第9章土壤酸碱性和氧化还原反应
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第九章土壤溶液化学反应1
• 在强酸性矿质土壤中以交换性 Al3+和以共价健紧束缚 的 H+ 及 Al3+ 占优势；在酸性土壤中，致酸离子以 Al （OH）2+和Al（OH）2+ 等羟基铝离子为主，而在中 性及碱性土壤中，土壤胶体上主要是交换性盐基离子。
二、土壤碱性形成
土壤碱性反应及碱性土壤形成是自然成 土条件和土壤内在因素综合作用的结果。碱性 土壤的碱性物质主要是钙、镁、钠的碳酸盐和 重碳酸盐，以及胶体表面吸附的交换性钠。形 成碱性反应的主要机理是碱性物质的水解反应。
• 式中：pe为电子活度（e-）的负对数， 当[氧化态]与 [还原态]的比值为1时，pe=（1/n）logK， 即pe0。
• • • •
平衡常数K与反应自由能的关系为： ΔGr0 = -RTlnK 而 ΔGr0 = - nFEh 则 RTlnK = nFEh 或： Eh = （RT/nF)lnK 由于 （1/n）logK = pe 所以得：
2、碳酸钠的水解
(1)2NaHCO3 Na2CO3+H2O + CO2 (2)Na2SiO3 + H2CO3 Na2CO3 +SiO2+H2O (3)CaCO3 +NaCl CaCl2 + Na2CO3 CaCO3 + Na2SO4 CaSO4+ Na2CO3
3、交换性钠的水解
胶 Ca2+ 粒 Mg2+ + 4Na+ 胶粒 xNa + yH2O +CO2 胶 2Na+ 粒 2Na+ + Ca2+ + Mg2+
（三）土壤碱性指标
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。我国碱化土壤的总碱度占阴离子总量的50％以上， 高的可达90％，故可用总碱度作为土壤碱化程度分级的 指标之一。即 总碱度= [CO32-] + [HCO3-] [cmol(+)/L ]
第9-1章+土壤酸碱性和氧化还原反应
吉林大学植物科学学院农业资源与环境系
土壤学
Chapter 9. 土壤酸碱性和氧化还原反应 Soil acid－base and redox reaction §9.1 土壤酸度 §9.2 土壤碱度 §9.3 土壤氧化还原反应 §9.4 土壤缓冲性 §9.5 土壤酸碱性和氧化还原状况与生物环境
吉林大学植物科学学院农业资源与环境系
吉林大学植物科学学院农业资源与环境系
土壤学
交换酸度exchange acidity 用中性盐溶液(1mol/L
KCl、0.06mol/L BaCl2等)处理酸性土壤时, 土壤胶体 上交换性的阳离子大部分被浸提剂中的阳离子交换 下来进入溶液。此时，交换性氢离子可使溶液酸性 增加，而交换性Al3+因水解, 也使溶液酸性增加。
性酸。
xH+
colloid
colloid
(x－y)H+来自+ yH+
潜在酸的产生
2. 土壤胶体上吸附性氢离子被其他离子所代换 当施用硫铵、石灰或其他肥料时，土壤溶液盐基 离子浓度增加，吸附性H+离子部分被交换出 来进入溶液，土壤酸度随之变化。
colloid
xH + Ca2＋
colloid
Ca (x－2)H
Acid drops movement
Acid lake
2. 土壤中铝的活化
氢离子进入土壤吸收复合体后，随着阳离子交换作用的进行， 土壤盐基饱和度下降，氢饱和度提高，胶粒晶体结构破坏， 铝八面体解体，铝离子成为活性铝离子，吸附后成交换性 Al3+离子，交换进入土壤溶液，溶液中的铝离子和阴离子形 成的盐类多为非中性盐，解离产生H+离子。
土壤酸碱反应是土壤重要的化学性质，直 接影响作物的生长和微生物的活动以及土 壤的其他性质。
土壤学
Chapter 9. 土壤酸碱性和氧化还原反应 Soil acid－base and redox reaction §9.1 土壤酸度 §9.2 土壤碱度 §9.3 土壤氧化还原反应 §9.4 土壤缓冲性 §9.5 土壤酸碱性和氧化还原状况与生物环境
吉林大学植物科学学院农业资源与环境系
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土壤学
交换酸度exchange acidity 用中性盐溶液(1mol/L
KCl、0.06mol/L BaCl2等)处理酸性土壤时, 土壤胶体 上交换性的阳离子大部分被浸提剂中的阳离子交换 下来进入溶液。此时，交换性氢离子可使溶液酸性 增加，而交换性Al3+因水解, 也使溶液酸性增加。
性酸。
xH+
colloid
colloid
(x－y)H+来自+ yH+
潜在酸的产生
2. 土壤胶体上吸附性氢离子被其他离子所代换 当施用硫铵、石灰或其他肥料时，土壤溶液盐基 离子浓度增加，吸附性H+离子部分被交换出 来进入溶液，土壤酸度随之变化。
colloid
xH + Ca2＋
colloid
Ca (x－2)H
Acid drops movement
Acid lake
2. 土壤中铝的活化
氢离子进入土壤吸收复合体后，随着阳离子交换作用的进行， 土壤盐基饱和度下降，氢饱和度提高，胶粒晶体结构破坏， 铝八面体解体，铝离子成为活性铝离子，吸附后成交换性 Al3+离子，交换进入土壤溶液，溶液中的铝离子和阴离子形 成的盐类多为非中性盐，解离产生H+离子。
土壤酸碱反应是土壤重要的化学性质，直 接影响作物的生长和微生物的活动以及土 壤的其他性质。
土壤酸碱性和氧化还原反应
活性酸 吸附 解吸 潜性酸
强酸性土壤 Soils with strong acidity
交换性Al3+与溶液Al3+处于平衡：
Soil colloid Al3+
Al3+
溶液中Al3+水解显示酸性：
Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+
强酸性土中，Al3+大大多于交换性 H+,是活性酸（溶液 H+离子）的主要来源。 如：pH＜4.8的红壤，交换性Al3+占总酸度的95%以上
M H
Soil colloid
M
+ 2H+
Soil colloid
H
+
2M+
土壤中H+的来源 Origin of H+ in soils
水的解离 Dissociation of H2O
HOH H OH
碳酸解离 Dissociation of H2CO3 有机酸的解离 Dissociation of organic acid
土壤酸碱性和氧化还原反应
第一节 土壤酸、碱性的形成
Formation of soil acidity and alkalinity
Importance
The soil reaction is a term used to indicate soil acidity/alkalinity or acid-base reactions in soils. Many soil chemical and biochemical reactions can occur only at specific soil acidity/alkalinity. The rate of decomposition of soil minerals and organic matter is influenced by soil acidity/alkalinity. Formation of clay minerals depends on soil pH. Plant growth is also affected either directly or indirectly by soil pH. H+ ions are reported to have a toxic effect on plants when present in high concentration.
强酸性土壤 Soils with strong acidity
交换性Al3+与溶液Al3+处于平衡：
Soil colloid Al3+
Al3+
溶液中Al3+水解显示酸性：
Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+
强酸性土中，Al3+大大多于交换性 H+,是活性酸（溶液 H+离子）的主要来源。 如：pH＜4.8的红壤，交换性Al3+占总酸度的95%以上
M H
Soil colloid
M
+ 2H+
Soil colloid
H
+
2M+
土壤中H+的来源 Origin of H+ in soils
水的解离 Dissociation of H2O
HOH H OH
碳酸解离 Dissociation of H2CO3 有机酸的解离 Dissociation of organic acid
土壤酸碱性和氧化还原反应
第一节 土壤酸、碱性的形成
Formation of soil acidity and alkalinity
Importance
The soil reaction is a term used to indicate soil acidity/alkalinity or acid-base reactions in soils. Many soil chemical and biochemical reactions can occur only at specific soil acidity/alkalinity. The rate of decomposition of soil minerals and organic matter is influenced by soil acidity/alkalinity. Formation of clay minerals depends on soil pH. Plant growth is also affected either directly or indirectly by soil pH. H+ ions are reported to have a toxic effect on plants when present in high concentration.
第9章 土壤酸碱性和氧化还原反应
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（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。
石灰岩、基性岩、超基性岩的盐基含量较高。当土壤的淋溶程 度较弱时，土壤pH会比附近其它母质上发育的土壤高。
滨海盐土含有丰富的易溶盐类及碳酸钙，加之地下水矿化度较 高。因此，发育的土壤的pH一般较高，土壤常呈碱性。
（四）施肥和灌溉的影响
1 土壤中的氧化还原体系 soil redox system
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氧化剂：电子供体；被氧化； 还原剂：电子受体；被还原。
土壤中有多种氧化还原物质共存。
Oxidation: A reaction in which atoms or molecules gain oxygen, and lose hydrogen or electrons Fe2+=Fe3++eReduction: A reaction in which atoms or molecules lose oxygen, or gain hydrogen or electrons: N2+H2=NH3
high CEC = high buffering
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3、 酸性土壤铝离子聚合对碱的缓冲作用
在 pH<5 的土壤中， Al3+ 被 6 个水分子所环绕， 形成水合铝离子。当土壤中 OH- 增多时，水合铝 离子聚合成更大的离子团，释放出H+：
2Al(H2O)63+ + 2OH[Al2(OH)2(H2O)8]4+ + 4H2O
我国土壤的酸碱性南北差异很大，由南向北土壤pH相差7个数量级。
2011_09土壤酸碱性和氧化还原反应
2. ）潜性酸 土壤胶体上吸附的H 土壤胶体上吸附的 +和Al3+进入土壤溶液后表现出来的 酸度所引起的酸度。 酸度所引起的酸度。
表现形式 当它们从胶体上解离或被其它阳离子所交换 而转移到溶液中以后才显示酸性。 而转移到溶液中以后才显示酸性。
测定方法
交换性酸 水解性酸
3.） 活性酸与潜性酸的关系 ）
M+ Al3+
H+ + 4KCl M+
K+ M+ K+ K+ K+ M+
+ Al3 + + H+
Al3++ 3H2O
Al(OH)3
+ 3H+
（2）水解性酸
用过量强碱弱酸盐（ COONa）浸提土壤， 用过量强碱弱酸盐（CH3COONa）浸提土壤，胶体上的 氢离子或铝离子释放到溶液中所表现出来的酸性。 氢离子或铝离子释放到溶液中所表现出来的酸性。 COONa水解产生NaOH，pH值可达8.5， 水解产生NaOH 值可达8.5 CH3COONa水解产生NaOH，pH值可达8.5，Na+可以把绝 大部分的代换性氢离子和铝离子代换下来， 大部分的代换性氢离子和铝离子代换下来，从而形成醋 滴定溶液中醋酸的总量即得水解性酸度。 酸，滴定溶液中醋酸的总量即得水解性酸度。 Na+ M+ Al3+ H+ M+ + 4CH3COONa M+ Na+ Na+ Na+ + 4CH3COOH M+ + Al(OH)3
强酸性 酸性 微酸性 中性 微碱性 碱性 强碱性 pH值 值 ＜4.5 pH值 pH值 值 值 4.5～ 5.6～ ～ ～ 5.5 6.5 pH 值 pH 值 pH 值 pH值＞ 值 6.6 ～ 7.5 ～ 8.1～ 9．0 ～ ． 7.4 8.0 9.0
土壤酸碱反应和氧化还原反应ppt课件
土壤酸碱性的分级
强酸性 酸性 中性 碱性 强碱性
pH<5.0 pH5.0-6.5 pH6.5-7.5 pH7.5-8.5 pH>8.5
2、潜性酸
（1）概念与成因 土壤胶粒上吸附的氢离子和铝离子进
入土壤溶液后表现出来的酸度，称为潜 性酸。
在一般矿质土壤中, 由交换性铝离子产 生的酸度, 比由交换性氢离子产生的酸度 重要。红壤的交换性酸度，90%以上是 由交换性铝所引起。
一些耐盐、耐碱的植物会选择性地富集 盐基离子，其残体分解后会促进土壤碱 性的发展。
4、地形
不同地形部位的盐基淋失和富集状况不 同，土壤pH也有差异。
地形高处的土壤的盐基淋失较强烈，pH 可能较低；
低洼处的土壤多接受盐基的淀积，所以 pH可能较高；
内陆一些闭流区域或集水洼地，由于大 量富集径流水带来的Ca，Mg，K，Na的 重碳酸盐类，pH可能较高。
（2）测定方法
---代换性酸度：用过量的中性盐（如KCl） 溶液与土壤作用，将胶体上吸附的氢离 子和铝离子代换出来。
H+ me/100g， Cmol（+）/kg
---水解性酸度
用弱酸强碱盐（通常用pH8.2的醋酸钠）浸 提的土壤溶液的酸度。
4CH3COONa + 3H2O + H-(S) Al
Na
过度施用石灰的负面影响
土壤板结，结构变劣； 部分微量元素有效性降低；磷的有效性
也下降。 因此，施用石灰要适量。 影响石灰施用量的因素有：
土壤潜性酸和pH；盐基饱和度；质地； 有机质含量；石灰的种类和施用方法； 作物的要求等；
石灰需要量的估算
石灰需要量= 土壤体积*容重*CEC*（1-盐基饱和度） 单位：千克/公顷
(土壤学教学课件)第九章-土壤溶液化学反应
• 石灰性反应：因石灰性物质（碳酸钙、碳酸镁）引 起的弱碱性反应。
• 碱化度：土壤胶体吸附的钠离子占阳离子交换量的 百分率。（ESP：exchangeable sodium percentage）
• 碱土：碱化层的碱化度>30%、表土层含盐量<0.5% 和pH>9.0的土壤。
四、土壤酸碱性的生物环境
➢ 铁、锰、铜、锌等微量元素有效度，在酸性和强酸性土壤中 高；在pH>7的土壤中，活性铁、锰、铜、锌离子明显下降， 并常出现铁、锰离子的供应不足。
➢ 在强酸性土壤中，钼的有效度低。pH>6时，其有效度增加。
➢ 硼的有效度与pH关系较复杂，在强酸性土壤和pH7-8.5的石灰 性土壤中，有效度均较低，在pH6-7和pH>8.5的碱性土壤中， 有效度较高。
• K+、NH4+ 约10-3~10-4 M • Al3+ 、Mn2+ < 10-4 M
– 阴离子一般10-3M，有些只有10-5~10-6 M
– 以重量百分数计，总浓度一般0.05~0.1 %
刚施肥局部、盐渍化土壤可>0.2%
施肥不匀，局部“烧苗”
6
二、土壤溶液的动态平衡
Nutrients uptake by plants
• 交换性酸量对于调节土壤酸度、估算石灰用量有重要参考 价值。
• 水解性酸度(hydrolytic acidity) – 用弱酸强碱的盐类溶液（pH8.2的1M NaAc）浸 提，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。 – 土壤吸附态氢、铝离子的绝大部分可被Na+离子 交换，水化氧化物的羟基和腐殖质上氢离子解 离进入溶液被中和。
• 碱化度：土壤胶体吸附的钠离子占阳离子交换量的 百分率。（ESP：exchangeable sodium percentage）
• 碱土：碱化层的碱化度>30%、表土层含盐量<0.5% 和pH>9.0的土壤。
四、土壤酸碱性的生物环境
➢ 铁、锰、铜、锌等微量元素有效度，在酸性和强酸性土壤中 高；在pH>7的土壤中，活性铁、锰、铜、锌离子明显下降， 并常出现铁、锰离子的供应不足。
➢ 在强酸性土壤中，钼的有效度低。pH>6时，其有效度增加。
➢ 硼的有效度与pH关系较复杂，在强酸性土壤和pH7-8.5的石灰 性土壤中，有效度均较低，在pH6-7和pH>8.5的碱性土壤中， 有效度较高。
• K+、NH4+ 约10-3~10-4 M • Al3+ 、Mn2+ < 10-4 M
– 阴离子一般10-3M，有些只有10-5~10-6 M
– 以重量百分数计，总浓度一般0.05~0.1 %
刚施肥局部、盐渍化土壤可>0.2%
施肥不匀，局部“烧苗”
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二、土壤溶液的动态平衡
Nutrients uptake by plants
• 交换性酸量对于调节土壤酸度、估算石灰用量有重要参考 价值。
• 水解性酸度(hydrolytic acidity) – 用弱酸强碱的盐类溶液（pH8.2的1M NaAc）浸 提，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。 – 土壤吸附态氢、铝离子的绝大部分可被Na+离子 交换，水化氧化物的羟基和腐殖质上氢离子解 离进入溶液被中和。
第九章土壤酸碱性和氧化还原反应
水 解 酸
活性酸
Na+交换出的氢和铝离子产生的酸度
羟基化表面解离的H+
土壤活性酸与潜性酸的关系
活性酸与潜性酸具有动态平衡关系，是一个平衡体系中的 两种存在状态,他们同时存在且相互转化。
土壤活性酸(活性H+或Al3+)增多,可被土壤胶粒吸附成为潜性酸,促使潜性增多 潜性酸增多,胶体上的H+或Al3+又通过交换作用转移到土壤溶液中,促使活性酸增多
pH＝pKa＋lg[盐]/[酸]
pH＝pKa＋lg[盐基]/[H+、Al3+]
当土壤BS＝50%时，对酸碱的缓冲能力最大。缓冲能力随 弱酸及其盐的总浓度或土壤CEC增加而增大。
（二）土壤酸碱缓冲体系(soil acid-base buffer system)
（1）碳酸盐体系:石灰性土壤的缓冲作用主要决定于
2、生物
主要是指具有富集碱性物质的植物,如海蓬子含Na2CO3 3.75%,碱蒿 2.76%,盐蒿2.14%,芦苇0.49%,这些植物死亡后,就将Na2CO3累积在土壤 中,从而导致土壤变碱。
3、施肥和灌溉
施用碱性肥料或用碱性水灌溉会使土壤碱化。如都江堰水质偏碱,长 期灌溉则会使稻田土壤pH升高。
4、母质
(2)土壤活性酸的测定
水浸酸:用水浸提得到的土壤酸度(pH水), 反应土壤活性酸
的强弱；
与盐浸酸:用KCl浸提获到的土壤酸度(pH盐)，除反映土壤溶
液中的氢离子外，还反映由K+交换出的土壤胶体表面氢和铝 离子表现出的酸性。pH水通常大于pH盐
水土比对土壤pH值的影响：测定土壤pH值时的水土比一般用
4、植物根系的代谢作用：植物根系汾泌物可直接或间接影响根
第九章 土壤酸碱性和氧化还原反应
二.土壤酸度
1、 交换性酸 用中性盐溶液如1mol.L-1 KCL浸提土壤,土壤胶体表 面吸附的铝离子与氢离子进入溶液产生的酸。 2、水解性酸 用弱酸强碱盐溶液，如pH8.2的1mol.L-1 NaOAc溶 液浸提而产生的酸。
二.土壤酸度
(三）土壤酸化
是指在自然和人为条件下土壤pH下降的过程。 1、土壤酸化过程实质 2、土壤酸化的成因 （1）自然土壤发生过程 （2）生物地球化学过程 （3）施肥和土壤管理 （4）酸沉降 3、土壤酸化的环境效应 4、土壤酸化防治
土壤酸化过程
Al3+ Ca2+ 土壤 K+ 胶体 Na+ Mg2+ H+ + H+ Na Ca2+
Al3+
K+
Mg2+
H+
H+ 增加，土壤酸化 盐基离子淋溶
离子交换
二.土壤碱度
土壤碱性指标 1、pH 2、碱化度（钠碱化度；ESP-exchangeable sodium percentage） 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。
二.土壤酸度
（一）土壤活性酸 土壤溶液中的氢离子引起的酸，用pH表示。 土壤酸碱性划分 ﹤5.0 强酸性 5.0-6.5 酸性 6.5-7.5 中性 7.5-8.5 碱性 ﹥8.5 强碱性
二.土壤酸度
（二）土壤潜性酸 指土壤胶体上吸附的氢离子、铝离子等所产生 的酸，单位cmol.L-1/kg。 Al3++H2O⇋Al(OH)2++H+ Al(OH)2++ H2O⇋Al(OH)2++H+ Al(OH)2++H2O ⇋Al(OH)3+H+ 土壤中交换性铝离子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。
第九章：土壤酸碱性
石 灰 性 土 壤 pH 随 Pco2 增 大 而 降 低 ， 变 化 于 7.5~8.5之间(田间)。
CaCO3-CO2-H2O体系：pH=6.03-2/3lgPco2
土壤学
7、土壤水分含量 土壤pH测定时的稀释效应，应控制土水比 (一般1:2.5)。 8、土壤氧化还原条件 土壤淹水还原pH向中性点趋近，即酸性土 pH升高，碱性土pH降低。
子后所产生的酸度。
林 学 院
CH3COONa+H2O 8.3)处理土壤。
CH3COOH+NaOH
水解酸的测定是用1mol/L的CH3COONa(pH
土壤学
交换酸和水解酸的实质是不同的，水解酸的
实际测定，因用pH 8.3的CH3COONa，既测定出
羟基化表面解离的H+，也测出了因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
土壤活性酸与潜性酸处于动态平衡：
解吸
潜性酸
吸附
林 学 院
活性酸
(1)强酸性土 交换性Al3+与溶液Al3+平衡,溶液中Al3+水解显 示酸性： Al3++3H2O Al(OH)3+3H+ 强酸性土中， Al3+ 大大多于交换性 H+, 是活性 酸（溶液H+离子）的主要来源。
如：pH＜4.8的红壤，交换性Al3+占总酸度的95%以上
林 学 院
酸性土还原pH升高，由于Fe2O3、MnO2还 碱性土还原pH下降，主要由于在嫌气条件
下有机酸和CO2的积累过程及其综合作用。
土壤学
原溶解度增大，显示碱性，有机质加快还原过程。
第三节 土壤氧化还原反应
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体分解后会促进土壤碱性的发展。
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（四）人类耕作活动
施肥和灌溉会改变土壤酸度：
酸性肥料降低土壤pH（KCL）； 施用石灰提高土壤pH； 污染水的灌溉； 大气污染； 淹水耕作。
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土壤酸碱的存在形式和表示方法
土壤pH和酸碱性分级：
土壤的酸性、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。
水解性酸度一般要比交换性酸度大得多，但这两者是同一来源，本质上 是一样的，都是潜性酸，只是换作用的程度不同而已。
CH3COONa +H2O = CH3COOH+NaOH
土壤胶粒 H +Na+ + OH- = 土壤胶粒 Na +H2O
Na
土壤
土壤
胶粒 Al +3CH3COONa+3H2O= 胶粒
Na +Al(OH)3 +3CH3COOH
Chapter 9. 土壤酸碱性和氧化还原反应
Soil acid－base and redox reaction
吉林大学植物科学学院农业资源与环境系
土壤学
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主要内容
第一节 土壤酸性 第二节 土壤碱性 第三节 土壤缓冲性能 第四节 土壤氧化还原反应 第五节 土壤酸碱和氧化还原状况与生物环境
Na
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3、潜性酸表现其酸性的机制
土壤胶体上氢离子的解离 胶体上氢离子被其它阳离子代换到溶液中 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
北方土壤多为盐基饱和土壤，南方多为盐基不饱和土壤。土壤 pH值由北向南降低的趋势，即“南酸北碱”。
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（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。
石灰岩、基性岩、超基性岩的盐基含量较高。当土壤的淋溶程 度较弱时，土壤pH会比附近其它母质上发育的土壤高。
滨海盐土含有丰富的易溶盐类及碳酸钙，加之地下水矿化度较 高。因此，发育的土壤的pH一般较高，土壤常呈碱性。
（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。
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（三）生因素
生物产生的CO2溶于水产生的H+对于土壤酸化有重 要作用。
植被不同，残体成分不同，影响土壤酸碱性。
针叶林凋落物分解后形成的有机酸较多，盐基较少，故 其下的土壤一般呈酸性。
滨海红树林残体分解后形成大量SO42-，使土壤呈强酸性。 一些耐盐、耐碱的植物会选择性地富集盐基离子，其残
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＋）或致碱 离子（Na＋）的数量，也决定于土壤中酸性盐类或碱 性盐的存在。
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土壤酸碱度的分级
根据土壤pH值的大小，可将土壤酸碱性分为若干 级别。在《中国土壤》中分为五级：
只有盐基不饱和的土壤，才有潜性酸。
2、潜性酸的分类：
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1）交换性酸：
用过量中性盐（氯化钾、氯化钠等）溶液， 与土壤胶体发生交换作用，土壤胶体表面的 氢离子或铝离子被侵提剂的阳离子所交换， 使溶液的酸性增加。测定溶液中氢离子的浓 度即得交换性酸的数量。
用中性盐溶液浸提而测得的酸量只是土壤潜 性酸量的大部分，而不是它的全部。
游离于土壤溶液中的H+所表现出来的酸度。 H+活度越大，活性酸度越强。 通常用pH值表示活性酸度。
（二）、潜性酸（ Potential acidity ）
1、概念与成因
土壤胶粒上吸附的氢离子和铝离子进入土壤溶液后表现出来的酸度， 称为潜性酸。
在一般矿质土壤中, 由交换性铝离子产生的酸度, 比由交换性氢离子 产生的酸度重要。红壤的交换性酸度，90%以上是由交换性铝所引起。
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pH Scale
4/60
(Brady & Weil 2000)
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土壤酸碱性产生的原因
（一）气候因素
自然条件下，土壤酸碱性主要受土壤盐基状况影响， 而土壤盐基状况又受成土过程的淋溶强度的影响。
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。
土壤pH值 级别
<5.0 强酸性
5.0-6.5 6.5-7.5 7.5-8.5 酸性中性碱性
>8.5 强碱性
——引自《中国土壤》，第二版，1987
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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。大致可以长江为界（北纬 33~35℃），长江以南的土壤为酸性或 强酸性，长江以北的土壤多为中性或 碱性。
土壤胶粒 H+KCl = 土壤胶粒 K+HCl
K 土壤胶粒 Al+3KCl= 土壤胶粒 K +AlCl3
K
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2）水解性酸：
用过量强碱弱酸盐（CH3COONa）浸提土壤，胶体上的氢离子或铝离子 释放到溶液中所表现出来的酸性。
CH3COONa水解产生NaOH，pH值可达8.5，Na+可以把绝大部分的代换 性的氢离子和铝离子代换下来，从而形成醋酸，滴定溶液中醋酸的总量 即得水解性酸度。
我国土壤的酸碱性南北差异很大，由南向北土壤pH相差7个数量级。
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 土壤酸性
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土壤酸性（soil acidity）
1、与溶液中H+浓度相关； 2、与土壤胶体上吸附的致酸离子（H+或Al3+）有密切关系。
土壤中酸性的主要来源是：
胶体上吸附的H+或Al3+； CO2溶于水所形成的碳酸； 有机质分解产生的有机酸； 氧化作用产生少量无机酸； 以及施肥加入的酸性物质等。
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 潜性酸度
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一、土壤酸度的类型
（一）、活性酸（Active acidity）
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（四）人类耕作活动
施肥和灌溉会改变土壤酸度：
酸性肥料降低土壤pH（KCL）； 施用石灰提高土壤pH； 污染水的灌溉； 大气污染； 淹水耕作。
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土壤酸碱的存在形式和表示方法
土壤pH和酸碱性分级：
土壤的酸性、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。
水解性酸度一般要比交换性酸度大得多，但这两者是同一来源，本质上 是一样的，都是潜性酸，只是换作用的程度不同而已。
CH3COONa +H2O = CH3COOH+NaOH
土壤胶粒 H +Na+ + OH- = 土壤胶粒 Na +H2O
Na
土壤
土壤
胶粒 Al +3CH3COONa+3H2O= 胶粒
Na +Al(OH)3 +3CH3COOH
Chapter 9. 土壤酸碱性和氧化还原反应
Soil acid－base and redox reaction
吉林大学植物科学学院农业资源与环境系
土壤学
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主要内容
第一节 土壤酸性 第二节 土壤碱性 第三节 土壤缓冲性能 第四节 土壤氧化还原反应 第五节 土壤酸碱和氧化还原状况与生物环境
Na
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3、潜性酸表现其酸性的机制
土壤胶体上氢离子的解离 胶体上氢离子被其它阳离子代换到溶液中 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
北方土壤多为盐基饱和土壤，南方多为盐基不饱和土壤。土壤 pH值由北向南降低的趋势，即“南酸北碱”。
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（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。
石灰岩、基性岩、超基性岩的盐基含量较高。当土壤的淋溶程 度较弱时，土壤pH会比附近其它母质上发育的土壤高。
滨海盐土含有丰富的易溶盐类及碳酸钙，加之地下水矿化度较 高。因此，发育的土壤的pH一般较高，土壤常呈碱性。
（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。
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（三）生因素
生物产生的CO2溶于水产生的H+对于土壤酸化有重 要作用。
植被不同，残体成分不同，影响土壤酸碱性。
针叶林凋落物分解后形成的有机酸较多，盐基较少，故 其下的土壤一般呈酸性。
滨海红树林残体分解后形成大量SO42-，使土壤呈强酸性。 一些耐盐、耐碱的植物会选择性地富集盐基离子，其残
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＋）或致碱 离子（Na＋）的数量，也决定于土壤中酸性盐类或碱 性盐的存在。
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土壤酸碱度的分级
根据土壤pH值的大小，可将土壤酸碱性分为若干 级别。在《中国土壤》中分为五级：
只有盐基不饱和的土壤，才有潜性酸。
2、潜性酸的分类：
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1）交换性酸：
用过量中性盐（氯化钾、氯化钠等）溶液， 与土壤胶体发生交换作用，土壤胶体表面的 氢离子或铝离子被侵提剂的阳离子所交换， 使溶液的酸性增加。测定溶液中氢离子的浓 度即得交换性酸的数量。
用中性盐溶液浸提而测得的酸量只是土壤潜 性酸量的大部分，而不是它的全部。
游离于土壤溶液中的H+所表现出来的酸度。 H+活度越大，活性酸度越强。 通常用pH值表示活性酸度。
（二）、潜性酸（ Potential acidity ）
1、概念与成因
土壤胶粒上吸附的氢离子和铝离子进入土壤溶液后表现出来的酸度， 称为潜性酸。
在一般矿质土壤中, 由交换性铝离子产生的酸度, 比由交换性氢离子 产生的酸度重要。红壤的交换性酸度，90%以上是由交换性铝所引起。
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pH Scale
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(Brady & Weil 2000)
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土壤酸碱性产生的原因
（一）气候因素
自然条件下，土壤酸碱性主要受土壤盐基状况影响， 而土壤盐基状况又受成土过程的淋溶强度的影响。
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。
土壤pH值 级别
<5.0 强酸性
5.0-6.5 6.5-7.5 7.5-8.5 酸性中性碱性
>8.5 强碱性
——引自《中国土壤》，第二版，1987
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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。大致可以长江为界（北纬 33~35℃），长江以南的土壤为酸性或 强酸性，长江以北的土壤多为中性或 碱性。
土壤胶粒 H+KCl = 土壤胶粒 K+HCl
K 土壤胶粒 Al+3KCl= 土壤胶粒 K +AlCl3
K
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2）水解性酸：
用过量强碱弱酸盐（CH3COONa）浸提土壤，胶体上的氢离子或铝离子 释放到溶液中所表现出来的酸性。
CH3COONa水解产生NaOH，pH值可达8.5，Na+可以把绝大部分的代换 性的氢离子和铝离子代换下来，从而形成醋酸，滴定溶液中醋酸的总量 即得水解性酸度。
我国土壤的酸碱性南北差异很大，由南向北土壤pH相差7个数量级。
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 土壤酸性
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土壤酸性（soil acidity）
1、与溶液中H+浓度相关； 2、与土壤胶体上吸附的致酸离子（H+或Al3+）有密切关系。
土壤中酸性的主要来源是：
胶体上吸附的H+或Al3+； CO2溶于水所形成的碳酸； 有机质分解产生的有机酸； 氧化作用产生少量无机酸； 以及施肥加入的酸性物质等。
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 潜性酸度
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一、土壤酸度的类型
（一）、活性酸（Active acidity）