滨州学院城市与环境教案-《土壤学》(9土壤酸碱性和氧化还原反应2)2008.doc

《土壤学》教案

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土壤学 教案
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《土壤学》教案,土壤学,教案
内容简介:
滨州学院城市与环境系土壤学课程(共36课时)教 案课程编号: 14131016 教师姓名: 黄宝圣 适用专业: 生态学 执教班级: 2008级1班 2009-2010学年第1学期 教案设计(编写)规范1.一门课程的教案包括三个层面设计(1)课程内容、教学基本要求、教学手段、教学方法设计等,主要解决本门课教什么、怎么教的问题;(2)各章节内容、教学方法、要求与设计等,主要解决各章节教什么,怎么教;(3)一次课教学内容、教学方法、要求与设计等,主要解决一次课教什么、怎么教。2.一次课的教案内容,主要包括本次课的教学目的、教材分析、教学过程、教后札记等方面。其中教学目的是课堂教学活动围绕的中心和力求达到的目标;教材分析则要找出本次课的重、难点及关键,并确立突出重点、克服难点、抓住关键的方案;教学过程是教案的主体,要按引入新课、讲授、总结巩固三方面详细设计;教后札记是教案执行情况的经验总结,目的在于改进和调整教案,为下一轮课的讲授设计更加完善的教学方案。13章9 土壤酸碱性和氧化还原反应(2)全章课时数4全章教学目标掌握土壤酸碱性的形成和成因,以及土壤酸碱度的强度指标和数量指标;了解影响土壤酸碱度的因素。了解土壤氧化还原体系和土壤缓冲性概念,以及影响土壤酸碱缓冲性因素、土壤氧化还原缓冲原理、土壤氧化还原状况与生物环境;掌握土壤氧化还原的强度指标和影响土壤氧化还原的因素,以及土壤酸碱的缓冲原理和土壤石灰需要量的计算方法。节9-3 土壤氧化还原反应9-4 土壤缓冲性 9-5土壤酸碱性和氧化还原状况与生物环境(第11次课)教学目的通过本次课教学,使学生了解土壤氧化还原体系和土壤缓冲性概念,以及影响土壤酸碱缓冲性因素、土壤氧化还原缓冲原理、土壤氧化还原状况与生物环境;掌握土壤氧化还原的强度指标和影响土壤氧化还原的因素,以及土壤酸碱的缓冲原理和土壤石灰需要量的计算方法。教学重点土壤氧化还原的强度指标和影响土壤氧化还原的因素;土壤酸碱的缓冲原理和土壤石灰需要量的计算方法教学难点土壤氧化还原缓冲原理授课时间/地点2009.11.19 (星期四)14:00-14:45; 14:50-15:35教学楼6#208相关素材(参考资料、指导学生阅读文献等)1龚子同中国土壤系统分类北京:科学出版杜,19992朱祖样土壤学北京:农业出版社,19853熊顺贵基础土壤学北京:中国农业大学出版杜,200l4黄昌勇土壤学北京:中国农业出版社,20005 /jwc/2005jpkc/trx/07/plan5-9.rtf教学过程组织教学、讲授、设问、解疑、信息反馈与处理、总结巩固、布置作业等环节I 组织教学II 导入III 新授9-3 土壤氧化还原反应 土壤氧化还原反应是发生在土壤溶液中又一个重要的化学性质。氧-还反应始终存在于岩石风化和母质成土的整个土壤形成发育过程中。一、土壤氧化还原体系 氧化还原反应中氧化剂(电子给予体)和还原剂(电子接受体)构成了氧化还原体系。土壤中有多种氧化还原物质共存。在土壤氧化还原体系中: 1.主要的氧化剂是大气中的氧,它进入土壤与土壤中的化合物发生生化作用,得到电子还原为O2-,土壤生化过程的方向与强度,在很大程度上决定土壤空气和溶液中氧的含量。当土壤中O2被消耗掉,其它氧化态物质如NO3-、Fe3+、Mn4+、SO42-依次作为电子受体被还原,这种依次被还原现象称为顺序还原作用。 2.主要的还原性物质是有机质,尤其是新鲜未分解的有机质,它们在适宜的温度、水分和pH条件下还原能力极强。 3.土壤中由于多种多样氧化还原体系存在,并有生物参与,较纯溶液复杂。共同特点: 土壤中氧化还原体系有无机体系和有机体系两类。 在无机体系中:氧体系、铁体系、锰体系、硫体系和氢体系等。 在有机体系中:有机酸、酚、醛类和糖类等化合物。土壤中氧化还原反应虽有纯化学反应,但很大程度上是由生物参与的。如NH4+ 氧化成NO3-必须在硝化细菌参与下才能完成,亚铁的氧化在土壤中常在铁细菌的作用下引起。 土壤是一个不均匀的多相体系,即使同一田块不同点位都有一定的变异,测Eh时,要选择代表性土样,最好多点测定求平均值。 土壤中氧化还原平衡经常变动,不同时间、空间,不同耕作管理措施等都会改变Eh值。严格地说,土壤氧化还原永远不可能达到真正的平衡。 二、土壤氧化还原指标 (一)强度指标1.氧化还原电位(Eh) 土壤溶液中氧化态物质和还原态物质的相对比例,决定着土壤的氧化还原状况,当土壤中某一氧化态物质向还原态物质转化时,土壤溶液中这种氧化态物质减少,而对应的还原态物质的浓度增加。这种由于溶液中氧化态物质和还原态物质的浓度关系而产生的电位称为氧化还原电位,用Eh表示,单位为伏或毫伏。氧化还原反应的通式及Eh表示式: 氧化态 + ne 还原态Eh = E0 + RTlog 氧化态/还原态/nF式中Eh为氧化还原电位,E0为标准氧化还原电位。在恒温下,一定的氧化还原体系的E0、n、R、T和F都是固定值,所以(氧化态)与(还原态)的比值愈大,Eh值愈高,氧化强度愈大,反之,则还原强度愈大。 2.电子活度负对数(pe) 酸碱反应是质子在物质间的传递过程,氧化还原反应则是电子的传递过程。用平衡常数K处理则为 K =还原态/氧化态e-n取对数得 pe =logK /n + log氧化态/还原态/n当(氧化态)与(还原态)的比值为1时,pe=(1/n)logK,即pe0。平衡常数K与反应自由能的关系为:Gr0 = - RTlnK 而Gr0 = - nFEh故RTlnK = nFEh或 Eh = (RT/nF)lnK 由于(1/n)logK = pe,故得 pe = FEh/(2.303RT)Eh = 2.303RTpe/F = 0.059pepe = Eh/0.059Eh和pe都是氧化还原的强度指标,Eh高低表示氧化还原的难易,习惯上已长期使用,但计算比较麻烦。pe以电子活度表示,不需换算,可从平衡常数K直接计算,比较方便。在氧化体系中pe值是正值,氧化性愈强则pe值愈大;在还原体系中pe是负值,还原性愈强,pe的负值也愈大。 3.Eh和pH的关系 土壤中的氧化还原反应总有氢离子参于,质子活度对氧化还原平衡有直接的影响,两者的关系对如下: (氧化态)+ ne + mH+ (还原态) + xH2O在25时,其关系式为:Eh = E0 + (0.059/n)log(氧化态)/(还原态) - 0.059(m/n)pH上式Eh = E0 + (0.059/n)log(氧化态)/(还原态)-0.059(m/n)pH中,m是参与反应的质子数,Eh随pH增加而降低。因此,同一氧化还原反应在碱性溶液中比在酸性溶液中容易进行。式中pH对Eh的影响程度决定于m/n的比值,当m/n比值为1时:Eh = E0 + (0.059/n)log(氧化态)/(还原态) - 0.059pH每单位pH变化引起的 Eh 变化(Eh/pH), 25时为59毫伏。 每单位pH变化引起的 Eh 变化(Eh/pH), 25时为59毫伏。 根据各体系的氧化还原反应式,可给出各体系的Eh-pH图,即以pH为横轴,Eh为纵轴,从绘制的Eh-pH图可以看出,不同pH条件的临界Eh值及各种形态化合物的稳定范围。 (二)氧化还原强度指标和数量因素的关系Eh和pe是氧化还原的强度指标,Eh大小是由E0和数量因素(氧化态)与(还原态)的浓度比决定的。对于数量因素,虽然已提出了一些区分土壤中不同氧化还原体系的氧化态和还原态物质的方法,也提出了一些提取剂,如硫酸铝等用于土壤中还原性物质总量的测定,但在自然土壤这个复杂体系中,还原性物质总量既包括有机的又含无机的,各种氧化还原物质,又以不同比例和不同的氧化还原形态共存。因此,测得的氧化还原物质的数量往往难以直接与Eh联系起来。然而根据大量测定结果,对于通气土壤,氧化还原强度Eh与还原性物质的浓度(C)间仍有明显的相关性。 三、影响土壤氧化还原的因素(一)土壤通气性 土壤通气状况决定土壤空气中的氧浓度,通气良好的土壤与大气间气体交换迅速,土壤氧浓度高,Eh值较高。排水不良的土壤通气孔隙少,与大气交换缓慢,氧浓度降低,Eh值下降。Eh可作为土壤通气性的指标。(二)微生物活动 微生物活动需要氧,这些氧可能是游离态的气体氧,也可能是化合物中的化合态氧。微生物活动愈强烈,耗氧愈多,使土壤溶液中的氧分压减低,或使还原态物质的浓度相对增加(氧化态化合物中的氧被微生物夺去后,就还原成还原态的化合物,因此氧化态物质浓度对还原态物质浓度的比值下降),氧化还原电位降低。 (三)易分解有机质的含量 有机质的分解主要是耗氧过程,在一定的通气条件下,土壤易分解的有机质愈多,耗氧愈多,氧化还原电位较低。易分解的有机质主要指植物组成中的糖类、淀粉、纤维素、蛋白质等以及微生物本身的某些中间分解产物和代谢产物,如有机酸、醇类、醛类等。新鲜有机物质(如绿肥)含易分解有机物质较多。(四)植物根系的代谢作用 植物根系分泌物可直接或间接影响根际土壤氧化还原电位。植物根系分泌多种有机酸,造成特殊的根际微生物的活动条件,有一部分分泌物能直接参与根际土壤的氧化还原反应。水稻根系分泌氧,使根际土壤的Eh值较根外土壤高。根系分泌物虽然主要限于根域范围内,但它对改善水稻根际的土壤营养环境有重要作用。(五)土壤的pH值 土壤pH值和Eh的关系很复杂,在理论上把土壤的pH与Eh关系固定为Eh/pH=-59毫伏(即在通气不变条件下,pH值每上升一个单位,Eh要下降59毫伏),但实际情况并不完全如此。据测定,我国8个红壤性水稻土样本Eh/pH关系,平均约为85毫伏,变化范围在60150毫伏之间;13个红黄壤平均Eh/pH 约为60毫伏,接近于59毫伏。一般土壤Eh随pH值的升高而下降。 9-4 土壤缓冲性 一、土壤缓冲性的概念 在土壤学上,把土壤缓冲性定义为土壤抗衡酸、碱物质、减缓pH变化的能力。土壤因具有缓冲性,当施肥、灌溉等增加或减少土壤的H+、OH-离子浓度时,土壤酸度变化可稳定保持在一定范围内,不致因环境条件的改变而产生剧烈的变化。这样,就为植物生长和土壤生物(尤其微生物)的活动,创造了一个良好的稳定的土壤环境条件。 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。这主要是因为土壤是一个包含固、液、气三相组成的多组分开放的生物地球化学系统,包含了众多的、以多样化方式进行相互作用的不同化合物。土壤在固液界面、气液界面发生的各种化学、生物化学过程,常常具有一定的自身调节能力。所以,从某种意义上讲,土壤缓冲性,不只是局限于土壤对酸碱变化的一种抵御能力,而是可以看作一个能表征土壤质量及土壤肥力的指标。二、土壤酸、碱缓冲性(一)土壤酸、碱缓冲作用的原理 在一个溶液中,当弱酸及弱酸盐或弱碱及弱碱性盐共存时,则该溶液具有对酸或碱的缓冲作用。在土壤中有许多弱酸,如碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和多种多样的有机酸及其盐类,是良好的缓冲物质。而土壤胶体对酸碱缓冲性更具有重要意义,通常把土壤胶体看作是具有弱酸或弱碱性质的酸胶基和碱胶基组成的。 HAc H+ + Ac- 弱酸及其盐类共存时:NaAc + HCl HAc + NaCl )土壤胶体(M代表价金属离子)中: 胶粒 -M + HCl 胶体 - H + MCl 上述反应分别由醋酸的解离常数和土壤胶体酸的表观解离常数控制的。根据弱酸的平衡原理,弱酸用碱中和时,pH和中和程度之间的关系: pH = pKa-log(盐)/酸 该式表示土壤对酸碱缓冲能力与酸和盐的总浓度及酸、盐比值的关系。 总浓度愈大,缓冲能力愈强。如果总浓度不变,则盐和酸的比值等于1时,缓冲能力最大。 (二)土壤酸碱缓冲体系 缓冲体系必须具备缓冲对,而不同土壤成分形成不同的缓冲体系,各缓冲体系又有其一定的缓冲范围。土壤的酸碱缓冲体系主要有:1.碳酸盐体系石灰性土壤的缓冲作用主要取决于CaCO3-H2O-CO2(分压)的平衡。缓冲的pH范围在pH8.5-6.7之间,其反应式为: CaCO3 + H2O + CO2(气) Ca2+ + 2HCO3- 根据碳酸钙和CO2的溶解度,碳酸的离解常数,可以得到CO2分压(pCO2)与pH值的简化关系: pH = 6.03 - (2/3)log(pCO2) 可见,土壤空气中CO2浓度愈高,土壤pH值愈低。大气中CO2的浓度约为0.03%,所以石灰性土壤风干后,pH值稳定在pH8.5左右。而田间土壤空气中CO2浓度一般为0.2-0.7%,所以田间原位测定石灰性土壤pH值可低至7.5左右。 2.硅酸盐体系硅酸盐矿物含有一定数量碱性金属和碱土金属离子,通过风化、蚀变释放出钠、钾、钙、镁等元素,并转化为次生粘粒矿物,进而对土壤的酸性物质起缓冲作用。镁橄榄石(Mg2SiO4)的脱盐基,脱硅作用的缓冲机理: Mg2SiO4 + 4H+ Mg2+ + Si(OH)4 3.交换性阳离子体系土壤胶体上吸附的各种盐基离子,能对土壤H+离子(酸性物质)起缓冲作用。而胶体表面吸附的H+, Al3+离子,又能对OH-离子(碱性物质)起缓冲作用。土壤阳离子交换量愈大,缓冲能力愈大。对两种阳离子交换量相同的土壤,则盐基饱和度愈大的土壤,对酸的缓冲性愈强。从理论上说,对盐基饱和的土壤来说,在盐基饱和至土壤极限pH值范围内,主要是交换性阳离子体系的缓冲作用。 4.铝体系 当土壤pH4.0时,铝离子以Al(H2O)63+形态存在,若加入碱性物质使土壤溶液OH-离子增多时,铝离子周围的六个水分子中,就有1-2个水分子解离出H+离子,以中和加入的OH-离子。2Al(OH2)33+ +2OH- Al2(OH)2(H2O)84+ + 4H2O当土壤溶液继续外加OH-离子时,铝离子周围的水分子还将继续解离出H+离子中和,而使溶液pH不发生剧烈变化。同时羟基铝的聚合作用将继续进行,反应式为: 4Al(OH2)63+ +6OH- Al4(OH)6(H2O)126+ + 12H2O 当土壤pH5.0时,铝离子形成Al(OH)3沉淀,失去它的缓冲能力。5.有机酸体系 土壤腐殖酸,胡敏酸和富啡酸是一种大分子有机酸,含有羧基、羟基、酚羟基、醇羟基等功能团,此外,土壤中还存在多种低分子有机酸,在土壤溶液中构成一个良好的缓冲体系。对酸、碱具有缓冲作用。 从三种不同土壤的pH缓冲曲线图可见,黄棕壤胶体的极限pH值约为3.9,红壤约为4.5,砖红壤为5.0。当土壤中和一半时的pH值,可称为半中和“pH”,它相当于弱酸及其盐的比例为1时的pH。 由pH = pKa-log(盐)/酸 可知这个pH值实际就是弱酸解离常数的负对数pKa。右图中黄棕壤、红壤、砖红壤的半中和pH分别为6.5、6.7和7.2。此时这三种土壤的缓冲能力最强。缓冲容量是指使单位土壤改变一个单位pH所需要的酸或碱量,是土壤酸碱缓冲能力强弱的指标。土壤缓冲容量可用酸、碱滴定获得:即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。不同性质酸的滴定曲线具有不同的特征。土壤胶体带负电荷,可看作酸胶基(或弱酸),如果把粘粒以H+离子酸化成氢胶体,其滴定曲线似强酸;如果粘粒以Al3+饱和成铝胶体,则滴定曲线类似弱酸。土壤腐殖质是另一种重要的酸来源,腐殖质中含有多个解离度不同的酸基,如羧基和酚基等,因此,土壤有机胶体的滴定曲线特征与土壤无机胶体一样都类似多元酸或混合酸的特征。 砖红壤、红壤和棕壤和黄棕壤胶体的中和曲线 (四)影响土壤酸碱缓冲性的因素1.土壤无机胶体 不同土壤的无机胶体种类不同,其阳离子交换量不同,缓冲性不同。土壤胶体的阳离子交换量愈大,缓冲性也愈强。在无机胶体中缓冲性由大变小的顺序为:蒙脱石伊利石高岭石含水氧化铁、铝2.土壤质地 从不同土壤的质地来看,粘土壤土砂土,这是因为前者粘粒含量高,相应的阳离子交换量亦大。3.土壤有机质 土壤有机质含量虽仅占土壤的百分之几,但腐殖质含有大量的负电荷,对阳离子交换量贡献大。通常表土的有机质含量较底土的高,缓冲性也是表土较底土强。三、土壤氧化还原缓冲性 土壤氧化还原缓冲性是指当少量的氧化剂和还原剂加入土壤后,其氧化还原电位(Eh)不会发生剧烈变化,即土壤所具有抗衡Eh变化的能力。 在理论上,对一种物质的氧化还原缓冲性可以通过推导加以说明。假定氧化态活度为x,氧化态与还原态总浓度为A。则还原态的浓度为A-x;当氧化态的浓度略有增加时,氧化还原电位的增高为:dEh/dx 的倒数可作为土壤氧化还原缓冲性的一个指数,称为缓冲指数。 物质的总浓度愈高,缓冲指数愈强。在A2x时,即当氧化态与还原态的活度为1时,其缓冲性最强。对于不同物质,值大者的缓冲性强(右图)。在曲线两端,当加入少量的氧化剂或还原剂时,Eh即有显著变化,而愈向中间变化愈小,在氧化态和还原态各占50时的变化接近于零。这与酸碱缓冲性的情况相似。土壤情况复杂,理论推导式难于简单的用于土壤。原因: 土壤是一个由多种氧化还原物质组成的混合体系,其Eh值不仅与各种物质的比例有关,而且与氧化还原反应速率有关,特别在有机质含量高的土壤,可出现氧化还原缓冲反应滞后现象。 与酸碱反应一样,氧化还原反应也存在固相的参与,这就使反应速度更慢。尽管如此,但只要实验条件一致,仍然可对不同氧化还原状况土壤进行相互比较。 不同氧化还原物质的Eh与其氧化还原程度的关系 9-5土壤酸碱性和氧化还原状况与生物环境 一、生物对土壤酸碱性和氧化还原状况的适应性(一)植物适宜的酸碱度 植物对土壤酸碱性的要求,是长期自然选择的结果。大多数植物适宜生长在中性至微碱性土壤上。有些植物对土壤酸碱性有不同的偏好,它们只能在某一定的酸碱范围生长,因此这些植物对土壤酸碱性有一定的指示作用,可作为土壤酸碱性“指示植物”。例如茶、映山红只能在酸性土壤上生长,被作为酸性土壤的指标植物。盐蒿、碱蓬等作为盐土的指示植物。栽培植物对土壤的酸碱性要求不很严格,一些大田作物和天然植物的适宜pH范围见下表。(二)土壤Eh值范围与植物生长 土壤中发生的一系列氧化还原反应都在水的氧化还原稳定范围内进行的。即Eh约在1200-800mv之间,相应的pe约在20-12之间。因为土壤Eh值受pH值控制,土壤pH一般在49之间,所以土壤的氧化还原反应的Eh值一般在720-450mv之间,相应的pe值在12-4之间。旱地土壤的Eh值较高,一般为700400mv(pe为126),而水田的Eh较低,一般为300-200mv(pe为5-3)。不同作物对Eh有不同的适应范围。特别靠近根圈微域的Eh值变化对作物生长会产生直接影响。试验表明,旱作植物在植物根域内的土壤Eh值较根域外的稍低,而水稻则相反,根域内Eh高于根域外的值(见下表)。这种变化影响根域内外养分的转化和移动,而改变着植物根生长的环境条件。 (三)土壤pH和Eh与土壤微生物活性 土壤细菌和放线菌,如硝化细菌、固氮菌和纤维分解菌等,均适于中性和微碱性环境,pH5.5的强酸性土壤中,其活性明显下降。真菌可在所有pH范围内活动,在强酸性土壤中以真菌占优势。 土壤氧化还原状况与微生物活性存在着密切关系。Eh值愈大,微生物活性越大,反之,微生物活性越小。这是因为微生物的呼吸作用需要耗氧,如果微生物活动旺盛,在短期内就可以消耗大量氧气,放出大量CO2,使土壤氧压迅速下降。所以在土壤通气性基本一致条件下,可用土壤Eh值反映土壤微生物的活性。 二、土壤酸碱性和氧化还原状况与养分的生物有效性 (一)土壤酸碱性对养分有效性的影响 土壤酸碱性是土壤的重要化学性质,对土壤微生物的活性、对矿物质和有机质分解起重要作用,影响土壤养分元素的释放、固定和迁移等(见植物必要营养元素的生物有效性与土壤pH的关系图):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、中、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。 (二)土壤氧化还原状况对养分有效性的影响 氧化还原状况主要影响土壤中变价元素的生物有效性,如高价铁、锰化合物(Fe3+、Mn4+)为难溶性,植物不易吸收。 在还原条件下,高价铁、锰还原成溶解度较高的低价化合物(Fe2+、Mn2+),对植物的有效性增高。氧化还原状况还影响养分的存在形态,进而影响它的有效性,如土壤Eh480mv时,以硝态氮为主,适于旱作作物的吸收,当Eh220mv时,则以铵态氮为主,适合水稻作物的吸收,但容易引起反硝化作用,造成氮的损失。在土壤开放系统中,氧化还原、沉淀溶解、吸附解吸等一系列反应,往往在同一时间和空间进行的。例如在土壤强还原条件下,高价铁(Fe3+)还原低价铁(Fe2+),同时硫酸根(SO42-)也还原为硫化物(S2-),此时,同时可能发生硫化亚铁的沉淀反应(FeS),使铁的有效度下降。所以在讨论氧化反应的影响时,要综合的分析判断。三、土壤酸碱性和氧化还原状况与有毒物质的积累 (一)强酸性土壤的铝、锰胁迫与毒害 在pH6时,锰害可全部消除。锰害常发生在通气不良的淹水土壤中,改善土壤通气性,使二价锰(Mn2+)氧化可以排除锰的毒害。(二)氧化还原状况与有毒物质积累 在还原性强的土壤中,如长期淹水条件下的水稻土中,Fe2+、Mn2+离子甚至还原性物质H2S和丁酸等易产生积累。在Eh200mV时,土壤中的铁锰化合物就从氧化态转化为还原态,而当Eh Si4+ NH4+ Na+ Mg2+、Ca2+ 水田土壤大量施用绿肥等有机肥时常常发生FeS的过量积累,使稻根发黑,土壤发臭变黑,影响其地上部分的生长发育。 四、土壤酸碱性和氧化还原状况的调节 (一)土壤酸度的调节 土壤酸度通常以施用石灰或石灰粉来调节。以Ca2+离子代替土壤胶体上吸附的交换性氢和铝离子,提高土壤的盐基饱和度CaO和Ca(OH)2具有很强的中和能力。1.石灰在土壤中的转化 石灰施入土壤的反应有: 与CO2的作用和与土壤胶体上吸附性铝的交换作用。在土壤空气中,因为CO2的浓度往往比大气中的CO2大几十倍甚至几百倍CO2溶于水生成碳酸与石灰或石灰石粉起反应。 CO2 + H2O - H2CO3Ca(OH)2 + 2H2CO3 - Ca(HCO3)2 + 2H2OCaCO3 + H2CO3 - Ca(HCO3)2石灰与酸性土壤胶体的作用,胶体上的H+、Al3+被Ca2+(Mg2+)所交换。2.石灰需要量 影响石灰用量因素有: (1)土壤潜性酸和pH值、有机质含量、盐基饱和度、土壤质地等土壤性质; (2)作物对酸碱度的适应性; (3)石灰的种类和施用方法等。 土壤pH与盐基饱和度之间存在着明显的相关性,对pH值为5至6的温湿地区矿质土壤,pH值变动0.10单位,其盐基饱和
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