土壤酸碱性和氧化还原反应森林土壤
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第五章2土壤酸碱性和氧化还原反应
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
－10Байду номын сангаас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、影响土壤pH值的因素
（一）土壤胶体类型和性质对pH值的影响 1．土壤胶体的极限pH值
第五章 土壤酸碱性和氧化还原反应(二)
教学目标
•理解土壤酸碱性的内涵、类型 •了解土壤酸碱性的分级、成因 •学习土壤酸碱性的定量测定与表示 •掌握酸性土壤、碱性土壤壤的改良与治理方法 •了解土壤氧化还原的机理 •明白土壤氧化还原作用对土壤肥力的影响。
土壤酸碱性和氧化还原性的重要性
1. 土壤溶液的两项极为重要的化学性质 2. 既与土壤溶液的组成密切相关，又与土壤固相和 气相紧紧相连 3. 随着自然条件的变化（季节性的温度、湿度等的 变化）、人为耕作措施和植物生长的变化而变化 4.对土壤肥力和植物营养有重要影响
碱化度是指土壤胶体吸附的交换性Na+占阳离子 交换量的百分率。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。
碱 化 度 ＝ 阳 交 离 换 子 性 交 钠 换 量 1 0 0
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，土壤理化性质上发生恶劣
变化，称为土壤的“碱化作用”（alkalinization)。
（四）土壤氧化还原条件对pH的影响
酸性土淹水后pH升高的原因主要是由于在嫌气条件下形成 的还原性碳酸铁、锰呈碱性，溶解度较大，因之pH值升高。
硫化物（在硫化细菌的作用下）可氧化为硫酸，使土壤 pH值急剧下降
土壤酸碱性对作物生长的影响
值>9.0定为碱土(alkaline soil) 。而将土壤碱化度为5
－10Байду номын сангаас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、影响土壤pH值的因素
（一）土壤胶体类型和性质对pH值的影响 1．土壤胶体的极限pH值
第五章 土壤酸碱性和氧化还原反应(二)
教学目标
•理解土壤酸碱性的内涵、类型 •了解土壤酸碱性的分级、成因 •学习土壤酸碱性的定量测定与表示 •掌握酸性土壤、碱性土壤壤的改良与治理方法 •了解土壤氧化还原的机理 •明白土壤氧化还原作用对土壤肥力的影响。
土壤酸碱性和氧化还原性的重要性
1. 土壤溶液的两项极为重要的化学性质 2. 既与土壤溶液的组成密切相关，又与土壤固相和 气相紧紧相连 3. 随着自然条件的变化（季节性的温度、湿度等的 变化）、人为耕作措施和植物生长的变化而变化 4.对土壤肥力和植物营养有重要影响
碱化度是指土壤胶体吸附的交换性Na+占阳离子 交换量的百分率。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。
碱 化 度 ＝ 阳 交 离 换 子 性 交 钠 换 量 1 0 0
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，土壤理化性质上发生恶劣
变化，称为土壤的“碱化作用”（alkalinization)。
（四）土壤氧化还原条件对pH的影响
酸性土淹水后pH升高的原因主要是由于在嫌气条件下形成 的还原性碳酸铁、锰呈碱性，溶解度较大，因之pH值升高。
硫化物（在硫化细菌的作用下）可氧化为硫酸，使土壤 pH值急剧下降
土壤酸碱性对作物生长的影响
第七章 土壤酸碱性和氧化还原反应
第七章 土壤酸碱性和氧化还原反应
第一节 土壤的酸碱性 四、土壤的缓冲性能
1、土壤缓冲性的概念 2、土壤具有缓冲性的原因 1）土壤溶液中弱酸及其盐类的存在； 2）土壤胶体的阳离子交换作用； 3）土壤中两性物质的存在。
第七章 土壤酸碱性和氧化还原反应
第一节 土壤的酸碱性 四、土壤的缓冲性能
1、土壤缓冲性的概念 2、土壤具有缓冲性的原因 3、缓冲容量 缓冲容量：表示缓冲作用的大小。指土壤溶液改变一
2250000×20%×10-7=0.045mol H+/公顷
所以需要中和活性酸量为 4.5-0.045=4.455mol H+/公顷 若以CaO中和:其需要量124.74 克 中和潜性酸: 2250000×(10 /100)×(1- 60/100)=90000 mol H+/公顷 90000×56/2=2520000克=2520公斤/公顷
水田土壤：
排水种植旱作期间：> 500 mv
淹水期间： < 150 mv
水稻适宜生长条件： 200 － 400 mv
影响土壤氧化还原的因素 1．微生物的活动
2．易分解有机的含量
在一定的通气条件下，土壤中的易分解的有机愈 多，耗氧也愈多，其氧化还原电位就较低。
3．土壤中易氧化和还原的无机物的含量 土壤的氧化体和硝酸盐含量高时，可使Eh值下降 得较慢。
潜 性 酸 （1）交换性酸度(soil exchangeable acidity) （2）水解性酸度(soil hydrolytic acidity)
几种土壤中的交换性酸量和水解性酸量的比较
3. 活性酸和潜性酸的关系
活性酸和潜酸的总和，称为土壤总酸度。由于 它通常是用滴定法测定的，故又称之为土壤的滴定酸 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。
土壤酸碱反应和氧化还原反应
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
不同作物对土壤酸碱性都有一定的要求， 这是植物长期的自然选择的结果。常见 植物对土壤pH的要求见下表：
植物适宜的pH范围
适应偏碱 性pH7-8
紫苜蓿
适应中到微 碱性pH6.57.5
苹果
适应中到微 适应偏酸性 适应酸性 酸性的pH6-7 的pH5.5-6.5 的pH5-6
蚕豆
水稻
小麦
金花菜 黄花苜蓿 碗豆
包权
人书友圈7.三端同步
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。
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土壤(第九章)土壤酸碱性和氧化还原反应..
土壤碱化度分级：
ESP 5%~10% 10%~15%
＞15%
轻度碱化土 中度碱化土 强碱化土
盐土——土壤表层可溶性盐（以NaCl、Na2SO4等 中性盐为主）超过一定含量（6~20g/kg）。
我国碱土定义：碱化层碱化度＞30%， 表层含盐量＜5g/kg，pH＞9.0
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
（2）生物因素 Na、K 、Ca、Mg等盐基的生物积累。 一些植物适应在较干旱条件下生长，而且有
富集碱性物质的作用：海蓬子含Na2CO3 3.75%， 碱蒿含2.76%。盐蒿含2.14%。
土壤学
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（3）母质 碱性物质的基本来源。基性岩、超基性岩富含
碱性物质。含盐基物质多，形成的土壤为碱性。 （4）施肥和灌溉
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
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第三节 土壤氧化还原反应
一、土壤氧化还原体系
土壤中同一物质可区分为氧化态(剂)和还原态 (剂),构成相应的氧化还原体系 。
土壤学
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1.土壤空气中O2是主要氧化剂 通气良好的土壤中，氧体系控制氧化还原反应，使 多种物质呈氧化态，如NO3－、Fe3+、Mn4+、SO42－等。 2.土壤有机质特别是新鲜有机物是主要还原剂，在 土壤缺O2条件下，将氧化物转化为还原态。 3.土壤中氧化还原体系可分为无机体系和有机体系。
6.土壤氧化还原状况随栽培管理措施特别是灌水、 排水而变化
土壤学
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二、土壤氧化还原指标
1. 强度指标 （1）氧化还原电位（Eh）
【土壤学】 第8章 土壤酸碱性和氧化还原性【精】
二、土壤碱度
碱性反应是土壤溶液OH-超过H+时反映出来，pH越高，碱性越强。
1、土壤总碱度
液相指标
石灰性土壤：具有石灰性反应的土壤。稀HCl检验。 2、土壤碱化度（钠饱和度） 固相指标
交换性钠离子占阳离子交换量的百分数，即钠饱和度。ESP 胶粒– Na + HOH =胶粒– H + NaOH 2 NaOH + H2CO3 = Na2CO3 + H2O 或 NaOH +CO2= Na2HCO3
石灰需要量 = 土壤体积 x 容重 x CEC x（1 -盐基饱和度） 石灰常数：石灰需用量理论值要乘以一经验常数，得出实际需用量。
石灰石粉： 1.3; 生石灰: 0.5
3、 改良土壤碱性
➢ 施用有机肥：CO2，有机酸 ➢ S及含S化合物 ➢ 生理酸性肥料 ➢ 石膏，硅酸钙，以钙换钠
第二节 土壤氧化还原性
3、与植物生长的关系
植物生长对土壤反应的要求 一般pH 6.5左右，各种养分有效性较高，大多数作物比较适宜。
五、土壤酸碱性的调节
1、土壤酸度的调节
1）施用石灰，调节土壤酸度，防Al, Mn危害
2）中和潜性酸 3）增加Ca，改良土壤结构 2、酸性土壤石灰需要量
方法
✓中和交换性酸或水解性酸 ✓依CEC和盐基饱和度计算
二、土壤氧化还原状况与土壤肥力的关系
1、指示土壤通气和排水情况
旱地一般 300-600； 若低于200，排水不良； 水田一般低于200-300，适宜180—200，若低于100，强还原，长期 -1 80以下，水稻死亡。
2、土壤养分形态和供应情况 高价—低价
3、 强还原状况下有毒物质产生和积累 有机酸， Fe2+ Mn2+ H2S CH4 H2
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
6/60
（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
33/60
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
29/60
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
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
土壤学第四章-土壤酸碱性和氧化还原反应
第二节 土壤氧化还原反应
一.土壤中的氧化还原体系
1、主要的体系：
Mn2+
Mn4+
锰
Fe3+
Fe2+
铁
O-2
O0
氧
S-2
S+6
硫
N-3
N+4
N+6 氮
H0
H+
氢
C-4
C+4
（有机）碳
2、主要的氧化剂和还原剂：
主要的氧化剂是土壤空气中的氧气当土壤中
的氧被消耗完后，依次NO-3、Mn4+、Fe3+、 SO42-作为电子受体被还原，这种依次被还原的 现象叫顺序还原作用.
三、土壤酸碱性和氧化还原状况与有毒物质的积 累：
1.强酸性土壤中Al3+、Mn2+的胁迫与毒害：
Al：PH<5.5 Al3+被活化， [Al3+]≥0.2 cmol/kg农作物受害，特别是幼苗。 PH5.5~6.3 可消除Al3+的毒害。
Mn：PH<5.5 [Mn2+]≥2~9cmol/kg、或植株干重 中含量为１０００mg/kg时产生锰毒。
二、土壤碱性的形成： 1. 碱性形成机理： 土壤中碱性盐的水解是形成碱性反应的主要
机理 Ca Mg Na的CO32-和HCO3-以及吸附交换 性Na+
①CaCO3的水解： 石灰性土壤上交换性Ca2+占优势的土壤
CaCO3、CO2、H2O处于同一平衡体系中
CaCO3+H2O
Ca2++HCO3-+OH-
1>各种养分有效度较高的PH范围在6.5~7.5
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。
土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性
3、碱性土的成因
➢干旱气候；降水量低于蒸发量 ➢母质； 基性、超基性岩 ➢过量施用石灰； ➢引灌碱性污水； ➢海水pH7.5-8浸渍。
三、土壤缓冲作用
1、定义 ① 狭义：把少量的酸或碱加入到到土壤里，其pH值的变化却不大，这
种对酸碱变化的抵抗能力，叫做土壤的缓冲性能或缓冲作用。 ② 广义：土壤是一个巨大的缓冲体系，对营养元素、污染物质、氧化还
2、氧化还原电位 氧化还原反应的通式：氧化态 + ne- = 还原态
（ 铂电极—甘汞电极，毫伏计） Nernst 公式
✓ E0为标准氧化还原电位（化学手册中可查到）,氧化态和还原态浓度 相等时产生的电位
✓ n为反应中电子转移数 ✓ 用0.059时，单位为v，用59时为mv
Eh可作为土壤通气性的指标。
土壤酸、碱缓冲容量和滴定曲线
在土壤悬液中连续加入标准酸或碱液，测定pH的变化,以纵座 标表示pH，横座标表示加的酸或碱量，绘制滴定曲线，又称缓冲 曲线。
砖红壤、红壤和黄棕壤胶体的中和曲线（于天仁，1987）
四Байду номын сангаас土壤反应与肥力的关系
1、影响土壤微生物的活动
土壤细菌和放线菌，如硝化细菌，固N菌，纤维分解菌等，均 适宜于中性和微碱性环境；在酸性条件，活动急剧降低；真菌对酸 碱性要求不严格。
2、潜性酸：是土壤酸度的潜在来源。数量指标
表现：1、土壤胶体活性功能团解离H+离子 R-COOH = R-COO- + H+
2、土壤胶体上吸附的H+离子其它阳离子代换 3、土壤胶体上吸附的Al3+离子的作用
交换性Al3+离子进入溶液， Al3+离子水解，产生H+
9土壤酸碱性和氧化还原反应
交换性酸量在进行调节土壤酸度，估算石灰用量时，有重要 参考价值。
（2）水解性酸度(soil hydrolytic acidity)
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。
***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 100 阳离子交换量
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，土壤理化性质上发生恶劣 变化，称为土壤的“碱化作用”（alkalinization)。
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。
3
3
Al2 (OH) 2 ( H2 O) 8 4H2 O
[ Al4 (OH) 6 (OH2 )12 ]6 12H 2O
4
当土壤pH>5.0时,铝离子形成Al(OH)3沉淀， 失去它的缓冲能力。
5、有机酸体系 土壤腐殖酸，胡敏酸和富啡酸是一种大分 子有机酸，含有羧基、羟基、酚羟基、醇羟 基等功能团，此外，土壤中还存在多种低分 子有机酸，在土壤溶液中构成一个良好的缓 冲体系。对酸、碱具有缓冲作用。
石灰位＝ pH-0.5pCa
土壤酸度是土壤酸、碱性的简称
二、土壤酸度的数量指标
土壤胶体上吸附的氢、铝离子所反映的潜性酸量， 可用交换性酸度和水解酸度表示。 （1）交换性酸度(soil exchangeable acidity)
（2）水解性酸度(soil hydrolytic acidity)
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。
***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 100 阳离子交换量
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，土壤理化性质上发生恶劣 变化，称为土壤的“碱化作用”（alkalinization)。
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。
3
3
Al2 (OH) 2 ( H2 O) 8 4H2 O
[ Al4 (OH) 6 (OH2 )12 ]6 12H 2O
4
当土壤pH>5.0时,铝离子形成Al(OH)3沉淀， 失去它的缓冲能力。
5、有机酸体系 土壤腐殖酸，胡敏酸和富啡酸是一种大分 子有机酸，含有羧基、羟基、酚羟基、醇羟 基等功能团，此外，土壤中还存在多种低分 子有机酸，在土壤溶液中构成一个良好的缓 冲体系。对酸、碱具有缓冲作用。
石灰位＝ pH-0.5pCa
土壤酸度是土壤酸、碱性的简称
二、土壤酸度的数量指标
土壤胶体上吸附的氢、铝离子所反映的潜性酸量， 可用交换性酸度和水解酸度表示。 （1）交换性酸度(soil exchangeable acidity)
医学课件第八章土壤酸碱性和氧化还原反应
白杨 洋槐 松树 栋树 泡桐
6.0—8.0 6.0—8.0 5.0—6.0 5.0—6.0 6.0—8.0
马铃薯 4.8——5.4
杏
6.0—8.0 油 桐 6.0—8.0
向日葵 6.0——8.0 苹 果 6.0—8.0 榆 树 6.0—8.0
甘 蔗 6.0—7.0 桃、梨 6.0—8.0 掸 树 5.0—6.0
（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。
碱性（） 8.北方石灰性土壤的潜（性）在酸比南方酸性土壤高，是因为石灰
性土壤的CEC比酸性土高所致（） 9.盐基饱和度大的土壤，缓冲酸的能力强，盐基饱和度小的缓冲碱
的能力强（） 10.旱地通气条件良好，则Eh比水田要高（）
氧化态 ＋ ne ==== 还原态
氧化还原反应中的氧化态和还原态同时在电极上达到平 衡，其平衡电位，称为氧化还原电位，通常以Eh表示。
Eh E 0 RT ln a氧化剂
nF
a 还原剂
E0
0.059 n
log
[氧化态 ] [还原态 ]
☻(二)土壤间Eh的变化范围
➢ 旱地土壤Eh变动在200—750mv之间，如果大于 750mv，标志着土壤完全处于好气状态。如果Eh低 于200mv，则表明土壤水分过多，通气不良。土壤 的Eh在400—700mv之间，多数作物可以正常发育， 过高过低均对植物不利。
土壤酸碱性和氧化还原反应森林土壤
石灰位＝
是Ca(OH)2的化学位的简单函数。上式中为Ca(OH)2 在标准状况下的化学位
3、土壤碱性指标
（一）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 ＝ C O 3 2 H C O 3 ( 厘 摩 尔 ( ) / 升 )
一、土壤酸碱形成的原因
1、土壤酸性形成的机理 （1）土壤中氢离子的来源： ★水的解离 ★碳酸解离 ★有机酸的解离 ★酸雨 ★其它无机酸 （2）土壤中铝离子的活化（形成酸性土壤的重要原因）
土壤酸化过程 Al3+
A土l3+壤CKa2++ 胶体 Na+
Mg2+
Ca2+ K+
Mg2+
H+ H+ H+ Na+
交换性酸量在进行调节土壤酸度，估算石灰用量时，有重要 参考价值。
（2）水解性酸度(soil hydrolytic acidity)
用弱酸强碱的盐类溶液（如的1mol NaOAc溶液）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。这样测得的潜性酸的量称之为土壤的水解性酸。
土壤的pH值随土壤含水量增加有上升的趋势。 因此，在测定土壤pH值时,应注意土水比。土水比 愈大，所测得的pH值愈大。
（四）土壤氧化还原条件对pH的影响
淹水或施有机肥促进土壤还原的发展，对土壤pH有明 显的影响。酸性土淹水后pH升高的原因主要是由于在嫌 气条件下形成的还原性碳酸铁、锰呈碱性，溶解度较大， 因之pH值升高。
二、土壤酸碱性和氧化还原状况与养分的生物有效性
是Ca(OH)2的化学位的简单函数。上式中为Ca(OH)2 在标准状况下的化学位
3、土壤碱性指标
（一）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 ＝ C O 3 2 H C O 3 ( 厘 摩 尔 ( ) / 升 )
一、土壤酸碱形成的原因
1、土壤酸性形成的机理 （1）土壤中氢离子的来源： ★水的解离 ★碳酸解离 ★有机酸的解离 ★酸雨 ★其它无机酸 （2）土壤中铝离子的活化（形成酸性土壤的重要原因）
土壤酸化过程 Al3+
A土l3+壤CKa2++ 胶体 Na+
Mg2+
Ca2+ K+
Mg2+
H+ H+ H+ Na+
交换性酸量在进行调节土壤酸度，估算石灰用量时，有重要 参考价值。
（2）水解性酸度(soil hydrolytic acidity)
用弱酸强碱的盐类溶液（如的1mol NaOAc溶液）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。这样测得的潜性酸的量称之为土壤的水解性酸。
土壤的pH值随土壤含水量增加有上升的趋势。 因此，在测定土壤pH值时,应注意土水比。土水比 愈大，所测得的pH值愈大。
（四）土壤氧化还原条件对pH的影响
淹水或施有机肥促进土壤还原的发展，对土壤pH有明 显的影响。酸性土淹水后pH升高的原因主要是由于在嫌 气条件下形成的还原性碳酸铁、锰呈碱性，溶解度较大， 因之pH值升高。
二、土壤酸碱性和氧化还原状况与养分的生物有效性
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Mg2+
H+ H+ H+ Na+
离子交换
H+ 增加，土壤酸化 盐基离子淋溶
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2、土壤碱性形成的机理
形成碱性反应的主要机理 是碱性物质的水解反应。
土壤中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。
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7
▲碳酸钙水解
从上式可知：石灰性土壤的pH值主要受土壤空气中CO2分压控制 （1） 石灰性土壤的pH值，因CO2的偏压大小而变，所以在测定石灰 性土壤pH值时，应在固定的CO2偏压下进行，并必须注意在充分达到 平衡后测读。
交换性酸量在进行调节土壤酸度，估算石灰用量时，有重要
参考价值。
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（2）水解性酸度(soil hydrolytic acidity)
用弱酸强碱的盐类溶液（如pH8.2的1mol NaOAc溶液）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。这样测得的潜性酸的量称之为土壤的水解性酸。
当土壤胶体上吸附的阳离子全部是致酸离子，称为 盐基完全不饱和态。此时土壤的pH值，称为土壤的极限 pH值。
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。
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2、土壤酸度的强度指标
★土壤pH
土壤pH代表与土壤固相处于平衡的溶液中的H+离 子浓度的负对数, ★石灰位(lime potential)
在土壤胶体表面吸附的盐基离子中总是以钙离子 为主的，在酸性土壤的盐基离子中，钙离子约占总量 65－80％。因此，提出了表示土壤酸强度的另一指标 －石灰位。它将氢离子数量与钙离子数量联系起来，以 数学式pH-0.5PCa表示之，即
第九章
土壤酸碱性及氧化还原反应
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1
第一节 土壤酸碱反应
土壤酸碱性反应
土壤酸碱反应是指土壤酸性或碱 性的程度，常以pH值表示。
土壤酸碱反应是气候、植被、成土 母质等及人为因素共同作用的结果
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2
我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），长 江以南的土壤多为酸性或强酸性， 长江以北的土壤多为中性或碱性。 我国土壤的酸碱性南北差异很大
生
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二、土壤酸碱性度类型和指标 1、土壤酸度类型
★ 活性酸度(soil active acidity)
土壤活性酸是自由扩散于土壤溶液中的氢离 子浓度直接反应出来的酸度。
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10
★潜性酸 (soil potential acidity)土壤潜性酸是由于土 壤胶粒上吸附着氢离子和铝离子所造成的显出酸性，所 以它是土壤酸的潜在来源，故称为潜性酸。
结果:①交换程度比之用中性盐类溶液更为完全，土壤吸附性氢、 铝离子的绝大部分可被Na+离子交换。②水化氧化物表面的羟基 和腐殖质的某些功能团（如羟基、羧基）上部分H+解离而进入 浸提液被中和。
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12
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13
★活性酸和潜性酸的关系
活性酸和潜性酸的总和，称为土壤总酸度。由 于它通常是用滴定法测定的，故又称之为土壤的滴定 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。
总 碱 度 ＝ C O 3 2 H C O 3 ( 厘 摩 尔 ( ) / 升 )
石灰性物质所引起的弱碱性反应（pH7.5-8.5)称为石灰性反应,
土壤称之为石灰性土壤。石灰性土壤的耕层因受大气或土壤中
CO2分压的控制，pH值常在8.0-8.5范围内,而在其深层,因植物 根系及土壤微生物活动都很弱,CO2分压很小,其pH值可升至 10.0以上。
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17
（二）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 ＝ 阳 交 离 换 子 性 交 钠 换 量 1 0 0
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，土壤理化性质上发生恶劣变
化，称为土壤的“碱化作用”（alkalinization)。
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3
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一、土壤酸碱形成的原因
1、土壤酸性形成的机理 （1）土壤中氢离子的来源： ★水的解离 ★碳酸解离 ★有机酸的解离 ★酸雨 ★其它无机酸 （2）土壤中铝离子的活化（形成酸性土壤的重要原因）
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土壤酸化过程 Al3+
A土l3+壤CKa2++ 胶体 Na+
Mg2+
Ca2+ K+
可用交换性酸度和水解酸度表示。
（1）交换性酸度(soil exchangeable acidity)
用中性盐溶液如1mol KCl或0.06mol BaCl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。
பைடு நூலகம்
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。
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18
三、影响土壤pH值的因素
（一）土壤胶体类型和性质对pH值的影响
1．土壤胶体的极限pH值
（2）土壤空气中CO2含量虽然高于大气，但很少高于10%，因此石灰
性土壤的pH总是在6.8～8.5之间，施用石灰中和土壤酸度是比较安
全的，不会使土壤过碱。
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8
▲碳酸钠的水解
▲交换性钠的水解
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。积盐和脱盐交替发
石灰位＝ pH-0.5pCa
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pH-0.5pCa是Ca(OH)2的化学位的简单函数。上式中 为Ca(OH)2在标准状况下的化学位
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3、土壤碱性指标
（一）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
H+ H+ H+ Na+
离子交换
H+ 增加，土壤酸化 盐基离子淋溶
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2、土壤碱性形成的机理
形成碱性反应的主要机理 是碱性物质的水解反应。
土壤中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。
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▲碳酸钙水解
从上式可知：石灰性土壤的pH值主要受土壤空气中CO2分压控制 （1） 石灰性土壤的pH值，因CO2的偏压大小而变，所以在测定石灰 性土壤pH值时，应在固定的CO2偏压下进行，并必须注意在充分达到 平衡后测读。
交换性酸量在进行调节土壤酸度，估算石灰用量时，有重要
参考价值。
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（2）水解性酸度(soil hydrolytic acidity)
用弱酸强碱的盐类溶液（如pH8.2的1mol NaOAc溶液）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。这样测得的潜性酸的量称之为土壤的水解性酸。
当土壤胶体上吸附的阳离子全部是致酸离子，称为 盐基完全不饱和态。此时土壤的pH值，称为土壤的极限 pH值。
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。
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2、土壤酸度的强度指标
★土壤pH
土壤pH代表与土壤固相处于平衡的溶液中的H+离 子浓度的负对数, ★石灰位(lime potential)
在土壤胶体表面吸附的盐基离子中总是以钙离子 为主的，在酸性土壤的盐基离子中，钙离子约占总量 65－80％。因此，提出了表示土壤酸强度的另一指标 －石灰位。它将氢离子数量与钙离子数量联系起来，以 数学式pH-0.5PCa表示之，即
第九章
土壤酸碱性及氧化还原反应
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第一节 土壤酸碱反应
土壤酸碱性反应
土壤酸碱反应是指土壤酸性或碱 性的程度，常以pH值表示。
土壤酸碱反应是气候、植被、成土 母质等及人为因素共同作用的结果
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我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），长 江以南的土壤多为酸性或强酸性， 长江以北的土壤多为中性或碱性。 我国土壤的酸碱性南北差异很大
生
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二、土壤酸碱性度类型和指标 1、土壤酸度类型
★ 活性酸度(soil active acidity)
土壤活性酸是自由扩散于土壤溶液中的氢离 子浓度直接反应出来的酸度。
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★潜性酸 (soil potential acidity)土壤潜性酸是由于土 壤胶粒上吸附着氢离子和铝离子所造成的显出酸性，所 以它是土壤酸的潜在来源，故称为潜性酸。
结果:①交换程度比之用中性盐类溶液更为完全，土壤吸附性氢、 铝离子的绝大部分可被Na+离子交换。②水化氧化物表面的羟基 和腐殖质的某些功能团（如羟基、羧基）上部分H+解离而进入 浸提液被中和。
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★活性酸和潜性酸的关系
活性酸和潜性酸的总和，称为土壤总酸度。由 于它通常是用滴定法测定的，故又称之为土壤的滴定 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。
总 碱 度 ＝ C O 3 2 H C O 3 ( 厘 摩 尔 ( ) / 升 )
石灰性物质所引起的弱碱性反应（pH7.5-8.5)称为石灰性反应,
土壤称之为石灰性土壤。石灰性土壤的耕层因受大气或土壤中
CO2分压的控制，pH值常在8.0-8.5范围内,而在其深层,因植物 根系及土壤微生物活动都很弱,CO2分压很小,其pH值可升至 10.0以上。
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（二）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 ＝ 阳 交 离 换 子 性 交 钠 换 量 1 0 0
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，土壤理化性质上发生恶劣变
化，称为土壤的“碱化作用”（alkalinization)。
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一、土壤酸碱形成的原因
1、土壤酸性形成的机理 （1）土壤中氢离子的来源： ★水的解离 ★碳酸解离 ★有机酸的解离 ★酸雨 ★其它无机酸 （2）土壤中铝离子的活化（形成酸性土壤的重要原因）
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土壤酸化过程 Al3+
A土l3+壤CKa2++ 胶体 Na+
Mg2+
Ca2+ K+
可用交换性酸度和水解酸度表示。
（1）交换性酸度(soil exchangeable acidity)
用中性盐溶液如1mol KCl或0.06mol BaCl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。
பைடு நூலகம்
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。
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18
三、影响土壤pH值的因素
（一）土壤胶体类型和性质对pH值的影响
1．土壤胶体的极限pH值
（2）土壤空气中CO2含量虽然高于大气，但很少高于10%，因此石灰
性土壤的pH总是在6.8～8.5之间，施用石灰中和土壤酸度是比较安
全的，不会使土壤过碱。
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▲碳酸钠的水解
▲交换性钠的水解
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。积盐和脱盐交替发
石灰位＝ pH-0.5pCa
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pH-0.5pCa是Ca(OH)2的化学位的简单函数。上式中 为Ca(OH)2在标准状况下的化学位
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3、土壤碱性指标
（一）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