07 第七章 土壤酸碱性与缓冲性
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土壤碱性主要来自土壤中大 量存在的碱金属和碱土金属的盐 类 水 解 ， 比 如 K、Na、Ca、Mg 的碳酸盐和重碳酸盐，其中 CaCO3最多。 我国西北、华北地区土壤中 CaCO3含量较高，常称为石灰性 土壤。由于CaCO3为难溶性碱性 盐，所以一般石灰性土壤在微碱 性至碱性之间（7.5＜PH＜8.5）。 土壤溶液中有易溶性碱性盐 （如 Na2CO3 等）时，土壤的碱 性可能会较强（PH＞8.5）。 石灰性土壤剖面
二.土壤碱度的表示
2.钠吸附比（SAR-Sodium adsorption ratio） 由于影响ESP因素很多，测定交换性钠和交换性阳离子相对较困 难，因此提出相对容易测定的钠吸附比代替ESP.
定义式
SAR
[ Na ]
[ Ca
2
Mg 2
2
]
[ Na ]
[ Ca 2 Mg 2 ] 2
土壤中交换性H/Al当量比随时间的变化 土壤 砖红壤 红壤（第四纪） 红壤（花岗岩） 黄壤 灰化土（黑龙江） 0.5hr 0.93 0.56 0.20 0.95 0.42 4hr 0.67 0.34 0.11 0.61 0.26 10hr 0.44 0.18 0.08 0.54 0.20 24hr 0.35 0.15 0.07 0.43 0.14
一.土壤碱的成因(nature and causes)
2、碳酸钙水解
从上式可知： （1） 石灰性土壤的pH值，受CO2的偏压大小影响，在测定石灰性土壤pH值时，应在固 定的CO2偏压下进行，必须在充分达到平衡后测定读数。 （2）土壤空气中 CO2含量总是高于大气中 CO2的含量，不超过 10%，因此石灰性土壤的 pH总是在pH6.8~8.5之间。农业施用石灰来中和土壤酸度比较安全，不会使土壤过碱。
四.土壤酸度间关系
2. 活性酸与潜性酸的关系：
土壤活性酸和潜性酸是属于一个平衡系 统中的两种酸，它们能相互转化。
土壤潜性酸要比活性酸多得多，相差 3~4个数量级。
第二节 土壤碱度
soil alkalinity
一.土壤碱的成因(nature and causes)
（一）土壤碱度形成的环境因素 1. 气候因素：干旱半干旱气候带，其大气降水量远远低于蒸发量， 岩石、矿物的风化释放出来的碱金属和碱土金属的简单盐类，不 能彻底地淋出土体。而大量的积聚于土壤和地下水中。这些简单 的盐类大部分是碳酸盐和重碳酸盐。这些盐类水解可以产生碱。
四 土壤酸度间关系 三.土壤酸度的指标
1.土壤总酸度（soil total acidity)
活性酸和潜性酸的总和，称为土壤总酸度。它是土壤的酸 度的容量指标。它与pH值在意义上是不同的。
土壤总酸度＝活性酸度＋潜在酸度
活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的强度； 潜在酸是土壤酸度的主体，代表土壤酸度的容量。
二.土壤碱度的表示
（二）固相指标
1.碱化度（钠碱化度；ESP-exchangeable sodium percentage）
概念： 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。
交换性钠 [ Na ] （钠）碱化度（ ESP） 100 100 阳离子交换量 CEC
意义： 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，土壤理化性质发生了明显的恶化，称 为土壤的“碱化作用”（alkalinization)。 应用: 我国则以碱化层的碱化度>30%,表层含盐量<0.5%和pH值 >9.0定为碱土(alkaline soil) 。而将土壤碱化度为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。 美国把ESP>15%的土壤叫碱土，5~15%的土壤叫碱化土；俄罗 斯把ESP>20%，印度把ESP>30%为定为碱土
The exchangeable sodium also results in the defloculation of the colloids, a breaking down of the structural aggregates. This puddled conditioned impedes irrigation or rain water and thus limits the ability to reclaim these acres for agricultural production. These alkali flats of sodic soils in the California deserts are frequently devoid of vegetation
第七章 土壤酸碱性
(Chapter 7 acidity and salinity of soil )
中国土壤酸碱性分布规律
中国土壤的酸碱性反应，大多数在 pH4.5~8.5 之间。在地理分布上有“东南酸 西北碱”的规律性。
如吉林、内蒙古、华北的碱土 pH 值有的 高达 10.5 ，而台湾省的新八仙山和广东省丁 湖 山 、 五 指 山 的 黄 壤 ， pH 值 有 的 低 至 3.6~3.8。
第一节 土壤酸度 soil acidity
一.土壤酸的成因
（一）土壤酸性的形成因素 1．气候因素：高温高湿气候条件加速了矿物和岩石的风化作 用和盐基离子强烈的淋溶作用。 2．生物因素： （1）生物的呼吸作用：土壤中微生物、植物根系和动物生命活 动释放大量的CO2，溶于水后形成碳酸，对土壤酸度发展有重要 影响。 （2）土壤中一些专性微生物作用：硫化细菌、硝化细菌可将土 壤中硫和氮分别氧化成硫酸和硝酸，增强了土壤酸度 （3）植被影响：针叶林有机物分解产生酸性，真菌活动强烈的 森林土壤中，形成大量黄腐酸，土壤pH值很低。 3．施肥和灌溉的影响：长期使用生理酸性肥料（硫酸铵、氯 化铵、氯化钾等，又增加土壤酸的效果。 灌溉对土壤酸的影响主要取决于水质。 4.环境影响；主要是酸雨作用
一.土壤碱的成因(nature and causes)
3.碳酸钠的水解 碳酸钠在水中水解，使土壤呈强碱性反应。 4.中性盐在嫌气条件下的还原
嫌气细菌
Na2SO4+R-CHO Na2S+CaCO3 Na2CO3+2H2O
Na2S+4R-COOH Na2CO3+CaS 2NaOH+H2CO3
一.土壤碱的成因(nature and causes)
1
2
式中：Na+、Ca2+、Mg2+为土壤饱和水浸体液中的阳离子浓度； mmol/l 3.钠交换比（ESR-exchangeable sodium ratio）
溶液中交换性Na+与交换性Ca2+、Mg2+浓度之和的比值。
Where this occurs and exchangeable sodium is greater than 15%, we have a sodic or alkali soil. The pH values range between 8.5 and 10. This will be toxic to most plants.
2. 生物因素： 主要是由于高等植物的选择性吸收作用产生的。生理 碱性肥料如NaNO3，KNO3，Ca(NO3)2等。天然植被类型（其中 草原、荒漠草原、荒漠植被）对碱性土壤形成有基极作用。 3. 土壤母质因素：
（1）基性岩（SiO2在45~52%，辉长岩、玄武岩)、超基性岩 (SiO2<45% ,辉岩、橄榄岩)风化产生的盐基离子致碱
一.土壤酸度成因Dwenku.baidu.comvelopment of soil acidity
（二）土壤酸化的机理
1.氢离子的来源 （1）水的解离： HOH⇌ H++OH土壤胶体对氢离子吸附使得水的电离平衡被破坏。 （2）碳酸解离： H2CO3 ⇌H++HCO3（3）有机酸的解离： 有机酸→ H++R-COO（4）酸雨：(干沉降和湿沉降—酸雨） （5）其它无机酸 :施入土壤中生理酸性肥料产生的无机酸 2.土壤中铝的活化 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。
二.土壤酸度类型
土壤酸度的类型
活性酸度（soil active acidity)
土壤酸度
潜性酸度soil potential acidity
(一）土壤活性酸度(soil active acidity) 土壤溶液中的氢离子浓度。用pH表示,测定时的水土比为1：1浸 提测定溶液中氢离子浓度，所以，也有人表示为pHH2O. (二）土壤潜性酸度（soil potential acidity) 指由土壤胶体上吸附的氢离子、铝离子和羟基离子所可能产生 的酸度。 潜性酸度作用机理 1.土壤胶体上氢离子的解离： -XH⇌ 胶体 -（X-y）H + yH+ 2.胶体上氢离子被其它阳离子代换到溶液中 -Ca 胶体 胶体 -(x-2)H +2H+ -XH +Ca⇌
（2）沿海滩涂淤泥中富含盐基，呈碱性反应
（3）母质中硫酸盐在嫌气条件下，产生碱。
一.土壤碱的成因(nature and causes)
（二）碱度的形成机理 1.盐基离子的交换与水解
土壤 胶体
—
Na+ +
H2 O
土壤 胶体
—H+ + NaOH
土壤碱化与盐化有着发生学上的联系。 盐土和碱土并非一物“盐碱土”，盐土的pH值一般小于8.5, 盐土脱 盐才可能 形成碱土。
胶体
二.土壤酸度类型
3.土壤胶体上铝离子作用 Al3++H2O⇋Al(OH)2++H+ Al(OH)2++ H2O⇋Al(OH)2++H+ Al(OH)2++H2O ⇋Al(OH)3↓+H+
土壤中羟基铝离子实际上还很复杂。[Al6（OH）12]6+、
[Al10（OH）22]8+等等 土壤中交换性铝离子才是土壤潜性酸的主要贡献者。在南方 红壤土壤中占到90%以上。
二.土壤碱度的表示
（一）液相指标 1.pH值、 2.总碱度（ Alkalinity）: 总碱度是指土壤溶液或灌溉水中碳酸盐和重 碳酸盐总量 ；总碱度=CO32-+HCO3-（cmol/kg土) 土壤碱性反应是由于有弱酸强碱盐的水解，其中最重要的是碳 酸根和重碳酸根的碱金属（Na，K）和碱土金属（Ca、Mg）盐类 存在。 碳酸钙和碳酸镁由于溶解度低，所以，石灰性土壤pH值不会 太高。最高pH值在8.5。碳酸钙和碳酸镁的溶解度受土壤中二氧 化碳浓度的影响。碳酸盐在弱酸条件下反应交石灰反应，这类土 壤叫石灰性土壤（Liming Soils） 。碳酸钙的迁移也是在高的二氧 化碳条件下，转化成重碳酸盐，才可以迁移（碳酸盐的淋溶机 理）。 碳酸钠和重碳酸钠是以溶性的，对土壤碱度影响很大。
Al3++3H2O→Al(OH)3↓+3H+
三.土壤酸度的指标
2.水解性酸度(soil hydrolytic acidity)(pHNaoAc)
用弱酸强碱的盐类溶液（常用的为pH8.2的1mol NaOAc溶液） 浸提, 再以0.1mol 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。这样测得的潜性酸的量称之为土壤的水 解性酸。
第三节 土壤的缓冲性能 soil buffering capacity
一.土壤缓冲性的意义
土壤含水量的变化过程、土壤的离子吸附于解析过程、土壤 施肥、有机物质分解与转化、空气的迁移、土壤动植物吸收与排 泄、分泌等土壤过程都在一定程度上影响土壤实际反应。 为了作物的正常生长，维持土壤条件的相对稳定性很有必要， 土壤的缓冲性就是针对上述一系列过程，保持土壤pH在一定范 围的能力。 土壤pH剧烈变化，关系到植物营养元素的有效性问题。
三.土壤酸度的指标
（一）土壤酸度的强度指标（液相指标）----pH值：
依据对植物的影响程度将土壤pH分为以下等级
三.土壤酸度的指标
（二）土壤酸度的数量指标
1. 交换性酸度(soil exchangeable acidity)（pHKCl)
当用中性盐溶液如1mol Kcl或0.06mol BaCl2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，此时,不仅交换性氢离子进入溶液 变酸,交换性铝离子由于水解作用也增强了溶液酸性.
二.土壤碱度的表示
2.钠吸附比（SAR-Sodium adsorption ratio） 由于影响ESP因素很多，测定交换性钠和交换性阳离子相对较困 难，因此提出相对容易测定的钠吸附比代替ESP.
定义式
SAR
[ Na ]
[ Ca
2
Mg 2
2
]
[ Na ]
[ Ca 2 Mg 2 ] 2
土壤中交换性H/Al当量比随时间的变化 土壤 砖红壤 红壤（第四纪） 红壤（花岗岩） 黄壤 灰化土（黑龙江） 0.5hr 0.93 0.56 0.20 0.95 0.42 4hr 0.67 0.34 0.11 0.61 0.26 10hr 0.44 0.18 0.08 0.54 0.20 24hr 0.35 0.15 0.07 0.43 0.14
一.土壤碱的成因(nature and causes)
2、碳酸钙水解
从上式可知： （1） 石灰性土壤的pH值，受CO2的偏压大小影响，在测定石灰性土壤pH值时，应在固 定的CO2偏压下进行，必须在充分达到平衡后测定读数。 （2）土壤空气中 CO2含量总是高于大气中 CO2的含量，不超过 10%，因此石灰性土壤的 pH总是在pH6.8~8.5之间。农业施用石灰来中和土壤酸度比较安全，不会使土壤过碱。
四.土壤酸度间关系
2. 活性酸与潜性酸的关系：
土壤活性酸和潜性酸是属于一个平衡系 统中的两种酸，它们能相互转化。
土壤潜性酸要比活性酸多得多，相差 3~4个数量级。
第二节 土壤碱度
soil alkalinity
一.土壤碱的成因(nature and causes)
（一）土壤碱度形成的环境因素 1. 气候因素：干旱半干旱气候带，其大气降水量远远低于蒸发量， 岩石、矿物的风化释放出来的碱金属和碱土金属的简单盐类，不 能彻底地淋出土体。而大量的积聚于土壤和地下水中。这些简单 的盐类大部分是碳酸盐和重碳酸盐。这些盐类水解可以产生碱。
四 土壤酸度间关系 三.土壤酸度的指标
1.土壤总酸度（soil total acidity)
活性酸和潜性酸的总和，称为土壤总酸度。它是土壤的酸 度的容量指标。它与pH值在意义上是不同的。
土壤总酸度＝活性酸度＋潜在酸度
活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的强度； 潜在酸是土壤酸度的主体，代表土壤酸度的容量。
二.土壤碱度的表示
（二）固相指标
1.碱化度（钠碱化度；ESP-exchangeable sodium percentage）
概念： 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。
交换性钠 [ Na ] （钠）碱化度（ ESP） 100 100 阳离子交换量 CEC
意义： 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，土壤理化性质发生了明显的恶化，称 为土壤的“碱化作用”（alkalinization)。 应用: 我国则以碱化层的碱化度>30%,表层含盐量<0.5%和pH值 >9.0定为碱土(alkaline soil) 。而将土壤碱化度为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。 美国把ESP>15%的土壤叫碱土，5~15%的土壤叫碱化土；俄罗 斯把ESP>20%，印度把ESP>30%为定为碱土
The exchangeable sodium also results in the defloculation of the colloids, a breaking down of the structural aggregates. This puddled conditioned impedes irrigation or rain water and thus limits the ability to reclaim these acres for agricultural production. These alkali flats of sodic soils in the California deserts are frequently devoid of vegetation
第七章 土壤酸碱性
(Chapter 7 acidity and salinity of soil )
中国土壤酸碱性分布规律
中国土壤的酸碱性反应，大多数在 pH4.5~8.5 之间。在地理分布上有“东南酸 西北碱”的规律性。
如吉林、内蒙古、华北的碱土 pH 值有的 高达 10.5 ，而台湾省的新八仙山和广东省丁 湖 山 、 五 指 山 的 黄 壤 ， pH 值 有 的 低 至 3.6~3.8。
第一节 土壤酸度 soil acidity
一.土壤酸的成因
（一）土壤酸性的形成因素 1．气候因素：高温高湿气候条件加速了矿物和岩石的风化作 用和盐基离子强烈的淋溶作用。 2．生物因素： （1）生物的呼吸作用：土壤中微生物、植物根系和动物生命活 动释放大量的CO2，溶于水后形成碳酸，对土壤酸度发展有重要 影响。 （2）土壤中一些专性微生物作用：硫化细菌、硝化细菌可将土 壤中硫和氮分别氧化成硫酸和硝酸，增强了土壤酸度 （3）植被影响：针叶林有机物分解产生酸性，真菌活动强烈的 森林土壤中，形成大量黄腐酸，土壤pH值很低。 3．施肥和灌溉的影响：长期使用生理酸性肥料（硫酸铵、氯 化铵、氯化钾等，又增加土壤酸的效果。 灌溉对土壤酸的影响主要取决于水质。 4.环境影响；主要是酸雨作用
一.土壤碱的成因(nature and causes)
3.碳酸钠的水解 碳酸钠在水中水解，使土壤呈强碱性反应。 4.中性盐在嫌气条件下的还原
嫌气细菌
Na2SO4+R-CHO Na2S+CaCO3 Na2CO3+2H2O
Na2S+4R-COOH Na2CO3+CaS 2NaOH+H2CO3
一.土壤碱的成因(nature and causes)
1
2
式中：Na+、Ca2+、Mg2+为土壤饱和水浸体液中的阳离子浓度； mmol/l 3.钠交换比（ESR-exchangeable sodium ratio）
溶液中交换性Na+与交换性Ca2+、Mg2+浓度之和的比值。
Where this occurs and exchangeable sodium is greater than 15%, we have a sodic or alkali soil. The pH values range between 8.5 and 10. This will be toxic to most plants.
2. 生物因素： 主要是由于高等植物的选择性吸收作用产生的。生理 碱性肥料如NaNO3，KNO3，Ca(NO3)2等。天然植被类型（其中 草原、荒漠草原、荒漠植被）对碱性土壤形成有基极作用。 3. 土壤母质因素：
（1）基性岩（SiO2在45~52%，辉长岩、玄武岩)、超基性岩 (SiO2<45% ,辉岩、橄榄岩)风化产生的盐基离子致碱
一.土壤酸度成因Dwenku.baidu.comvelopment of soil acidity
（二）土壤酸化的机理
1.氢离子的来源 （1）水的解离： HOH⇌ H++OH土壤胶体对氢离子吸附使得水的电离平衡被破坏。 （2）碳酸解离： H2CO3 ⇌H++HCO3（3）有机酸的解离： 有机酸→ H++R-COO（4）酸雨：(干沉降和湿沉降—酸雨） （5）其它无机酸 :施入土壤中生理酸性肥料产生的无机酸 2.土壤中铝的活化 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。
二.土壤酸度类型
土壤酸度的类型
活性酸度（soil active acidity)
土壤酸度
潜性酸度soil potential acidity
(一）土壤活性酸度(soil active acidity) 土壤溶液中的氢离子浓度。用pH表示,测定时的水土比为1：1浸 提测定溶液中氢离子浓度，所以，也有人表示为pHH2O. (二）土壤潜性酸度（soil potential acidity) 指由土壤胶体上吸附的氢离子、铝离子和羟基离子所可能产生 的酸度。 潜性酸度作用机理 1.土壤胶体上氢离子的解离： -XH⇌ 胶体 -（X-y）H + yH+ 2.胶体上氢离子被其它阳离子代换到溶液中 -Ca 胶体 胶体 -(x-2)H +2H+ -XH +Ca⇌
（2）沿海滩涂淤泥中富含盐基，呈碱性反应
（3）母质中硫酸盐在嫌气条件下，产生碱。
一.土壤碱的成因(nature and causes)
（二）碱度的形成机理 1.盐基离子的交换与水解
土壤 胶体
—
Na+ +
H2 O
土壤 胶体
—H+ + NaOH
土壤碱化与盐化有着发生学上的联系。 盐土和碱土并非一物“盐碱土”，盐土的pH值一般小于8.5, 盐土脱 盐才可能 形成碱土。
胶体
二.土壤酸度类型
3.土壤胶体上铝离子作用 Al3++H2O⇋Al(OH)2++H+ Al(OH)2++ H2O⇋Al(OH)2++H+ Al(OH)2++H2O ⇋Al(OH)3↓+H+
土壤中羟基铝离子实际上还很复杂。[Al6（OH）12]6+、
[Al10（OH）22]8+等等 土壤中交换性铝离子才是土壤潜性酸的主要贡献者。在南方 红壤土壤中占到90%以上。
二.土壤碱度的表示
（一）液相指标 1.pH值、 2.总碱度（ Alkalinity）: 总碱度是指土壤溶液或灌溉水中碳酸盐和重 碳酸盐总量 ；总碱度=CO32-+HCO3-（cmol/kg土) 土壤碱性反应是由于有弱酸强碱盐的水解，其中最重要的是碳 酸根和重碳酸根的碱金属（Na，K）和碱土金属（Ca、Mg）盐类 存在。 碳酸钙和碳酸镁由于溶解度低，所以，石灰性土壤pH值不会 太高。最高pH值在8.5。碳酸钙和碳酸镁的溶解度受土壤中二氧 化碳浓度的影响。碳酸盐在弱酸条件下反应交石灰反应，这类土 壤叫石灰性土壤（Liming Soils） 。碳酸钙的迁移也是在高的二氧 化碳条件下，转化成重碳酸盐，才可以迁移（碳酸盐的淋溶机 理）。 碳酸钠和重碳酸钠是以溶性的，对土壤碱度影响很大。
Al3++3H2O→Al(OH)3↓+3H+
三.土壤酸度的指标
2.水解性酸度(soil hydrolytic acidity)(pHNaoAc)
用弱酸强碱的盐类溶液（常用的为pH8.2的1mol NaOAc溶液） 浸提, 再以0.1mol 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。这样测得的潜性酸的量称之为土壤的水 解性酸。
第三节 土壤的缓冲性能 soil buffering capacity
一.土壤缓冲性的意义
土壤含水量的变化过程、土壤的离子吸附于解析过程、土壤 施肥、有机物质分解与转化、空气的迁移、土壤动植物吸收与排 泄、分泌等土壤过程都在一定程度上影响土壤实际反应。 为了作物的正常生长，维持土壤条件的相对稳定性很有必要， 土壤的缓冲性就是针对上述一系列过程，保持土壤pH在一定范 围的能力。 土壤pH剧烈变化，关系到植物营养元素的有效性问题。
三.土壤酸度的指标
（一）土壤酸度的强度指标（液相指标）----pH值：
依据对植物的影响程度将土壤pH分为以下等级
三.土壤酸度的指标
（二）土壤酸度的数量指标
1. 交换性酸度(soil exchangeable acidity)（pHKCl)
当用中性盐溶液如1mol Kcl或0.06mol BaCl2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，此时,不仅交换性氢离子进入溶液 变酸,交换性铝离子由于水解作用也增强了溶液酸性.