并進(jìn)一步形成碳酸鹽Na2CO3、NaHCO3。第六十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

2、影響土壤堿化的因素

(1)氣候因素(干濕度)堿性土分布在干旱、半干旱地區(qū)。在干旱、半干旱條件下，蒸發(fā)量大于降雨量，土壤中的鹽基物質(zhì)，隨著蒸發(fā)而表聚，使土壤堿化。(2)生物因素

Na、K、Ca、Mg等鹽基生物積累。一些植物適應(yīng)在干旱條件下生長，有富集堿性物質(zhì)的作用。

如:海蓬子含Na2CO33.75%，堿蒿含2.76%，鹽蒿含2.14%，蘆葦含0.49%。第六十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二(3)母質(zhì)

堿性物質(zhì)的基本來源。基性巖、超基性巖富含堿性物質(zhì)，含鹽基物質(zhì)多，形成的土壤為堿性。

(4)施肥和灌溉

施用堿性肥料或用堿性水灌溉會使土壤堿化。如都江堰水質(zhì)偏堿，長期用都江堰水灌溉的水稻田土壤pH有所提高。第六十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二四土壤酸堿度的指標(biāo)（一）、土壤酸度的強度指標(biāo)1、土壤pHpH=-lg(H+)（土壤平衡溶液）中性溶液：(H+)=(OH-)=10-7mol/L，pH=pOH=7土壤pH表示法：pH(H2O)—水浸提；pH(KCl)—中性鹽1mol/LKCl溶液浸提。一般土壤pH(H2O)＞pH(KCl)。地理分布。我國土壤大部分pH在4.5~8.5之間?！澳纤岜眽A，沿海偏酸，內(nèi)陸偏堿”的地帶性特點。第六十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（二）土壤酸度的數(shù)量指標(biāo)1、交換酸土壤膠體吸附的氫離子或鋁離子通過交換進(jìn)入溶液后所反映出的酸度。Al3++3H2OAl(OH)3+3H+第七十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

用過量的中性鹽，1mol/L的KCl溶液(pH5.5～6.0)與土壤膠體發(fā)生代換，K+交代換性氫或鋁離子進(jìn)入土壤溶液所表現(xiàn)的酸度（通過滴定得到的酸度）。交換性酸是酸度的容量因素，單位Cmol/kg。H++KCl土＝土K＋+HCl第七十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二2、水解酸

具有羥基化表面的土壤膠體，通過解離氫離子后所產(chǎn)生的酸度。CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH水解酸的測定是用1mol/L的CH3COONa(pH8.3)處理土壤。第七十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

交換酸和水解酸的實質(zhì)是不同的，水解酸的實際測定，因用pH

8.3的CH3COONa，既測定出羥基化表面解離的H+，也測出了因Na+交換出的氫離子和鋁離子產(chǎn)生的交換酸度，還包括了土壤溶液中的活性酸，因此測定結(jié)果是土壤總酸度。第七十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

（四）影響土壤酸度的因素1、氣候高溫多雨地區(qū)，風(fēng)化淋溶較強，特別是降雨量大而蒸發(fā)勢較弱地區(qū)，礦物巖石風(fēng)化所產(chǎn)生的鹽基物質(zhì)大量淋失，使土壤酸化。我國大陸以北緯30°為界，形成“南酸北堿”局面，與氣候條件有關(guān)密切相關(guān)。2、生物植物根系和微生物通過呼吸作用產(chǎn)生CO2，有機質(zhì)礦質(zhì)化也產(chǎn)生CO2，CO2溶解于水成碳酸。

第七十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二土壤中專性微生物如硫化硝化細(xì)菌，將含硫含氮有機物轉(zhuǎn)化成硫酸和硝酸，增強了土壤酸度。3、施肥和灌溉施用酸性肥或生理酸性肥，導(dǎo)致土壤酸化。4、母質(zhì)母質(zhì)中含酸性物質(zhì)使土壤酸化。5、酸雨6、土壤空氣的CO2分壓石灰性土壤pH隨Pco2增大而降低，變化于7.5~8.5之間(田間)。CaCO3-CO2-H2O體系：pH=6.03-2/3lgPco2

第七十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二7、土壤水分含量土壤pH測定時的稀釋效應(yīng)，應(yīng)控制土水比(一般1:2.5)。8、土壤氧化還原條件土壤淹水還原pH向中性點趨近，即酸性土pH升高，堿性土pH降低。酸性土還原pH升高，由于Fe2O3、MnO2還原溶解度增大，顯示堿性，有機質(zhì)加快還原過程。堿性土還原pH下降，主要由于在嫌氣條件下有機酸和CO2的積累過程及其綜合作用。

第七十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二五土壤緩沖性（一）土壤緩沖性概念土壤中加入酸性或堿性物質(zhì)后，土壤具有抵抗變酸和變堿而保持pH穩(wěn)定的能力，稱土壤緩沖作用，或緩沖性能。（二）土壤酸堿緩沖性1、土壤酸、堿緩沖原理(1)土壤中有許多弱酸——碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸等，當(dāng)這些弱酸與其鹽類共存，就成為對酸、堿物質(zhì)具有緩沖作用的體系。第七十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二如Hac+NaAc體系當(dāng)加入HCl：NaAc+HClHac+NaCl當(dāng)加入NaOH:Hac+NaOHNaAc+H2O(2)土壤具有陽離子交換作用土壤Ca2＋土壤H＋膠粒＋2HCl

←→膠粒H＋＋CaCl2

土壤H＋

土壤Na＋

膠粒＋NaOH

←→膠粒＋H2O(3)土壤中有兩性物質(zhì)第七十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二2、土壤酸堿緩沖容量和滴定曲線

緩沖容量(BufferingCapacity)—使單位(質(zhì)量或容積)土壤改變1個pH單位所需的酸或堿量。用酸堿滴定獲得繪制滴定曲線，稱緩沖曲線。不同土壤緩沖容量(曲線)不同，同一土壤緩沖容量(曲線斜率)也有變化。

土壤組分酸堿緩沖量的一般順序是：有機膠體＞無機膠體；蒙脫石＞伊利石＞高嶺石＞含水氧化鐵、鋁；腐殖質(zhì)＞粘土＞壤土＞砂土。

第七十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二（四）土壤酸堿性對土壤肥力和植物生長的影響

1對土壤養(yǎng)分有效性的影響

2對土壤微生物的影響

一般土壤細(xì)菌和放線菌適宜中性和微堿性的環(huán)境，強酸性土壤中真菌占優(yōu)勢（真菌可在酸性和堿性條件下活動）。第八十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二土壤pH與土壤微生物活性及養(yǎng)分有效性的關(guān)系第八十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

3對土壤膠體帶電性的影響

pH值高，陽離子交換量增強；pH值低，陽離子交換量減低，土壤保肥、供肥能力也降低。第八十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二4主要木本植物適宜pH值范圍大多數(shù)木本植物適宜微酸性到微堿性土壤，有些植物要求酸性土壤，在強堿性土壤上一般樹種都不能生長。（自然土壤可應(yīng)用指示植物判斷）酸性指示植物——馬尾松、油茶、茶、映山紅鐵芒箕、石松等。鈣質(zhì)指示植物——柏樹、蜈蚣草等。鹽堿指示植物——鹽蒿、堿蓬等。第八十三頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

不同植物對土壤酸堿性的適應(yīng)性是長期自然選擇的結(jié)果，差別在于：(1)生理適應(yīng)性，與遺傳性有關(guān)。(2)營養(yǎng)生理病，如酸性土缺鈣引起梨的黑心病。(3)營養(yǎng)菌害病，如馬鈴薯的瘡痂病為生鏈霉菌引起的，對錳敏感，酸性土壤中有效錳較多，能抑制這種病菌，故馬鈴薯適宜于酸性土。

第八十四頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二六、土壤反應(yīng)的調(diào)節(jié)（一）酸性土的調(diào)節(jié)

改良酸性土壤通常施用石灰、石灰石粉和堿性、生理堿性肥料。

（二）堿性土的調(diào)節(jié)

改良堿性土可施用石膏、明礬、硫酸亞鐵和硫磺等。此外，改良堿土還需要采取與灌溉、排水、園林植物栽培以及土壤耕作等相結(jié)合。第八十五頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

第四節(jié)土壤氧化還原反應(yīng)（指導(dǎo)自學(xué)）一、土壤氧化還原體系土壤中同一物質(zhì)可分為氧化態(tài)(劑)和還原態(tài)(劑)，構(gòu)成相應(yīng)的氧化還原體系

。第八十六頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二1

土壤空氣中Ｏ２是主要氧化劑

在通氣良好的土壤中，氧體系控制氧化還原反應(yīng)，使多種物質(zhì)呈氧化態(tài)，如NO3-、Fe3+、Mn4+、SO42-等。

2土壤有機質(zhì)特別是新鮮有機物是還原劑在土壤缺Ｏ２條件下，將氧化物轉(zhuǎn)化為還原態(tài)。

3土壤中氧化還原體系可分為無機體系和有機體系

無機體系的反應(yīng)一般是可逆的，有機體系和微生物參與條件下的反應(yīng)是半可逆或不可逆的。

第八十七頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

4、土壤氧化還原反應(yīng)不完全是純化學(xué)反應(yīng)很大程度上有微生物參與。如:NH4+→NO2-→NO3-分別在亞硝酸細(xì)菌和硝酸細(xì)菌作用下完成。

5、土壤是不均勻的多相體系不同土壤和同一土層不同部位，氧化還原狀況會有不同差異。

6、土壤氧化還原狀況隨栽培管理措施特別是灌水、排水而變化。

二、土壤氧化還原指標(biāo)１、強度指標(biāo)(1)氧化還原電位(Eh)：單位為伏(V)或毫伏(mV)第八十八頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二(2)電子活度負(fù)對數(shù)—pe(3)Eh與pH的關(guān)系土壤氧化還原反應(yīng)總有H+參與，H+活度對氧化還原平衡有直接影響。2、氧化還原強度指標(biāo)與數(shù)量因素的關(guān)系土壤還原性物質(zhì)包括有機和無機還原性物質(zhì)，還原性物質(zhì)總量可測定，但很難直接與Eh聯(lián)系起來。當(dāng)然土壤還原性物質(zhì)濃度仍與Eh有密切的統(tǒng)計相關(guān)性。第八十九頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二三、影響土壤氧化還原的因素

1、土壤通氣性2、微生物活動3、易分解有機質(zhì)的含量4、植物根系的代謝作用5、土壤的pH第九十頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二第五節(jié)土壤酸堿性和氧化還原狀態(tài)與生物環(huán)境（指導(dǎo)自學(xué)）一、生物對土壤酸堿性和氧化還原狀態(tài)適應(yīng)性1、植物適宜的酸堿度大多數(shù)植物適宜pH范圍6～8，即微酸至微堿性有的植物能適應(yīng)較寬pH范圍，有的只能在一定的pH范圍生長，可作為土壤酸堿性的指示植物。

酸性指示植物——馬尾松、油茶、茶、映山紅鐵芒箕、石松等。鈣質(zhì)指示植物——柏樹、蜈蚣草等。鹽堿指示植物——鹽蒿、堿蓬等。第九十一頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二

不同植物對土壤酸堿性的適應(yīng)性是長期自然選擇的結(jié)果，差別在于：(1)生理適應(yīng)性，與遺傳性有關(guān)。(2)營養(yǎng)生理病，如酸性土缺鈣引起梨的黑心病。(3)營養(yǎng)菌害病，如馬鈴薯的瘡痂病為生鏈霉菌引起的，對錳敏感，酸性土壤中有效錳較多，能抑制這種病菌，故馬鈴薯適宜于酸性土。

2、土壤Eh值范圍和植物生長

土壤中發(fā)生的一系列氧化還原反應(yīng)都在水的氧化還原穩(wěn)定范圍內(nèi)進(jìn)行的。

第九十二頁，共九十九頁，編輯于2023年，星期二土壤氧化性和還原性一般作如下區(qū)分：(1)Eh＞400mV

氧化性，O2占優(yōu)勢，各種物質(zhì)呈氧化態(tài)，如NO3-、MnO2、Fe2O3、SO42-等對旱作有利，對水稻不太