第四n章 5土壤酸碱性.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四节 土壤酸碱性和缓冲性,土壤酸碱性,是指土壤溶液的反应，它表征土壤溶液中,H+,浓度和,OH-,浓度比例。,土壤反应分为酸性、中性和碱性。,土壤的酸碱度一般用,pH,值表示。,土壤酸碱性的来源不仅决定于土壤溶液中,H,+,更重要的是决定于土壤胶体上致酸离子（,H,+,和,Al,3,）或致碱离子（,Na,）的数量，也决定于土壤中酸性盐类或碱性盐的存在。,土壤酸碱性,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,pH4.5-8.9,之间。在地理分布上有,“,南酸北碱,”,的规律性。大致可以长江为界北纬,33-35,），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。我国土壤的酸碱性南北差异很大，,由南向北土壤,pH,相差,7,个数量级。,如吉林、内蒙古、华北的碱土,pH,值有的高达,10.5,，而台湾省的新八仙山和广东省丁湖山、五指山的黄壤，,pH,值有的低至,3.6-3.8,。,(,一,),土壤酸性的来源：,1,、土壤中,H+,的来源,1,）水的解离,HOH H,+,+OH,-,2,）碳酸解离,H,2,CO,3,-,H,+,+HCO,3,-,3,）有机酸解离 有机酸,H,+,+RCOO,-,4,）酸雨和其它无机酸,5,）,施肥加入的酸性物质等,6,）土壤胶体吸附性氢离子的作用,2,、土壤胶体上吸附铝离子和活性铝离子的作用,H,+,进入土壤，破坏矿物结构，铝变为活性,AI,3+,，,反过来代换土壤中的,H,+,，使代换性,H,+,变为溶液中,H,+,，,加重酸化,。,一、土壤酸性反应,土壤显酸性一方面和土壤溶液中的,H,+,有关，另一方面又和土壤胶体上吸附致酸离子有关。,土壤的酸度指土壤酸性的程度，以,pH,表示。它是土壤溶液中,H,浓度的表现，,H,浓度愈大，土壤酸性愈强。,土壤中,H,有两种存在形式,：,一是存在土壤溶液中，另一是土壤胶体上吸附的致酸离子（,H+,或,Al3+,）。,1.,土壤活性酸度,:,土壤溶液中的氢离子浓度。用,pH,表示,测定时的水土比为,1,：,1,浸提测定溶液中氢离子浓度，所以，也有人表示为,pH,H2O,.,（二）土壤酸度类型,土壤酸度,活性酸度,潜性酸度,土壤,pH,值和酸碱性分级,-,（,X-y,）,H+yH,+,胶体,胶体,-XH,胶体,胶体,-XH+Ca,-Ca,-(x-2)H,+2H,+,潜性酸度作用机理,(1),土壤胶体上氢离子的解离：,(2),胶体上氢离子被其它阳离子代换到溶液中,2.,潜性酸度,:,土壤胶体吸附的,H+,、,Al3+,离子，在被其它阳离子交换进入溶液后，才显示酸性，是土壤酸性的潜在来源，是容量指标。以,cmol/kg,表示。,(3),土壤胶体上铝离子作用,Al,3+,+H,2,OAlOH),2+,+H,+,Al(OH),2+,+H,2,OAl(OH),2,+,+H,+,Al(OH),2,+,+H,2,O Al(OH),3,+H,+,土壤中羟基铝离子实际上还很复杂。,Al,6,（,OH,）,12,6+,、,Al,10,（,OH,）,22,8+,等等,土壤中交换性铝离子才是土壤潜性酸的主要贡献者,。,在南方红壤土壤中占到,90%,以上,。,（,1,）交换性酸度,用过量的,中性盐溶液,（,1mol/L,的,KCl,、,NaCl,或,BaCl2,）与土壤作用，将胶体表面上的大部分,H+,或,Al3+,交换出来，再以标准碱滴定溶液中的,H+,，这样测得的酸度称为,交换性酸度,或,代换性酸度,(,包括活性酸,),。,以厘摩尔（）,/,千克）为单位，它是土壤酸度的数量指标。,土壤潜性酸要比活性酸多得多，相差,3-4,个数量级。土壤中潜性酸的大小常用土壤,交换性酸度,和,水解性酸度,表示之。,土壤胶粒,H,+KCl=,土壤胶粒,K+HCl,土壤胶粒,Al,+3KCl=,土壤胶粒,+AlCl,3,K,K,K,用中性盐溶液浸提而测得的酸量只是土壤潜性酸量的大部分，而不是它的全部。,（,2,）水解性酸度,用弱酸强碱的盐类溶液（常用的为,pH8.2,的,1molNaOAc,溶液）浸提,土壤吸附的氢离子和铝离子,绝大部分,被浸提出来，测得的酸量称之为土壤的水解性酸。,结果使,:,交换程度比之用中性盐类溶液更为完全，土壤吸附性氢、铝离子的绝大部分可被,Na+,离子交换。水化氧化物表面的羟基和腐殖质的某些功能团（如羟基、羧基）上部分,H+,解离而进入浸提液被中和。,CH,3,COONa,+H,2,O=,CH,3,COOH+NaOH,土壤胶粒,Al,+3CH,3,COONa+3H,2,O=,土壤胶粒,+Al(OH),3,Na,Na,Na,土壤胶粒,H,+Na+OH,-,=,土壤胶粒,+H,2,O,Na,+3CH,3,COOH,用碱滴定溶液中醋酸的总量即是水解酸的量。水解性酸度一般要比交换性酸度大得多，但这两者是同一来源，本质上是一样的，都是潜性酸，只是交换作用的程度不同而已。,三）活性酸与潜性酸的关系,土壤活性酸是土壤酸度的根本起点，没有活性酸就没有潜性酸；,潜性酸决定着土壤的总酸度（以强碱滴定的土壤酸度）。,活性酸与潜性酸是土壤胶体交换体系中两种不同的形式，可以互相转化。,活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的强度；,潜在酸是土壤酸度的主体，代表土壤酸度的容量。,二、土壤碱性反应,土壤呈碱性反应主要是因为其溶液中含的一定数量的弱酸强碱盐及土壤胶体表面吸附有碱金属及碱土金属的阳离子。,（一）土壤碱性的来源,1.,气候因素,(,干湿度,),碱性土分布在干旱、半干旱地区。在干旱、半干旱条件下，蒸发量大于降雨量，土壤中的盐基物质，随着蒸发而表聚，使土壤碱化。,(2),生物因素,Na,、,K,、,Ca,、,Mg,等盐基生物积累。一些植物适应在干旱条件下生长，有富集碱性物质的作用。,如,:,海蓬子含,Na,2,CO,3,3.75%,，碱蒿含,2.76%,，盐蒿含,2.14%,，芦苇含,0.49%,。,(3),母质,碱性物质的基本来源。基性岩、超基性岩富含碱性物质，含盐基物质多，形成的土壤为碱性,。,(4),施肥和灌溉,施用碱性肥料或用碱性水灌溉会使土壤碱化。,如都江堰水质偏碱，长期用都江堰水灌溉的水稻田土壤,pH,有所提高。,5.,交换性钠的水解,当土壤胶体的交换性,Na+,积累到一定数量，土壤溶液盐浓度较低时，,Na+,离解进入溶液，水解产生,NaOH,，并进一步形成碳酸盐,Na2CO3,、,NaHCO3,6.,碱性盐的水解,（二）土壤,碱性的表示方法,（,1,）土壤碱性的高低用,pH,值表示，越大碱性越强，碱性过强，对植物或微生物（少数耐碱或喜碱的除外）的生长不利。,（,2,）总碱度：,CO,3,2-,和,HCO,3,-,的总浓度，常用滴定的法测定，单位（,c mol/kg,）。,（,3,）碱化度：,Na,+,饱和度,=,（交换性钠,/,阳离子交换量）,100%,碱化度在,5-10%,为弱碱化土，,10-20%,时称碱化土，,20%,时称碱土,。,植物养分有效性与,pH,的关系图,pH6.5,（中性）,大多数土壤养分在,附近的有效性较高,四、土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响,（一）土壤酸碱性对土壤养分有效性的影响,土壤,pH,与土壤微生物活性,（二）影响土壤微生物活性,（三）主要植物适宜,pH,值范围,大多数植物适宜,pH,范围,6,8,，即微酸至微碱性有的植物能适应较宽,pH,范围，有的只能在一定的,pH,范围生长，可作为土壤酸碱性的指示植物。,酸性指示植物,马尾松、油茶、茶、映山红、铁芒箕、石松等。,钙质指示植物,柏树、蜈蚣草等。,盐碱指示植物,盐蒿、碱蓬等,。,（四）与土壤物化性质,酸性土壤和碱性土壤的物理性质都很差,五、土壤反应的调节,（一）酸性土的调节,改良酸性土壤通常施用石灰、石灰石粉和碱性、生理碱性肥料。,（二）碱性土的调节,改良碱性土可施用有机肥、石膏、明矾、硫酸亚铁和硫磺等。,此外，改良碱土还需要采取与灌溉、排水、园林植物栽培以及土壤耕作等相结合。,土壤缓冲性,(soil buffering),一、土壤缓冲性的概念,狭义：,把少量的酸或碱加入到水溶液中，则溶液的,pH,值立即发生变化；可是把这些酸碱加入到土壤里，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。,土壤具有缓冲性的意义,土壤具有缓冲性，使土壤的,pH,不致因施肥、根系呼吸、有机质分解等引起剧烈变化，为植物生长和微生物活动创造一个稳定良好的土壤环境条件，或把土壤环境条件维持在生物能适应的范围内，以保证生物的正常的活动。所以，土壤缓冲性能是影响土壤肥力的重要性质。,二、土壤缓冲作用的机制,1,、土壤胶粒上的交换性阳离子,M+H,+,=H+M,+,H+MOH=M+H,2,O,土壤胶粒,土壤胶粒,土壤胶粒,土壤胶粒,土壤缓冲能力的大小和它的阳离子交换量的关，交换量愈大，缓冲性能愈强。,不同的盐基饱和度表现出对酸碱的缓冲能力是不同的。,2.,弱酸及其盐类的缓冲作用,土壤中大量存在的碳酸、磷酸、硅酸、腐殖酸和其他有机酸及其盐类构成许多缓冲对，也可以缓冲酸和碱的作用。,H,2,CO,3,+CaOH),2,=CaCO,3,+2H,2,O,Na,2,CO,3,+2HCl=H,2,CO,3,+2NaCl,当加入酸时：,CaCO,3,+H,2,SO,4,CaSO,4,+H,2,CO,3,当加入碱时：,H,2,CO,3,KOH KHCO,3,+H,2,O,缓冲的,pH,范围在,pH8.5-6.7,之间,3.,两性物质的缓冲作用,土壤中的一些两性胶体物质，对酸、碱都有中和缓冲作用。,R-CH-COOH+HCl=R-CH-COOH,NH,2,NH,3,Cl,R-CH-COOH+NaOH=R-CH-COONa+H,2,O,NH,3,NH,2,4.,铝离子的缓冲作用,在强酸性土壤中，游离的,Al,3+,对碱有缓冲作用，这是由于,Al,3+,结合的六个水分子能解离出,2,个,H,以中和土壤溶液和增加的,OH,-,而本身形成复合铝离子的结果。,反应式如下：,2Al(H,2,O),6,3+,+2OH,-,Al,2,(OH),2,(H,2,O),5,4+,+4H,2,O,当,pH5,时，复合铝离子及游离,Al,3+,开始互相结合，成为沉淀而失去对碱的缓冲能力。,三,、土壤缓冲性的影响因素,(1),土壤无机体的类型,蒙脱石伊利石高龄石水合氧化铁、铝,(2),土壤质地,粘土壤土砂土,(3),土壤有机质含量,