第七章 土壤酸碱性

1、中国土壤酸碱性分布规律 中 国 土 壤 的 酸 碱 性 反 应 ， 大 多 数 在中 国 土 壤 的 酸 碱 性 反 应 ， 大 多 数 在pH4.58.5pH4.58.5之间。在地理分布上有之间。在地理分布上有“东南酸东南酸西北碱西北碱”的规律性。大致可以长江为界（北的规律性。大致可以长江为界（北纬纬33353335 ），长江以南的土壤为酸性或强酸），长江以南的土壤为酸性或强酸性，长江以北的土壤多为中性或碱性。我国性，长江以北的土壤多为中性或碱性。我国土壤的酸碱性南北差异很大，土壤的酸碱性南北差异很大，由南向北土壤由南向北土壤pHpH相差相差7 7个数量级。个数量级。 如吉林、内蒙古、华北的

2、碱土如吉林、内蒙古、华北的碱土pHpH值有的值有的高达高达10.510.5，而台湾省的新八仙山和广东省丁，而台湾省的新八仙山和广东省丁湖 山 、 五 指 山 的 黄 壤 ，湖 山 、 五 指 山 的 黄 壤 ， p Hp H 值 有 的 低 至值 有 的 低 至3.63.83.63.8。 概念概念:土壤反应就是土壤酸碱性。土壤反应就是土壤酸碱性。 土壤反应分为酸性、中性和碱性，其区分决定土壤反应分为酸性、中性和碱性，其区分决定于土壤溶液中游离的于土壤溶液中游离的H H+ +与与OHOH- -的浓度和比例。的浓度和比例。 土壤的酸碱度一般用土壤的酸碱度一般用pHpH值表示。值表示。一、土壤酸碱的

3、概念和酸碱性分级一、土壤酸碱的概念和酸碱性分级 强酸性强酸性 pH8.5土壤酸碱性的分土壤酸碱性的分级级二、土壤中氢离子和氢氧根离子的来源二、土壤中氢离子和氢氧根离子的来源氢离子的来源：氢离子的来源：土壤中的碳酸主要由植物根系和微生物呼吸以及有机质分解产生的二氧化碳溶于水而生成。 。氢氧根离子的来源氢氧根离子的来源碳酸钙水解碳酸钙水解土壤酸度活性酸度潜性酸度 （一）（一）.活性酸活性酸-游离于土壤溶液中的游离于土壤溶液中的H H+ +所表现出来的酸度。所表现出来的酸度。-用用pH表示表示,测定时的水土比为测定时的水土比为1：1浸提测定浸提测定溶液中氢离子浓度溶液中氢离子浓度 -H-H+ +浓度

4、越大，活性酸度越强。浓度越大，活性酸度越强。活性酸度对土壤理化性质、作物生长以及微生活性酸度对土壤理化性质、作物生长以及微生物活动都有直接影响。物活动都有直接影响。（二）、潜性酸（二）、潜性酸1.1.概念与成因概念与成因 土壤胶粒上吸附的氢离子和铝离子进土壤胶粒上吸附的氢离子和铝离子进入土壤溶液后表现出来的酸度，称为入土壤溶液后表现出来的酸度，称为潜潜性酸。性酸。 通常用每通常用每kg干土中干土中H+的厘摩尔数来表示的厘摩尔数来表示只有盐基不饱和的土壤，才有潜性酸。只有盐基不饱和的土壤，才有潜性酸。潜性酸表现其酸性的机制潜性酸表现其酸性的机制 吸附的氢离子的解吸吸附的氢离子的解吸 吸附的铝离子

5、的解吸和水解：吸附的铝离子的解吸和水解：Al3+ + H2O Al(OH)2+ + H+Al(OH)2+ + H2O Al(OH)2+ + H+Al(OH)2+ + H2O Al(OH)3 + H+活性酸度与潜性酸度的关系活性酸度与潜性酸度的关系 同一平衡体系的不同表现形式同一平衡体系的不同表现形式 两者可以相互转化，并在一定条两者可以相互转化，并在一定条件下处于暂时的平衡态件下处于暂时的平衡态 潜性酸度是活性酸度的储备潜性酸度是活性酸度的储备 2.测定方法 -代换性酸度代换性酸度：用：用过量的中性盐过量的中性盐（如（如KClKCl）溶液与土壤作用，胶体上吸附的氢离子溶液与土壤作用，胶体上吸附

6、的氢离子和铝离子和铝离子的的大部分大部分被被代换出来，进入土代换出来，进入土壤溶液。再以壤溶液。再以标准碱液滴定溶液中的氢标准碱液滴定溶液中的氢离子离子，这样测得的酸度称为，这样测得的酸度称为代换性酸度。代换性酸度。 ( (包括活性酸包括活性酸) )。 H H+ + me/100g me/100g， CmolCmol（+ +）/kg/kg土壤土壤胶粒胶粒土壤土壤胶粒胶粒AL3+3KCL+ ALCL3K+K+K+土壤土壤胶粒胶粒H+KCL土壤土壤胶粒胶粒K+HCLALCL3+3H2OAL(OH)3+3HCL-水解性酸度：水解性酸度：用弱酸强碱盐（通常用用弱酸强碱盐（通常用pH8.2pH8.2的醋

7、酸钠）溶液的醋酸钠）溶液浸提，土壤吸附的氢离子和铝离子浸提，土壤吸附的氢离子和铝离子绝大部分绝大部分被被浸提出来，测得的酸度。浸提出来，测得的酸度。 H+土壤胶体Al3+ + 4CH3COONaNa+土壤胶体 + Al(OH)3 + 4CH3COOHNa+Na+Na+3H2O交换程度比用中性盐溶液更为完全交换程度比用中性盐溶液更为完全四、土壤碱性 土壤碱性是由于土壤中土壤碱性是由于土壤中OHOH- -浓度高于浓度高于H H+ +离离子浓度而造成的。子浓度而造成的。 （一）（一）. .形成机理：形成机理：土壤中土壤中OHOH- -主要来自主要来自于弱酸强碱盐的水解和土壤吸附的钠离于弱酸强碱盐的水

8、解和土壤吸附的钠离子的解离。子的解离。 土壤中的强碱弱酸盐主要是碳酸盐或重土壤中的强碱弱酸盐主要是碳酸盐或重碳酸盐的碱金属（碳酸盐的碱金属（K K+ +，NaNa+ +）或碱土金属或碱土金属（CaCa2+2+，MgMg2+2+）的盐类。的盐类。 （二）碱性的表示方法：（二）碱性的表示方法： PH、总碱度、总碱度、 总碱度：总碱度：HCO3和和CO32 也可以用土壤中也可以用土壤中HCO3和和CO32含量的重含量的重量百分数表示。量百分数表示。 碳酸钙盐、碳酸镁盐，溶解度小，产生的碳酸钙盐、碳酸镁盐，溶解度小，产生的碱度有限，碱度有限，而而土壤中土壤中HCO3和和CO32的水的水溶性强碱盐（溶性

9、强碱盐（NaNa、K K、CaCa、Mg)Mg)，在土壤溶，在土壤溶液中水解产生的碱度高，导致液中水解产生的碱度高，导致PHPH值高。值高。 含有游离碳酸钙的土壤称为含有游离碳酸钙的土壤称为石灰性土壤。石灰性土壤。 碳酸钙的溶解度不大，水解作用弱，产碳酸钙的溶解度不大，水解作用弱，产生的碱度也较弱。因此石灰性土壤的生的碱度也较弱。因此石灰性土壤的pHpH一般低于一般低于8.58.5，多在，多在7.0-8.07.0-8.0之间。之间。 土壤的交换性钠是土壤碱性的重要指标。土壤的交换性钠是土壤碱性的重要指标。520%碱化土碱化土 20% 碱土碱土钠饱和度大于钠饱和度大于15%时，土壤时，土壤pH可

10、达可达8.5，甚至于，甚至于10。五、影响土壤酸碱性的因素五、影响土壤酸碱性的因素（一）、（一）、气候的影响气候的影响（二）（二）母质的影响母质的影响（三）（三）自然植被自然植被（四）（四）地形地形（五）（五）人类耕作活动人类耕作活动（一）（一） 、气候的影响：、气候的影响： 它决定成土过程的淋溶强度。它决定成土过程的淋溶强度。 -南方多雨，盐基淋失强烈，土壤盐南方多雨，盐基淋失强烈，土壤盐基饱和度低，土壤多呈酸性。基饱和度低，土壤多呈酸性。-西北雨量较少，盐基淋失较弱，盐西北雨量较少，盐基淋失较弱，盐基饱和度较高，土壤多呈碱性。基饱和度较高，土壤多呈碱性。（二）（二） 、母质的影响：、母质的

11、影响： 母岩母质的组成性质对土壤酸碱度具有深刻母岩母质的组成性质对土壤酸碱度具有深刻的影响。的影响。-酸性岩上发育的土壤容易向酸性发展，而酸性岩上发育的土壤容易向酸性发展，而石灰岩、基性岩、超基性岩的盐基含量石灰岩、基性岩、超基性岩的盐基含量较高，发育的土壤较高，发育的土壤pHpH会比附近其它母质会比附近其它母质上发育的土壤高。上发育的土壤高。-滨海盐土含有丰富的易溶盐类及碳酸滨海盐土含有丰富的易溶盐类及碳酸钙，加之地下水矿化度较高。因此，发钙，加之地下水矿化度较高。因此，发育的土壤育的土壤的的pHpH一般较高，土壤常呈碱性。一般较高，土壤常呈碱性。（三）（三） 生物因素生物因素 生物产生的生

12、物产生的CO2CO2溶于水，产生的溶于水，产生的H H+ +对于土壤酸对于土壤酸化有重要作用。另外植被不同，残体成分不化有重要作用。另外植被不同，残体成分不同，影响土壤酸碱性。同，影响土壤酸碱性。 针叶林凋落物分解后形成的有机酸较多，盐针叶林凋落物分解后形成的有机酸较多，盐基较少，故其下的土壤一般呈酸性。基较少，故其下的土壤一般呈酸性。 滨海红树林残体分解后形成大量滨海红树林残体分解后形成大量SOSO4 42-2-，使土使土壤呈强酸性。壤呈强酸性。 一些耐盐、耐碱的植物会选择性地富集盐基一些耐盐、耐碱的植物会选择性地富集盐基离子，其残体分解后会促进土壤碱性的发展。离子，其残体分解后会促进土壤碱

13、性的发展。（四）（四） 、地形、地形 不同地形部位的盐基淋失和富集状况不同，不同地形部位的盐基淋失和富集状况不同，土壤土壤pHpH也有差异。也有差异。 地形高处的土壤的盐基淋失较强烈，地形高处的土壤的盐基淋失较强烈，pHpH可可能较低；能较低； 低洼处的土壤多接受盐基的淀积，所以低洼处的土壤多接受盐基的淀积，所以pHpH可能较高；可能较高； 内陆一些闭流区域或集水洼地，由于大量内陆一些闭流区域或集水洼地，由于大量富集径流水带来的富集径流水带来的CaCa，MgMg，K K，NaNa的重碳酸的重碳酸盐类，盐类，pHpH可能较高。可能较高。（五）（五） 、人类耕作活动、人类耕作活动施肥和灌溉会改变土

14、壤酸度：施肥和灌溉会改变土壤酸度： 酸性肥料降低土壤酸性肥料降低土壤pHpH（KClKCl、NHNH4 4ClCl）；）； 施用石灰提高土壤施用石灰提高土壤pHpH； 污染水的灌溉；污染水的灌溉； 大气污染大气污染六、 土壤缓冲性能 概念及其意义概念及其意义 产生机制产生机制（一）、土壤缓冲性的概念和意义（一）、土壤缓冲性的概念和意义定义：定义：1 1、土壤胶体的阳离子交换作用、土壤胶体的阳离子交换作用 吸附的交换性盐基离子对酸起缓冲作用；吸附的交换性盐基离子对酸起缓冲作用； (S)-M + (S)-M + HClHCl (S)-H + (S)-H + MClMCl (M= (M=盐基盐基离子

15、离子) ) 吸附的吸附的H H+ +，AlAl3+3+对碱性物质起缓冲作用对碱性物质起缓冲作用 ( (S)-H + S)-H + NaOHNaOH (S)-Na + H (S)-Na + H2 2O O（二）、产生缓冲性能的机制（二）、产生缓冲性能的机制3 3、土壤、土壤中两性物质的存在中两性物质的存在 土壤中的蛋白质、氨基酸等两性胶体，既土壤中的蛋白质、氨基酸等两性胶体，既能中和酸又能中和碱。能中和酸又能中和碱。 R CH COOH + HCL = R CH COOH NH2 NH3CL R CH COOH+NaOH=R CH COONa NH2 NH2 +H2O4 4、 酸性土壤铝离子对碱

16、的缓冲作用酸性土壤铝离子对碱的缓冲作用 在在pH4pH4的土壤中，的土壤中，AlAl3+3+被被6 6个水分子所环个水分子所环绕，形成水合铝离子。当土壤中绕，形成水合铝离子。当土壤中OHOH- -增多增多时，水合铝离子聚合成更大的离子团，时，水合铝离子聚合成更大的离子团，释放出释放出H H+ +：2Al(H2O)63+ + 2OH- Al2(OH)2(H2O)84+ + 4H2OOH-由R.K.Schofield 提出的模型（条件：pH5)OH-pH6.5（中性）（中性）大多数土壤养分在大多数土壤养分在附近的有效性较高附近的有效性较高七、土壤反应对土壤肥力和作物生长的影响、土壤反应对土壤肥力和

17、作物生长的影响（一）、土壤反应对土壤肥力的影响（一）、土壤反应对土壤肥力的影响1、对土壤养分有效性的影响、对土壤养分有效性的影响2、对胶体带电性的影响 pH升高，可变负电荷增多，CEC大，保肥能力增强；pH低，则反之。3 3、影响微生物活性、影响微生物活性土壤细菌和放线菌均适于中性和微碱性土壤细菌和放线菌均适于中性和微碱性环境。真菌在强酸性土壤中占优势。环境。真菌在强酸性土壤中占优势。4 4、对土壤物理性质的影响、对土壤物理性质的影响 土壤反应影响土壤胶体上吸附的阳离子土壤反应影响土壤胶体上吸附的阳离子种类，进而影响土壤的物理性质。种类，进而影响土壤的物理性质。 如：红壤胶体上氢、铝离子多，钙

18、离子如：红壤胶体上氢、铝离子多，钙离子少，所以结构不良；少，所以结构不良； 东北黑土中钙离子多，加之有机质含量东北黑土中钙离子多，加之有机质含量高，形成了丰富的团粒结构，物理性状高，形成了丰富的团粒结构，物理性状好。好。（二）、土壤反应与植物生长（二）、土壤反应与植物生长 不同作物对土壤酸碱性都有一定的要求，这是植物长期的自然选择的结果。常见植物对土壤pH的要求见下表：园林植物适宜的园林植物适宜的pHpH范围范围适应偏碱适应偏碱性性pH7-8pH7-8适应中到微适应中到微碱性碱性pH6.5-pH6.5-7.57.5适应中到微适应中到微酸性的酸性的pH6-7pH6-7适应偏酸性适应偏酸性的的pH

19、5.5-pH5.5-6.56.5适应酸性适应酸性的的pH5-6pH5-6大理花大理花风信子风信子水仙水仙仙客来仙客来山月桂山月桂紫藤紫藤郁金香郁金香印度橡皮树印度橡皮树安祖花安祖花山茶花山茶花唐菖蒲唐菖蒲贴梗海棠贴梗海棠花柏类花柏类蓬莱蕉蓬莱蕉广玉兰广玉兰番红花番红花金鱼草金鱼草一品红一品红菊花菊花丝柏类丝柏类百日草百日草瓜叶菊瓜叶菊报春花报春花柑桔柑桔西府海棠西府海棠芍药芍药甘蓝甘蓝朱顶红朱顶红樱花樱花铁线莲铁线莲仙人掌类仙人掌类牵牛花牵牛花秋海棠秋海棠大波斯菊大波斯菊桔子桔子紫苑紫苑美人蕉美人蕉藿香蓟藿香蓟吊钟海棠吊钟海棠梨梨八、土壤酸碱度的调节、土壤酸碱度的调节 ( (一）酸性土的改良一

20、）酸性土的改良 土壤酸度过强（土壤酸度过强（pHpH过低），不利于作物生长，过低），不利于作物生长，因此需要提高土壤因此需要提高土壤pHpH。 一般采用施石灰的办法。一般采用施石灰的办法。 使用的石灰材料是生石灰，即刚煅烧出的石灰，使用的石灰材料是生石灰，即刚煅烧出的石灰，CaOCaO： CaOCaO + H + H2 2O Ca(OH)O Ca(OH)2 2 Ca(OH)2 + (S) H (S) Ca + 2H2O H 如果胶体上存在的铝离子，则形成氢氧化铝如果胶体上存在的铝离子，则形成氢氧化铝沉淀：沉淀： Al Ca （S） Al + 2Ca(OH)2 (S) Ca + 2Al(OH)3

21、 Ca 施用石灰的益处施用石灰的益处1、降低酸度，提高盐基饱和度；降低酸度，提高盐基饱和度；2 2、促进团粒结构的形成；、促进团粒结构的形成；3 3、提高磷酸盐、钼酸盐等的有效性；、提高磷酸盐、钼酸盐等的有效性；4 4、提高微生物的活性；、提高微生物的活性；5 5、抑制铁、铝、锰的毒性；、抑制铁、铝、锰的毒性；过度施用石灰的负面影响过度施用石灰的负面影响 土壤板结，结构变劣；土壤板结，结构变劣； 部分微量元素有效性降低；磷的有效性部分微量元素有效性降低；磷的有效性也下降。因此，施用石灰要适量。也下降。因此，施用石灰要适量。影响石灰施用量的因素有：影响石灰施用量的因素有： 土壤潜性酸和土壤潜性酸

22、和pHpH；盐基饱和度；盐基饱和度；阳离子交换量；阳离子交换量；石灰需要量的估算石灰需要量石灰需要量= = 土壤体积土壤体积* *容重容重* *CECCEC* *（1-1-盐基饱和度）盐基饱和度） 单位：千克单位：千克/ /公顷公顷例子：某红壤的例子：某红壤的pHpH为为5.0, 5.0, 耕层土壤重为耕层土壤重为22500002250000kg/hmkg/hm2 2, , 土壤含水量为土壤含水量为20%, 20%, CECCEC为为1010cmolcmol/kg, /kg, 盐基饱和度为盐基饱和度为60%, 60%, 试计算达试计算达到到pH=7pH=7时时, , 中和活性酸和潜性酸的石灰需中和活性酸和潜性酸的石灰需要量要量( (理论值理论值).).中和活性酸中和活性酸: : pH=5pH=5时时, , 每升土壤溶液所含每升土壤溶液所含H H+ +为为1010-5-5mol,mol, 每公顷土壤水份