土壤酸碱性及缓冲性

土壤酸碱性及缓冲性

第九章土壤酸碱性及缓冲性

第九章土壤酸碱性及缓冲性

第一节土壤酸碱反应

土壤的酸碱性虽然通常是由土壤溶液反映出来，但它是土壤固相、液相和气相之间相互

+-作用，在动态平衡过程中所表现的性质。当土壤溶液中H浓度大于OH浓度时，土壤呈酸性反应;反之则呈碱性反应;而当二者浓度相等时，则呈中性反应。

1.土壤酸性形成的原因

+1. 1土壤中H的来源:在湿润、半湿润地区，降雨量大大超过了蒸发量，土壤及其母质的淋溶作用非常强烈，土壤中盐基离子随水淋失，使土壤中易溶性盐分减少。此时土壤溶液中的

++部分H被土壤胶体吸附而取代盐基离子，使盐基饱和度(BSP)下降，H饱和度增加，导致

+土壤酸化。在交换过程中土壤溶液中H可以由以下方式补给。

+水的解离:水分子虽是弱电解质，解离常数很小，但由于H被土壤胶体吸附而使其解离平衡

+受到破坏，此时将有新的H解离出来。

碳酸(carbonic acid)的解离:生物呼吸作用以及有机质分解时会产生CO，而CO溶于HO222形成HCO23

+—HCO H+HCO 233

有机酸(organic acid)的解离:土壤中各种有机质分解的中间产物有草酸、柠檬酸等各种低

分子有机酸，特别在通气不良情况下，有机酸可能积累过多。无机酸(inorganic acid):由于氧化等作用的发生，使土壤中产生各种各样的无机酸。例如:硝化作用可产生硝酸、硫化作用可产生硫酸。另外(NH)SO、KC1和NHC1等生理酸性肥4244

+++料施入到土壤中，因为阳离子NH、K被植物吸收而留下酸根，导致溶液中H 增多，使溶液4

呈酸性。

酸雨(acid precipitation):大气化学物质(PH<5.6)通过两种重要途径降落到地面:一是通过气体扩散，将固体物降落到达地面称之为干沉降;另一种是随降水，夹带大气酸性物质到达地面称之为湿沉降，习惯上称为酸雨

1(2土壤中铝的活化:胶体上交换性铝离子被交换进入溶液后使土壤呈酸性。

胶体上交换性铝离子的形成: 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，土壤盐基饱和度逐渐下降，而氢离子饱和度渐渐提高。当土壤有机矿质复合体或铝硅酸盐粘粒矿物表面吸附的氢离子超过一定限度时，这些胶粒的晶体结构就会遭到破坏，有些铝氧八面体被解体，使铝离子脱离了八面体晶格的束缚，变成活性铝离子，被吸附在带负电荷的粘

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第九章土壤酸碱性及缓冲性

粒表面，转变为交换性铝离子。

这种转变的速度是相当快的，据我国红壤的一些试验，新制备的轻质粘土，经过0.5小时后，交换性酸中有52%,58%转变为铝离子，6小时后，交换铝离子增加至72%,98%，即矿物晶面负电荷相结合的氢离子，迅速地被晶格中的铝离子交换。

2(土壤碱性的形成机理: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，土壤溶液中OH的来源主要是钙、镁、钠的碳酸盐和重碳酸盐，以及土壤胶体表面吸附的交换性钠水解的结果。

2(1碳酸钙(calcium carbonate)水解在石灰性土壤和交换性钙占优势土壤中，碳酸钙

——土壤空气中的CO分压和土壤水处于同一个平衡体系。碳酸钙可通过水解作用产生OH离2

子，其反应式如下:

2+ ——CaCO+HO Ca+HCO+OH 323

—因为HCO又与土壤空气中CO处于下面的平衡关系: 32

+— CO+HO HCO+H 223

所以石灰性土壤的pH主要是受土壤空气中CO分压控制，pH值在7.5,8.5之间，称为2

石灰性反应(calcareous reaction)。

2(2(碳酸钠(sodium carbonate)的水解:碳酸钠(苏打)在水中能发生碱性水解，使土壤呈强碱性反应。土壤中碳酸钠的来源有:

土壤矿物质中的钠在碳酸作用下形成重碳酸钠，重碳酸钠失去一半的CO则形成碳酸钠。 2

土壤矿物风化过程中形成的硅酸钠，与含碳酸的水作用，生成碳酸钠并游离出SiO。 2盐渍土水溶性钠盐(如氯化钠、硫酸钠)与碳酸钙共存时，可形成碳酸钠

2(3(交换性钠(exchangeable sodium)的水解:交换性钠的直接水解或被交换进入呈强碱性反应，是碱化土的重要特征。由于土壤中生物呼吸作用以及有机质分解过程不断产生CO，2所以交换产生的NaOH，实际上是以NaCO或NaHCO形态存在的。233

土壤碱土的形成:土壤碱化与盐化有着发生学上的联系。盐土在积盐过程中，胶体表面吸附有一定数量的交换性钠，但因土壤溶液中的可溶性盐分浓度较高，阻止交换性钠水解。所以，盐土的碱度一般都在pH8.5以下，物理性质也不会恶化，不显现碱土的特征。只有当盐土脱盐到一定程度后，土壤交换性钠发生解吸，土壤才出现碱化特征。但土壤脱盐并不是土壤碱化的必要条件。土壤碱化过程是在盐土积盐和脱盐频繁交替发生时，促进钠离子取代胶体上吸附的钙、镁离子，而演变为碱化土壤。

+3(土壤酸度(soil acidity)的指标:酸性一方面是由土壤溶液中的氢离子(H)所引起的;

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第九章土壤酸碱性及缓冲性

+3，另一方面也可以由被土壤胶体所吸附的交换性致酸离子(H和Al)所引起。前者称为活性酸(activity acid)，后者称为潜性酸(potential acid)。

+所表现的酸度。3(1活性酸度(activity acidity):活性酸度是由于土壤溶液中游离的H通常用pH值表示，它是土壤酸性的强度指标。土壤酸碱度一般可分为9级(表1)。

表1 土壤酸碱度分级

PH值酸碱度分级 PH值酸碱度分级

<4.5 极强酸性 7.0-7.5 弱碱性

4.5-

5.5 强酸性 7.5-8.5 碱性

5.5-

6.0 酸性 8.5-9.5 强碱性

6.0-6.5 弱酸性 >9.5 极强碱性

6.5-

7.0 中性

标成谷，土壤学(北方本)，1996