土壤学第7章ppt课件

第七章土壤酸碱性和氧化还原性,130,第一节土壤酸碱性,1、土壤酸碱性或称土壤反应，表示土壤溶液中游离的H+和OH-浓度的相对大小，以pH表示，是土壤的一个重要属性。pH=-lgH+pH=7时,H+=OH-2、土壤酸碱性分级,3、我国酸碱性土壤分布我国土壤pH多在49范围内，极个别10（碱土）。地理分布：南酸北碱，或东南酸，西北碱；大体以长江（北纬330）为界。我省：丘陵山区红、黄壤：多为4.55.5平原水田:5.57.0滨海地区盐土:89,（一）活性酸：指土壤固相与土壤溶液处于平衡状态时，土壤溶液中的H+离子浓度反应出来的酸度。以pH表示，是一个强度指标。土壤中H+的来源：碳酸、有机酸，无机酸等。（二）潜性酸：定义：指土壤胶体上吸附的致酸离子（H+和Al3+）通过离子交换进入溶液后，产生H+离子，显示出的酸性。是土壤酸度的潜在来源。表现：1、土壤胶体活性功能团解离H+离子R-COOH=R-COO-+H+2、土壤胶体上吸附的H+离子其它阳离子代换3、土壤胶体上吸附的Al3+离子的作用交换性Al3+离子进入溶液，Al3+离子水解，产生H+.,一、土壤酸度,用中性盐溶液（如1MKCl）浸提土壤，再以标准碱滴定所测得的酸度。单位cmol/kg，是容量指标。H+和Al3+Al-胶粒-H+4KCl=胶粒K4+Al3+4Cl+H+Al3+3H2O=Al（OH）3+3H+是可逆的交换反应，是潜性酸的大部分，可作石灰施用量的参考。,1、交换性酸度,（三）交换性酸度和水解性酸度根据测定方法不同，潜性酸可分为交换性酸度和水解性酸度。,2、水解性酸度以弱酸强碱盐溶液（常用pH8.2的1MNaOAc)浸提土壤，再以标准碱滴定所测得的酸度。单位cmol/kg，是容量指标。CH3COONa+H2O=CH3COOH+NaOHAl-胶粒-H+4NaOH=胶粒-Na4+Al（OH）3+H2ONaOAc水解，生成HOAc和NaOH，HOAc解离度小，多以分子态存在，NaOH解离度大，与土壤作用，生成水和Al（OH）3沉淀，反应比较完全，所以水解性酸度大于交换性酸度。,活性酸和潜性酸是同一平衡体系中的两种酸度；活性酸和潜性酸的总和，称土壤总酸度。通常以酸碱滴定法测定，也称土壤滴定酸度，是土壤酸度的容量指标，pH是土壤酸度的强度指标。,（四)酸性土的成因1、气候因素岩石矿物的风化，盐基成分的淋溶，南酸北碱2、生物作用呼吸产生CO2，成H2CO3残体分解产生有机酸，CO2硫化细菌和硝化细菌产生H2SO4，HNO33、施肥和灌溉的影响生理酸性肥料，（NH4）2SO4，KCl等灌溉水质，矿区,2、土壤碱化度（钠饱和度）固相指标交换性钠离子占阳离子交换量的百分数，即钠饱和度。ESP胶粒Na+HOH=胶粒H+NaOH2NaOH+H2CO3=Na2CO3+H2O或NaOH+CO2=Na2HCO3,1、土壤总碱度液相指标土壤溶液中碳酸根和重碳酸根的总量称土壤总碱度。（K、Na、Ca、Mg的碳酸盐和重碳酸盐。）石灰性反应：因石灰性物质（CaCO3、MgCO3）所引起的弱碱性反应（pH7.5-8.5)，称为石灰性反应。石灰性土壤：具有石灰性反应的土壤。稀HCl检验。,二、土壤碱度碱性反应是土壤溶液OH-超过H+时反映出来，pH越高，碱性越强。,碱土：当土壤钠饱和度达15%以上时，土壤呈强碱性，pH8.5,土粒高度分散，物理性质恶劣。碱化土：钠饱和度达5%-15%。,3碱性土的成因,干旱气候；降水量低于蒸发量母质；基性、超基性岩过量施用石灰；引灌碱性污水；海水浸渍。,三、土壤缓冲作用,1、定义狭义：把少量的酸或碱加入到到土壤里，其pH值的变化却不大，这种对酸碱变化的抵抗能力，叫做土壤的缓冲性能或缓冲作用。广义：土壤是一个巨大的缓冲体系，对营养元素、污染物质、氧化还原等同样具有缓冲性，具有抗衡外界环境变化的能力。2、土壤具有缓冲作用的原因溶液中有弱酸及其盐类,土壤溶液中有碳酸、硅酸、磷酸、有机酸等弱酸及其盐类存在（弱酸解离度小，其盐解离度大），形成良好的缓冲体系。,土壤胶体的阳离子交换作用盐基离子对酸性物质（H+）起缓冲作用；致酸离子（H+和Al3+）对碱性物质（OH-）起缓冲作用。,盐基饱和度盐基饱和度越高，对酸缓冲能力越大；盐基饱和度越低，对碱缓冲能力越大。,阳离子交换量（CEC）CEC越大，缓冲能力越大；粘粒矿物，有机质含量。粘土壤土砂土。,3、影响土壤缓冲能力的因素土壤缓冲量：指土壤溶液pH值改变1个单位所需要的酸量或碱量。用酸碱滴定法测定。,四、土壤反应与肥力的关系,1、影响土壤微生物的活动土壤细菌和放线菌，如硝化细菌，固N菌，纤维分解菌等，均适宜于中性和微碱性环境；在酸性条件，活动急剧降低；真菌对酸碱性要求不严格。2、影响植物养分有效性,土壤pH6.5左右时，各种营养元素的有效度都较高，并适宜多数作物的生长。pH在微酸性、中性、碱性土壤中，氮、硫、钾的有效度高。pH6-7的土壤中,磷的有效度最高。pH7时，则易产生磷酸钙沉淀，磷的有效性降低。在强酸和强碱土壤中，有效性钙和镁的含量低，在pH6.58.5的土壤中，有效度较高。铁、锰、铜、锌等微量元素有效度，在酸性和强酸性土壤中高；在pH7的土壤中，活性铁、锰、铜、锌离子明显下降，并常常出现铁、锰离子的供应不足。在强酸性土壤中，钼的有效度低。pH6时,其有效度增加。硼的有效度与pH关系较复杂,在强酸性土壤和pH7.08.5的石灰性土壤中,有效度均较低,在pH6.07.0和在pH8.5的碱性土壤中,有效度较高。,3、与植物生长的关系植物生长对土壤反应的要求指示植物，耐碱能力，因土种植一般pH6.5左右，各种养分有效性较高，大多数作物比较适宜。,中和交换性酸平衡法或滴定法依CEC和盐基饱和度计算,2、酸性土壤石灰需要量,1、土壤酸度的调节1）施用石灰，调节土壤酸度，防Al,Mn危害Al-胶粒-H+2Ca（OH）2=胶粒Ca2+Al（OH）3+H2O2）中和潜性酸3）增加Ca，改良土壤结构,五、土壤酸碱性的调节,方法,石灰需要量=土壤体积x容重xCECx（1-盐基饱和度）石灰常数：石灰需用量理论值要乘以一经验常数，得出实际需用量。石灰石粉：1.3;生石灰:0.5,施用有机肥；CO2，有机酸S及含S化合物生理酸性肥料石膏，硅酸钙，以钙换钠,3、改良土壤碱性,第二节土壤氧化还原性,一、土壤氧化还原体系和氧化还原电位1、常见的氧化还原体系体系氧化态还原态氧体系O22O-氮体系NO3-NH4+锰体系Mn4+Mn2+铁体系Fe3+Fe2+硫体系SO42-S2-有机碳体系CO2CH4氢体系2H+H2土壤中主要氧化剂是O2，当土壤O2是被消耗后，其它氧化态物质NO3-Mn4+Fe3+SO42-依次作为电子受体被还原。土壤中的还原物质主要是有机质，特别是新鲜有机质。土壤中氧化态和还原态物质相对浓度受O2状况，即通气性的影响。,2、氧化还原电位Eh（铂电极甘汞电极，毫伏计）Fe3+e-=Fe2+Nernst公式Eh=E0+0.059logFe3+/Fe2+氧化还原反应的通式：氧化态+ne-=还原态,E0为标准氧化还原电位（化学手册中可查到）n为反应中电子转移数用0.059时，单位为v，用59时为mv,Eh可作为土壤通气性的指标。,土壤Eh值范围(mv)排水良好土壤500-700渍水土壤400-300其中轻度还原400200中度还原200-100强还原-100-300,旱地一般300-600；若低于200，排水不良；水田一般低于200-30