土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性

第八章土壤酸碱性和氧化还原性,第一节土壤酸碱性,1、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+离子浓度的负对数。以pH表示，是一个强度指标。H+OH-=10-7mol/L,一、土壤酸度,pH=7时,H+=OH-,pH8.5强碱性,中国土壤主要根据活性酸：,2、潜性酸：是土壤酸度的潜在来源。数量指标表现：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+,根据测定时所采用的浸提剂不同（测定方法）不同，潜性酸可分为交换性酸度和水解性酸度,(1)交换性酸度,（2）水解性酸度,用碱性盐（弱酸强碱盐），如醋酸钠，与土壤作用，所测得的酸度叫做水解性酸度,3.活性酸与潜性酸的关系,4、酸性土的成因气候因素岩石矿物的风化，盐基成分的淋溶，南酸北碱生物作用呼吸产生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，HNO3施肥和灌溉的影响生理酸性肥料，（NH4）2SO4，KCl等灌溉水质，矿区,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。,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,石灰性土壤：具有石灰性反应的土壤。稀HCl检验。,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pH7.5-8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。,土壤酸、碱缓冲容量和滴定曲线,在土壤悬液中连续加入标准酸或碱液，测定pH的变化,以纵座标表示pH，横座标表示加的酸或碱量，绘制滴定曲线，又称缓冲曲线。,砖红壤、红壤和黄棕壤胶体的中和曲线（于天仁，1987）,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。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。,中和交换性酸或水解性酸依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2）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O2O2-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）,氧化态和还原态浓度相等时产生的电位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。,Nernst公式,（铂电极甘汞电极，毫伏计）,旱地一般300-600；若低于200，排水不良；水田一般低于200-300，适宜180200，若低于100，强还原，长期-180以