第九章 土壤的酸碱反应

第九章 土壤的酸碱反应 土壤酸碱反应是在土壤形成过程中，受气候、生物、地质、水文综合作用产生的属性，耕地还受到施肥、灌溉和排水的影响。 土壤的酸碱性受土壤盐基状况的支配，土壤盐基状况又受成土过程中淋溶和复盐基过程的影响。盐基饱和度越低，土壤酸性越强。 我国土壤pH在4.5-8.5，表现为东南酸，西北碱 土壤酸碱反应影响植物生长，微生物活动，土壤理化性质，尤其影响到土壤养分有效性。

主要内容: 第一节 土壤酸度 第二节 土壤碱度 第三节 土壤缓冲作用 第四节 土壤反应对土壤肥力影响

第一节 土壤酸度 一、土壤酸的类型 （包括活性酸度和潜在性酸度） 一、土壤酸的类型 （包括活性酸度和潜在性酸度） 1、活性酸：土壤溶液中游离的H+表现出来的酸度，用pH表示，pH= -lg[H+] pH=7中性 pH＞7碱性 pH＜7酸性 pH＜5.0强酸 pH5.0-6.5酸性 pH6.5-7.5中性 pH7.5-8.5碱性 pH＞8.5强碱性 我国土壤pH多在4.5-8.5之间 华南、西南4.5-5.5，华东、华中5.5-6.5，华北、西北7.5-8.5， 碱土pH＞8.5，东北5.5-6.5。

第一节 土壤酸度 一、土壤酸的类型 2、潜在性酸：土壤胶体吸附H+和Al3+，称为潜在性酸。 胶体吸附的H+和Al3+，处于吸附状态，不表现出酸性，但一旦被其它阳离子代换下来进入溶液，其酸性表现出来。潜在性酸单位cmol(+)/kg。

第一节 土壤酸度 一、土壤酸的类型 2、潜在性酸 潜在性酸根据分析方法可分为：交换性酸和水解性酸。 1）交换性酸：用1mol/L中性盐KCl溶液作为浸提剂，代换下来的H+和Al3+的cmol(+)/kg。 由k+将H+和Al3+代换下来，Al3+水解Al(OH)3和3H+，用标准碱滴定求出H+的数量。 2）水解性酸 用弱酸强碱盐作浸提剂与土壤作用，所测定酸度，通常用pH8.2 1mol/L NaAc溶液。 NaAc + H2O = HAc + Na+ +OH- Na+与胶体吸附H+、Al3+交换，代换下来Al3+、H+与OH-生成H2O和Al(OH)3后，用标准碱滴定HAc。 交换性酸与水解性酸相比，水解性酸大些，交换性酸用中性盐浸提剂，代换胶体吸附H+和Al3+的大部分。 在酸性土改良施用石灰，交换性酸和水解性酸都可以作为估算石灰施用量的参考数据。

第一节 土壤酸度 一、土壤酸的类型 3、活性酸与潜在性酸的关系 二者是处于一个平衡体系中的两种酸，在一定条件下可以相互转化，潜在酸可被其它离子代换下来进入溶液，而转变为活性酸，游离H+也可被土壤胶体所吸附转化力潜在酸。 活性酸反映土壤酸度的强度指标，潜在性酸反映土壤的容量指标。 潜在性酸是活性酸的数十到数百倍，改良酸性土施用石灰，必须根据土壤潜在性酸度来计算石灰施用量。

第一节 土壤酸度 二、土壤酸度的形成 1、土壤H+ 的来源： 在强风化淋溶条件下，盐基离子淋失，H+代换盐基离子而被胶体吸附，导致土壤盐基饱和度下降，pH下降，土壤中H+来源有： 1）水解离：H2O = H+ + OH- 2）碳酸解离：HCO3 = H+ + HCO3- 3）有机酸解离：R-COOH = R-COO- + H+ 4）酸雨： SO2 NOx 5）其它无机酸：如：生理酸性肥料NH4Cl、KCl、(NH4)2SO4; 如：硝化细菌、硫化细菌， 如：硫酸亚铁施用 2、土壤中铝的活化： 土壤胶体吸附Al3+来源于粘土矿物，当土壤胶体吸附H+超过一定数量，会使粘土矿物晶格受到破坏，铝氧八面体解体，而释放出活性Al3+，而被土壤胶体所吸附。

第二节 土壤碱度 一、土壤碱性形成的机理 土壤中的碱性物质主要是Ca2+、Mg2+、Na+的碳酸盐、重碳酸盐及胶体吸附Na+。这些碱性物质水解，形成土壤碱性反应，而使土壤pH升高。 1、碳酸钙水解 CaCO3+H2O = Ca2+ +HCO3- + OH- 同时HCO3-浓度又受土壤空气中CO2分压控制。 CO2 + H2O = HCO3- + H+ 当无CO2 ，pH可达10.23 当CO2为 100%，pH为6.13 在通常CO2 pH为7.5 ~ 8.5， 石灰性土壤通常情况下pH不会很高。 2、碳酸钠水解 Na2CO3 + H2O = 2Na+ +HCO3- +OH- 3、交换性钠水解 胶体—Na+ + H2O = 胶体—H+ +Na+ +OH-

第二节 土壤碱度 二、土壤碱度指标 1、pH：pH大，碱性越强 2、总碱度：指土壤溶液或灌溉水中HCO3-和CO32-的总量。单位cmol/L 、cmol/kg。 1）含CO32- 、HCO3-碱土金属盐，CaCO3 、MgCO3溶解度较小，正常CO2浓度，PH在7.5～8.5 2）CO32- HCO3-碱金属盐，Na+盐、K+盐，水解产生强碱性。 土壤总碱度可用中和滴定法测定。 3、碱化度ESP 指土壤胶体吸附Na+占阳离子交换量的百分数。 ESP在5-15%碱化土，ESP＞15%碱土，土壤pH高，干时刀枪不入，湿时滴水不漏。

第二节 土壤碱度 三、气候对土壤反应的影响 1、我们国家土壤酸碱度分布规律：东南酸、西北碱，这种分布规律主要是受气候条件的影响。 长江以南高温高湿，风化作用强，盐基离子大量淋失，土壤补偿离子以H+、Al3+为主，盐基饱和度低，酸性强。 西北地区，干旱少雨风化释放盐基离子在土体中积累，K、Na、Ca、Mg形成CO32-盐或HCO3-盐，土壤盐基是饱的，土壤多显碱性或中性。 2、盐基饱和度与土壤酸度的关系 二者关系密切 土壤pH ＜5.0 5.0-5.5 5.5-6.0 6.70-7.5 BS（%） ＜30 30-60 60-80 80-100 若吸附有K+、Ｎa+，则pH显著升高。

第二节 土壤碱度 四、母质影响 五、水文地质影响 母质中或基岩中盐基数量差异，影响土壤反应。 酸性盐花岗岩 基性岩玄武岩 石灰岩 酸性盐花岗岩　　基性岩玄武岩 石灰岩 五、水文地质影响 地下水位、水质 地形，如松嫩平原为闭流区

第三节 土壤缓冲作用 一、概念 土壤中加入少量酸或碱时，土壤pH不做相应改变，土壤这种抗拒酸碱改变的能力。 意义：使得土壤具有一个稳定的pH环境，pH不发生巨烈变化，有利于植物生长。

第三节 土壤缓冲作用 二、产生的原因 1、弱酸及其盐类，构成一个缓冲系 例如：碳酸盐体系，在通常CO2浓度下，CaCO3石灰性土壤pH在7.5-8.5 例如：硅酸盐体系等 2、土壤胶体作用 土壤胶体带有负电荷，吸附阳离子，包括盐基离子和致酸离子，盐基离子对酸有缓冲作用，致酸离子对碱具有缓冲作用。 胶体—Ca2+ + 2H+ = 胶体 — 2H+ +Ca2+ 胶体—H+ + NaOH = 胶体—Na+ + H2O 胶体—Al3+ + 3NaOH =胶体—3Na+ +Al(OH)3 盐基饱和度大对酸缓冲作用强；盐基饱和度小对碱缓冲作用强。 3、铝缓冲作用 在pH＜5.0酸性土壤中，Al3+对碱具有缓冲能力。 4、有机质的作用 土壤有机质中有腐殖酸（胡、富），其它一些低分子有机酸，含有羧基、酚羟基、氨基等，对酸碱均有缓冲作用。

第三节 土壤缓冲作用 三、影响土壤酸碱缓冲作用的因素 1、土壤有机质数量：有机质多，缓冲作用大。 2、无机胶体种类：蒙＞伊＞高＞铁铝氧化物 3、质地：粘＞壤＞砂

第四节 土壤反应对土壤肥力影响 一、不同植物适宜生长pH不同 P187表9-4 二、不同微生物适宜pH不同 南方植物多喜酸性，微酸性土壤 第四节 土壤反应对土壤肥力影响 一、不同植物适宜生长pH不同 P187表9-4 南方植物多喜酸性，微酸性土壤 北方植物多喜中性，微碱性土壤 杜鹃、茶、只生长酸性土壤，为酸性土壤指导植物 盐蒿、碱草只生长碱性土壤，为碱性土壤指导植物 二、不同微生物适宜pH不同 1、细菌适宜中性 2、放线菌适宜中性、微碱性pH 3、真菌适宜酸性，做微生物培养基，调pH的缓冲液。

第四节 土壤反应对土壤肥力影响 三、影响土壤养分有效性 1、N pH＞5.7有效性高 2、Ca Mg 6-8.5 有效性高 第四节 土壤反应对土壤肥力影响 三、影响土壤养分有效性 1、N pH＞5.7有效性高 2、Ca Mg 6-8.5 有效性高 3、P 6-7 有效性高 4、K pH＞6.5 有效性高 5、S pH＞5.5 有效性高 6、Fe、Mn、Zn、Cu、Co酸性强 酸性有效性高 7、Mo pH＞6 8、B pH5-7

第四节 土壤反应对土壤肥力影响 四、强酸性土壤中铝、锰胁迫与毒害作用 1、pH＜5.5，土壤矿物质中和有机络合态的铝、锰均易被活化。 第四节 土壤反应对土壤肥力影响 四、强酸性土壤中铝、锰胁迫与毒害作用 1、pH＜5.5，土壤矿物质中和有机络合态的铝、锰均易被活化。 2、代换性Al3+饱和度＞90%，产生较多游离Al3+，当游离Al3+≥0.2cmol/kg时，使作物受害，根系短粗，影响养分吸收。施用石灰，pH达5.3-6.3 ，Al3+沉淀，毒害消除。 3、交换态锰达2-9cmol/kg，植株中锰＞1g/kg时，产生锰毒害作用，施用石灰，pH＞6，可消除锰毒害，另外，长期淹水植物易受锰毒害作用。

第四节 土壤反应对土壤肥力影响 五、土壤酸度调节 第四节 土壤反应对土壤肥力影响 五、土壤酸度调节 1、土壤酸度过大，pH过低，可施用石灰石粉，生石灰（CaO），熟石灰（Ca(OH)2）中和土壤酸度，石灰石粉作用缓慢，但后效长。 2、施用量=土壤质量×阳离子交换量×（1-BS）×摩尔质量×石灰常数 石灰石粉，石灰常数1.3 生石灰石灰常数 0.5 3、例如：某红壤pH5.0，耕层土壤2.25×106kg/hm2， CEC=10cmol(+)/kg，BS=60% (1)求施用生石灰(CaO 56)数量？ (2)若中和游离酸需用生石灰数量？土壤含水量20% 解：1、 2.25×106×10×(1-60%)×10-2×(56/2) ×0.5=1260kg/hm2 2、 pH=5.0H+数量：2.25×106×20%×10-5=4.5mol/hm2 pH=7.0H+数量：2.25×106×20%×10-7=0.0454mol/hm2 中和需CaO：(4.5-0.045) ×(56/2)=124.74g

第四节 土壤反应对土壤肥力影响 六、改良土壤的碱性反应 1、施用有机肥，释放CO2，增加土壤中CaCO3，降低pH 第四节 土壤反应对土壤肥力影响 六、改良土壤的碱性反应 1、施用有机肥，释放CO2，增加土壤中CaCO3，降低pH 2、施用S、硫化铁、废硫酸、FeSO4 3、施用生理酸性肥料 4、碱土施用石膏、硅酸钙