土壤学林学土壤酸碱性及缓冲性课件.pptx

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1、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土壤酸碱性实际上是由母质、生物、气候以及人为作用等多种因子控制的。我国北方大部分地区的土壤为盐基饱和土壤，并含有一定量的碳酸钙。南方高温多雨地区的大部分土壤是盐基不饱和的。我国土壤的pH值也由北向南减低的趋势。（1）重点掌握活性酸度、潜在酸度、代换性酸度、水解性酸度、缓冲性、缓冲量的基本概念（2）理解土壤具缓冲性的原因、土壤酸碱性对林木和土壤养分的影响以及土壤酸碱性调节；（3）了解土壤氧化还原过程的基本概念及影响因素；土壤氧化还原电位的应用及调节。基本要求：（1）重点掌握活性酸度、潜在酸度、代换性酸度、水解性酸度、缓冲性、缓冲量的

2、基本概念（2）理解土壤具缓冲性的原因、土壤酸碱性对林木和土壤养分的影响以及土壤酸碱性调节；（3）了解土壤氧化还原过程的基本概念及影响因素；土壤氧化还原电位的应用及调节。重点与难点：（1）土壤酸碱性产生的原因、土壤酸度及碱度的表示方法；（2）土壤缓冲性的产生原因及影响因素。第一节：土壤溶液及其组成土壤溶液的概念与作用土壤溶液的组成和浓度土壤溶液变化的影响因素二、土壤溶液的组成和浓度土壤溶液的溶质，按化学组成可分为有机物和无机物。就其与植物生长和生态环境的关系，土壤中的溶质可分为养分、盐分、农药、重金属污染元素等。不同组成的溶质可呈多种形态存在如离子态、水合态、配合态等。(一)无机盐类(二)有机化

3、合物 主要包括可溶性氨基酸、可溶性糖类、腐殖质和有机-金属的配合物。其中含有的有机污染物如农药中的有机氯杀虫剂、六六六、DDT、各种有机磷杀虫剂、除草剂等。(三)溶解性气体 土壤溶液中溶解少量的气体，如O2、NH3、CO2、N2、H2S、CH4、H2影响土壤溶液组成和浓度的土壤内部过程主要有以下几种中国土壤的酸碱度分布 土壤酸碱性土壤酸碱性是指土壤溶液的反应。是指土壤溶液的反应。它它反反映映土土壤壤溶溶液液中中H H+浓浓度度和和OHOH-浓浓度度比比例例，同同时时也也决决定定土土壤壤胶胶体体上上致致酸酸离离子子（H H+或或AlAl3+3+）或或碱碱性性离离子子（NaNa+）的的数数量量及及

4、土土壤壤中中酸酸性性盐盐和和碱碱性性盐盐类类的的存存在在数数量量，是是由由母母质质、生物、气候以及人为作用等多种因子控制的。生物、气候以及人为作用等多种因子控制的。土壤酸碱性土壤酸碱性第二节第二节 土壤酸碱反应及其调节土壤酸碱反应及其调节土壤中酸碱的来源及影响因素土壤中酸碱的存在形式与表示方法土壤酸碱性与土壤质量的关系土壤酸碱缓冲性及其调节土壤酸碱性的调节几种酸性土剖面图几种酸性土剖面图红壤红壤赤红壤赤红壤砖红壤砖红壤土壤酸性土壤酸性的形成因素:1 气候因素：高温高湿气候条件加速了矿物和岩石的风化作用和盐基离子强烈的淋溶作用;2 生物因素：a 生物的呼吸作用：土壤中微生物、植物根系和动物生命活

5、动释放大量的CO2，溶于水后形成碳酸，对土壤酸度发展有重要的影响;b 土壤中一些专性微生物作用：硫化细菌、硝化细菌可将土壤中硫和氮分别氧化成硫酸和硝酸，增强了土壤酸度;c 植被的影响：针叶林有机物分解产生酸性，真菌活动强烈的森林土壤中，形成大量黄腐酸，土壤pH值很低;d 施肥和灌溉的影响：长期施用生理酸性肥料（硫酸铵、氯化铵、氯化钾等）增加土壤酸的效果;灌溉对土壤酸的影响主要取决于水质;4 环境的影响：主要是酸雨的作用。化肥酸碱性是指肥料溶于水中所呈现的酸碱性，按着这一定义可把肥料分为化学酸性肥料、化学碱性肥料、化学中性肥料。硫酸铵、过磷酸钙等，溶于水中呈现酸性或弱酸性的肥料为化学酸性肥料；氨

6、水、碳酸钾等，溶于水中呈现碱性或弱碱性的肥料称为化学碱性肥料；碳酸氢铵、硫酸钾、硝酸钙等，溶于水中呈现中性或接近中性的肥料称为化学中性肥料。生理酸碱性是指把肥料施入到土壤中，经过作物的吸收作用以后，土壤所呈现的酸碱性。根据肥料施入后在土壤中呈现的酸碱性不同，可将肥料划分为生理酸性肥料、生理碱性肥料和生理中性肥料。硫酸铵是一种常用的氮素化肥，施用后可在土壤中分解为铵离子和硫酸根离子，虽然这两种离子均能被植物吸收、利用，但植物吸收的铵离子量远远大于硫酸根，因而大部分硫酸根遗留在土壤中。在植物吸收铵离子的同时，又释放出氢离子，使土壤呈酸性的为生理酸性肥料。硝酸钠、硝酸钙等肥料施入土壤后，经植物的吸收

7、、利用，土壤呈现碱性，因而被称为生理碱性肥料。碳酸氢铵、尿素等，施入土壤经植物吸收利用后，土壤呈现中性或接近中性的肥料，称为生理中性肥料。一、土壤酸性形成的原因一、土壤酸性形成的原因土壤酸性土壤酸性,一方面与溶液中一方面与溶液中H+浓度相关，另一方面更多浓度相关，另一方面更多的是与土壤胶体上吸附的致酸离子（的是与土壤胶体上吸附的致酸离子（H+或或Al3+）有密）有密切关系。切关系。土土壤壤中中酸酸性性的的主主要要来来源源：胶胶体体上上吸吸附附的的H+或或Al3+、CO2溶溶于于水水所所形形成成的的碳碳酸酸、有有机机质质分分解解产产生生的的有有机机酸酸、氧氧化作用产生少量无机酸、以及施肥加入的酸

8、性物质等。化作用产生少量无机酸、以及施肥加入的酸性物质等。土壤酸性（1 1）水的解离水的解离：H H2 2O O H H+OH+OH-（2 2）碳酸的解离碳酸的解离：H H2 2COCO3 3 H H+HCO+HCO3 3-（3 3）有机酸的解离有机酸的解离：有机酸：有机酸 H H+RC RC（4 4）无机酸无机酸 ：硝化作用产生硝化作用产生硝酸硝酸、硫化作用可产生、硫化作用可产生硫酸硫酸；（；（NHNH4 4）2 2SOSO4 4、KC1KC1和和NHNH4 4C1C1等等生理酸性肥料生理酸性肥料施入到土壤中，施入到土壤中，因为阳离子因为阳离子NHNH4 4+、K K+被植物吸收而留下被植物

9、吸收而留下酸根酸根，导致，导致溶液中溶液中H H+增多。增多。（5 5）酸雨酸雨 ：pH5.6pH5.6的夹带大气酸性物质的降水。的夹带大气酸性物质的降水。O O-1.土壤中土壤中H+的来源的来源 土壤酸性酸雨！酸雨！在自然界自然产生的酸性物质，在正常的降雨过程在自然界自然产生的酸性物质，在正常的降雨过程中能稀释，使它们不会产生什么危害。中能稀释，使它们不会产生什么危害。人为活动人为活动:如燃煤发电厂、工业燃煤的锅炉、家庭炊如燃煤发电厂、工业燃煤的锅炉、家庭炊用和取暖用煤以及机动车等排放的大量含硫和含氮用和取暖用煤以及机动车等排放的大量含硫和含氮的废气的废气,这些人类活动排放到大气中的这些人类

10、活动排放到大气中的含硫和含氮的含硫和含氮的氧化物氧化物在运行过程中，经过复杂的大气化学和大气在运行过程中，经过复杂的大气化学和大气物理作用，形成硫酸盐和硝酸盐，与空气中水分反物理作用，形成硫酸盐和硝酸盐，与空气中水分反应形成酸，随雨、雪等降落到地面，就是硫酸和硝应形成酸，随雨、雪等降落到地面，就是硫酸和硝酸的水溶液，就形成了酸雨。酸的水溶液，就形成了酸雨。土壤酸性2.2.土壤中铝的活化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被交换进入溶液后使土壤呈酸性。氢离子进入土壤氢离子进入土壤，随着阳离子交换作用的进行，土壤盐基随着阳离子交换作用的进行，土壤盐基饱和

11、度下降，而饱和度下降，而氢离子饱和度渐渐提高。氢离子饱和度渐渐提高。当土壤粘粒矿物表面吸附的氢离子超过一定限度时，这些当土壤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，有些胶粒的晶体结构就会遭到破坏，有些铝氧八面体铝氧八面体被解体，被解体，使铝离子脱离了八面体晶体的束缚，变成使铝离子脱离了八面体晶体的束缚，变成活性铝离子活性铝离子。活性铝离子被吸附在带负电荷的粘粒表面，转变为活性铝离子被吸附在带负电荷的粘粒表面，转变为交换性交换性铝离子铝离子，交换性铝离子解吸后，水解形成，交换性铝离子解吸后，水解形成酸性：酸性：Al3+3H2O Al(OH)3+3H+土壤酸性土壤0

12、.5h4h10h24h砖红壤0.930.670.440.35红壤（第四纪）0.560.340.180.15红壤（花岗岩）0.200.110.080.07黄壤0.950.610.540.43灰化土（黑龙江）0.420.260.200.14当土壤胶体上交换性氢离子饱和度达到一定程度时，晶架结构解体，八面体解体，铝离子释放出来成为活性铝，被胶体吸附成为潜性酸。土壤中交换性H/Al当量比随时间的变化土壤活性酸：与土壤固相处于平衡状态的土壤溶液中H+的浓度；土壤潜性酸：吸附在土壤胶体表面的致酸离子(H+和Al3+)，交换性H+和Al3+只有被交换到土壤溶液中时才显示酸性。土壤潜性酸度比活性酸度大得多，一

13、般相差3-4个数量级。二、土壤酸的类型：活性酸和潜性酸二、土壤酸的类型：活性酸和潜性酸1.1.活性酸活性酸(soil active acidity)土壤溶液中游离的土壤溶液中游离的H H+所表现的酸度。所表现的酸度。活性酸度的表示：活性酸度的表示：决定土壤溶液中决定土壤溶液中H H+浓度，通常用浓度，通常用pHpH值表示，值表示，即即pH=-lgHpH=-lgH+定义定义土壤酸性pH值值 酸碱度分级酸碱度分级 pH值值 酸碱度分级酸碱度分级 9.5 弱碱性弱碱性 碱性碱性 强碱性强碱性 极强碱性极强碱性 我国土壤酸碱度分级我国土壤酸碱度分级 土壤酸性 2.潜性酸潜性酸(soil potenti

14、al acidity)指土壤胶体上吸附的指土壤胶体上吸附的H+和和Al3+所引起的酸度。所引起的酸度。这些离子只有当它们从胶体上解这些离子只有当它们从胶体上解离或被其它阳离子所交换而转移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。到溶液中以后才显示酸性。定义定义表现形式表现形式测定方法测定方法代换性酸代换性酸 水解性酸水解性酸土壤酸性潜性酸度作用机理：1.土壤胶体上氢离子的解离：胶体XH胶体(X-Y)H+yH+2.胶体上氢离子被其它阳离子代换到溶液中胶体XH+Ca胶体+2H+Ca(x-2)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。用过量用过量中性盐中

15、性盐（氯化钾、氯化钠等）溶液，与（氯化钾、氯化钠等）溶液，与土壤胶体发土壤胶体发生交换作用生交换作用，土壤胶体表面的氢离子或铝离子被浸提剂，土壤胶体表面的氢离子或铝离子被浸提剂的阳离子所交换，使溶液的酸性增加。测定溶液中的阳离子所交换，使溶液的酸性增加。测定溶液中氢离氢离子的浓度子的浓度即得交换性酸的数量。即得交换性酸的数量。（1 1）交换性酸交换性酸土壤酸性交换性酸交换性酸（常用（常用1mol/L KCl提取）提取）cmol（+）kg-1M+M+4KClH+M+M+K+K+Al3+K+K+Al3+3H2O Al(OH)3 +3H+Al3+H+用用中中性性盐盐溶溶液液浸浸提提而而测测得得的的酸

16、酸量量只只是是土土壤壤潜潜性性酸酸量量的的大大部部分分，而而不不是是它它的的全全部部。交交换换性性酸酸在在进进行行调调节节土土壤壤酸酸度度估算石灰用量时有重要参考价值。估算石灰用量时有重要参考价值。土壤酸性（2 2）水解性酸）水解性酸 CHCH3 3COONaCOONa水解产生水解产生NaOHNaOH，pHpH值可达值可达8.58.5，NaNa+可以把绝大部分的代换性氢离子和铝离子代换可以把绝大部分的代换性氢离子和铝离子代换下来，从而形成下来，从而形成醋酸醋酸，滴定滴定溶液中溶液中醋酸的总量醋酸的总量即得即得水解性酸度水解性酸度。用过量用过量强碱弱酸盐强碱弱酸盐（CHCH3 3COONaCOO

17、Na）浸提土壤，胶）浸提土壤，胶体上的体上的氢离子或铝离子氢离子或铝离子释放到溶液中所表现出来释放到溶液中所表现出来的的酸性酸性。土壤酸性水解性酸水解性酸(用用pH8.2 NaOAc溶液提取）溶液提取）cmol（+）kg-1 Al3+M+M+H+4CH3COONa M+M+Na+Na+Na+Na+4CH3COOH+Al(OH)3 用用碱碱滴滴定定溶溶液液中中醋醋酸酸的的总总量量即即是是水水解解酸酸的的量量。土土壤壤水水解解酸酸反反应应生生成成难难电电离离的的Al(OH)Al(OH)3 3和和CHCH3 3COOHCOOH，所所以以反反应应向向右右进进行行彻彻底底，即即土土壤壤胶胶体体中中吸吸附

18、附的的H H+和和AlAl3+3+能能较较完完全全被被交交换换出出来来。水水解解性性酸酸度度也也可可作作为为酸酸性性土土壤壤改改良良时时计计算算石石灰灰需需要要量量的参考数据。的参考数据。土壤酸性 潜性酸潜性酸土壤土壤交换性酸交换性酸水解性酸水解性酸 cmol(+)kg-1土土黄壤（广西）黄壤（广西）3.626.81黄壤黄壤(四川四川)2.062.94黄棕壤黄棕壤(安徽安徽)0.201.97黄棕壤黄棕壤(湖北湖北)0.010.44红壤红壤(广西广西)1.489.14水水解解性性酸酸度度一一般般要要比比交交换换性性酸酸度度大大得得多多，但但这这两两者者是是同同一一来来源源，本本质质上上是是一一样

19、样的的，都都是是潜潜性性酸酸，只只是是交换作用的程度不同而已。交换作用的程度不同而已。几种土壤中的交换性酸和水解性酸量的比较几种土壤中的交换性酸和水解性酸量的比较土壤酸性 活性酸活性酸潜性酸潜性酸 3.活性酸与潜性酸的关系活性酸与潜性酸的关系先有活性酸，后有潜性酸；先有活性酸，后有潜性酸；潜性酸大大地大于活性酸；潜性酸大大地大于活性酸；活性酸与潜性酸处于动态平活性酸与潜性酸处于动态平衡中。衡中。活性酸是土壤酸度的起源，代活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的表土壤酸度的强度强度；潜在酸是土壤酸度的主体，代潜在酸是土壤酸度的主体，代表土壤酸度的表土壤酸度的容量容量。土壤酸性土壤碱性土壤碱性 几种

20、碱性土剖面图几种碱性土剖面图石灰性土石灰性土滨海盐土滨海盐土土壤碱性l 土土壤壤弱弱酸酸强强碱碱盐盐的的水水解解，碳碳酸酸及及重重碳碳酸酸的的钾钾、钠钠、钙钙、镁镁 等等 盐盐 类类。如如 NaNa2 2COCO3 3、NaHCONaHCO3 3、CaCOCaCO3 3等等;l其次是土壤胶体上的其次是土壤胶体上的NaNa+的代换水解作用。的代换水解作用。OH-的来源的来源土壤碱性1.碳酸钙水解碳酸钙水解 CaCO3+H2O Ca2+HCO3-+OH-2.碳酸钠的水解碳酸钠的水解 Na2CO3+2H2O 2Na+2OH-+H2CO3 3.交换性钠的水解交换性钠的水解 土壤胶体上交换性钠解吸土壤胶

21、体上交换性钠解吸：xNa+yH2O （x-y）Na+yNaOH yH+一、土壤碱性形成的原因一、土壤碱性形成的原因土壤碱性二、土壤碱性的指标二、土壤碱性的指标 2.总碱度总碱度指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的总量指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的总量 总碱度总碱度=CO32-+HCO3-单位：单位：cmol(-)L-1 CaCO3及及MgCO3的溶解度很小，在正常的溶解度很小，在正常CO2分压下，它们在土分压下，它们在土壤溶液中的浓度很低，所以含壤溶液中的浓度很低，所以含CaCO3和和MgCO3的土壤，其的土壤，其pH值值不可能很高，最高的不可能很高，最高的pH值在值在8.5左右，这

22、种因石灰性物质所引起左右，这种因石灰性物质所引起的弱碱性反应（的弱碱性反应（pH值值7.58.5）称为）称为石灰性反应，石灰性反应，该土壤称之为该土壤称之为石灰性土壤。石灰性土壤。1.pH值值土壤溶液中土壤溶液中OH-浓度浓度H+浓度，浓度，pH7，土壤表现为碱性。，土壤表现为碱性。土壤碱性3.碱化度碱化度 碱化度（碱化度（%）=100 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 当土壤碱化度达到一定程度，可溶盐含量较低时，土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壤就呈极强的碱性反应

23、，土壤理化性质上发生恶劣变化，称为土壤的化，称为土壤的碱化作用碱化作用。碱化层的碱化层的碱化度碱化度30%,30%,表层表层含盐量含盐量0.5%9.09.0定定为为碱土碱土。碱化度在碱化度在5%-20%5%-20%时时称碱化土碱化土，土壤碱化度为土壤碱化度为5 51010定定为为轻度碱化土壤轻度碱化土壤，10101515为为中度碱化土壤中度碱化土壤，15152020为为强碱化土壤强碱化土壤。土壤碱性土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响 1.1.对土壤微生物的影响对土壤微生物的影响 土壤土壤细菌细菌和和放线菌放线菌适宜于适宜于中性和微碱性环境中性和微碱性环境；

24、在；在强酸强酸性土壤性土壤中中真菌真菌则占优势则占优势 。2.2.对土壤胶体带电性影响对土壤胶体带电性影响 土壤环境土壤环境pH pH 值高值高时，土壤胶体时，土壤胶体负电荷数量增多负电荷数量增多，相应，相应 于阳离子交换量也增加，土壤于阳离子交换量也增加，土壤保肥性、供肥性增强。保肥性、供肥性增强。一、对土壤肥力的影响一、对土壤肥力的影响土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响3.3.对土壤养分有效性影响对土壤养分有效性影响植物营养元素的有效性与植物营养元素的有效性与pH的关系的关系l在在pH6.5附近，大多数营养元素的有效性附近，大多数营养元素的有效性都较高。都较高。lN、K、S元素在微酸性、中元

25、素在微酸性、中 性、碱性土性、碱性土壤中都较高。壤中都较高。lP元素在中性土壤中有效性最高，元素在中性土壤中有效性最高，pH7时有效性降低。时有效性降低。lCa和和Mg在在pH6.5-8.5有效性大，在强酸性有效性大，在强酸性和强碱性土壤中有效性较低。和强碱性土壤中有效性较低。lFe、Mn、Cu、Zn等微量元素有效性在等微量元素有效性在酸性和强酸性高。酸性和强酸性高。lMo在酸性土壤中有效性较低，在酸性土壤中有效性较低，pH6时有时有效性增加。效性增加。土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响强酸性土壤中铝、锰胁迫与毒害作用强酸性土壤中铝、锰胁迫与毒害作用 1、pH5.5，土壤矿物质中和有机络合态的铝

26、、锰均，土壤矿物质中和有机络合态的铝、锰均易被活化。易被活化。2、代换性、代换性Al3+饱和度饱和度90%，产生较多游离，产生较多游离Al3+，当，当游离游离Al3+0.2cmol/kg时，使作物受害，根系短粗，影响时，使作物受害，根系短粗，影响养分吸收。施用石灰，养分吸收。施用石灰，pH达达5.3-6.3，Al3+沉淀，毒害消沉淀，毒害消除。除。3、交换态锰达、交换态锰达2-9cmol/kg，植株中锰，植株中锰1g/kg时，产生时，产生锰毒害作用，施用石灰，锰毒害作用，施用石灰，pH6，可消除锰毒害，另外，可消除锰毒害，另外，长期淹水植物易受锰毒害作用。长期淹水植物易受锰毒害作用。二、对植物

27、生长的影响二、对植物生长的影响 1.1.酸性土的指示植物酸性土的指示植物 铁芒箕铁芒箕（Dicranopteris linearisDicranopteris linearis）,生在华南酸性土上。生在华南酸性土上。地刷子地刷子（Lycopodium complanatumLycopodium complanatum），生在海拔较高的冷湿地区。），生在海拔较高的冷湿地区。铺地蜈蚣铺地蜈蚣（Lycopodium cernuumLycopodium cernuum），生在亚热带的潮湿地区。），生在亚热带的潮湿地区。只能在某一特定的酸碱范围内生长，这类植物可以为只能在某一特定的酸碱范围内生长，这类植

28、物可以为土壤酸碱度起指示作用，习惯上被称为土壤酸碱度起指示作用，习惯上被称为指示植物指示植物。铁芒箕铁芒箕铺地蜈蚣铺地蜈蚣土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响地刷子地刷子2.钙质土的指示植物钙质土的指示植物 铁线蕨铁线蕨（Adiantum capillus-veneris）,分布在华南和西南分布在华南和西南的石灰岩地区。的石灰岩地区。有尾铁线蕨有尾铁线蕨（Adiantum caudatum）,生长在华南。生长在华南。土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响3.盐土的指示植物盐土的指示植物海蓬子海蓬子（Salicornia herbaceaSalicornia herbacea），），分布在河北和辽东沿海的

29、盐土上。分布在河北和辽东沿海的盐土上。盐爪爪盐爪爪(Kalidium gracileKalidium gracile)，分布在内陆盐土上。，分布在内陆盐土上。海蓬子海蓬子盐爪爪盐爪爪土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响4.盐碱土的指示植物盐碱土的指示植物盐吸盐吸（Suaeda ussuriensis）分布在华北和东北的盐土、）分布在华北和东北的盐土、碱土和盐碱土上。碱土和盐碱土上。三棱草三棱草（Scirpus maritimus），生长在排水不良的盐土、），生长在排水不良的盐土、碱土和盐碱土上。碱土和盐碱土上。三春柳三春柳（Tamarix juniperina）,分布在渤海边和内蒙黄河分布在渤海边

30、和内蒙黄河沿岸的盐土区。沿岸的盐土区。三棱草三棱草三春柳三春柳土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响植物适宜的植物适宜的pHpH范围范围适应偏碱适应偏碱性性pH7-8适应中到微碱适应中到微碱性性pH6.5-7.5适应中到微酸适应中到微酸性的性的pH6-7适应偏酸性适应偏酸性的的pH5.5-6.5适应酸性的适应酸性的pH5-6紫苜蓿紫苜蓿苹果苹果蚕豆蚕豆水稻水稻小麦小麦金花菜金花菜黄花苜蓿黄花苜蓿碗豆碗豆油菜油菜大麦大麦甜菜甜菜大麦大麦甜菜甜菜花生花生燕麦燕麦豆类豆类小麦小麦甘蔗甘蔗紫云英紫云英甜菜甜菜花菜花菜玉米玉米玉米玉米柑桔柑桔葡萄葡萄大麦大麦甘蓝甘蓝水稻水稻芝麻芝麻菠菜菠菜莴苣莴苣棉花棉花苹果

31、苹果黑麦黑麦桔子桔子芦笋芦笋碗豆碗豆小米小米梨梨土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响砖红壤上的油棕林砖红壤上的油棕林砖红壤上的橡胶林砖红壤上的橡胶林 赤红壤上的荔枝园赤红壤上的荔枝园红壤上次生马尾松林红壤上次生马尾松林土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响红壤上的柑橘园红壤上的柑橘园红壤旱地上油茶红壤旱地上油茶-大豆间作大豆间作红壤丘陵上种植的烟草和柑橘红壤丘陵上种植的烟草和柑橘黄壤上的杉木林黄壤上的杉木林土壤酸碱性对肥力和植物生长的影响 不同植物对土壤酸碱性的适应性是长期自然选择不同植物对土壤酸碱性的适应性是长期自然选择的结果，差别在于：的结果，差别在于：(1)生理适应性，与遗传性有关。生理适应性，与

32、遗传性有关。(2)营养生理病，如酸性土缺钙引起梨的黑心病。营养生理病，如酸性土缺钙引起梨的黑心病。(3)营养菌害病，如马铃薯的疮痂病为生链霉菌引营养菌害病，如马铃薯的疮痂病为生链霉菌引起的，对锰敏感，酸性土壤中有效锰较多，能抑制这起的，对锰敏感，酸性土壤中有效锰较多，能抑制这种病菌，故马铃薯适宜于酸性土。种病菌，故马铃薯适宜于酸性土。土壤酸碱性和氧化还原状况与有毒物质积累土壤酸碱性和氧化还原状况与有毒物质积累 1、强酸性土的铝锰胁迫与毒害、强酸性土的铝锰胁迫与毒害 在在pH5.5酸性土中，锰、铝易被活化。酸性土中，锰、铝易被活化。大田作物幼苗期对大田作物幼苗期对Al3+很敏感，当游离很敏感，当

33、游离Al3+达到达到0.2cmol/kg土时可使作物受害。土时可使作物受害。施用石灰使施用石灰使pH升至升至5.56.3，大部分或全部，大部分或全部Al3+被沉淀，被沉淀，铝害消除。铝害消除。交换性交换性Mn2+达到达到29Cmol/kg土或植株干物质含锰量超土或植株干物质含锰量超过过1000mg/kg时产生锰害。时产生锰害。豆类易产生锰害，禾本科抗性较强。施石灰中和土壤豆类易产生锰害，禾本科抗性较强。施石灰中和土壤至至pH6时，锰害可全部消除。时，锰害可全部消除。2、氧化还原状况与有毒物质积累、氧化还原状况与有毒物质积累 在在长长期期淹淹水水强强还还原原性性土土壤壤中中，往往往往有有Fe2+

34、和和S2等等还还原原物质大量积累。物质大量积累。(1)亚铁亚铁 主主要要呈呈沉沉淀淀状状态态，在在偏偏酸酸性性土土壤壤中中水水溶溶性性Fe2+可可高高达达400mg/kg，如锈水田，可毒害水稻根系。，如锈水田，可毒害水稻根系。(2)H2S 在土壤富铁条件下形成在土壤富铁条件下形成FeS，但如土壤缺铁或，但如土壤缺铁或在在pH6的条件下，出现较多的条件下，出现较多H2S对水稻发生毒害。对水稻发生毒害。(3)有机酸有机酸 水田在大量施用新鲜有机肥时可积累较多的水田在大量施用新鲜有机肥时可积累较多的丁酸等有机酸，抑制水稻根系呼吸和养分吸收。丁酸等有机酸，抑制水稻根系呼吸和养分吸收。H2S(0.07m

35、g/L)和丁酸和丁酸(10-3mol/L)对水稻对水稻吸收养分抑制程度的顺序为：吸收养分抑制程度的顺序为：H2PO4-、K+Si4+NH4+Mg2+、Ca2+影响土壤酸碱反应的因素1.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（NH42SO4、KCl、NH4Cl酸性和生理酸性肥料，CaO、CaCO3、草木灰等碱性肥料）5.灌溉（氧化还原条件）酸性土壤淹水后pH升高:Fe(OH)3+3H+Fe2+3H2ONH3+H+NH4+碱性土壤淹水后pH降低:碱和碱性盐被溶解淋失6.土壤胶体特性土壤胶体上吸附的阳离子

36、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）土壤缓冲性土壤缓冲性狭义：狭义：土壤抵抗酸碱物质，减缓土壤抵抗酸碱物质，减缓pH变化的能力。变化的能

37、力。广义：广义：土壤是一个巨大的缓冲体系，包土壤是一个巨大的缓冲体系，包 括对氧化还原、括对氧化还原、污染物质、养分等。指污染物质、养分等。指 抗衡外界环境变化的抗衡外界环境变化的能力。能力。土壤缓冲能力的大小一般用土壤缓冲能力的大小一般用缓冲量缓冲量来表示，即：来表示，即：使土壤溶液改变一个单位使土壤溶液改变一个单位pHpH值时所需要的酸或值时所需要的酸或碱的厘摩尔数碱的厘摩尔数(cmol)(cmol)。一、定义一、定义土壤缓冲性二、土壤具有缓冲性的原因二、土壤具有缓冲性的原因 1.土壤胶体的阳离子交换作用土壤胶体的阳离子交换作用 是土壤产生缓冲性的主要原因是土壤产生缓冲性的主要原因 土壤胶

38、体吸附有土壤胶体吸附有H H+、K K+、CaCa2+2+、MgMg2+2+、AlAl3+3+等多种阳离子。等多种阳离子。由于这些阳离子有交换性能，故胶体上吸附的盐基离子能对由于这些阳离子有交换性能，故胶体上吸附的盐基离子能对加进土壤的加进土壤的H H+（酸性物质）起缓冲作用，而胶体上吸附的致（酸性物质）起缓冲作用，而胶体上吸附的致酸离子能对加进土壤的酸离子能对加进土壤的OHOH-（碱性物质）起缓冲作用。（碱性物质）起缓冲作用。土壤缓冲性2.2.土壤溶液中的弱酸及其盐类组成的缓冲系统土壤溶液中的弱酸及其盐类组成的缓冲系统 土壤中的碳酸、硅酸、胡敏酸等离解度很小的弱土壤中的碳酸、硅酸、胡敏酸等离

39、解度很小的弱酸及其盐类，构成缓冲系统，也可缓冲酸和碱的酸及其盐类，构成缓冲系统，也可缓冲酸和碱的变化。变化。如醋酸和醋酸钠盐的缓冲：如醋酸和醋酸钠盐的缓冲：CHCH3 3COOH+NaOH CHCOOH+NaOH CH3 3COONa+HCOONa+H2 2O O CH CH3 3COONa+HCl CHCOONa+HCl CH3 3COOH+NaClCOOH+NaCl土壤缓冲性3.3.土壤中两性物质的存在土壤中两性物质的存在 土壤中存有两性有机物和无机物，如蛋白质、氨基酸、土壤中存有两性有机物和无机物，如蛋白质、氨基酸、胡敏酸、无机磷酸等。如氨基酸，它的氨基可以中和酸，胡敏酸、无机磷酸等。如

40、氨基酸，它的氨基可以中和酸，羧基可以中和碱，因此对酸碱都具有缓冲能力。羧基可以中和碱，因此对酸碱都具有缓冲能力。R-CH-COOHNH2+HCl R-CH-COOHNH3Cl(氨基酸氯化铵盐）氨基酸氯化铵盐）R-CH-COOH +NaOH R-CH-COONaNH2NH2(氨基酸钠）氨基酸钠）土壤缓冲性4.在酸性土壤中，铝离子也能对碱起缓冲作用在酸性土壤中，铝离子也能对碱起缓冲作用 2Al(H2O)63+2OH-Al2(OH)2(H2O)84+4H2O 在极强酸性土壤中（在极强酸性土壤中（pH300mV时土壤呈氧化状态，时土壤呈氧化状态，750mV时，土壤中好气条件太强，有机质分解过旺，时，土

41、壤中好气条件太强，有机质分解过旺，易造成养分的大量损失。而易造成养分的大量损失。而Fe、Mn完全以高价化合物的形完全以高价化合物的形式存在，溶解度极小，植物易造成缺式存在，溶解度极小，植物易造成缺Fe而发生而发生“失绿病失绿病”，也会因缺，也会因缺Mn而发生而发生“灰魔灰魔、“白魔白魔”病。在病。在Eh值一值一100+100mY范围内，硫酸盐首先还原成金属的硫化物，范围内，硫酸盐首先还原成金属的硫化物，再形成硫化氢，导致土壤中硫酸盐损失。再形成硫化氢，导致土壤中硫酸盐损失。1 1微生物的活动微生物的活动2 2易分解有机物的含量易分解有机物的含量 在在一一定定的的通通气气条条件件下下，土土壤壤中

42、中的的易易分分解解的的有有机愈多，耗氧也愈多，其氧化还原电位就较低。机愈多，耗氧也愈多，其氧化还原电位就较低。3 3土壤中易氧化和还原的无机物的含量土壤中易氧化和还原的无机物的含量 土土壤壤的的氧氧化化物物和和硝硝酸酸盐盐含含量量高高时时，可可使使EhEh值值下降得较慢。下降得较慢。4 4植物根系的代谢作用植物根系的代谢作用5 5土壤的土壤的pHpH值值 （Eh/pH=-59mV）影响土壤氧化还原的因素影响土壤氧化还原的因素 土壤氧化还原状况的调节土壤氧化还原状况的调节 重点在水田土壤，核心是水、气关系。重点在水田土壤，核心是水、气关系。(1)水分过多的下湿田、深脚烂泥田，排水不水分过多的下湿

43、田、深脚烂泥田，排水不畅，渗漏量过小，还原性强，畅，渗漏量过小，还原性强，Eh为负值，还原性为负值，还原性物质大量积累，导致作物低产。加强以排水、降物质大量积累，导致作物低产。加强以排水、降低地下水为主的水浆管理，改善土壤通气条件。低地下水为主的水浆管理，改善土壤通气条件。(2)缺水、漏水的水稻田，氧化性过强，对水缺水、漏水的水稻田，氧化性过强，对水稻生长不利，应蓄水保水和增施有机肥，促进土稻生长不利，应蓄水保水和增施有机肥，促进土壤适度还原。壤适度还原。土壤氧化还原状况的调节土壤氧化还原状况的调节 排水排水通气通气氧化（排水烤田）氧化（排水烤田）淹水淹水厌气厌气还原（淹水泡田）还原（淹水泡田）l 土壤酸性土壤酸性l 土壤碱性土壤碱性l影响土壤酸碱度的因素影响土壤酸碱度的因素l 土壤缓冲性土壤缓冲性l土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响l我国土壤酸碱概况与土壤酸碱性调节我国土壤酸碱概况与土壤酸碱性调节要求掌握：土壤酸、碱性的形成、指标及其影响因素；土壤缓冲性；土壤酸碱性和氧化还原状况与生物环境的关系及其调节。