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1、第9章 土壤酸碱性和缓冲性 l第一节第一节 土壤酸碱性土壤酸碱性l第二节第二节 土壤的缓冲性土壤的缓冲性第一节 土壤酸碱性l一一 土壤酸碱性的基本概念土壤酸碱性的基本概念l二二 土壤酸碱度土壤酸碱度l三三 我国土壤酸碱性概况我国土壤酸碱性概况l四四 土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响一 土壤酸碱性的基本概念l通通常常土土壤壤溶溶液液中中存存在在少少量量的的H H+和和OHOH-，其其相相对对数量的多少决定土壤溶液的酸碱性：数量的多少决定土壤溶液的酸碱性：若若H H+多于多于OHOH-，则土壤呈酸性，则土壤呈酸性若若OHOH-多于多于H H+，则土壤呈碱性，
2、则土壤呈碱性若二者相等，土壤呈中性反应若二者相等，土壤呈中性反应二 土壤酸碱度l（一）土壤酸度（一）土壤酸度l（二）土壤碱度（二）土壤碱度（一）土壤酸度：l1.1.概念概念l2.2.活性酸度活性酸度pHpH（H H2 20 0）l3.3.潜性酸度潜性酸度l4.4.酸性土成因酸性土成因1.概念l土壤酸度：土壤酸度：指土壤表现出的酸性程度。指土壤表现出的酸性程度。l它一方面由土壤溶液中的它一方面由土壤溶液中的H H+所引起，另一方面也可由土所引起，另一方面也可由土壤胶体上所吸附的壤胶体上所吸附的H H+，AlAl3+3+所引起。所引起。l活性酸度活性酸度：由土壤溶液：由土壤溶液中中H H+所引起的
3、酸度叫活性酸度；所引起的酸度叫活性酸度；l潜性酸度潜性酸度：由土壤胶体吸附：由土壤胶体吸附的的H H+，AlAl3+3+所引起的酸度叫潜所引起的酸度叫潜性酸度。性酸度。2活性酸度pH（H20）l活活性性酸酸度度大大小小决决定定于于土土壤壤溶溶液液中中H H+离离子子的的浓浓度度，一般用一般用pHpH值表示。值表示。lpHpH值：指溶液中值：指溶液中H H+浓度的负对数。浓度的负对数。H H+离子浓度离子浓度大，大，pHpH值愈小，土壤酸度就越大值愈小，土壤酸度就越大H H+离子浓度小，离子浓度小，pHpH值愈大。值愈大。土壤酸碱度分级（土壤酸碱度分级（土壤学土壤学（北方本）（北方本）pHpH值
4、值酸碱度分酸碱度分级级pHpH值值酸碱度分酸碱度分级级9.5极强碱性6.5-7.0中性土壤酸碱度分级（土壤酸碱度分级（中国土壤中国土壤）土壤土壤pH值值酸碱性分级酸碱性分级土壤土壤pH值值酸碱性分级酸碱性分级8.5强碱性强碱性6.5-7.5中性中性3潜性酸度l潜潜性性酸酸度度：是是由由于于土土壤壤胶胶体体上上吸吸附附的的H H+，AlAl3+3+所所引起的酸度引起的酸度l只只有有当当它它们们被被交交换换而而进进入入溶溶液液后后产产生生了了游游离离H H+时时才显示酸性。才显示酸性。l潜潜性性酸酸度度通通常常用用10001000克克干干土土中中H H+离离子子的的cmolcmol数数来来表示。表
5、示。活性酸与潜性酸的关系 l土壤中的活性酸(扩散于土壤溶液中的H+浓度)和潜性酸(吸附在土壤胶体上的H+和Al3+)是属于同一平衡系中的两种状态。H+H+土壤胶体土壤胶体l根据测定时所用浸提剂的不同，潜性酸又可分为根据测定时所用浸提剂的不同，潜性酸又可分为交换性酸（或代换性酸）交换性酸（或代换性酸）水解性酸水解性酸1）交换性酸度l用用过过量量的的中中性性盐盐溶溶液液(通通常常用用1mol/L1mol/L的的氯氯化化钾钾溶溶液液)处处理理土土壤壤，它它与与土土壤壤胶胶体体上上的的H H+，AlAl3+3+发发生生交交换换作作用用，使使交交换换性性H H+，AlAl3+3+进进入入土土壤壤溶溶液液
6、所所表表现现的酸度。的酸度。2）水解性酸度l用用弱弱酸酸强强碱碱的的盐盐类类溶溶液液（如如pH8.2pH8.2的的1N1N的的醋醋酸酸钠钠NaAcONaAcO）与与土土壤壤胶胶体体发发生生作作用用时时，交交换换出出来来的的H H+，AlAl3+3+所所产产生生的的酸酸度，称为水解性酸度。度，称为水解性酸度。l水解性酸度一般大于交换性酸度。水解性酸度一般大于交换性酸度。l土土壤壤的的酸酸化化多多产产生生于于高高温温多多雨雨的的条条件件下下：土土壤壤中中盐盐基基离离子子向向下下淋淋溶溶，H H+取取代代胶胶体体上上原原有有金金属属离离子子而被土壤吸附。而被土壤吸附。4 酸性土成因：l1 1）气候因
7、素）气候因素l2 2）生物因素）生物因素l3 3）母质因素）母质因素l4 4）施肥和灌溉的影响）施肥和灌溉的影响1）气候因素l淋洗盐基离子，土壤中残留淋洗盐基离子，土壤中残留AlAl3+3+，H H+。2）生物因素l针针叶叶林林下下的的有有机机质质可可形形成成较较多多的的富富里里酸酸，使使土土壤壤产产生生酸酸性性淋淋溶溶，加加速速盐盐基基的的淋淋失失，使使土土体体中中H H+增增加。加。l土土壤壤微微生生物物和和根根系系呼呼吸吸产产生生的的COCO2 2和和有有机机质质分分解解产生的有机酸，也可增加土壤溶液产生的有机酸，也可增加土壤溶液的的H H+。3）母质因素l一一些些矿矿物物成成分分中中含
8、含有有酸酸性性基基如如黄黄铁铁矿矿（FeSFeS）等等，经氧化而产生硫酸。经氧化而产生硫酸。4）施肥和灌溉的影响l施施 用用 生生 理理 酸酸 性性 肥肥 料料 如如 硫硫 铵铵，明明 矾矾KAl(SOKAl(SO4 4)2 212H12H2 2O O等，在土壤中残留大量酸根。等，在土壤中残留大量酸根。l酸性污水、酸雨也可使土壤急剧酸化。酸性污水、酸雨也可使土壤急剧酸化。土壤溶液中土壤溶液中H H+的主要来源的主要来源l1 1动植物呼吸作用排出的动植物呼吸作用排出的COCO2 2溶解于水形成的碳溶解于水形成的碳酸解离产生的酸解离产生的H Hl2 2微生物分解作用产生的有机酸、无机酸解离微生物分
9、解作用产生的有机酸、无机酸解离产生的产生的H Hl3 3土壤中铝的活化作用土壤中铝的活化作用l4.4.吸附性吸附性H H和和AlAl3 3的作用的作用l5 5、酸雨、酸雨 （二）土壤碱度l1 1 概念概念l2 2 土壤碱化度土壤碱化度l3 3 土壤呈碱性的原因土壤呈碱性的原因1 概念l土壤碱度：土壤表现出的碱性强弱程度。土壤碱度：土壤表现出的碱性强弱程度。l通通常常亦亦以以pHpH值值表表示示。土土壤壤溶溶液液的的碱碱性性强强弱弱，取取决决于于土土壤壤中中所所含含钙钙、镁镁、钠钠的的碳碳酸酸盐盐和和重重碳碳酸酸盐盐，以及交换性碱金属离子。以及交换性碱金属离子。lNaNa2 2COCO3 3+2
10、H+2H2 2O=2NaOH+HO=2NaOH+H2 2COCO3 3l水解产生水解产生OHOH-，使土壤呈碱性。使土壤呈碱性。l吸吸附附在在土土壤壤胶胶体体上上的的NaNa+也也可可产产生生水水解解作作用用，从从而使土壤显示碱性。而使土壤显示碱性。土壤胶体土壤胶体-Na-Na+H+H2 2O=O=土壤胶体土壤胶体-H-H+NaOHNaOH2 土壤的碱化度l交交换换性性钠钠占占阳阳离离子子交交换换量量的的百百分分数数，即即钠钠离离子子的的饱和度，也称饱和度，也称土壤的碱化度土壤的碱化度。l它它是是衡衡量量土土壤壤是是否否碱碱化化的的重重要要指指标标。钠钠的的饱饱和和度度5%30%30%，表表层
11、层含含盐盐量量小小于于0.5%0.5%，且且pHpH值值大于大于9.09.0的土壤叫做碱土。的土壤叫做碱土。3 土壤呈碱性的原因l1 1）气候因素）气候因素l2 2）生物因素）生物因素l3 3）母质及农业措施）母质及农业措施1）气候因素l碱碱性性土土壤壤大大多多分分布布在在干干旱旱，半半干干旱旱地地区区，降降雨雨少少，淋淋溶溶作作用用弱弱，风风化化产产生生的的碱碱金金属属和和碱碱土土金金属属的的盐盐类类不不能能彻彻底底淋淋洗洗出出土土体体，土土壤壤胶胶体体表表面面充充满满了了这这些阳离子，土壤溶液中也有相当数量的这些盐类。些阳离子，土壤溶液中也有相当数量的这些盐类。l这这些些盐盐类类水水解解后
12、后产产生生OHOH-，使使土土壤壤呈呈碱碱性性。这这是是土壤碱性形成的根本原因。土壤碱性形成的根本原因。2）生物因素l生生物物对对钾钾、钠钠、钙钙、镁镁等等元元素素的的富富集集作作用用也是土壤碱性发展的重要因素。也是土壤碱性发展的重要因素。3）母质及农业措施l土土壤壤母母质质的的化化学学成成分分，如如石石灰灰岩岩母母质质含含有有大大量量的的CaCOCaCO3 3，基基性性、超超基基性性岩岩中中含含丰丰富富的的钾钾、钠钠、钙钙等等盐盐基基物物质质，导导致致土土壤壤中中含含有有较较多多的的盐盐基基成成分分，使土壤呈碱性反应。使土壤呈碱性反应。三 我国土壤酸碱性概况l我我国国土土壤壤pHpH值值由由
13、西西北北向向东东南南有有逐逐渐渐降降低低的的趋趋势势。大大致致表表现现为为以以北北纬纬3333为为界界，长长江江以以南南多多为为酸酸性性或强酸性土，长江以北为中性或碱性。或强酸性土，长江以北为中性或碱性。l南南方方高高温温多多雨雨，风风化化淋淋溶溶强强烈烈，盐盐基基易易淋淋失失，土土壤壤向向酸酸化化发发展展,广广东东鼎鼎湖湖山山土土壤壤pHpH低低至至3.6-3.6-3.8.3.8.l北北方方多多为为干干旱旱或或半半干干旱旱，土土壤壤表表层层盐盐基基淋淋失失少少，且且土土壤壤水水分分蒸蒸发发强强，下下层层盐盐基基随随水水分分蒸蒸发发被被带带到到上上层层，因因此此土土壤壤多多呈呈中中性性至至碱碱
14、性性反反应应。吉吉林林，内蒙的碱化土，内蒙的碱化土，pHpH有的高达有的高达10.510.5。几个问题几个问题l什么是pH值？l什么是活性酸度？l什么是潜性酸度？l土壤酸碱度分级用的是什么酸度作为分级标准？l用H2O、KCl和醋酸钠溶液浸提土壤测得的分别是什么酸度？l活性酸度、交换性酸度和水解性酸度的强弱顺序如何？l我国土壤“南酸北碱”的主要原因是什么？l土壤碱化度是指什么？四 土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响l（一）土壤酸碱性对土壤肥力的影响（一）土壤酸碱性对土壤肥力的影响l（二）土壤酸碱性对植物生长的影响（二）土壤酸碱性对植物生长的影响（一）土壤酸碱性对土壤肥力的影响l1.1.土壤酸碱
15、性影响土壤微生物土壤酸碱性影响土壤微生物l2 2.土壤酸碱性影响土壤中养分离子的有效性土壤酸碱性影响土壤中养分离子的有效性l3.3.土壤酸碱性影响土壤胶体颗粒的带电性土壤酸碱性影响土壤胶体颗粒的带电性1.土壤酸碱性影响土壤微生物l土壤酸碱性影响土壤微生物区系的分布和活性,从而会影响土壤有机质分解和营养元素N、P、S等的转化。土壤细菌和放线菌适宜中性和微碱性环境真菌在酸性条件下占优势2.土壤酸碱性影响土壤中养分离子的有效性：l图图中中各各营营养养元元素素条条带带宽宽度度，表表示示该该元元素素在在不不同同pHpH值值下下对对植植物物的的相相对对有有效效性性。许许多多养养分分在在土壤呈中性反应时最有
16、效。土壤呈中性反应时最有效。土土壤壤p pH H与与土土壤壤微微生生物物活活性性及及养养分分有有效效性性的的关关系系3.土壤酸碱性还影响土壤胶体颗粒的带电性lpHpH高高时时，负负电电荷荷增增多多，阳阳离离子子交交换换量量增增大大，土土壤壤保肥供肥能力强；保肥供肥能力强；lpHpH低，土壤保肥供肥能力相应降低。低，土壤保肥供肥能力相应降低。（二）土壤酸碱性对植物生长的影响l1 1 植物生长均要求有一适宜的土壤酸碱度范围植物生长均要求有一适宜的土壤酸碱度范围l2.2.土壤酸碱性对植物病虫害有很大的影响土壤酸碱性对植物病虫害有很大的影响1 植物生长均要求有一适宜的土壤酸碱度范围l对林木而言，对林木
17、而言，其其PHPH值范围为值范围为3.5-93.5-9。l不不同同树树种种对对土土壤壤酸酸碱碱性性要要求求不不同同，造造林林时时一一定定要要考考虑虑各各造造林林树树种种的的最最适适合合的的土土壤壤pHpH范范围围，作作到到适适地地适适树树，因地制宜。因地制宜。l茶茶树树特特别别喜喜酸酸性性，橡橡胶胶树树、杉杉木木、马马尾尾松松等等喜喜酸酸性性，榆树，柏木喜石灰土；沙枣、枸杞等耐盐渍土。榆树，柏木喜石灰土；沙枣、枸杞等耐盐渍土。l在在野野外外，可可借借助助指指示示植植物物来来初初步步判判定定土土壤壤的的酸酸碱碱性性。芒芒萁萁，映映山山红红,桃桃金金娘娘等等为为酸酸性性土土指指示示植植物物；盐盐蒿
18、蒿、碱碱蓬为碱性土指示植物，铁线蕨为钙质土指示植物。蓬为碱性土指示植物，铁线蕨为钙质土指示植物。2.土壤酸碱性对植物病虫害有很大的影响l因因为为地地下下害害虫虫和和某某些些病病原原菌菌要要求求一一定定范范围围的的pHpH值值环环境境条条件。件。l白白蚁蚁喜喜酸酸性性土土壤壤。金金针针虫虫生生活活最最适适合合pHpH值值为为4.0-5.24.0-5.2，竹竹蝗蝗喜喜欢欢在在中中性性到到pH5pH5左左右右的的土土壤壤中中产产卵卵，而而金金龟龟子子幼幼虫虫则则喜欢碱性环境。喜欢碱性环境。l苗苗木木，特特别别是是喜喜酸酸性性的的针针叶叶树树，在在中中性性到到碱碱性性的的圃圃地地上上易易发发生生猝猝倒
19、倒病病，马马铃铃薯薯的的疮疮痂痂病病易易在在pH6.5pH6.5以以上上发发生生，而而十十字字花花科科的的根根肿肿瘤瘤在在酸酸性性土土壤壤上上更更易易发发生生，向向土土壤壤施施用用石灰可控制这些病原体，增强植物的抗病能力。石灰可控制这些病原体，增强植物的抗病能力。土壤酸碱性的调节l酸性土的调节：酸性土的调节：通常施用石灰、石灰石粉和碱性、通常施用石灰、石灰石粉和碱性、生理碱性肥料。生理碱性肥料。石灰需要量石灰需要量(理论值理论值)=)=土壤体积土壤体积(m(m3 3)容重容重(t/m(t/m3 3)1000)1000阳离子交换量阳离子交换量(cmolcmol(+)/kg)(+)/kg)/100
20、(1-/100(1-盐基饱和度盐基饱和度(%)56/2/1000(%)56/2/1000（单位：（单位：kg/hakg/ha）l碱性土的调节：碱性土的调节：施用石膏、硫磺、废硫酸、明矾、施用石膏、硫磺、废硫酸、明矾、硫酸亚铁和有机肥等硫酸亚铁和有机肥等第二节 土壤的缓冲性l一一 土壤的缓冲性土壤的缓冲性l二二 土壤具有缓冲作用的原因土壤具有缓冲作用的原因l三三 土壤缓冲性的意义土壤缓冲性的意义一 土壤的缓冲性l当当对对土土壤壤加加入入少少量量酸酸碱碱物物质质后后，土土壤壤本本身身具具有有缓缓和酸碱反应变化的能力，称为土壤缓冲性。和酸碱反应变化的能力，称为土壤缓冲性。二 土壤具有缓冲作用的原因l
21、（一）土壤胶体所吸附的交换性阳离子（一）土壤胶体所吸附的交换性阳离子l（二）弱酸及其盐类（二）弱酸及其盐类l（三）土壤中的两性物质（三）土壤中的两性物质（一）土壤胶体所吸附的交换性阳离子l土土壤壤胶胶体体上上吸吸附附了了H H+，AlAl3+3+，K K+，NaNa+，CaCa2+2+，MgMg2+2+等等阳阳离离子子，它它们们具具有有交交换换性性能能，所所以以K K+，NaNa+，CaCa2+2+，MgMg2+2+等等盐盐基基离离子子能能对对加加入入土土壤壤的的H H+（酸酸性性物物质质）起起缓缓冲冲作作用用，而而胶胶体体上上吸吸附附的的H H+，AlAl3+3+则则能能对对OHOH-（碱性
22、物质）起缓冲作用。碱性物质）起缓冲作用。土壤土壤 Ca2 土壤土壤 H胶粒胶粒 2HCl 胶粒胶粒 H CaCl2 土壤土壤 H 土壤土壤 Na 胶粒胶粒 NaOH 胶粒胶粒 H2Ol胶胶体体多多，阳阳离离子子交交换换量量大大的的土土壤壤，其其缓缓冲冲性性强强。盐基饱和度大的土壤，缓冲酸的能力大；盐基饱和度大的土壤，缓冲酸的能力大；l潜潜性性酸酸度度大大，盐盐基基饱饱和和度度小小的的土土壤壤，缓缓冲冲碱碱的的能能力强。力强。（二）弱酸及其盐类l土土壤壤中中的的碳碳酸酸，硅硅酸酸，胡胡敏敏酸酸等等离离解解度度很很小小的的弱弱酸酸及及其其盐盐类类，构构成成缓缓冲冲系系统统，也也可可缓缓冲冲酸酸和和
23、碱碱的的变化。变化。lCHCH3 3COOH+COOH+NaOHNaOH CH CH3 3COONa+HCOONa+H2 2O OlCHCH3 3COONa+COONa+HClHCl CHCH3 3COOH+COOH+NaClNaCl（三）土壤中的两性物质的缓冲作用l土土壤壤中中存存在在两两性性的的有有机机物物和和无无机机物物，如如蛋蛋白白质质，氨氨基基酸酸，胡胡敏敏酸酸，无无机机磷磷等等，它它们们既既可可以以中中和和酸酸，亦亦可可以以中中和和碱碱，如如氨氨基基酸酸，其其氨氨基基（-NH-NH2 2）可可中中和酸，其羧基（和酸，其羧基（-COOH-COOH）可中和碱。可中和碱。三 土壤缓冲性的
24、意义l土壤缓冲性是土壤重要的化学性质之一。土壤缓冲性是土壤重要的化学性质之一。l如如果果土土壤壤缓缓冲冲性性很很弱弱，则则pHpH值值很很容容易易变变化化，对对植植物生长和土壤生物，尤其是微生物的活动不利；物生长和土壤生物，尤其是微生物的活动不利；l土土壤壤缓缓冲冲性性强强，则则pHpH值值稳稳定定，这这样样就就为为植植物物生生长长和和土土壤壤微微生生物物活活动动创创造造了了一一个个稳稳定定的的土土壤壤酸酸碱碱环环境。境。l需需要要说说明明的的是是，土土壤壤缓缓冲冲性性能能是是有有限限度度的的。若若酸酸碱碱在在土土壤壤中中长长期期累累积积，其其数数量量超超过过了了土土壤壤的的缓缓冲冲能力时，土壤能力时，土壤pHpH值会发生明显的变化。值会发生明显的变化。土壤缓冲量l是指使土壤溶液的是指使土壤溶液的pHpH值改变一个单位所需要加入值改变一个单位所需要加入的酸量或碱量。的酸量或碱量。