土壤的酸性 ppt

1、地理科學(xué)152 游義2016年10月30日CONTENTS目錄土壤酸化過(guò)程1影響土壤酸度的因素4土壤酸的類型2土壤酸度的指標(biāo)35土壤酸度的調(diào)節(jié)一、土壤酸化過(guò)程土壤中H+的來(lái)源土壤的鋁化在多、強(qiáng)降雨地區(qū)，降雨量大大超過(guò)蒸發(fā)量，土壤及其在多、強(qiáng)降雨地區(qū)，降雨量大大超過(guò)蒸發(fā)量，土壤及其母質(zhì)的淋溶作用非常強(qiáng)烈，土壤溶液中的鹽基離子容易母質(zhì)的淋溶作用非常強(qiáng)烈，土壤溶液中的鹽基離子容易隨誰(shuí)滲濾向下移動(dòng)，使土壤中易溶成分減少。這時(shí)溶液隨誰(shuí)滲濾向下移動(dòng)，使土壤中易溶成分減少。這時(shí)溶液中的中的H+取代土壤吸收性復(fù)合體上的金屬離子，被土壤吸取代土壤吸收性復(fù)合體上的金屬離子，被土壤吸附，使土壤鹽基飽和度下降、氫飽和

2、度增加，引起土壤附，使土壤鹽基飽和度下降、氫飽和度增加，引起土壤酸化。酸化。土壤中H+的來(lái)源土壤溶液中土壤溶液中H+ 可由下述途徑補(bǔ)給：可由下述途徑補(bǔ)給：（1）水的解離：）水的解離： H2O H+OH-水的解離系數(shù)雖然很小，但由于水的解離系數(shù)雖然很小，但由于H+被土壤吸附而使其解離平衡受到破壞，被土壤吸附而使其解離平衡受到破壞，所以將有新的所以將有新的H+釋放出來(lái)。釋放出來(lái)。（2）碳酸解離：）碳酸解離：H2CO3 H+ +HCO3-土壤中的碳酸主要由土壤中的碳酸主要由CO2溶解于溶解于H2O生成，而生成，而CO2是植物根系和微生物的是植物根系和微生物的呼吸以及有機(jī)物質(zhì)分解時(shí)產(chǎn)生的，所以植物根際

3、的呼吸以及有機(jī)物質(zhì)分解時(shí)產(chǎn)生的，所以植物根際的H+ 活度要強(qiáng)一些。活度要強(qiáng)一些。土壤中H+的來(lái)源土壤溶液中土壤溶液中H+ 可由下述途徑補(bǔ)給：可由下述途徑補(bǔ)給：（3）有機(jī)酸的解離）有機(jī)酸的解離R-COOH R-COO- + H+ 土壤有機(jī)質(zhì)分解的中土壤有機(jī)質(zhì)分解的中間產(chǎn)物如草酸、檸檬酸等多種低分子有機(jī)酸間產(chǎn)物如草酸、檸檬酸等多種低分子有機(jī)酸 ，在通氣不良以及真菌活動(dòng)，在通氣不良以及真菌活動(dòng)的情況下，有機(jī)酸很可能累積很多。土壤中的胡敏酸和富啡酸分子在不同的情況下，有機(jī)酸很可能累積很多。土壤中的胡敏酸和富啡酸分子在不同的的PH條件下，可釋放出幾個(gè)條件下，可釋放出幾個(gè)H+ 。（4）酸雨）酸雨 PH5.

4、6的酸化大氣化學(xué)物質(zhì)，通過(guò)干、濕沉降兩種途徑降落的酸化大氣化學(xué)物質(zhì)，通過(guò)干、濕沉降兩種途徑降落到地面，其中隨降雨夾帶大氣酸性物質(zhì)到達(dá)地面的稱為濕沉降，習(xí)慣上又到地面，其中隨降雨夾帶大氣酸性物質(zhì)到達(dá)地面的稱為濕沉降，習(xí)慣上又稱為酸雨，是土壤稱為酸雨，是土壤H+的重要來(lái)源之一。的重要來(lái)源之一。（5）其他無(wú)機(jī)酸。土壤中存在的各種各樣的無(wú)機(jī)酸。）其他無(wú)機(jī)酸。土壤中存在的各種各樣的無(wú)機(jī)酸。 硝化作用產(chǎn)生硝酸硝化作用產(chǎn)生硝酸、硫化作用可產(chǎn)生硫酸；、硫化作用可產(chǎn)生硫酸；土壤中H+的來(lái)源膠體上交換性鋁離子被交換進(jìn)入溶液后使土壤呈酸性。膠體上交換性鋁離子被交換進(jìn)入溶液后使土壤呈酸性。 氫離子進(jìn)入土壤氫離子進(jìn)入土

5、壤 ， 隨著陽(yáng)離子交換作用的進(jìn)行，土壤鹽基隨著陽(yáng)離子交換作用的進(jìn)行，土壤鹽基飽和度下降，而飽和度下降，而氫離子飽和度漸漸提高。氫離子飽和度漸漸提高。 當(dāng)土壤粘粒礦物表面吸附的氫離子超過(guò)一定限度時(shí)，這些膠當(dāng)土壤粘粒礦物表面吸附的氫離子超過(guò)一定限度時(shí)，這些膠粒的晶體結(jié)構(gòu)就會(huì)遭到破壞，有些粒的晶體結(jié)構(gòu)就會(huì)遭到破壞，有些鋁氧八面體鋁氧八面體被解體，使鋁被解體，使鋁離子脫離了八面體晶體的束縛，變成離子脫離了八面體晶體的束縛，變成活性鋁離子活性鋁離子?；钚凿X離子被吸附在帶負(fù)電荷的粘粒表面，轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚凿X離子被吸附在帶負(fù)電荷的粘粒表面，轉(zhuǎn)變?yōu)榻粨Q性鋁交換性鋁離子離子，交換性鋁離子解吸后，水解形成，交換性鋁離子

6、解吸后，水解形成酸性：酸性： Al3+ 3H2O Al(OH)3 + 3H+土壤中鋁的活化土壤的酸化過(guò)程土壤膠體 H+ H+Na+Al3+Ca2+K+Na+Mg2+Ca2+Mg2+K+離子交換離子交換鹽基離子淋溶鹽基離子淋溶Al3+ H H+ + 增加，土壤酸化增加，土壤酸化二、土壤酸的類型活性酸潛性酸定義：與土壤固相定義：與土壤固相處于平衡時(shí)土壤溶處于平衡時(shí)土壤溶液中游離的液中游離的H H+ +所所表現(xiàn)的酸度。表現(xiàn)的酸度?；钚运岫鹊谋硎荆夯钚运岫鹊谋硎荆簺Q定土壤溶液中決定土壤溶液中H+H+濃度，通常用濃度，通常用pHpH值值表示，即表示，即pH=-pH=-lgH+lgH+活性酸定義：吸附在土

7、壤定義：吸附在土壤膠體表面的交換性膠體表面的交換性H H+ + 和和AlAl3+3+轉(zhuǎn)移到溶轉(zhuǎn)移到溶液中成為溶液中的液中成為溶液中的H H+ + 后才可能顯示后才可能顯示出來(lái)的酸性。出來(lái)的酸性。潛性酸表現(xiàn)形式：表現(xiàn)形式：這些離子只有當(dāng)這些離子只有當(dāng)它們從膠體上解它們從膠體上解離或被其它陽(yáng)離離或被其它陽(yáng)離子所交換而轉(zhuǎn)移子所交換而轉(zhuǎn)移到溶液中以后才到溶液中以后才顯示酸性。顯示酸性。 測(cè)定方法：測(cè)定方法：代換性酸代換性酸 水解性酸水解性酸活性酸和潛性酸的平衡關(guān)系(1)強(qiáng)酸性土 交換性Al3+與溶液Al3+平衡,溶液中Al3+水解顯示酸性：Al3+3H2O Al(OH)3+3H+ 強(qiáng)酸性土中，Al3+

8、大大多于交換性H+,是活性酸（溶液H+離子）的主要來(lái)源。 如：pH4.8的紅壤，交換性Al3+占總酸度的95%以上 (2 2)酸性和弱酸性土 鹽基飽和度高，交換性鋁以Al(OH)2+、Al(OH)2+等形態(tài)存在。其代入溶液后同樣水解產(chǎn)生H+離子：Al(OH)2+2H2O Al(OH)3+2H+ 土壤交換性H+的離解也是溶液的H+來(lái)源。 強(qiáng)酸性土以交換性Al3+和以共價(jià)鍵緊縛的H+及Al3+占優(yōu)勢(shì)酸性土致酸離子以羥基鋁離子為主。中性、堿性土交換性陽(yáng)離子則以鹽基離子為主。 活性酸與潛性酸的關(guān)系活性酸活性酸先有活性酸，后有潛性酸；先有活性酸，后有潛性酸； 潛性酸大大地大于活性酸；潛性酸大大地大于活性

9、酸；活性酸與潛性酸處于動(dòng)態(tài)平活性酸與潛性酸處于動(dòng)態(tài)平衡中。衡中。 潛性酸潛性酸活性酸是土壤酸度的起源，活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的代表土壤酸度的強(qiáng)度強(qiáng)度； 潛在酸是土壤酸度的主體，潛在酸是土壤酸度的主體，代表土壤酸度的代表土壤酸度的容量容量。三、土壤酸度的指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo)數(shù)量指標(biāo)土壤PH石灰位交換性酸水解性酸土壤PHpH=-lg(H+)（土壤平衡溶液） 中性溶液：c (H+)=c(OH-)=10-7mol/L， pH=pOH=7 土壤pH表示法：pH(H2O)水浸提； pH(KCl)中性鹽1mol/L KCl溶液浸提。 一般土壤pH(H2O)pH(KCl)。 地理分布。我國(guó)土壤大部分pH

10、在4.58.5之間。 “南酸北堿，沿海偏酸，內(nèi)陸偏堿”的地帶性特點(diǎn)。我國(guó)土壤酸堿度分級(jí) pH值值 酸堿度分級(jí)酸堿度分級(jí) pH值值 酸堿度分級(jí)酸堿度分級(jí) 9.5 弱堿性弱堿性 堿性堿性 強(qiáng)堿性強(qiáng)堿性 極強(qiáng)堿性極強(qiáng)堿性 石灰位 土壤酸度主要決定于膠體吸附的致酸離子H+、Al3+，其次決定于致酸離子與交換性鹽基離子(以Ca2+為主)的相互比例，即鹽基飽和度。 在交換性陽(yáng)離子以Ca2+為主的土壤溶液中，為一定值，取負(fù)對(duì)數(shù)為pH-1/2pCa，定義為石灰位，將H+與Ca2+數(shù)量聯(lián)系起來(lái)，既是酸度指標(biāo)，又是鈣的有效度指標(biāo)。 pH-1/2pCa是Ca(OH)2(石灰)的化學(xué)位的簡(jiǎn)單函數(shù)，稱鈣的養(yǎng)分位，比pH

11、更全面和更明顯地反映土壤酸度。 水稻土及其母質(zhì)的pH與pH-0.5pCa的比較土壤土壤類型類型pHpH 0.5pCa水稻土水稻土母質(zhì)母質(zhì)相差相差水稻土水稻土母質(zhì)母質(zhì)相差相差磚紅壤磚紅壤紅紅 壤壤黃棕壤黃棕壤5.236.566.865.125.155.710.111.411.123.404.935.322.293.023.911.111.911.41土壤酸度的數(shù)量指標(biāo)1、交換性酸 用過(guò)量中性鹽（氯化鉀、氯化鈉等）溶液，與土壤膠體發(fā)生交換作用，土壤膠體表面的氫離子或鋁離子被浸提劑的陽(yáng)離子所交換，使溶液的酸性增加。測(cè)定溶液中氫離子的濃度即得交換性酸的數(shù)量。 Al3+3H2O Al(OH)3+3H+

12、交換性酸是酸度的容量因素，單位Cmol/kg。2、水解性酸 用過(guò)量強(qiáng)堿弱酸鹽（CH3COONa）浸提土壤，膠體上的氫離子或鋁離子釋放到溶液中所表現(xiàn)出來(lái)的酸性。 CH3COONa+H2O CH3COOH+NaOH 水解酸的測(cè)定是用1mol/L的CH3COONa(pH 8.3)處理土壤。 交換性酸 用中性鹽溶液浸提而測(cè)得的酸量只是土壤潛性酸量的大部分，而不是它的全部。交換性酸在進(jìn)行調(diào)節(jié)土壤酸度估算石灰用量時(shí)有重要參考價(jià)值。 水解性酸用堿滴定溶液中醋酸的總量即是水解酸的量。土壤水解酸反應(yīng)生成難電離的Al(OH)3和CH3COOH，所以反應(yīng)向右進(jìn)行徹底，即土壤膠體中吸附的H+和Al3+能較完全被交換出

13、來(lái)。水解性酸度也可作為酸性土壤改良時(shí)計(jì)算石灰需要量的參考數(shù)據(jù)。交換酸和水解酸的實(shí)質(zhì)是不同的，水解酸的實(shí)際測(cè)定，因用pH 8.3的CH3COONa，既測(cè)定出羥基化表面解離的H+，也測(cè)出了因Na+交換出的氫離子和鋁離子產(chǎn)生的交換酸度，還包括了土壤溶液中的活性酸，因此測(cè)定結(jié)果是土壤總酸度。四、影響土壤 酸度的因素 高溫多雨地區(qū)，風(fēng)化淋溶較強(qiáng)，特別是降雨量大而蒸發(fā)勢(shì)較弱地區(qū)，礦物巖石風(fēng)化所產(chǎn)生的鹽基物質(zhì)大量淋失，使土壤酸化。 我國(guó)大陸以北緯30為界，形成“南酸北堿” 局面，與氣候條件有關(guān)密切相關(guān)。1、氣候施用酸性肥或生理酸性肥，導(dǎo)致土壤酸化。3、施肥和灌溉 2、生物 植物根系和微生物通過(guò)呼吸作用產(chǎn)生C

14、O2，有機(jī)質(zhì)礦質(zhì)化也產(chǎn)生CO2，CO2溶解于水成碳酸。 土壤中專性微生物如硫化硝化細(xì)菌，將含硫含氮有機(jī)物轉(zhuǎn)化成硫酸和硝酸，增強(qiáng)了土壤酸度。4、母質(zhì) 母質(zhì)中含酸性物質(zhì)使土壤酸化。影響土壤酸度的因素影響土壤酸度的因素土壤空氣的CO2分壓 石灰性土壤pH隨Pco2增 大 而 降 低 ， 變 化 于7.58.5之間(田間)。 CaCO3-CO2-H2O體系：pH=6.03-2/3lgPco2 5 土壤水分含量 土壤pH測(cè)定時(shí)的稀釋效應(yīng)，應(yīng)控制土水比(一般1:2.5)土壤氧化還原條件 土壤淹水還原pH向中性點(diǎn)趨近，即酸性土pH升高，堿性土pH降低。酸雨678五、土壤酸度的調(diào)節(jié)土壤酸度的調(diào)節(jié)土壤酸度過(guò)強(qiáng)（土壤酸度過(guò)強(qiáng)（pH過(guò)低），不利于作物生長(zhǎng)，因此需要提高土壤過(guò)低），不利于作物生長(zhǎng)，因此需要提高土