土壤酸堿性氧化平衡[務(wù)實(shí)運(yùn)用]

1、第九章 土壤酸堿性和氧化還原反應(yīng)土壤H+的來源：1水的解離2碳酸解離3有機(jī)酸解離4酸雨5其他無機(jī)酸：如硝化細(xì)菌活動產(chǎn)生硝酸6土壤中鋁的活化：H+進(jìn)入土壤中吸收復(fù)合體后，隨著陽離子交換作用的進(jìn)行，土壤鹽基飽和度逐漸下降，而氫飽和度漸漸提高。當(dāng)土壤有機(jī)礦質(zhì)復(fù)合體或鋁酸鹽粘粒礦物表面吸附的H+超過一定限度時，這些膠粒的晶體結(jié)構(gòu)就會遭到破壞，有些鋁八面體被解體，使鋁離子脫離了八面體晶格的束縛，變成活性鋁離子，被吸附在帶負(fù)電荷的粘粒表面，轉(zhuǎn)變?yōu)榻粨Q性Al3+，鋁離子與水分解的OH-結(jié)合形成羥基鋁離子，土壤溶液中的氫離子增加?；钚运幔褐傅氖桥c土壤固相處于平衡狀態(tài)的土壤溶液中的H+潛性酸：指吸附在土壤膠體表

2、面的交換性致酸離子（H+和Al3+），交換性氫離子和鋁離子只有轉(zhuǎn)移的溶液中，轉(zhuǎn)變成溶液中的氫離子時，才顯示酸性，故稱為潛性酸。土壤潛性酸是活性酸的主要后備來源，它們處于動態(tài)平衡之中，屬于一個體系中的兩種酸。土壤堿性的成因：形成堿性反應(yīng)的主要機(jī)理是堿性物質(zhì)的水解1碳酸鈣水解2碳酸鈉水解：碳酸鈉在水中能發(fā)生堿性水解，使土壤呈強(qiáng)堿性反應(yīng)。 3交換性鈉的水解：交換性鈉水解呈強(qiáng)堿反應(yīng)，是堿化土的重要特征。影響土壤堿化的因素：1氣候因素：土壤具有明顯的季節(jié)性積鹽和脫鹽頻繁交替的特點(diǎn)2生物因素3母質(zhì)影響：母質(zhì)是堿性物質(zhì)的來源，風(fēng)化體含較多的堿性成分。注：從六大成土因素來回答：影響土壤酸堿性的因素：1氣候影響

3、：南方多雨，鹽基淋失強(qiáng)烈，土壤鹽基飽和度低，土壤多呈酸性。西北雨量較少，鹽基淋失較弱，鹽基飽和度較高，土壤多呈現(xiàn)堿性。2母質(zhì)影響3自然植被：一些耐鹽、耐堿植物會選擇性的富集鹽基離子，其殘體分解后會促進(jìn)土壤堿性的發(fā)展。4地形：地形高土壤鹽基淋失較強(qiáng)烈，pH可能較低。低洼處土壤多接受鹽基的淀積，pH可能較高。5人類耕作活動6鹽基飽和度：一定范圍內(nèi)，鹽基飽和度越高，pH越高7氧化還原條件土壤酸度的強(qiáng)度指標(biāo)土壤pH：土壤溶液中氫離子濃度的負(fù)對數(shù)石灰位：將氫離子和鈣離子數(shù)量聯(lián)系起來。石灰位作為土壤酸度的強(qiáng)度指標(biāo)，既反映土壤氫離子狀況，更反映土壤鈣離子有效度，更能全面反應(yīng)土壤鹽基飽和度和土壤酸度狀況。土壤

4、酸的數(shù)量指標(biāo)土壤膠體上吸附的氫、鋁離子所反映的潛性酸量，可用交換性酸或水解性度表示。交換性酸：用中性溶液KCl或BaCl浸提，土壤膠體表面吸附的鋁離子和氫離子大部分均被浸提劑的陽離子交換進(jìn)入溶液，浸出液中的氫離子及鋁離子水解產(chǎn)生的氫離子，用標(biāo)準(zhǔn)堿液滴定，根據(jù)消耗的堿量換算，為交換性氫和交換性鋁的總量，即為交換性酸量。（包含活性酸）交換性酸量在進(jìn)行調(diào)節(jié)土壤酸度，估算石灰用量，有重要參考價值。水解性酸:用弱酸強(qiáng)堿的溶液浸提，再用NaOH標(biāo)準(zhǔn)液滴定浸出液，根據(jù)所消耗的NaOH的用量換算為土壤酸量。這樣測的潛性酸的量稱為土壤的水解性酸。注：交換程度比之用中性鹽類溶液更為完全，土壤吸附性氫、鋁離子的絕大

5、部分可被鈉離子交換。水化氧化物表面的羥基和腐殖質(zhì)的某些功能團(tuán)上部分氫離子解離而進(jìn)入浸提液被中和。土壤總酸度=活性酸+潛性酸度?；钚运崾峭寥浪岫鹊钠鹪?，代表土壤酸度的強(qiáng)度；潛在酸是土壤酸度的主體，代表土壤酸度的容量?？倝A度：是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的總量堿化度（鈉堿化度，ESP）指土壤膠體吸附的交換性鈉離子占陽離子交換量的百分率。影響土壤酸度的因素1鹽基飽和度。鹽基飽和度與土壤酸度關(guān)系密切，在一定范圍內(nèi)土壤pH隨鹽基飽和度增加而增高。2土壤空氣中的二氧化碳的分壓3土壤水分含量。土壤含水量影響離子在固相液相之間的分配，CaCO3等鹽類溶解和解離，以及膠粒上吸附性離子的解離度，從而影響

6、土壤pH。一般隨土壤含水量的增加土壤pH一般隨土壤含水量增加有升高的趨勢。4土壤氧化還原條件。淹水或施有機(jī)肥促進(jìn)土壤還原的發(fā)展，對土壤pH有明顯的影響。酸性土淹水后pH升高的原因主要是由于嫌氣條件下形成的還原性碳酸鐵、錳呈堿性，溶解度較大。硫化物可氧化為硫酸，使土壤pH值急劇下降。土壤氧化還原反應(yīng)主要氧化劑是大氣中的氧土壤氧化還原體系的特點(diǎn)：1土壤中氧化還原體系有無機(jī)體系和有機(jī)體系兩類2土壤中氧化還原反應(yīng)雖有純化學(xué)反應(yīng)，但很大程度上是由生物參與的。3土壤是一個不均勻的多相體系4土壤中氧化還原平衡經(jīng)常變動，不同時間、空間，不同耕作管理措施等都會改變Eh值土壤氧化還原指標(biāo)土壤氧化還原電位：土壤溶液

7、中氧化物質(zhì)和還原物質(zhì)的相對比例，決定著土壤的氧化還原狀況。氧化態(tài)與還原態(tài)的比值越高，Eh值越高。電子活度負(fù)對數(shù):酸堿反應(yīng)是質(zhì)子在物質(zhì)間的傳遞過程，氧化還原反應(yīng)則是電子傳遞過程。在氧化體系中pe是正值，氧化性越大則pe值越大，還原體系中是負(fù)值，還原性越強(qiáng)，pe的負(fù)值也越大。土壤的氧化還原反應(yīng)總有氫離子參與，質(zhì)子活度對氧化還原平衡有直接的影響，同一氧化還原反應(yīng)在堿性溶液中比在酸性溶液中容易進(jìn)行。影響土壤氧化還原的因素：1土壤的通氣性。通氣性好，氧含量高，Eh高。2微生物活動。微生物活動越旺盛，耗氧越多，使土壤溶液中的氧氣分壓減低，Eh降低3易分解有機(jī)質(zhì)的含量。有機(jī)質(zhì)分解是耗氧的過程，在一定通氣條件

8、下，土壤中易分解的有機(jī)質(zhì)越多，耗氧也越多，Eh就越低。（4土壤中易氧化和還原的無機(jī)物的含量。土壤中氧化體和硝酸鹽含量高時，可使Eh值下降得較慢。）5植物根系的代謝作用。根系呼吸耗氧，植物根系一部分分泌物直接或間接參與根際土壤的氧化還原反應(yīng)6土壤pH值。Eh隨pH增加而降低土壤緩沖性把酸或酸性鹽、堿或堿性鹽施入土壤后，在一定限度內(nèi)，土壤具有抵抗這些物質(zhì)改變土壤酸堿反應(yīng)的能力，叫做土壤的緩沖性能或緩沖作用。廣義：土壤是一個巨大、復(fù)雜的緩沖體系，對營養(yǎng)元素、污染物質(zhì)、氧化還原等同樣具有緩沖性，具有抗衡外界環(huán)境變化的能力。土壤酸、堿緩沖作用的原理1土壤溶液中弱酸或弱堿體系，如碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸及

9、其鹽類2交換性陽離子體系交換量愈大，緩沖性越強(qiáng)。不同的鹽基飽和度表現(xiàn)出的酸堿緩沖能力是不同的3活性鋁體系土壤Ph5，鋁離子形成Al（OH）3沉淀，失去緩沖能力。4有機(jī)酸體系土壤酸、堿緩沖容量和滴定曲線土壤酸堿性緩沖容量：指改變一個單位pH所需要的酸或堿量，是土壤酸堿緩沖能力強(qiáng)弱的土壤指標(biāo)滴定曲線：在土壤懸液中連續(xù)加入標(biāo)準(zhǔn)酸或堿液，測定pH的變化，以縱坐標(biāo)表示pH，橫坐標(biāo)表示加的酸或堿量，繪制滴定曲線，又稱緩沖曲線。影響土壤酸堿緩沖性的因素；1土壤無機(jī)膠體：土壤的無機(jī)膠體種類不同，其陽離子交換量不同，緩沖性不同。土壤中陽離子交換量越大，緩沖性也越強(qiáng)。2土壤質(zhì)地：緩沖性：粘土壤土砂土，粘粒含量高，

10、相應(yīng)的陽離子交換量亦大3土壤有機(jī)質(zhì)：土壤有機(jī)質(zhì)含量高，緩沖性強(qiáng)。腐殖質(zhì)含有大量負(fù)電荷，對陽離子貢獻(xiàn)大土壤氧化還原緩沖性土壤氧化還原緩沖性：指當(dāng)少量的氧化劑和還原劑加入土壤后，其氧化還原電位不會發(fā)生劇烈變化，即土壤所具有的抗衡Eh變化的能力生物對土壤酸堿性和氧化還原狀況的適應(yīng)性1植物適宜的酸堿度植物對土壤酸堿性的要求是長期自然選擇的結(jié)果，大多數(shù)植物適宜生長在中性至微堿性的土壤上。2土壤Eh值范圍與植物生長不同作物對Eh有不同的適應(yīng)范圍，特別是靠近根圈微域的Eh值變化對作物生長會產(chǎn)生直接影響。旱作植物在植物根域內(nèi)的土壤Eh值教較根域外的低，水稻相反。3土壤pH和Eh與土壤微生物活性土壤細(xì)菌和放線菌

11、適宜在中性和微堿性環(huán)境生活。真菌可在所有pH范圍內(nèi)活動，在強(qiáng)酸性土壤中以真菌占優(yōu)勢。Eh值越大，微生物活性越強(qiáng)土壤酸堿性對養(yǎng)分有效性的影響土壤酸堿性是土壤重要的化學(xué)性質(zhì)，對土壤微生物的活性、對礦物質(zhì)和有機(jī)質(zhì)的分解起重要作用，影響土壤養(yǎng)分元素的釋放、固定和遷移等。植物必要營養(yǎng)元素的生物有效性與土壤pH的關(guān)系如下：1土壤pH6.5左右，各種各種營養(yǎng)元素的有效度都較高，并適宜大多數(shù)作物生長2pH在微酸性、中性、堿性土壤中，N、S、K的有效度較高3pH在6-7的土壤中，磷的有效度最高。pH7時，易形成磷酸鈣沉淀。4在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿土壤中，有效性鈣鎂的含量低，在pH6.5-8.5的土壤中，有效度較高5鐵、錳

12、、銅、鋅等微量元素有效度，在酸性和強(qiáng)酸性土壤中高，在pH7的土壤中，活性鐵、錳、銅、鋅離子明顯下降，并常常出現(xiàn)鐵、錳離子的供應(yīng)不足。6在強(qiáng)酸性土壤中，鉬的有效度低。pH6時，有效度增加。硼在pH6-7和pH8.5堿性土壤中，有效度較高。土壤氧化還原狀況對養(yǎng)分有效性的影響氧化還原狀況主要影響土壤中變價元素的生物有效性。在還原條件下，高價鐵、錳還原成溶解度較高的低價化合物，對植物的有效性增高。氧化還原狀況影響?zhàn)B分存在形態(tài)，進(jìn)而影響它的有效性。當(dāng)Eh480mV時以硝態(tài)氮為主，適合旱作物的吸收。當(dāng)Eh220mV時，以銨態(tài)氮為主，適合水稻作物的吸收。但易發(fā)生反硝化作用，造成氮的損失。強(qiáng)酸性土壤的鋁、錳脅迫與毒害在Ph5.5的強(qiáng)酸性土壤中，礦物結(jié)構(gòu)中和有機(jī)絡(luò)合態(tài)錳鋁等均易被活化，交換性鋁可占陽離子交換量的90%以上，易產(chǎn)生游離鋁離子，施用石灰可排除鋁害和錳害。水田土壤大量施用綠