土壤学15(酸碱性)

Chap. 15 土壤酸碱性
土壤酸碱性是指土壤溶液的反应，
它表征土壤溶液中H+浓度和OH-浓度 比例。同时也决定于土壤胶体上致 酸离子（ H+ 或Al3+）或碱性离子的数 量及土壤中酸性盐和碱性盐类的存 在数量。
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§1 土壤酸性
土壤中酸性的主要来源是： 1）胶体上吸附的H+或Al3+ 2）CO2溶于水所形成的碳酸 3）有机质分解产生的有机酸、氧化作用产生少 量无机酸 4）酸雨 5）施肥加入的酸性物质等 6）土壤中Al的活化（H+ 铝八面体解体 铝离子）
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§1 土壤酸性 酸性土的改良 酸性土壤通常通过施用石灰，人为地调节 土壤酸度。酸性土改良中常用水解性酸度 的数值作为计算石灰施用量的依据。 需中和的酸量=V×ρ×CEC ×(1-BSP) (BSP: base saturation percentage) 施用石灰的量和方法应根据植物的生物学 特性和土壤性质以及石灰的种类而定
- -
Adding Acid
Ca
K - S S Mg - O H Al - O - H I Ca - I L H - L H - Ca Ca K +CEC - CEC 16 8 H - - - Ca H - - Ca Mg Ca Mg Al H % BS = 75% 50 %
Mg H K Ca Al Mg H -
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§1 土壤酸性 潜性酸度是指土壤胶体上吸附的H+、Al3+ 所引起的酸度。它们只有在转移到土壤 溶液中，形成溶液中的H+时，才会显示 酸性，故称为潜性酸。通常用1000g烘干 土中氢离子的厘摩尔数来表示。 土壤潜性酸要比活性酸多得多，源自文库差3-4 个数量级。土壤中潜性酸的大小常用土 壤交换性酸度和水解性酸度表示之。
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§2 土壤碱性 土壤中碱性盐类（特别是Na2CO3和 NaHCO3）多少，有时叫做土壤总碱度 （cmol/kg）。 对于土壤溶液或灌溉水、地下水来说， 其Na2CO3和NaHCO3含量也叫做总碱度 （cmol/L或g/L）
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§2 土壤碱性 通常把钠饱和度[交换性钠离子占阳离子 交换量（cmol/kg）的百分率]叫做碱化度。 碱化度 = （交换性钠/阳离子交换量）× 100%(ESP:Exchange Sodium Percentage) 当土壤交换性钠饱和度为5%-20%时称之 为碱化土； 5%-10%为轻度碱化土，10%15%为中度碱化土，15%-20%为强碱化土。 而钠饱和度大于20%时称为碱土。
Ca
-
- Mg
Buffering Capacity
8
Soil pH
Sandy Loam
CEC = 5
Silt Loam
CEC = 15
Clay Loam
CEC = 25
3
0
Ca(CO3) Tons/acre
12
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植物的生物学特性： 不耐酸的作物要多施； 耐酸的作物要少施。 土壤性质： 1. 质地粘、有机质多的土壤，缓冲力强， 应多施； 2. 砂性强、有机质少的土壤，应酌量少施 用。
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石灰种类： 石灰石粉（CaCO3）,含钙(CaO)约55%，溶 解度小，中和土壤酸度的能力缓和而持 久。 生石灰（ 烧石灰）,由石灰石或白云石煅烧 而成，含钙47-95%，白色粉末，强碱性， 中和土壤酸度能力强。 熟石灰（消石灰）,由生石灰加水而成，含 钙70%左右，碱性，中和力介于上述两者

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§1 土壤酸性 根据H+在土壤中存在的状态，可以将土壤 酸度分为两种类型，即：活性酸度和潜 性酸度。 活性酸度是指土壤溶液中游离的H+所直 接显示的酸度。pH=-log[H+]
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§1 土壤酸性

我国土壤反应大多数pH值在4-9之间，在地理 分布上有“东南酸而西北碱”的规律性，即由 北向南，pH值逐渐降低。
§4 土壤缓冲性能 土壤具有抵抗和缓和酸碱度变化的能力 叫土壤缓冲性。 使土壤溶液的pH值改变一个单位所需要 加入的酸量或碱量称缓冲容量。 缓冲量愈大，即pH值愈不易变化，缓冲 能力愈强。
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土壤缓冲作用的机制 （1）土壤胶粒上的交换性阳离子 M + H+ = 土壤胶粒 H + M+ 土壤胶粒
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影响土壤酸碱反应的因素： 5. 灌溉（氧化还原条件） 酸性土壤淹水后pH升高: Fe(OH)3+3H+ Fe2++3H2O NH3+H+ NH4+ 碱性土壤淹水后pH降低: 碱和碱性盐被溶解淋失
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影响土壤酸碱反应的因素： 6. 土壤胶体特性 土壤胶体上吸附的阳离子全部是致酸离子时，称 为“盐基完全不饱和态”，此时的pH为“极限pH” 胶体上负电荷愈大，极限pH愈小 土壤胶体上酸基的解离常数 根据胶体上吸附性H+和Al3+离子的解离度大小 （对土壤溶液提供离子能力的大小）将胶体排序： 有机胶体 < 蒙脱石 < 含水云母 < 高岭石 < 含 水氧化铁、铝
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土壤酸度的指标 强度指标： pH pH-0.5pCa （石灰位） 数量（容量）指标： 交换性酸度 水解性酸度
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§1 土壤酸性
（1）交换性酸度： 用过量的中性盐溶液（1mol/L 的KCl、NaCl或BaCl2）与土壤作用，将胶体表 面上的大部分H+或Al3+交换出来，再以标准碱 滴定溶液中的H+，这样测得的酸度称为交换性 酸度或代换性酸度 （2）水解性酸度：用弱酸强碱盐溶液（ 1mol/L 醋酸钠）从土壤中交换出来的氢、铝离子所产 生的酸度称为水解性酸度。 水解性酸度一般要比交换性酸度大得多。
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影响土壤酸碱反应的因素： 7. 土壤含水量 土壤pH一般随土壤含水量增加有升高的趋势 可能是由于粘粒浓度降低，致使吸附性氢离 子与电极表面接触的机会减少有关；也可 能因电解质稀释后，阳离子更多地解离进 入溶液，使溶液pH升高。测定土壤pH时应 注意土水比（1：1，1：2.5）
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影响土壤酸碱反应的因素： 1. 气候（盐基饱和度） 2. 生物（呼吸产生CO2，硝化菌产生硝酸、硫 化菌产硫酸） 3. 土壤空气中的CO2的分压 （2pH=K+pCa+pCO2） 4. 施肥（[NH4]2SO4、KCl、NH4Cl酸性和生理酸 性肥料，CaO、CaCO3、草木灰等碱性肥料）

土壤胶粒
H + MOH =
土壤胶粒
M + H2O
土壤缓冲能力的大小和它的阳离子交换量有关， 交换量愈大，缓冲性能愈强。 不同的盐基饱和度表现出对酸碱的缓冲能力是不 同的。

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（2）土壤溶液中的弱酸及其盐类的存在 H2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2H2O Na2CO3 + 2HCl = H2CO3 + 2NaCl （3）土壤中两性物质的存在 R-CH-COOH + HCl = R-CH-COOH NH2 NH3Cl R-CH-COOH + NaOH = R-CH-COONa + H2O NH2 NH2
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§2 土壤碱性 土壤碱性主要来源于土壤中交换性钠的 水解所产生的OH-以及弱酸强碱盐类（如 Na2CO3和NaHCO3）的水解。
土壤胶体
Na Na +2H2O
土壤胶体
H H + 2Na +2OH-
Na2CO3+ 2H2O NaHCO3+ H2O
2Na++2OH-+H2CO3 Na++OH-+H2CO3
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土壤缓冲作用的重要性 （1） 缓冲性有利于稳定土壤pH，有利于微 生物和植物适宜生活环境的维持； （2）缓冲性有利于缓和土壤污染的危害。
H
Illustration of Buffering Capacity
H
Adding Acid
(Each symbol is 1 cmole(+)/kg)
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§3 土壤的酸碱反应与植物生长 （1）影响土壤养分的转化和供应 ① 影响土壤中微生物活性 ② 影响养分的固定、释放与淋失 （2）影响粘粒矿物的形成 （3）影响土壤理化性质 （4）影响作物生长
Chap. 15 土壤酸碱性
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Chap. 15 土壤酸碱性
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§2 土壤碱性 碱性土的改良 采用施石膏、磷石膏、明矾、硫酸铁等 Na 土壤胶体 土壤胶体 Na+CaSO4 Ca+Na2SO4 Na2CO3+CaSO4 CaCO3+Na2SO4 建立排灌系统，加强排水，淋洗土壤盐 碱成分，配合种植绿肥，增加有机质， 改良土壤结构。