(二) 土壤酸碱性

（四） 土壤中的配位反应

金属离子和电子给予体结合而成的化合物，称 为配位化合物。如果配位体与金属离子形成环 状结构的配位化合物，则称为螯合物。 无机配位体 Cl- SO42- HCO3- OH- 硫化物 磷酸 盐 F有机配位体 –OH –COOH –NH2 =NH C=O RSR


在土壤中能被螯合的金属离子有 Fe3+ Al3+ Fe2+ Cu2+ Zn2+ Ni2+ Pb2+ Co2+ Mn2+ Ca2+ Mg2+ 在酸性土壤中，H+ Al3+ Fe3+ Mn2+有较强 的竞争力 在碱性土壤中，Ca2+ Mg2+有强力竞争

土壤溶液中的大多数金属元素（包括重金属）在
酸性条件下以游离态或水化离子态存在，毒性较
大，而在中、碱性条件下易生成难溶性氢氧化物 沉淀，毒性降低

土壤酸碱性影响含氧酸根阴离子（铬、砷）在土 壤溶液中的形态，影响它们的吸附、沉淀等特性

有机污染物在土壤中的积累、转化、降解受到土 壤酸碱性的影响和制约。
二、土壤形成过程的实质
土壤形成过程的本质是物质的地质大循环与营 养物质的生物小循环的矛盾与统一。
地质大循环：陆地上的岩石矿物的风化产物，在各种地质 作用力的搬运下，不断地向低处运动，最终汇集海洋，沉 积以后，形成新的水成岩。然后，经过地质运动，新的岩 石矿物暴露在地面重新风化，风化产物又再流入海洋，进 行周而复始得循环。 生物小循环：植物营养元素在生物体与土壤之间的循环： 植物从土壤中吸收养分，形成植物体，后者供动物生长， 而动植物残体回到土壤中，在微生物的作用下转化为植物 需要的养分，促进土壤肥力的形成和发展。

地表的岩石转变为母质，形成土壤都需要一定的 时间。但母质和环境条件的差异又会影响风化作 用和土壤形成的速率。
据报道，在湿润气候下，石灰岩只需100年就可产 生剥蚀，而抗蚀性较强的砂岩经过200年才可看出 风化的痕迹。我国南方的紫色砂岩经十余年的风 化成土就可形成较肥沃的土壤。在俄罗斯平原上， 3000年便可形成40厘米厚的黑钙土，形成速率达 0.2毫米/年。 土壤处于幼年阶段时，土壤的特性随时间变化很 快，但随着成土年龄的增加，速率渐渐转慢。
（四）地形
在成土过程中，地形是影响土壤和环境之间进行物 质、能量交换的一个重要条件，它与母质、生物、 气候等因素的作用不同，不提供任何新的物质。其 主要通过影响其它成土因素对土壤形成起作用。
ห้องสมุดไป่ตู้积物
地形与母质的关系
坡积物
冲积物 洪积物
地形与水热条件的关系
地形对土壤水分状况的影响
（五）时间
如上所述，土壤是母质、气候、生物和地 形等综合作用的产物，这些因素对土壤形 成的综合作用的效果是随着时间的增长而 加强的。在其他因素相同的条件下，具有 不同年龄，不同的发生历史的土壤，其类 型必然不同。

有机氯农药在还原环境下加速代谢，例如六六
六在旱地土壤中分解很慢，适宜的Eh值为0～250mv，艾氏剂也只有在Eh<-120mV时才快速降
解。
2）重金属 土壤中大多数重金属污染元素是亲硫元素，在 农田厌氧还原条件下易生成难溶性硫化物，降 低了毒性和危害。当土壤转化为氧化状态如落 干或改旱时，难溶硫化物转化为易溶硫酸盐， 其生物毒性增加。
花岗岩风化体上发育的土壤，由于抗风化强的石
英砂、砾多，使土体疏松、透水性强，但盐基成
分少，在强烈淋溶条件下，盐基易淋失使土壤呈
酸性反应。相反，玄武岩等基性岩风化体上发育
的土壤，不含石英砂砾，粘粒含量高，盐基成分 亦较丰富，抗淋溶作用强，一般土质粘重且通透 性不良，土壤盐基代换量高、矿质养料多，土壤 呈中性或碱性反应。
不能被中性盐置换或极慢置换进入溶液的结合态H+和
Al3+。
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。
土壤固体表面酸度的重要形态

解离和释放酸的有机酸
水解而释放酸的有机-Al3+配合物 被阳离子交换和水解作为酸释放的交换性H+和Al3+。 矿物上的非交换酸，主要指铁、铝氧化物，水铝英 石及层状硅酸盐矿物表面吸附的羟基铁和羟基铝聚 合物等可变电荷矿物的表面产生的非交换性酸。
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
交换性钠 碱化度＝ 100 阳离子交换量
4、影响土壤酸碱度的因素
1）气候

温度高、雨量多的地区，风化淋溶强，盐 基易淋失，容易形成酸性的自然土壤 半干旱和干旱地区的自然土壤，盐基淋溶 少，又由于土壤水分蒸发量大，下层的盐 基物质容易随着毛管水上升而聚集在土壤 的上层，使土壤具有石灰性反应

2）地形
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。
土壤总酸度＝活性酸度＋潜在酸度
3、土壤碱度
（1）土壤碱性的成因（OH—的来源）
1）土壤弱酸强碱盐的水解，碳酸及重碳酸的 钾、钠、钙、镁等盐类。如Na2CO3、 NaHCO3、CaCO3等；
2）土壤胶体上的Na+的代换水解作用。
有机氯农药在酸性条件下性质稳定，不易降解， 只在强碱性条件下加速代谢；持久性有机污染物 五氯酚，在中性及碱性环境中成离子态，移动性 大，易随水流失，而在酸性条件下呈分子态，易 为土壤吸附；有机磷和氨基甲酸酯类农药在碱性 环境中易于水解。
6、
土壤酸碱度的人工调节
酸性土壤改良：石灰 碱性土壤改良：石膏、硫磺、明矾
（三） 土壤氧化还原性

土壤中参与氧化还原反应的元素有C、H、N、O、S、Fe、 Mn、As、Cr，较为重要的是O Fe Mn S和某些有机化合 物。
土壤中氧化还原反应在干湿交替下进行最为频繁，其次 是有机物质的氧化和生物机体的活动。 土壤氧化还原反应影响土壤形成过程中物质的转化、迁 移和土壤剖面的发育，控制着土壤元素的形态和有效性， 制约着土壤环境中某些污染物的形态、转化和归趋。
果聚糖蔗糖酶 色氨酸脱羧酶
水解酶类
转移酶类 裂合酶类
土壤环境与土壤酶活性

土壤理化性质影响土壤酶活性
根际土壤环境影响土壤酶活性

外源土壤污染物质影响土壤酶活性
§3 土壤的形成
一、土壤形成因素
（一）母质

母质矿物、化学特性对成土过程的速度、性质 和方向的影响

母质的粗细及层理变化对土壤发育的影响 母质层次的不均一性也会影响土壤的发育和形 态特征
三、土壤生物学性质
（一）土壤酶特性 （二）土壤微生物特性 （三）土壤动物特性
（一）土壤酶特性
什么是土壤酶？ 存在于土壤中，具有生物酶催化功能的蛋白质体系。 部分来源于植物根系的分泌和土壤中的有机残体， 主要来源于微生物的生命活动。
土壤酶的分类
氧化还原酶类 过氧化氢酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、抗坏血 栓氧化酶、亚硝酸还原酶、羟胺还原酶、Fe2O3还 原酶、MnO2-还原酶 蔗糖酶、淀粉酶、麦芽糖酶、纤二糖酶、蜜二糖 酶、乳糖酶、木聚糖酶、果聚糖酶、葡聚糖酶、 纤维素酶、脲酶、蛋白酶、天门冬酰胺酶、谷氨 酰胺酶、磷酸酶、植酸酶、核酸酶、脂肪酶、果 胶酯酶、芳基硫酸酯酶、聚半乳糖醛酸酶

在同一气候小区域内，处于高坡地形部位的土
壤，淋溶作用较强，因此pH较低

干旱和半干旱地区的洼地土壤，由于承纳高处
流入的盐碱成分较多，或因地下水矿化度高而
又接近地表，使土壤呈现碱性
3）母质

在其他成土因素相同的条件下，酸性的母岩
（砂岩、花岗岩）常较碱性母岩（石灰岩）
所形成的土壤有较低的pH
4)植被
人类又是当代土壤破坏的根源：例如，滥伐森林和滥垦草原， 造成土壤侵蚀和沙化；不合理利用土壤造成肥力衰竭，盲目 排放污染物产生土壤污染。
总结
上述各种成土因素可概分为自然成土因素（气候、 生物、母质、地形、时间）和人为活动因素，前者 存在于一切土壤形成过程中，产生自然土壤；后者 是在人类社会活动的范围内起作用，对自然土壤进 行改造，可改变土壤的发育程度和发育方向。

与土壤固相相关的土壤全部滴定酸，其大小
等于土壤交换性酸和非交换性酸之和。

只有盐基不饱和土壤才有潜性酸，其大小与
土壤代换量和盐基饱和度有关。
3）交换性酸度(soil exchangeable acidity)
是指能被中性盐置换进入溶液的结合态H+和Al3+。
当用中性盐溶液如1mol KCl或ＮaCl溶液(pH=7)浸提土
各种成土因素对土壤的形成的作用不同，但都是互相影响， 互相制约的。一种或几种成土因素的改变，会引发其他成 土因素的变化。
土壤形成的物质基础是母质；
能量的基本来源是气候； 生物则把物质循环和能量交换向形成土壤的方向发展， 使无机能转变为有机能，太阳能转变为生物化学能，促进 有机物质积累和土壤肥力的产生； 地形、时间以及人为活动则影响土壤的形成速度和发育 程度及方向。
（二）生物
生物因素是影响土壤发生发展的主导因素，没有生 物就没有成土作用。生物因素从根本上改变了成土 母质的物理学、化学和生物学性质，使“死”的母 质变为“活”的土壤。


土壤微生物
植物 土壤动物
（三）气候: 温度、湿度起主要作用
一是 直接参与母质的风化，水热状况直接影响矿 物质的分解与合成及物质积累和淋失；二是 控制 植物生长和微生物的活动，影响有机质的积累和分 解，决定养料物质循环的速度。
（二） 土壤酸碱性
1、土壤 pH
铝、锰等重金 属的溶解度提 高
Na离子浓度升 高
2、土壤酸度
（1）土壤中不同形态酸度之间的关系
1）活性酸(soil active acidity)

土壤活性酸是土壤中与溶液相关的全部滴定酸
（主要是溶液中的游离Al3+和H+）
2）潜性酸 (soil potential acidity)
（2）土壤碱性指标

1）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
2 总碱度＝CO3 HCO3
( 厘摩尔() / 升)

2）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。


1、土壤氧化还原体系及指标
氧化还原电位Eh

Eh用来衡量土壤氧化还原能力的大小，其影响
因素包括土壤通气性、微生物活动、易分解有
机质的含量、植物根系的代谢作用、土壤的pH
等多方面。

一般旱地的Eh为+400～+700mv；水田的Eh为
+300～-200mv
2、土壤氧化性和还原性的环境意义
1）有机污染物
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，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。
4）非交换性酸度(soil hydrolytic acidity)
土壤pＨ对养分有效性的影响
（1）氮在6~8时有效性较高，是由于在小于6时，固氮菌活动 降低，而大于8时，硝化作用受到抑制； （2）磷在6.5~7.5时有效性较高，由于在小于6.5时，易形成 磷酸铁、磷酸铝，有效性降低，在高于7.5时，则易形成磷酸 二氢钙； （3）钾、钙、镁容易流失，因此酸性土壤容易缺乏。在pH高 于8.5时，土壤钠离子增加，钙、镁离子被取代形成碳酸盐沉 淀，因此钙、镁的有效性在pH6-8时最好； （4）铁、锰、铜、锌、钴五种微量元素在酸性土壤中因可溶 而有效性高；



土壤年龄分为绝对年龄和相对年龄

相对年龄是指土壤的发育阶段或土壤的发育程
度

土壤剖面发育明显，土壤厚度大，发育度高，
相对年龄大；反之相对年龄小
（六）人类活动对土壤演化的影响
人类活动对当代土壤的发生发展起到主导作用：通过改变某 一成土因素或各因素之间的对比关系，可控制土壤发育的方 向。例如，消灭原有自然植被，代之以人工栽培植物，可直 接和间接地影响生物小循环的方向和强度；灌溉和排水可改 变自然土壤的水热条件，从而改变土壤中物质的运动过程； 通过耕作、施肥、施石灰等农业措施，可直接影响土壤发展， 以及土壤的物质组成和形态变化。

针叶林的灰分组成中盐基成分较阔叶树为少，
因此发育在针叶林下的土壤酸性较强。
5）人工耕作活动

人类工作活动，特别是施肥，影响土壤的酸度
施用石灰、草木灰等碱性肥料可以中和土壤酸
度；而长期施用硫酸铵等酸性肥料，会导致土
壤变酸。
6）土壤自身性质

盐基饱和度、盐基离子种类、土壤胶体类型等
5、土壤酸碱性的环境意义