土壤學第8章課件

1、第七章 土壤酸堿性和氧化還原性130第一節(jié) 土壤酸堿性1、土壤酸堿性或稱土壤反應(yīng)，表示土壤溶液中游離的H+和OH-濃度的相對大小，以pH表示，是土壤的一個重要屬性。 pH = -lg H+ pH =7 時, H+ = OH-2、土壤酸堿性分級 3、我國酸堿性土壤分布我國土壤pH多在49范圍內(nèi)，極個別10（堿土）。地理分布：南酸北堿，或東南酸，西北堿；大體以長江（北緯330）為界。我省：丘陵山區(qū)紅、黃壤：多為4.55.5 平原水田:5.57.0 濱海地區(qū)鹽土:89 （一）活性酸： 指土壤固相與土壤溶液處于平衡狀態(tài)時，土壤溶液中的H+ 離子濃度反應(yīng)出來的酸度。以pH表示，是一個強度指標。 土壤中H

2、+ 的來源：碳酸、有機酸，無機酸等。（二）潛性酸： 定義：指土壤膠體上吸附的致酸離子（ H+和Al3+）通過離子交換進入溶液后，產(chǎn)生H+離子，顯示出的酸性。是土壤酸度的潛在來源。 表現(xiàn)：1、土壤膠體活性功能團解離H+離子 R-COOH = R-COO- + H+ 2、土壤膠體上吸附的H+離子其它陽離子代換 3、土壤膠體上吸附的Al3+離子的作用 交換性Al3+離子進入溶液， Al3+離子水解，產(chǎn)生H+.一、土壤酸度 用中性鹽溶液（如1M KCl）浸提土壤，再以標準堿滴定所測得的酸度。單位 cmol/kg，是容量指標。 H+和Al3+ Al-膠粒-H + 4 KCl = 膠粒K4 + Al3+

3、+ 4Cl + H+ Al3+ + 3 H2O = Al（OH）3 + 3H+ 是可逆的交換反應(yīng)，是潛性酸的大部分，可作石灰施用量的參考。 1、交換性酸度（三）交換性酸度和水解性酸度 根據(jù)測定方法不同，潛性酸可分為交換性酸度和水解性酸度。2、水解性酸度 以弱酸強堿鹽溶液（常用pH8.2的 1M NaOAc)浸提土壤，再以標準堿滴定所測得的酸度。單位 cmol/kg，是容量指標。 CH3COONa + H2O = CH3COOH + NaOH Al-膠粒-H + 4 NaOH = 膠粒-Na4 + Al（OH）3 + H2O NaOAc水解，生成 HOAc和NaOH ， HOAc解離度小，多以分

4、子態(tài)存在， NaOH解離度大，與土壤作用，生成水和Al（OH）3 沉淀，反應(yīng)比較完全，所以水解性酸度大于交換性酸度。 活性酸和潛性酸是同一平衡體系中的兩種酸度；活性酸和潛性酸的總和，稱土壤總酸度。通常以酸堿滴定法測定，也稱土壤滴定酸度，是土壤酸度的容量指標， pH是土壤酸度的強度指標?；钚运岷蜐撔运岬年P(guān)系pHH2O表示土壤活性酸度， pHKCl表示交換性酸度，后者以1M KCl浸提土壤所測得的pH，一般情況下，土壤帶負電， pHKCl 8.5,土粒高度分散，物理性質(zhì)惡劣。 堿化土：鈉飽和度達5%-15%。3 堿性土的成因 干旱氣候；降水量低于蒸發(fā)量母質(zhì)； 基性、超基性巖過量施用石灰；引灌堿性污

5、水；海水浸漬。三、土壤緩沖作用1、定義狹義：把少量的酸或堿加入到到土壤里，其pH值的變化卻不大，這種對酸堿變化的抵抗能力，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。2、土壤具有緩沖作用的原因溶液中有弱酸及其鹽類 土壤溶液中有碳酸、硅酸、磷酸、有機酸等弱酸及其鹽類存在（弱酸解離度小，其鹽解離度大），形成良好的緩沖體系。土壤膠體的陽離子交換作用 鹽基離子對酸性物質(zhì)（H+）起緩沖作用；致酸離子（H+和Al3+ ）對堿性物質(zhì)（OH-）起緩沖作用。鹽基飽和度鹽基飽和度越高，對酸緩沖能力越大；鹽基飽和度越低，對

6、堿緩沖能力越大。陽離子交換量（CEC）CEC越大，緩沖能力越大；粘粒礦物，有機質(zhì)含量。粘土壤土砂土。3、影響土壤緩沖能力的因素 土壤緩沖量：指土壤溶液pH值改變1個單位所需要的酸量或堿量。用酸堿滴定法測定。土壤酸、堿緩沖容量和滴定曲線 在土壤懸液中連續(xù)加入標準酸或堿液，測定pH的變化,以縱座標表示pH，橫座標表示加的酸或堿量，繪制滴定曲線，又稱緩沖曲線。 磚紅壤、紅壤和黃棕壤膠體的中和曲線（于天仁，1987） 四、土壤反應(yīng)與肥力的關(guān)系1、影響土壤微生物的活動 土壤細菌和放線菌，如硝化細菌，固N菌，纖維分解菌等，均適宜于中性和微堿性環(huán)境；在酸性條件，活動急劇降低；真菌對酸堿性要求不嚴格。2、影響

7、植物養(yǎng)分有效性 土壤pH6.5左右時，各種營養(yǎng)元素的有效度都較高，并適宜多數(shù)作物的生長。 pH在微酸性、中性、堿性土壤中，氮、硫、鉀的有效度高。 pH6-7的土壤中,磷的有效度最高。pH7時，則易產(chǎn)生磷酸鈣沉淀，磷的有效性降低。 在強酸和強堿土壤中，有效性鈣和鎂的含量低，在pH6.58.5的土壤中，有效度較高。 鐵、錳、銅、鋅等微量元素有效度，在酸性和強酸性土壤中高；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。 在強酸性土壤中，鉬的有效度低。pH6時,其有效度增加。硼的有效度與pH關(guān)系較復雜,在強酸性土壤和pH7.08.5的石灰性土壤中,有效度均較低,在p

8、H6.07.0和在pH8.5的堿性土壤中,有效度較高。 3、與植物生長的關(guān)系 植物生長對土壤反應(yīng)的要求指示植物，耐堿能力，因土種植 一般pH 6.5左右，各種養(yǎng)分有效性較高，大多數(shù)作物比較適宜。中和交換性酸平衡法或滴定法依CEC和鹽基飽和度計算 2、酸性土壤石灰需要量1、土壤酸度的調(diào)節(jié) 1）施用石灰，調(diào)節(jié)土壤酸度，防Al, Mn危害 Al-膠粒-H + 2Ca（OH）2 = 膠粒Ca2 + Al（OH）3 + H2O 2）中和潛性酸 3）增加Ca，改良土壤結(jié)構(gòu)五、土壤酸堿性的調(diào)節(jié)方法石灰需要量 = 土壤體積 x 容重 x CEC x（1 -鹽基飽和度）石灰常數(shù)：石灰需用量理論值要乘以一經(jīng)驗常數(shù)

9、，得出實際需用量。 石灰石粉： 1.3; 生石灰: 0.5 施用有機肥；CO2，有機酸 S及含S化合物 生理酸性肥料 石膏，硅酸鈣，以鈣換鈉3、 改良土壤堿性第二節(jié) 土壤氧化還原性一、土壤氧化還原體系和氧化還原電位 1、常見的氧化還原體系 體系 氧化態(tài) 還原態(tài) 氧體系 O2 2O- 氮體系 NO3- NH4+ 錳體系 Mn4+ Mn2+ 鐵體系 Fe3+ Fe2+ 硫體系 SO42- S2- 有機碳體系 CO2 CH4 氫體系 2H+ H2 土壤中主要氧化劑是O2，當土壤O2是被消耗后，其它氧化態(tài)物質(zhì)NO3- Mn4+ Fe3+ SO42-依次作為電子受體被還原。土壤中的還原物質(zhì)主要是有機質(zhì)，

10、特別是新鮮有機質(zhì)。土壤中氧化態(tài)和還原態(tài)物質(zhì)相對濃度受O2狀況，即通氣性的影響。2、氧化還原電位 Eh （ 鉑電極甘汞電極，毫伏計） Fe3+ + e- = Fe2+ Nernst 公式 Eh = E0 + 0.059 log Fe3+ / Fe2+ 氧化還原反應(yīng)的通式：氧化態(tài) + ne- = 還原態(tài)E0為標準氧化還原電位（化學手冊中可查到）n為反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)用0.059時，單位為v，用59時為mvEh可作為土壤通氣性的指標。 土壤 Eh值范圍(mv) 排水良好土壤 500 - 700 漬水土壤 400 - -300 其中 輕度還原 400 200 中度還原 200 - -100 強還原 -100 - -300 旱地一般 300-600； 若低于200，排水不良；水田一般低于200-300，適宜180200，