10 土壤酸碱性.ppt

第1页：土壤酸碱性的概念

土壤酸碱性

指土壤溶液的反应，表征土壤溶液中 H⁺ 浓度和 OH⁻ 浓度的比例；同时也决定于土壤胶体上致酸离子（H⁺ 或 Al³⁺）或碱性离子的数量及土壤中酸性盐和碱性盐类的存在数量。

第2页：土壤酸性的来源

§1 土壤酸性

土壤中酸性的主要来源：

• 1）胶体上吸附的 H⁺ 或 Al³⁺
• 2）CO₂ 溶于水所形成的碳酸
• 3）有机质分解产生的有机酸、氧化作用产生少量无机酸
• 4）酸雨
• 5）施肥加入的酸性物质等
• 6）土壤中 Al 的活化（H⁺ 使铝八面体解体产生铝离子）

第3页：活性酸度与潜性酸度

活性酸度

土壤溶液中游离的 H⁺ 所直接显示的酸度，pH ＝ －log[H⁺]。

潜性酸度

土壤胶体上吸附的 H⁺、Al³⁺ 所引起的酸度，只有转移到土壤溶液中形成 H⁺ 时才显示酸性。

第4页：我国土壤pH的分布规律

我国土壤反应大多数 pH 值在4—9之间，在地理分布上有「东南酸而西北碱」的规律性，即由北向南，pH 值逐渐降低。

第5页：土壤潜性酸度

土壤潜性酸要比活性酸多得多，相差3—4个数量级。潜性酸的大小常用土壤交换性酸度和水解性酸度表示。

第6页：土壤酸度的指标

土壤酸度的指标

• 强度指标：pH、pH－0.5pCa（石灰位）
• 数量（容量）指标：交换性酸度、水解性酸度

第7页：交换性酸度与水解性酸度

（1）交换性酸度

用过量的中性盐溶液（1 mol/L 的 KCl、NaCl 或 BaCl₂）与土壤作用，将胶体表面上的大部分 H⁺ 或 Al³⁺ 交换出来，再以标准碱滴定溶液中的 H⁺，测得的酸度又称代换性酸度。

（2）水解性酸度

用弱酸强碱盐溶液（1 mol/L 醋酸钠）从土壤中交换出来的氢、铝离子所产生的酸度，一般比交换性酸度大得多。

第8页：酸性土的改良与石灰用量

酸性土的改良

• 酸性土壤通常通过施用石灰人为调节土壤酸度，常用水解性酸度的数值作为计算石灰施用量的依据
• 需中和的酸量 ＝ V×ρ×CEC×(1－BSP)，BSP 为盐基饱和度百分数
• 施用石灰的量和方法应根据植物生物学特性、土壤性质以及石灰种类而定

第9页：石灰用量与作物和土壤的关系

• 植物的生物学特性：不耐酸的作物要多施，耐酸的作物要少施
• 土壤性质：质地粘、有机质多的土壤缓冲力强，应多施；砂性强、有机质少的土壤，应酌量少施

第10页：改良酸性土的石灰种类

石灰种类

第11页：土壤碱性的来源

§2 土壤碱性

• 土壤碱性主要来源于土壤中交换性钠的水解所产生的 OH⁻
• 以及弱酸强碱盐类（如 Na₂CO₃ 和 NaHCO₃）的水解
• 土壤胶体－Na ＋ 2H₂O → 土壤胶体－2H ＋ 2Na⁺ ＋ 2OH⁻
• Na₂CO₃ ＋ 2H₂O → 2Na⁺ ＋ 2OH⁻ ＋ H₂CO₃
• NaHCO₃ ＋ H₂O → Na⁺ ＋ OH⁻ ＋ H₂CO₃

第12页：土壤总碱度

• 土壤中碱性盐类（特别是 Na₂CO₃ 和 NaHCO₃）的多少，有时叫做土壤总碱度（cmol/kg）
• 对于土壤溶液或灌溉水、地下水，其 Na₂CO₃ 和 NaHCO₃ 含量也叫做总碱度（cmol/L 或 g/L）

第13页：碱化度与碱化土分级

碱化度（ESP）

钠饱和度，即交换性钠离子占阳离子交换量（cmol/kg）的百分率：碱化度＝（交换性钠/阳离子交换量）×100%。

说明：钠饱和度为5%—20%时统称为碱化土，其中再按5%—10%、10%—15%、15%—20%划分为轻、中、强三级。

第14页：碱性土的改良

碱性土的改良

• 采用施石膏、磷石膏、明矾、硫酸铁等：土壤胶体－2Na ＋ CaSO₄ → 土壤胶体－Ca ＋ Na₂SO₄；Na₂CO₃ ＋ CaSO₄ → CaCO₃ ＋ Na₂SO₄
• 建立排灌系统，加强排水，淋洗土壤盐碱成分
• 配合种植绿肥，增加有机质，改良土壤结构

第15页：影响土壤酸碱反应的因素（一）

影响土壤酸碱反应的因素

• 1. 气候（盐基饱和度）
• 2. 生物（呼吸产生 CO₂，硝化菌产生硝酸，硫化菌产生硫酸）
• 3. 土壤空气中 CO₂ 的分压（2pH ＝ K ＋ pCa ＋ pCO₂）
• 4. 施肥：(NH₄)₂SO₄、KCl、NH₄Cl 为酸性和生理酸性肥料；CaO、CaCO₃、草木灰等为碱性肥料

第16页：影响土壤酸碱反应的因素（二）

• 5. 灌溉（氧化还原条件）
• 酸性土壤淹水后 pH 升高：Fe(OH)₃ ＋ 3H⁺ → Fe²⁺ ＋ 3H₂O；NH₃ ＋ H⁺ → NH₄⁺
• 碱性土壤淹水后 pH 降低：碱和碱性盐被溶解淋失

第17页：土壤胶体特性与极限pH

• 6. 土壤胶体特性：胶体上吸附的阳离子全部是致酸离子时称为「盐基完全不饱和态」，此时的 pH 为「极限 pH」；胶体上负电荷愈大，极限 pH 愈小
• 按胶体上吸附性 H⁺ 和 Al³⁺ 的解离度大小排序：有机胶体＜蒙脱石＜含水云母＜高岭石＜含水氧化铁、铝

第18页：土壤含水量对pH测定的影响

• 7. 土壤含水量：土壤 pH 一般随土壤含水量增加有升高的趋势，可能由于粘粒浓度降低使吸附性氢离子与电极表面接触机会减少，也可能因电解质稀释后阳离子更多解离进入溶液
• 测定土壤 pH 时应注意土水比（1:1，1:2.5）

第19页：土壤酸碱反应与植物生长

§3 土壤的酸碱反应与植物生长

• （1）影响土壤养分的转化和供应：① 影响土壤中微生物活性；② 影响养分的固定、释放与淋失
• （2）影响粘粒矿物的形成
• （3）影响土壤理化性质
• （4）影响作物生长

第20页：土壤酸碱性与植物生长示意图（一）

本页以示意图形式展示土壤酸碱性与植物生长的关系，不同作物适宜的 pH 区间见图中标注。

第21页：土壤酸碱性与植物生长示意图（二）

本页以示意图形式展示土壤 pH 对养分元素有效性的影响，各元素的适宜 pH 范围见图中标注。

第22页：土壤缓冲性能

§4 土壤缓冲性能

土壤缓冲性

土壤具有抵抗和缓和酸碱度变化的能力。

缓冲容量

使土壤溶液的 pH 值改变一个单位所需要加入的酸量或碱量；缓冲量愈大，pH 愈不易变化，缓冲能力愈强。

第23页：缓冲机制：交换性阳离子

土壤缓冲作用的机制

• （1）土壤胶粒上的交换性阳离子：土壤胶粒－M ＋ H⁺ → 土壤胶粒－H ＋ M⁺；土壤胶粒－H ＋ MOH → 土壤胶粒－M ＋ H₂O
• 缓冲能力的大小和它的阳离子交换量有关，交换量愈大，缓冲性能愈强
• 不同的盐基饱和度表现出对酸碱的缓冲能力不同

第24页：缓冲机制：弱酸盐与两性物质

• （2）土壤溶液中弱酸及其盐类的存在：H₂CO₃ ＋ Ca(OH)₂ ＝ CaCO₃ ＋ 2H₂O；Na₂CO₃ ＋ 2HCl ＝ H₂CO₃ ＋ 2NaCl
• （3）土壤中两性物质的存在：如氨基酸 R-CH(NH₂)-COOH 与 HCl 生成 R-CH(NH₃Cl)-COOH，与 NaOH 生成 R-CH(NH₂)-COONa ＋ H₂O

第25页：土壤缓冲作用的重要性

土壤缓冲作用的重要性

• （1）缓冲性有利于稳定土壤 pH，有利于维持微生物和植物的适宜生活环境
• （2）缓冲性有利于缓和土壤污染的危害

第26页：土壤缓冲容量示意图

本页为土壤缓冲容量示意图（Illustration of Buffering Capacity）：示意图加入酸后土壤胶体上交换性盐基（Ca、Mg、K）被 H⁺、Al³⁺ 替代、盐基饱和度由75%降至50%的过程，每个符号代表1 cmol(+)/kg，CEC 标注见图中所示。

第27页：石灰需要量与土壤pH关系图

本页为石灰需要量与土壤 pH 关系图（Buffering Capacity）：横轴为石灰 Ca(CO₃) 用量（Tons/acre），纵轴为土壤 pH，分别给出黏壤土（CEC＝25）、粉砂壤土（CEC＝15）与砂壤土（CEC＝5）的曲线，数值见图中标注。

说明：源文图中「CEC = 158」「CEC = 5120」为数字粘连，按土壤阳离子交换量的常规取值解读为 CEC＝15（粉砂壤土）与 CEC＝5（砂壤土）。