土壤反应与施石灰

土壤反应与施石灰

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土壤酸碱度是由土壤pH值表示，既土壤被氢离子（H+）饱和的程度。它受土壤母质种类的影响，碱性基岩或母质上发育的土壤的pH值一般比酸性基岩形成的土壤高。降雨、作物生长、作物收获移走、施肥、豆科根瘤固氮、有机质分解都会影响土壤酸度。两种田间常使用的土壤pH值测量方法是：指示剂速测比色法和酸度计法。实验室测定pH仅测定了活性酸度，还必须将潜在酸度也考虑进去才能确定改良土壤的石灰需要量。就是说石灰需要量不仅与土壤pH值有关，还与该土壤的缓冲容量或阳离子交换量有关。

土壤pH低时，有六种有害效应，如果其中的一个或多个起作用就会阻碍作物生长： 1. 铝和锰元素的浓度可能达到毒害水平。 2. 分解有机质和转化氮、磷、硫的生物可能数量少、活性低。 3. 土壤阳离子交换量极低时，也可能缺镁。 4. 豆科植物共生固氮会大大减少。 5. 酸性强的粘质土壤团聚差。 6. 磷和钼等养分的有效性低。因此，施用石灰可以矫正土壤酸碱度。许多作物在土壤pH6.0-7.0的范围内生长最好。有些作物需要酸性土壤条件才能良好生长。石灰降低土壤酸度的过程和反应十分复杂，但可以简化概述为石灰的一个钙离子将两个氢离子从阳离子交换复合体上置换下来，使氢离子与氢氧根离子结合生成水，从而降低氢离子浓度使土壤pH值提高。如果上述反应的逆反应发生，就会降低土壤pH值。应该在播种前3-6个月前施石灰，使它有足够时间与土壤反应，并应均匀撒施，以防危害种子萌发。土壤质地、氮肥施用量、作物移取量、石灰施用量都将影响施石灰的次数。选择石灰材料时要检查其中和值、细度和反应性。在土壤缺镁地区，也应考虑石灰的镁含量。石灰施用位置必须利于石灰与耕层土壤最大程度接触。

1.什么是土壤pH？

pH是指物质的相对酸度或相对碱度。pH的量度范围从0到14，pH值7.0为中性，低于7.0为酸性，高于7.0为碱性。大多数高产土壤的pH值在4.0至9.0之间。这样一个pH范围的酸碱度可由下图表示。

见（图7）

.土壤pH值的含义

酸是释放氢离子（H+）的物质。当土壤被H+饱和时，土壤表现为弱酸。交换性复合体上持有的H+越多，土壤酸度越强。铝也起酸性的作用，并活化H+。碱性的离子如Ca2+和Mg2+在土壤反应中使土壤酸性降低（或碱性增加）。

土壤pH仅测量氢离子活度，用对数表示。对数关系的实际意义是，土壤pH值每变化一个单位，酸碱度的数量变化十倍。也就是说，pH值6.0的土壤的活性H+数量是7.0土壤的10倍。这意味着当pH值下降时石灰的需要急剧增加。（表4）

说明与中性pH值7.0相比，土壤酸碱度的相对程度。

见表4. 中性pH值7.0相比土壤酸碱度的相对程度

2.土壤pH值的影响因素

土壤酸碱度受形成土壤的母质种类的影响。碱性基岩或母质上发育的土壤的pH值一般比酸性基岩形成的土壤的高。

降雨也影响土壤pH。穿流土壤的水将碱性营养元素如Ca和Mg淋洗至排出水中。它们被酸性元素如H、Mn和Al取代。因此，在高降雨量条件下形成的土壤比在干旱条件下形成的土壤酸性强。

在土壤形成过程中，作物生长影响土壤pH值。在森林植被条件下形成的土壤往往比在草地条件下形成的土壤酸性强。针叶林较落叶林产生的酸性强。

收获的作物移走盐基阳离子后，土壤的酸性增强。不同作物带走不同数量的Ca和Mg。豆科植物含Ca 和Mg的数量通常比非豆科植物高。Ca和Mg的含量也随作物收获部分而变化。

见（表5）

.作物带走Ca和Mg的估测量

除在一些降雨量较低的地区外，酸度一般随土壤深度的增加而增加，侵蚀引起的表土流失也能增加耕层的酸度，随着表土层变薄，耕层中包括的心土增多。也有底土pH值比表土的pH值高的情况，结果，土壤侵蚀使pH值增高。

施肥，尤其是施氮肥，能加速土壤酸度的提高。在低施氮量时，酸化程度很低。但随着施氮量的增加，酸化程度大大提高。在石灰性土壤上，施肥引起的酸化效应可能是有益的。在铁、锰或其它某种微量元素可能缺乏的地区，降低土壤pH值可使这些元素的有效性增加。

豆科植物根系上细菌固氮有利于土壤酸化。有机质分解增加土壤酸度。在分解过程中初级产物之一是铵离子，当铵经硝化作用转化为硝酸根时，释放H+，这就增加了土壤酸度。这一过程可由下式表示（施铵态氮肥的影响也相似）：

见化学（方程式）

3.土壤pH值的测定--确定石灰需要量

两种最常用的土壤pH值测量方法是指示剂比色法和酸度计法。

在田间常使用指示剂进行pH值速测。但使用指示剂必须经过训练以避免重大误差。如果使用恰当，其结果是可靠的。更精确而且广泛采用的方法是使用酸度计。将土壤和蒸馏水悬浮液与玻璃电极接触，并在校准刻度盘上读数，即可测得土壤pH值。

虽然土壤pH值是一个极好的土壤酸度指标，但它并不能确定石灰需要量。石灰需要量是为即将采用的种植制度建立理想的（pH值范围）

需要的优质农用石灰石的数量。当pH值在实验室测定时，仅测定了"活性酸度"。"潜在酸度"也必须加以考虑。把土壤pH的变化与加入一定数量的酸或碱联系起来的方法是必要的。这种方法叫做"石灰需要量确定法"。

土壤的石灰需要量不仅与这一土壤的pH值有关，而且还与该土壤的缓冲容量或阳离子交换量有关。土壤中粘粒和有机质的数量以及粘土的种类决定土壤缓冲（即阻止）土壤pH值变化的能力。土壤缓冲容量随粘粒和有机质数量的增加而增加。这种土壤比低缓冲容量的土壤需要更多的石灰提高pH值。含少量粘粒和有机质的砂质土壤的缓冲容量低，因而改变其pH需要的石灰少。

确定石灰需要量的常用方法是以与土壤-水悬浮液的pH值对比的缓冲溶液pH值变化为基础的。酸性土壤会降低缓冲溶液的pH值。pH值的降低与土壤的起始pH值和土壤的缓冲容量成比例。通过标定伴随加入已知酸量后缓冲溶液pH值的变化，可以确定将土壤改变至一特定pH值所需的石灰量。在美国应用数种缓