第六章土壤酸碱性课件.ppt

土壤酸性土壤碱性土壤缓冲性能土壤反应与土壤肥力和作物生长,第六章：土壤酸碱性 Chapter：Soil Reaction,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pH4.58.5之间。在地理分布上有“东南酸西北碱”的规律性。大致可以长江为界（北纬3335），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3.63.8。,(Brady & Weil 2000),第一节 土壤酸度 soil acidity,What is pH?,pH can be viewed as an abbreviation for power of concentration of hydrogen ion in solutionpH = - log (H+) in solutionkw = pH + pOHkw = 1414 = pH + pOHpH = 14 - pOH,Soils are acidic, neutral or alkaline depending on the comparative concentrations of H+ and OH- ions,Common soil acids:* CO2 +H20 H2CO3 (carbonic acid)* H2CO3 H+ + HCO3- (bicarbonate)* Sulfuric (H2SO4) and nitric acids (HNO3) are stronger but much less abundant in the soil solution,Soil pH,pH in solutionACID if pH is 7Neutral if pH = 7In soils the neutrality is not pH 7, the neutrality is a range between 6.5 and 7.2,pH Scale,Figure 18.7,一、土壤酸性的类型,（一）、活性酸（Active acidity）-游离于土壤溶液中的H+所表现出来的酸度。 -H+活度越大，活性酸度越强。-通常用pH值表示活性酸度。,（二）、潜性酸（ potential acidity ）,1、概念与成因 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，称为潜性酸。 在一般矿质土壤中, 由交换性铝离子产生的酸度, 比由交换性氢离子产生的酸度重要。红壤的交换性酸度，90%以上是由交换性铝所引起。 只有盐基不饱和的土壤，才有潜性酸。,2、潜性酸表现其酸性的机制,土壤胶体上氢离子的解离胶体上氢离子被其它阳离子代换到溶液中土壤胶体上铝离子作用： Al3+ + H2O Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O Al(OH)2+ + H+ Al(OH)2+ + H2O Al(OH)3+ H+ 土壤中羟基铝离子实际上还很复杂。Al6（OH）126+、 Al10（OH）228+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。,二、Factors causing soils to become acidic,Loss of exchangeable bases from the soil CECLeachingRemoval from plant uptakeProduction of organic acids from organic matter decayUse of fertilizers, particularly ammonium sources: (NH4)SO4, NH4NO3, Anhydrous ammonia, UreaSoil erosion: Loss of bases from surface runoffParent material: Presence of acidic materials that weather giving rise to acid soilsWeathering,（一）土壤总酸度（soil total acidity) 活性酸和潜酸的总和，称为土壤总酸度。由于它通常是用滴定法测定的，故又称之为土壤的滴定酸度。它是土壤的酸度的容量指标。它与pH值在意义上是不同的。,土壤总酸度活性酸度潜在酸度,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。,三.土壤酸度间关系,潜性酸和活性酸度的关系,土壤活性酸和潜性酸是属于一个平衡系统中的两种酸，它们能相互转化。 当土壤溶液浓度和组成发生改变时，活性酸可由于H+被土壤胶体吸附成为潜性酸。潜性酸也可以由于胶体吸附的H+、Al3+被交换进入土壤溶液而变成活性酸。 土壤潜性酸要比活性酸多得多，相差34个数量级。,（二） 活性酸与潜性酸的关系,第二节 土壤碱性 soil alkalinity,土壤碱性是由于土壤中OH-浓度高于H+离子浓度而造成的。土壤中OH-主要来自于强碱弱酸盐的水解和土壤吸附的钠离子的解离。土壤中的强碱弱酸盐主要是碳酸盐或重碳酸盐的碱金属（K+，Na+）或碱土金属（Ca2+，Mg2+）的盐类。,含有游离碳酸钙的土壤称为石灰性土壤。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pH一般低于8.5，多在7.0-8.0之间。土壤的交换性钠是土壤碱性的重要指标。钠饱和度大于15%时，土壤pH可达8.5，甚至于0。,三、影响土壤酸碱性的因素,1、气候的影响： 气候对土壤酸碱性有深刻的影响。-南方多雨，盐基淋失强烈，土壤盐基饱和度低，土壤多呈酸性。-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。,2、母质的影响-石灰岩、基性岩、超基性岩的盐基含量较高。当土壤的淋溶程度较弱时，土壤pH会比附近其它母质上发育的土壤高。-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，发育的土壤的pH一般较高，土壤常呈碱性。,3、自然植被,不同植被凋落物的分解产物对土壤酸碱性产生不同影响。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。滨海红树林残体分解后形成大量SO42-，使土壤呈强酸性。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。,4、地形,不同地形部位的盐基淋失和富集状况不同，土壤pH也有差异。地形高处的土壤的盐基淋失较强烈，pH可能较低；低洼处的土壤多接受盐基的淀积，所以pH可能较高；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Ca，Mg，K，Na的重碳酸盐类，pH可能较高。,5、人类耕作活动,施肥和灌溉会改变土壤酸度：酸性肥料降低土壤pH（KCl）；施用石灰提高土壤pH；污染水的灌溉；大气污染；淹水耕作；,第三节、 土壤缓冲性能,概念及其意义产生机制,一、土壤缓冲性的概念和意义,当土壤溶液中的H+或OH-离子浓度发生较大变化时，土壤通过自身的调节能力使土壤酸碱性不致于发生太大变化的能力，称为土壤缓冲性。土壤缓冲性为植物和微生物创造一个比较缓和的生长环境，意义十分重大。,二、产生缓冲性能的机制,1、土壤溶液中弱酸及其盐类的存在 土壤溶液中的硅酸、碳酸、磷酸、腐植酸以及其它有机酸及其盐类，可以构成良好的缓冲体系：Na2CO3 + 2HCl H2CO3 + 2NaCl (酸缓冲)H2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 + 2H2O(碱缓冲),2、土壤胶体的阳离子交换作用,吸附的交换性阳离子对酸起缓冲作用； (S)-M + HCl (S)-H + MCl (M=盐基离子)吸附的H+，Al3+对碱性物质起缓冲作用 (S)-H + NaOH (S)-Na + H2O,3、 酸性土壤铝离子聚合对碱的缓冲作用,在pH5的土壤中，Al3+被6个水分子所环绕，形成水合铝离子。当土壤中OH-增多时，水合铝离子聚合成更大的离子团，释放出H+：2Al(H2O)63+ + 2OH- Al2(OH)2(H2O)84+ + 4H2O,第四节、土壤反应与土壤肥力和作物生长,一、土壤反应与土壤肥力,（一）土壤酸碱度的肥力意义1、直接影响植物生长2、影响养分的转化和有效性 在中性条件下，有机质矿化较快，土壤有效氮供应较好，PH6-7磷的有效性最大，Fe、Mn、Zn、Cu、Co强酸性条件下，溶解性强易对作物造成毒害。Mo在碱性条件下有效性高，B在中性条件下有效性高。3、影响土壤微生物活性,4、影响土壤物化性质 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。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。 如：红壤胶体上氢、铝离子多，钙离子少，所以结构不良；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，物理性状好。,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：,植物适宜的pH范围,三、土壤酸度的调节,土壤酸度过强（pH过低），不利于作物生长，因此需要提高土壤pH。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，CaO： CaO + H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2 + (S) H (S) Ca + 2H2O H,如果胶体上存在的铝离子，则形成氢氧化铝沉淀： Al Ca （S） Al + 2Ca(OH)2 (S) Ca + 2Al(OH)3 Ca,施用石灰的益处,1、降低酸度，提高盐基饱和度；2、促进团粒结构的形成；3、提高磷酸盐、钼酸盐等的有效性；4、提高微生物的活性；5、抑制铁、铝、锰的毒性；,过度施用石灰的负面影响,土壤板结，结构变劣；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。影响石灰施用量的因素有： 土壤潜性酸和pH；盐基饱和度；质地；有机质含量；石灰的种类和施用方法；作物的要求等；,思考题,1. 潜在酸与活性酸之间存在什么关系?2.为什么在碱化土壤和碱土差异?3. 南酸北碱的道理是什么？4. 交换性Al3是南方土壤酸化的主要原因，为什么?5. 交换性Na是北方土壤碱化的重要原因，为什么？ 6.土壤缓冲作用的实质是什么?7.石灰作用与施用技术体系都有哪些内容？,