第七章 高级土壤化学advanced Soil Chemistry土壤盐化和碱化化学

1、高级土壤化学高级土壤化学 Advanced Soil Chemistry第七章第七章 土壤盐化和碱化化学土壤盐化和碱化化学盐渍化土：在干旱或半干旱气候下没有足盐渍化土：在干旱或半干旱气候下没有足够的水从土壤中淋洗可溶性盐，使可溶性够的水从土壤中淋洗可溶性盐，使可溶性盐在土壤中积累而成为盐影响的土壤。盐在土壤中积累而成为盐影响的土壤。 土壤盐化化学土壤盐化化学 一、一、土壤盐化的起因土壤盐化的起因1、土壤可溶性盐，主要阳离子是、土壤可溶性盐，主要阳离子是Na+, Ca2+, Mg2+, K+,主要阴离子是主要阴离子是Cl-, SO42-,HCO3-,CO32-,NO3- .另外，在过于盐的水中还

2、有另外，在过于盐的水中还有B, Sr, Li, SiO2, Rb, F, Mo, Mn, Ba, Al .来源：矿物风化作用释放来源：矿物风化作用释放, 硅酸盐矿物的水解作硅酸盐矿物的水解作用和溶解作用、降雨、盐岩、灌溉水和地下水等用和溶解作用、降雨、盐岩、灌溉水和地下水等 一、一、土壤盐化的起因土壤盐化的起因来源来源比如：矿物的风化比如：矿物的风化由于生物的活动，土壤的由于生物的活动，土壤的CO2分压提高，则分压提高，则H2CO3, HCO3-, CO32-的溶解量增多。的溶解量增多。下图为下图为不同不同CO2分压下溶解的各种碳酸盐离子的活度与分压下溶解的各种碳酸盐离子的活度与溶液溶液pH的

3、关系：的关系： 一、一、土壤盐化的起因土壤盐化的起因来源来源不同不同CO2分压分压下溶解的各种下溶解的各种碳酸盐离子的碳酸盐离子的活度与溶液活度与溶液pH的关系的关系一、一、土壤盐化的起因土壤盐化的起因来源来源比如：地下水比如：地下水地下水是现代积盐的主导因素，它是不同来源地下水是现代积盐的主导因素，它是不同来源盐分的重要载体，土壤的积盐量和盐分组成，盐分的重要载体，土壤的积盐量和盐分组成，与地下水的矿化度和盐分组成有密切的关系。与地下水的矿化度和盐分组成有密切的关系。一、一、土壤盐化的起因土壤盐化的起因来源来源1.3Cl-HCO3-一、一、土壤盐化的起因土壤盐化的起因来源来源注意K+ +Na

4、+ 与Mg 2+ 含量的变化一、一、土壤盐化的起因土壤盐化的起因来源来源一、一、土壤盐化的起因土壤盐化的起因2、蒸发作用：在干旱、半干旱地区，由于强烈、蒸发作用：在干旱、半干旱地区，由于强烈的蒸发作用，表土盐含量增加的蒸发作用，表土盐含量增加220倍。倍。3、排水状况：地下水位高，土壤排水不良、排水状况：地下水位高，土壤排水不良4、灌溉水质量：、灌溉水质量： 灌溉可以抬高地下水位灌溉可以抬高地下水位 灌溉水含盐量高，增加土壤盐分，降低土壤灌溉水含盐量高，增加土壤盐分，降低土壤渗透性。渗透性。 二、主要可溶性盐二、主要可溶性盐碳酸盐：碳酸盐：Na2CO3，NaHCO3，Ca（HCO3）2。硫酸盐

5、：硫酸盐：CaSO42H2O，Na2SO4 10H2O （盐渍土，在草原和荒漠地区都有）（盐渍土，在草原和荒漠地区都有）氯化物：氯化物：CaCl2，MgCl2，NaCl海滨盐土剖面海滨盐土剖面 海滨盐土景观海滨盐土景观 三三、土壤盐渍化参数与盐渍土分级、土壤盐渍化参数与盐渍土分级土壤盐渍化参数土壤盐渍化参数土壤电导率（土壤电导率（Electrical Conductivity, EC）：）：土壤溶液传导电流的能力。在标准状态下，盐土壤溶液传导电流的能力。在标准状态下，盐溶液携带的电流随溶液中盐浓度的增大而提高。溶液携带的电流随溶液中盐浓度的增大而提高。EC的测定可靠、经济、快速，是评价土壤盐的

6、测定可靠、经济、快速，是评价土壤盐渍度的常用指标。渍度的常用指标。 三、土壤盐渍化参数与盐渍化分级三、土壤盐渍化参数与盐渍化分级土壤盐渍化参数土壤盐渍化参数EC值大于值大于4 mScm-1是确定土壤为盐渍土的诊是确定土壤为盐渍土的诊断指标。（断指标。（S，电导单位，西门子，简称西），电导单位，西门子，简称西）溶液溶液EC与电解质浓度的经验关系如下：与电解质浓度的经验关系如下： 三、土壤盐渍化参数与盐渍化分级三、土壤盐渍化参数与盐渍化分级土壤盐渍化分级土壤盐渍化分级土壤盐渍化分级土壤盐渍化分级土壤盐渍化分级土壤盐渍化分级 四、盐渍化土的改良四、盐渍化土的改良工程技术工程技术 ：淡水洗盐，降低地下

7、水位。：淡水洗盐，降低地下水位。客土法客土法生物法：种植耐盐植物和盐生植物生物法：种植耐盐植物和盐生植物2灌溉排水模型灌溉排水模型地下管道技术地下管道技术Surface soil2mSoil profile客土技术客土技术 客土技术客土技术 生物技术生物技术Halophyte and Salt-resistance plants Economic value: food, textile, medicament, industry raw material and energy material. Improving saline soil by salt tolerance plants种植

8、水稻种植水稻Salt washingSalt leachingTo reduce salt in surface soil 碱化过程的定义:含有很多钠盐的土壤在淋洗过程中,大部分盐分被淋洗掉,而钠离子在土壤交换性盐基中占到一定的百分数的过程,称为碱化过程. DeSigmond(1932):钠离子借盐基交换作用被土壤吸附的过程是碱化过程. 碱化过程的定义:熊毅:碱土是在土壤积盐与脱盐的反复过程中形成的土壤碱化过程是土壤胶体与其接触的可溶性盐离子间的交换的过程。 可溶性盐种类对土壤离子交换吸附的影响可溶性盐种类对土壤离子交换吸附的影响 土壤吸附钠离子的数量受土壤中积累的钠盐种类影响. 等物质量但陪

9、伴阴离子不同的钠盐: NaCl, Na2SO4,NaNO3,Na2CO3 CO32-SO42-Cl- 可溶性盐浓度对土壤离子交换吸附的影响可溶性盐浓度对土壤离子交换吸附的影响 土壤对溶液中盐的吸附,随盐浓度的升高而增加. 土壤中的碱性盐类对土壤碱化过程的影响土壤中的碱性盐类对土壤碱化过程的影响 Na2CO3,NaHCO3,NaSiO3,Na2BO3, pH 8.5, Ca2+,Mg2+盐溶解度减小, 所以土壤溶液中以钠离子为主, 那么土壤就易吸附钠离子而碱化. 土壤溶液中存在的碱式盐是土壤碱的主要来源，碱式盐的种类很多，以碳酸盐为主以碳酸盐为主，Na2CO3, NaHCO3, CaCO3, C

10、aHCO3等。 盐类及其浓度不同对土壤离子交换吸附产生不同影响。 一般把土壤溶液中CO32-和 HCO3-的浓度之和，以及过量的 OH-称为碱度。 表示为： 碱度=HCO3-+2CO32- +OH- -H+ 生物作用: 向日葵, 碳酸钾, 一些蓝藻分泌碱, 胡杨分泌碱性物质 细菌在嫌气条件下产生碳酸盐和重碳酸盐. 碱土性质: 钠离子含量高, 膨胀, 胶体分散 . 层状铝硅酸盐粘土矿物中,往往是含氧阴离子做紧密堆积,金属阳离子填充在其空穴中,保持稳定. 金属离子(可溶性盐)能抑制粘土膨胀, 大量钠离子交换土壤胶体表面金属离子会引起粘土矿物膨胀、分散. 粘土矿物分散与粘土矿物类型、pH有关。 1、

11、钠碱化度（Exchange sodium percentage，ESP）土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量的百分率。（鉴别土壤碱化） 2、钠吸附比（sodium adsorption ratio， SAR）灌溉水和土壤溶液中Na+离子浓度同Ca2+、Mg2+离子平均浓度的平方根的比值。（评估灌溉水质） 3、总碱度（Total alkalinity）灌溉水或土壤溶液中，碳酸根、重碳酸根含量之和 （反映水质和土壤的碱性程度 ） 总碱度（cmolL-1）=CO32-+HCO3- 4、残余碳酸钠（Residual sodium carbonate，RSE）灌溉水中总碱度减去Ca2+、Mg2+含量

12、之和的余数。 RSC=（CO32-+HCO3-）-（Ca2+Mg2+） 5、全盐量：土壤含盐量用土/水比1：5的浸提液测定，以质量百分数（%）或电导率（mScm-1）表示。 瓦碱：多为几到几十的碱斑，地表光滑，板结，表面有1cm的结壳，结壳背面多蜂窝状气孔； 重度碱化：多为大碱斑分布于农田，地表光滑，稍轻程度板结； 中度碱化：有小碱斑，呈灰白，较板结； 轻度碱化：地表略显灰白，稍板结； 非碱化：非碱化的正常潮土。 碱化土：一般是指pH8.5的土壤，这些土壤除SAR过高外，土壤溶液中主要以碳酸盐和碳酸氢盐等碱式盐为主。 Na质土壤： 是指交换性Na含量高，其饱和度大于15%。 多发生于盐土区，

13、Na质化土壤溶液以氯化物或硫酸盐等中性盐为主， pH近中性; 土壤溶液以CaCO3,CaHCO3为主, pH 7.08.5; 以NaCO3, NaHCO3 为主， 则pH8.5. 原理：降低土壤胶体上钠饱和度(ESP)和土壤溶液中剩余碳酸钠(RSC)浓度. 方法：以ESP低的灌溉水淋洗土壤，或施入可溶性钙盐。加入钙盐的效果为：CaSO4CaCl2CaCO3 在水田CaCO3效果好。 烟气脱硫副产品改良碱性土壤 烟气脱硫副产品是燃煤电厂为减少二氧化硫气体排放，用石灰处理后形成的主要是含副产物石膏的物质，一般石膏在5070。 而碱化土壤主要是含钠元素过量，如果向这些土壤撒入该物质，其石膏中的钙离子

14、可以置换土壤中的可代换性钠，以此达到改良碱土的作用。 图片介绍：摄于宁夏平罗的草甸碱土剖面，表层淡灰黄色的结皮厚 2 厘米，表面光滑龟裂，反面多蜂窝状孔隙，下面有不明显的片状结构，红棕、淡灰棕相间，厚 1 厘米。再下为不很明显的棱块状碱化层，厚 15 厘米。底土沉积层理明显并有锈纹斑。当地把这种碱土叫白僵土，在内蒙地区还有黑色、栗色的各种草原碱土，松辽平原还有柱状草甸碱土等。这些碱土，不事先经过改良都是不能垦殖农用的。 辽宁省阜新市彰武县阿尔乡。辽宁省阜新市彰武县阿尔乡。位于河流冲积平原，海拔位于河流冲积平原，海拔210m，地下水位，地下水位2m。自然。自然荒地荒地. 全剖面盐分含量不超全剖面

15、盐分含量不超过过3.0g/kg，均有苏打出现，均有苏打出现，除底层外，碱化层的除底层外，碱化层的pH值在值在9.5以上，碱化度在以上，碱化度在54.475.6%(表表12-4)。土壤粘粒和。土壤粘粒和盐分有明显向下淋淀的现象盐分有明显向下淋淀的现象。 专题一专题一施加改良剂对重度盐碱地土壤盐碱动态施加改良剂对重度盐碱地土壤盐碱动态 及草本植物生长的影响及草本植物生长的影响 试验用降盐碱剂：试验用降盐碱剂：聚马来酸酐、聚丙烯酸，用于和盐碱土等聚马来酸酐、聚丙烯酸，用于和盐碱土等混合，有效降低盐碱毒害混合，有效降低盐碱毒害（ 王文杰等，2009） 1.施加降盐碱剂种植施加降盐碱剂种植白菜白菜后土壤

16、盐碱动态变化后土壤盐碱动态变化 施加降盐碱剂种植白菜后土壤含盐量变化 1.施加降盐碱剂种植施加降盐碱剂种植白菜白菜后土壤盐碱动态变化后土壤盐碱动态变化 施加降盐碱剂种植白菜后土壤pH变化 1.施加降盐碱剂种植施加降盐碱剂种植白菜白菜后土壤盐碱动态变化后土壤盐碱动态变化 施加降盐碱剂种植白菜后土壤盐碱平均值变化 2.施加降盐碱剂种植施加降盐碱剂种植萝卜萝卜后土壤盐碱动态变化后土壤盐碱动态变化 施加降盐碱剂种植萝卜后土壤含盐量变化 2.施加降盐碱剂种植施加降盐碱剂种植萝卜萝卜后土壤盐碱动态变化后土壤盐碱动态变化 施加降盐碱剂种植萝卜后土壤pH变化 2.施加降盐碱剂种植施加降盐碱剂种植萝卜萝卜后土壤

17、盐碱动态变化后土壤盐碱动态变化 施加降盐碱剂种植萝卜后土壤盐碱平均值变化 施加施加不同不同降盐碱剂种植降盐碱剂种植菠菜菠菜后土壤盐碱动态后土壤盐碱动态 施加不同降盐碱剂种植菠菜后土壤含盐量变化 施加施加不同不同降盐碱剂种植降盐碱剂种植菠菜菠菜后土壤盐碱动态后土壤盐碱动态 施加不同降盐碱剂种植菠菜后土壤pH变化 施加施加不同不同降盐碱剂种植降盐碱剂种植菠菜菠菜后土壤盐碱动态后土壤盐碱动态 施加不同降盐碱剂种植菠菜后土壤盐碱平均值变化专题二专题二吉林省苏打盐碱土碱化参数与特征分析吉林省苏打盐碱土碱化参数与特征分析 选取选取 4个典型苏打盐碱土土壤剖面个典型苏打盐碱土土壤剖面 (编号为编号为 M1、M2、M3和和 M4) ,每一剖面深度为每一剖面深度为2 m ,按按 20 cm均匀间隔取样分析。均匀间隔取样分析。（ 李彬等，2006） 1.土壤含盐量与离子组成土壤含盐量与离子组成 2080 cm土层盐分含量明显高于其他土层,是盐分积累层 1.土壤含盐量与离子组成土壤含盐量与离子组成离子含量随含盐量升高表现出两种趋势：升高或稳定 1.土壤含盐量与离子组成土壤含盐量与离子组成 2. 土壤碱化参数与特征分析土壤碱化参数与特征分析pH 10.3出现的土层范围,与土壤积盐层、土壤 Na+及HCO3-高分布层大体一致。 2. 土壤碱化参数与特征分析土壤碱化参数与特征分析 2