第九章 土壤酸碱性和缓冲性

（一）土壤酸碱性对土壤肥力的影响 （二）土壤酸碱性对植物生长的影响

（一）土壤酸碱性对土壤肥力的影响

1.土壤酸碱性影响土壤微生物 2.土壤酸碱性影响土壤中养分离子的有效性 3.土壤酸碱性影响土壤胶体颗粒的带电性
1.土壤酸碱性影响土壤微生物

土壤酸碱性影响土壤微生物区系的分布和活性, 从而会影响土壤有机质分解和营养元素N、P、S 等的转化。

它一方面由土壤溶液中的H+所引起，另一方面也可由土 壤胶体上所吸附的H+，Al3+所引起。 活性酸度：由土壤溶液中H+所引起的酸度叫活性酸度； 潜性酸度：由土壤胶体吸附的H+，Al3+所引起的酸度叫 潜性酸度。

2．活性酸度pH（H20）


活性酸度大小决定于土壤溶液中H+离子的浓度， 一般用pH值表示。 pH值：指溶液中H+浓度的负对数。


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 碱的变化。 CH3COOH + NaOH —— CH3COONa + H2O CH3COONa + HCl ——CH3COOH + NaCl
（三）土壤中的两性物质的缓冲作用

土壤中存在两性的有机物和无机物，如蛋白质， 氨基酸，胡敏酸，无机磷等，它们既可以中和 酸，亦可以中和碱，如氨基酸，其氨基（-NH2） 可中和酸，其羧基（-COOH）可中和碱。
活性酸与潜性酸的关系

土壤中的活性酸(扩散于土壤溶液中的H+浓度)和 潜性酸(吸附在土壤胶体上的H+ 和Al3+)是属于同 一平衡系中的两种状态。
土壤胶体
H+
土壤胶体
+
H+

根据测定时所用浸提剂的不同，潜性酸又可分 为
– 交换性酸（或代换性酸）
– 水解性酸
1）交换性酸度

用过量的中性盐溶液(通常用1mol/L的氯化钾溶 液)处理土壤，它与土壤胶体上的H+ ，Al3+ 发生 交换作用，使交换性H+，Al3+进入土壤溶液所表 现的酸度。
第二节 土壤的缓冲性

一 土壤的缓冲性 二 土壤具有缓冲作用的原因 三 土壤缓冲性的意义
一 土壤的缓冲性

当对土壤加入少量酸碱物质后，土壤本身具有 缓和酸碱反应变化的能力，称为土壤缓冲性。
二 土壤具有缓冲作用的原因

（一）土壤胶体所吸附的交换性阳离子 （二）弱酸及其盐类 （三）土壤中的两性物质
（一）土壤胶体所吸附的交换性阳离子

土壤胶体上吸附了 H+ ，Al3+ ，K+ ， Na+ ， Ca2+ ， Mg2+等阳离子，它们具有交换性能，所以K+，Na+， Ca2+ ，Mg2+ 等盐基离子能对加入土壤的H+ （酸性 物质）起缓冲作用，而胶体上吸附的H+，Al3+则 能对OH-（碱性物质）起缓冲作用。
3 土壤呈碱性的原因

1）气候因素 2）生物因素 3）母质及农业措施
1）气候因素


碱性土壤大多分布在干旱，半干旱地区，降雨 少，淋溶作用弱，风化产生的碱金属和碱土金 属的盐类不能彻底淋洗出土体，土壤胶体表面 充满了这些阳离子，土壤溶液中也有相当数量 的这些盐类。 这些盐类水解后产生OH- ，使土壤呈碱性。这是 土壤碱性形成的根本原因。
（二）土壤碱度

1 概念 2 土壤碱化度 3 土壤呈碱性的原因
1 概念


土壤碱度：土壤表现出的碱性强弱程度。 通常亦以pH值表示。土壤溶液的碱性强弱，取 决于土壤中所含钙、镁、钠的碳酸盐和重碳酸 盐，以及交换性碱金属离子。 Na2CO3 + 2H2O= 2NaOH + H2CO3

3）母质因素

一些矿物成分中含有酸性基如黄铁矿（FeS）等， 经氧化而产生硫酸。
4）施肥和灌溉的影响

施 用 生 理 酸 性 肥 料 如 硫 铵 ， 明 矾 KAl(SO4)2·12H2O等，在土壤中残留大量酸根。

酸性污水、酸雨也可使土壤急剧酸化。
土壤溶液中H+的主要来源



1．动植物呼吸作用排出的CO2溶解于水形成的碳 酸解离产生的H＋ 2．微生物分解作用产生的有机酸、无机酸解离 产生的H＋ 3．土壤中铝的活化作用 4. 吸附性H＋和Al3＋的作用 5、酸雨
2）生物因素

生物对钾、钠、钙、镁等元素的富集作用 也是土壤碱性发展的重要因素。
3）母质及农业措施

土壤母质的化学成分，如石灰岩母质含有大量 的CaCO3 ，基性、超基性岩中含丰富的钾、钠、 钙等盐基物质，导致土壤中含有较多的盐基成 分，使土壤呈碱性反应。
三 我国土壤酸碱性概况

我国土壤pH值由西北向东南有逐渐降低的趋势。 大致表现为以北纬33⁰为界，长江以南多为酸性 或强酸性土，长江以北为中性或碱性。
土壤 Ca2＋ 土壤 H＋ 胶粒 ＋2HCl ←→ 胶粒 H＋ ＋CaCl2 土壤 H＋ 土壤 Na＋ 胶粒 ＋NaOH ←→ 胶粒 ＋H2O


胶体多，阳离子交换量大的土壤，其缓冲性强。 盐基饱和度大的土壤，缓冲酸的能力大； 潜性酸度大，盐基饱和度小的土壤，缓冲碱的 能力强。
（二）弱酸及其盐类
土壤酸碱性的调节

酸性土的调节：通常施用石灰、石灰石粉和碱 性、生理碱性肥料。
– 石灰需要量(理论值)=土壤体积(m3)×容重
(t/m3)×1000×阳离子交换量(cmol(+)/kg) /100×(1-盐基饱和度(%))×56/2/1000（单位： kg/ha）

碱性土的调节：施用石膏、硫磺、废硫酸、明 矾、硫酸亚铁和有机肥等


南方高温多雨，风化淋溶强烈，盐基易淋失， 土壤向酸化发展,广东鼎湖山土壤pH低至3.63.8. 北方多为干旱或半干旱，土壤表层盐基淋失少， 且土壤水分蒸发强，下层盐基随水分蒸发被带 到上层，因此土壤多呈中性至碱性反应。吉林， 内蒙的碱化土，pH有的高达10.5。
几个问题

2）水解性酸度

用弱酸强碱的盐类溶液（如pH8.2的1N的醋酸钠NaAcO） 与土壤胶体发生作用时，交换出来的H+ ，Al3+ 所产生的 酸度，称为水解性酸度。 水解性酸度一般大于交换性酸度。


土壤的酸化多产生于高温多雨的条件下：土壤 中盐基离子向下淋溶，H+取代胶体上原有金属离 子而被土壤吸附。
pH高时，负电荷增多，阳离子交换量增大，土 壤保肥供肥能力强； pH低，土壤保肥供肥能力相应降低。

（二）土壤酸碱性对植物生长的影响

1 植物生长均要求有一适宜的土壤酸碱度范围 2.土壤酸碱性对植物病虫害有很大的影响
1 植物生长均要求有一适宜的土壤 酸碱度范围


对林木而言，其PH值范围为3.5-9。 不同树种对土壤酸碱性要求不同，造林时一定要考虑 各造林树种的最适合的土壤pH范围，作到适地适树， 因地制宜。 茶树特别喜酸性，橡胶树、杉木、马尾松等喜酸性， 榆树，柏木喜石灰土；沙枣、枸杞等耐盐渍土。 在野外，可借助指示植物来初步判定土壤的酸碱性。 芒萁，映山红,桃金娘等为酸性土指示植物；盐蒿、碱 蓬为碱性土指示植物，铁线蕨为钙质土指示植物。
2.土壤酸碱性对植物病虫害有很大的影 响


因为地下害虫和某些病原菌要求一定范围的pH值环境条 件。 白蚁喜酸性土壤。金针虫生活最适合pH值为4.0-5.2， 竹蝗喜欢在中性到pH5左右的土壤中产卵，而金龟子幼 虫则喜欢碱性环境。 苗木，特别是喜酸性的针叶树，在中性到碱性的圃地上 易发生猝倒病，马铃薯的疮痂病易在pH6.5以上发生， 而十字花科的根肿瘤在酸性土壤上更易发生，向土壤施 用石灰可控制这些病原体，增强植物的抗病能力。
三 土壤缓冲性的意义


土壤缓冲性是土壤重要的化学性质之一。 如果土壤缓冲性很弱，则pH值很容易变化，对 植物生长和土壤生物，尤其是微生物的活动不 利； 土壤缓冲性强，则pH值稳定，这样就为植物生 长和土壤微生物活动创造了一个稳定的土壤酸 碱环境。

需要说明的是，土壤缓冲性能是有限度的。若 酸碱在土壤中长期累积，其数量超过了土壤的 缓冲能力时，土壤pH值会发生明显的变化。
hclchnacl三土壤中的两性物质的缓冲作用土壤中存在两性的有机物和无机物如蛋白质氨基酸胡敏酸无机磷等它们既可以中和酸亦可以中和碱如氨基酸其氨基nh如果土壤缓冲性很弱则ph值很容易变化对植物生长和土壤生物尤其是微生物的活动不土壤缓冲性强则ph值稳定这样就为植物生长和土壤微生物活动创造了一个稳定的土壤酸碱环境
– 土壤细菌和放线菌适宜中性和微碱性环境 – 真菌在酸性条件下占优势
2.土壤酸碱性影响土壤中养分离子的有 效性：

图中各营养元素条带宽度，表示该元素在不 同pH值下对植物的相对有效性。许多养分在 土壤呈中性反应时最有效。
及土 养壤 分 有与 效土 性壤 的微 关生 系物 活 性
pH
3.土壤酸碱性还影响土壤胶体颗粒的带 电性
水解产生OH-，使土壤呈碱性。 吸附在土壤胶体上的Na+ 也可产生水解作用，从 而使土壤显示碱性。
– 土壤胶体-Na+
+ H2O = 土壤胶体-H+ + NaOH
2 土壤的碱化度



交换性钠占阳离子交换量的百分数，即钠离子 的饱和度，也称土壤的碱化度。 它是衡量土壤是否碱化的重要指标。钠的饱和 度<5%为非碱化，在5%-10%为弱（轻度）碱化； 在10%-15%为中度碱化，15%-20%为强碱化。 钠的饱和度>30%，表层含盐量小于0.5%，且pH 值大于9.0的土壤叫做碱土。
土壤酸碱度分级（《中国土壤》）
土壤pH值 <5.0 5.0-6.5 6.5-7.5 酸碱性分级 强酸性 酸性 中性 土壤pH值 7.5-8.5 >8.5 酸碱性分级 碱性 强碱性
3．潜性酸度



潜性酸度：是由于土壤胶体上吸附的H+，Al3+所 引起的酸度 只有当它们被交换而进入溶液后产生了游离H+时 才显示酸性。 潜性酸度通常用1000克干土中H+离子的cmol数来 表示。
土壤缓冲量

是指使土壤溶液的pH值改变一个单位所需要加 入的酸量或碱量。
4 酸性土成因：

1）气候因素 2）生物因素 3）母质因素 4）施肥和灌溉的影响
1）气候因素

淋洗盐基离子，土壤中残留Al3+，H+。
2）生物因素


针叶林下的有机质可形成较多的富里酸，使土 壤产生酸性淋溶，加速盐基的淋失，使土体中H+ 增加。 土壤微生物和根系呼吸产生的CO2 和有机质分解 产生的有机酸，也可增加土壤溶液的H+。
– 若H+多于OH-，则土壤呈酸性
– 若OH-多于H+，则土壤呈碱性 – 若二者相等，土壤呈中性反应
二 土壤酸碱度

（一）土壤酸度

（二）土壤碱度
（一）土壤酸度：

1. 2. 3. 4.
概念 活性酸度pH（H20） 潜性酸度 酸性土成因
1. 概念

土壤酸度：指土壤表现出的酸性程度。
什么是pH值？ 什么是活性酸度？ 什么是潜性酸度？ 土壤酸碱度分级用的是什么酸度作为分级标准？ 用H2O、KCl和醋酸钠溶液浸提土壤测得的分别是什么酸 度？ 活性酸度、交换性酸度和水解性酸度的强弱顺序如何？ 我国土壤“南酸北碱”的主要原因是什么？ 土壤碱化度是指什么？
四 土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响
第9章 土壤酸碱性和缓冲性
第一节 土壤酸碱性 第二节 土壤的缓冲性


第一节 土壤酸碱性

一 二 三 四
土壤酸碱性的基本概念 土壤酸碱度 我国土壤酸碱性概况 土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响
一 土壤酸碱性的基本概念

通常土壤溶液中存在少量的H+和OH-，其相对 数量的多少决定土壤溶液的酸碱性：
– H+离子浓度大，pH值愈小，土壤酸度就越大 – H+离子浓度小，pH值愈大。
土壤酸碱度分级（《土壤学》（北方本））
pH值 <4.5 4.5-5.5 5.5-6.0 6.0-6.5 6.5-7.0 酸碱度分级 极强酸性 强酸性 酸性 弱酸性 中性 pH值 7.0-7.5 7.5-8.5 8.5-9.5 >9.5 酸碱度分级 弱碱性 碱性 强碱性 极强碱性