土壤酸碱性

第三节土壤的酸碱性土壤酸碱性一、土壤的酸性土壤酸性的概念：当土壤溶液中H+浓度大于OH-时，土壤呈酸性反应；H+浓度小于OH-时，呈碱性反应，两者相等时则为中性反应。酸性的来源：土壤中含有致酸物质如酸性盐、有机酸、无机酸所致。(一)土壤酸性产生的原因1.气候条件2.生物因素3.施肥灌溉因素（一）气候因素：它决定成土过程的淋溶强度。气温高、降雨量大的气候条件，母质、土壤中的盐基成分易于遭受淋失，使土壤逐渐酸化。反之，干旱气候，降雨量远远低于蒸发量，盐基成分积累于土壤及地下水，使土壤向碱化方向演化。即“南酸北碱”。（二）母质因素：母岩母质的组成性质对土壤酸碱度具有深刻的影响。如酸性岩上发育的土壤容易向酸性发展，而基性岩相反。(三）生物因素生物产生的CO2溶于水产生的H+对于土壤酸化有重要作用。另外植被不同，残体成分不同，影响土壤酸碱性。（四）施肥和灌溉的影响如酸性肥（NH4）2SO4、KCl长期使用造成土壤酸化等。土壤发生淋溶作用后,盐基离子减少,土壤胶体的负电荷点便逐渐被H+所占据,土壤盐基饱和度逐渐下降,氢饱和度逐渐提高,当土壤胶体上交换性氢离子饱和度达到一定程度时，晶架结构解体，八面体中解体，铝离子释放出来成为活性铝，被胶体吸附称为潜性酸。4.土壤中铝的活化二、土壤酸碱的存在形式和表示方法（一）土壤pH和酸碱性分级：土壤反应分为酸性、中性和碱性，其区分决定于土壤溶液中游离的H+与OH-的浓度的比例。土壤的酸碱度一般用pH值表示。土壤酸碱性的来源不仅决定于土壤溶液中H+,更重要的是决定于土壤胶体上致酸离子（H+和Al3＋）的数量。（二）土壤酸性与土壤酸度土壤酸度是土壤中氢离子数量的反映。因此土壤酸度可根据H＋在土壤中所在的部位而分为两种类型；活性酸度和潜性酸度。1、活性酸度：由土壤溶液中游离的H+所直接反映出来的酸度(强度指标)。2、潜在酸：由土壤胶体上所吸附的H+和Al3+所引起的酸度(数量指标)。潜性酸量，可用交换性酸或水解性度表示。(二)土壤酸度的类型：(1)交换性酸当用中性盐溶液如lmolKCI或0.06molBaCl溶液(pH＝7)浸提土壤时，土壤胶体表面吸附的铝离子与氢离子的大部分均被浸提剂的阳离子交换而进入溶液，浸出液中的氢离子及由铝离子水解产生的氢离子，用标准碱液滴定，根据消耗的碱量换算为交换性氢与交换性铝的总量，即为交换性酸量(包括活性酸)，以厘摩尔(+)/千克为单位，它是土壤酸度的数量指标。Al3++3H2OAl(OH)3+3H+生成的HCL解离度大，不能把胶体上H+和AL3全部交换出来。因此，所测得的交换性酸量，只是土壤潜性酸量的大部分，而不是它的全部。(2)水解性酸当土壤是用弱酸强碱的盐类溶液(常用的为pH8.2的lmolNaOAc溶液)浸提时，土壤吸附性氢、铝离子的绝大部分可被Na＋离子交换。Al(OH)3，在中性到碱性的介质中沉淀，而CH3COOH的解离度极小而呈分子态，故反应向右进行，直到被吸附的H＋和A13＋被Na＋完全交换，再以NaOH标准液滴定浸出液，根据所消耗的NaOH的用量换算为土壤酸量。交换酸和水解酸的实质是不同的，水解酸的实际测定，因用pH8.3的CH3COONa，测出了因Na+交换出的氢离子和铝离子产生的交换酸度，还包括了土壤溶液中的活性酸，因此测定结果是土壤总酸度。一般水解性酸度要比交换性酸度大。土壤活性酸度与潜性酸度的总量称为总酸度。通常用水解性酸度来指示总酸度，用作石灰施用量的依据。二、土壤的碱性（一）土壤碱性指标土壤溶液中OH－离子浓度超过H＋离子浓度时表现为碱性反应，土壤的pH愈大，碱性愈强。土壤碱性反应除常用pH表示以外，总碱度和碱化度是另外两个反映碱性强弱的指标。1.总碱度总碱度是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的总量土壤碱性反应是由于土壤中有弱酸强碱的水解性盐类存在，其中最主要的是碳酸根和重碳酸根的碱金属(Na、K)及碱土金属(Ca、Mg)的盐类存在。2.碱化度(钠碱化度:ESP)碱化度是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。碱化度（％）＝（交换性钠/阳离子交换量）×100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，pH大于8.5甚至超过10.0。这种土壤土粒高度分散，湿时泥泞，干时硬结，结构板结，耕性极差。土壤理化性质上发生的这些恶劣变化，称为土壤的“碱化作用”。土壤碱化度常被用来作为碱土分类及碱化土壤改良利用的指标和依据。我国将土壤碱化度为5％—10％定为轻度碱化土壤，10％—15％为中度碱化土壤，15％—20％为强碱化土壤。三、土壤酸碱性反应对作物生长的主要影响（一）直接影响植物生长不同的栽培作物适应不同的PH范围。有些对酸碱度要求比较严格，如茶树只能生长于酸性土；而甜菜和紫花苜蓿喜钙而只能生长在中性至微碱性土壤上；一般作物对土壤酸碱性的适应范围都较广，如马铃薯在PH4-8的范围内可以生长，但以PH5左右生长最好(表6－3)。对大多数作物来说，喜欢近中性的土壤，以PH6.0－7.5为宜（二）影响养分的转化和有效性在中性条件下，有机质矿化较快，土壤有效氮供应较好；PH6-7磷的有效性最大；Fe、Mn、Zn、Cu、Co强酸性条件下，溶解性强易对作物造成毒害Mo在碱性条件下有效性高，B在中性条件下有效性高。四、土壤的酸碱性与养分有效性的关系（三）影响土壤微生物活性土壤细菌和放线菌，均适于中性和微碱性环境。真菌在强酸性土壤中占优势。（四）影响土壤物化性质在碱土中，交换性钠多（占30％以上），土粒分散，结构易破坏。酸性土中，交换性氢离子多，盐基饱和度低，结构易破坏，物理性质不良。中性土中，Ca2＋、Mg2＋较多，土壤的结•铵态氮肥不宜施在碱性土壤上，且宜深施；•酸性土壤上应重视钼肥的施用；•碱性土壤上应注意铁、锰、铜、锌、硼的补充；土壤酸碱度（pH值）四、土壤缓冲性能在《土壤学》上，把土壤缓冲性定义为土壤抗衡酸、碱物质，减缓pH变化的能力。我们知道，如果把少量的酸或碱加到纯水中，则水的pH立即变化。但加入土壤不是这样，它的pH变化极为缓慢。土壤因施肥、灌溉等增加或减少土壤的H＋、OH－离子浓度时，土壤酸度变化可稳定保持在一定范围内，不致因环境条件的改变而产生剧烈的变化。这样，就为植物生长和土壤生物(尤其微生物)的活动创造了一个良好、稳定的土壤环境条件。事实上，土壤不仅仅具有抵御酸、碱物质，减缓pH变化的能力，即具有对酸碱的缓冲性。从广义而言，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。这主要是因为土壤是一个包含固、液、气三相组成的多组分开放的生物地球化学系统，包含了众多的、以多样化方式进行相互作用的不同化合物。土壤在固液界面、气液界面发生的各种化学、生物化学过程，常常具有一定的自身调节能力。所以，从某种意义上讲，土壤缓冲性不只是局限于对酸碱变化的一种抵御能力，而可以看作一个能表征土壤质量及土壤肥力的指标。1、土壤酸、碱缓冲原理(1)土壤中有许多弱酸——碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸等，当这些弱酸与其盐类共存，就成为对酸、碱物质具有缓冲作用的体系。如HAc+NaAc体系当加入HCl：NaAc+HClHac+NaCl当加入NaOH:Hac+NaOHNaAc+H2O（2）土壤胶粒上有交换性阳离子的存在。这是土壤产生缓冲作用的主要原因，它是通过胶粒的阳离子交换作用来实现的。当土壤溶液中H+增加时，胶体表面的交换性盐基离子与溶液中的H＋交换，使土壤溶液的H＋的浓度基本上无变化或变化很小。(M代表盐基离子，主要是Ca2＋、Mg2＋、K＋等)又如土壤溶液中加入MOH、解离产生M＋和OH－，由于M＋与胶体上交换性H＋交换，H＋转入溶液中，立即同OH－生成极难解离的H2O，溶液的PH值变化极微。（3）土壤中的许多两性物质，如蛋白质、氨基酸、胡敏酸等，既可中和碱，也可中和酸。（4）酸性土壤中铝离子的缓冲作用。在极强酸性土壤中（PH＜4〉，铝以正三价离子状态存在，每个Al3＋周围有6个水分子围绕着，当加入碱类使土壤溶液中OH－增多时，6个水分子中即有一二个解离出H＋以中和之。而铝离子本身留一二个OH－，这时，带有OH-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OH－被两个铝离子所共用，并且代替了两个水分子的地位。3.缓冲性能是土壤的一种重要性质。它可以稳定土壤溶液的反应，使酸碱度的变化保持在一定范围内。如果土壤没有这种能力，那么微生物和根系的呼吸、肥料的加入、有机质的分解等都将引起土壤反应的激烈变化，同时又造成养分状态的变化，影响养分的有效性，作物将难以适应。高产肥沃土壤有机质多，缓冲性能较强，具有较强的自调能力，能为高产作物协调土壤环境条件，抵制不利因素的发展。所谓肥土“饿得、饱得”，能自调土温，自调反应，其机理之一就是因为土壤缓冲性较强。而有机质贫乏的砂土缓冲性很小，自动调节能力低，“饿不得、饱不得”，经不起温度和反应条件的变化。对这类土壤，通过多施有机肥，掺混粘土等办法，既可培肥土壤，也提高了其缓冲性能。