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-]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pH<5.0强酸性pH5.0-6.5酸性pH6.5-7.5中性pH<7.5-8.5碱性pH>8.5强碱性《中国土壤》主要根据活性酸：pH<5.0强酸性《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+2、潜性酸：是土壤酸度的潜在来源。数量指标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

（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（2）水解性酸度用碱性盐（弱酸强碱盐），如醋酸钠，与土土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性3.活性酸与潜性酸的关系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4、酸性土的成因二、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。二、土壤碱度碱性反应是土壤溶液OH-超过H+时反映出来，pH

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=

Na2HCO31、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。2、土壤碱化度（钠饱和度）固相指标1、土壤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。3、碱性土的成因干旱气候；降水量低于蒸发量三、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。三、土壤缓冲作用1、定义土壤溶液中有碳酸、硅酸、磷酸、有机酸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。盐基饱和度阳离子交换量（CEC）3、影响土壤缓冲能力的因素土壤酸、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）

土壤酸、碱缓冲容量和滴定曲线在土壤悬液中连四、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。pH<5时，因土壤中的活性铁、铝增加，易形成磷酸铁、铝沉淀。而在pH>7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pH>7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。pH>6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pH7.0～8.5的石灰性土壤中,有效度均较低,在pH6.0～7.0和在pH>8.5的碱性土壤中,有效度较高。四、土壤反应与肥力的关系1、影响土壤微生物的活动土壤pH6.3、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。3、与植物生长的关系土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性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中和交换性酸或水解性酸2、酸性土壤石灰需要量1、土壤酸度的调土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性

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、改良土壤碱性施用有机肥：CO2，有机酸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。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土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性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）2、氧化还原电位E0为标准氧化还原电位（化学手册中可查到）,旱地一般300-600；若低于200，排水不良；水田一般低于200-300，适宜180—200，若低于100，强还原，长期-180以下，水稻死亡。二、土壤氧化还原状况与土壤肥力的关系

1、指示土壤通气和排水情况旱地一般300-600；若低于200，排水不良；二、土2、土壤养分形态和供应情况高价—低价3、强还原状况下有毒物质产生和积累有机酸，Fe2+Mn2+H2S

CH4H24、与微生物活性关系好气，厌气土壤中Eh是不均一的土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性完完第八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-]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pH<5.0强酸性pH5.0-6.5酸性pH6.5-7.5中性pH<7.5-8.5碱性pH>8.5强碱性《中国土壤》主要根据活性酸：pH<5.0强酸性《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+2、潜性酸：是土壤酸度的潜在来源。数量指标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

（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（2）水解性酸度用碱性盐（弱酸强碱盐），如醋酸钠，与土土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性3.活性酸与潜性酸的关系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4、酸性土的成因二、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。二、土壤碱度碱性反应是土壤溶液OH-超过H+时反映出来，pH

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=

Na2HCO31、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。2、土壤碱化度（钠饱和度）固相指标1、土壤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。3、碱性土的成因干旱气候；降水量低于蒸发量三、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。三、土壤缓冲作用1、定义土壤溶液中有碳酸、硅酸、磷酸、有机酸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。盐基饱和度阳离子交换量（CEC）3、影响土壤缓冲能力的因素土壤酸、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）

土壤酸、碱缓冲容量和滴定曲线在土壤悬液中连四、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。pH<5时，因土壤中的活性铁、铝增加，易形成磷酸铁、铝沉淀。而在pH>7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pH>7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。pH>6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pH7.0～8.5的石灰性土壤中,有效度均较低,在pH6.0～7.0和在pH>8.5的碱性土壤中,有效度较高。四、土壤反应与肥力的关系1、影响土壤微生物的活动土壤pH6.3、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。3、与植物生长的关系土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性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中和交换性酸或水解性酸2、酸性土壤石灰需要量1、土壤酸度的调土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性土壤学课件第8章土壤酸碱性和氧化还原性

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、改良土壤碱性施用有机肥：CO2，有机酸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+