第九章土壤酸碱性及缓冲性
第一节土壤酸碱反应
土壤的酸碱性虽然通常是由土壤溶液反映出来，但它是土壤固相、液相和气相之间相互作用，在动态平衡过程中所表现的性质。当土壤溶液中H+浓度大于OH-浓度时，土壤呈酸性反应；反之则呈碱性反应；而当二者浓度相等时，则呈中性反应。
1.土壤酸性形成的原因
1.1土壤中H+的来源:在湿润、半湿润地区，降雨量大大超过了蒸发量，土壤及其母质的淋溶作用非常强烈，土壤中盐基离子随水淋失，使土壤中易溶性盐分减少。此时土壤溶液中的部分H+被土壤胶体吸附而取代盐基离子，使盐基饱和度（BSP）下降，H+饱和度增加，导致土壤酸化。在交换过程中土壤溶液中H+可以由以下方式补给。
水的解离：水分子虽是弱电解质，解离常数很小，但由于H+被土壤胶体吸附而使其解离平衡受到破坏，此时将有新的H+解离出来。
碳酸（carbonic acid）的解离：生物呼吸作用以及有机质分解时会产生CO2，而CO2溶于H2O 形成H2CO3
H2CO3 H++HCO3—
有机酸(organic acid)的解离：土壤中各种有机质分解的中间产物有草酸、柠檬酸等各种低分子有机酸，特别在通气不良情况下，有机酸可能积累过多。
无机酸(inorganic acid)：由于氧化等作用的发生，使土壤中产生各种各样的无机酸。例如：硝化作用可产生硝酸、硫化作用可产生硫酸。另外（NH4）2SO4、KC1和NH4C1等生理酸性肥料施入到土壤中，因为阳离子NH4+、K+被植物吸收而留下酸根，导致溶液中H+增多，使溶液
呈酸性。
酸雨(acid precipitation)：大气化学物质（PH<5.6）通过两种重要途径降落到地面：一是通过气体扩散，将固体物降落到达地面称之为干沉降；另一种是随降水，夹带大气酸性物质到达地面称之为湿沉降，习惯上称为酸雨
1．2土壤中铝的活化：胶体上交换性铝离子被交换进入溶液后使土壤呈酸性。
胶体上交换性铝离子的形成：氢离子进入土壤吸收复合体后，随着阳离子交换作用的进行，土壤盐基饱和度逐渐下降，而氢离子饱和度渐渐提高。当土壤有机矿质复合体或铝硅酸盐粘粒矿物表面吸附的氢离子超过一定限度时，这些胶粒的晶体结构就会遭到破坏，有些铝氧八面体被解体，使铝离子脱离了八面体晶格的束缚，变成活性铝离子，被吸附在带负电荷的粘
粒表面，转变为交换性铝离子。
这种转变的速度是相当快的，据我国红壤的一些试验，新制备的轻质粘土，经过0.5小时后，交换性酸中有52%～58%转变为铝离子，6小时后，交换铝离子增加至72%～98%，即矿物晶面负电荷相结合的氢离子，迅速地被晶格中的铝离子交换。
2．土壤碱性的形成机理：土壤碱性反应及碱性土壤形成是自然成土条件和土壤内在因素综合作用的结果，土壤溶液中OH-的来源主要是钙、镁、钠的碳酸盐和重碳酸盐，以及土壤胶体表面吸附的交换性钠水解的结果。
2．1碳酸钙(calcium carbonate)水解在石灰性土壤和交换性钙占优势土壤中，碳酸钙—土壤空气中的CO2分压和土壤水处于同一个平衡体系。碳酸钙可通过水解作用产生OH—离子，其反应式如下：
CaCO3+H2O Ca2+ +HCO3—+OH—
因为HCO3—又与土壤空气中CO2处于下面的平衡关系：
CO2+H23—+H+
所以石灰性土壤的pH主要是受土壤空气中CO2分压控制，pH值在7.5～8.5之间，称为石灰性反应(calcareous reaction)。
2．2．碳酸钠(sodium carbonate)的水解：碳酸钠（苏打）在水中能发生碱性水解，使土壤呈强碱性反应。土壤中碳酸钠的来源有：
土壤矿物质中的钠在碳酸作用下形成重碳酸钠，重碳酸钠失去一半的CO2则形成碳酸钠。
土壤矿物风化过程中形成的硅酸钠，与含碳酸的水作用，生成碳酸钠并游离出SiO2。
盐渍土水溶性钠盐（如氯化钠、硫酸钠）与碳酸钙共存时，可形成碳酸钠
2．3．交换性钠(exchangeable sodium)的水解：交换性钠的直接水解或被交换进入呈强碱性反应，是碱化土的重要特征。由于土壤中生物呼吸作用以及有机质分解过程不断产生CO2，所以交换产生的NaOH，实际上是以Na2CO3或NaHCO3形态存在的。
土壤碱土的形成：土壤碱化与盐化有着发生学上的联系。盐土在积盐过程中，胶体表面吸附有一定数量的交换性钠，但因土壤溶液中的可溶性盐分浓度较高，阻止交换性钠水解。所以，盐土的碱度一般都在pH8.5以下，物理性质也不会恶化，不显现碱土的特征。只有当盐土脱盐到一定程度后，土壤交换性钠发生解吸，土壤才出现碱化特征。但土壤脱盐并不是土壤碱化的必要条件。土壤碱化过程是在盐土积盐和脱盐频繁交替发生时，促进钠离子取代胶体上吸附的钙、镁离子，而演变为碱化土壤。
3．土壤酸度(soil acidity)的指标：酸性一方面是由土壤溶液中的氢离子（H+）所引起的；
另一方面也可以由被土壤胶体所吸附的交换性致酸离子（H+和Al3﹢）所引起。前者称为活性酸(activity acid)，后者称为潜性酸(potential acid)。
3．1活性酸度(activity acidity)：活性酸度是由于土壤溶液中游离的H+所表现的酸度。通常用pH值表示，它是土壤酸性的强度指标。土壤酸碱度一般可分为9级（表1）。
表1 土壤酸碱度分级
标成谷，土壤学（北方本），1996
3．2、潜性酸度(potential acidity)：土壤的潜性酸度是指土壤胶体上吸附的H+和Al3﹢所引起的酸度。这些离子呈吸附态时不显示酸性，只有当它们从胶体上解离或被其它阳离子所交换而转移到溶液中以后才显示酸性。土壤潜性酸比活性酸度大得多，一般相差3—4个数量级。潜在酸度通常用每公斤烘干土中H+的厘摩尔数表示[cmol(+)/kg]。这是土壤酸性的数量（容量）指标。土壤潜性酸度的大小常用交换性酸度或水解性酸度表示。
代换性酸度(exchange acidity)（或交换性酸度）：用过量的中性盐酸溶液（如 lmol/L KCl 或0.06mol/L Bacl2）与土壤胶体发生交换作用，将胶体上的大部分H+和Al3+交换进入土壤溶液，产生酸性。用标准碱液滴定溶液中的H+（交换性H+及由Al3+水解产生的H+）根据消耗的碱量换算为交换性H+与交换性Al3+的总量，即为代换性酸量（包括活性酸）。
由于此反应产物是强酸和Al(OH)3沉淀，是一个可逆的阳离子交换平衡反应，因此，所测得的交换性酸量，只是潜性酸量的大部分，而不是它的全部。交换性酸在进行调节土壤酸度估算石灰用量时有重要参考价值。
水解性酸度(hydrolytic acidity)：用弱酸强酸盐溶液（如 pH8.2的1mol·L-1NaOAc溶液）处理土壤，Na+与土壤胶体上吸附的Al3+和H+发生交换反应。这样测得的潜性酸的量称之为土壤的水解酸度。
首先是NaOAC水解生成弱酸（解离度很小）醋酸和完全解离的氢氧化钠，由钠离子来交换胶
体上吸附的Al 3+和H +
：
上述反应的产物一个是弱酸和Al(OH)3沉淀，不易解离，所以反应向右进行较彻底，即土壤胶体中吸附的H +和Al 3+能较完全被交换出来（相对于代换性酸度而言）。
一般情况下，土壤水解酸度大于交换性酸度，土壤水解性酸度也可作为酸性土壤改良时计算石灰需要量的参考数据。
3．3活性酸和潜在酸的关系：土壤中的活性酸和潜在酸，是属于一个平衡系统中的两种酸，它们是相互联系，可以相互转化的。土壤的酸度大小主要决定活性酸。
Al 3+＋4KCl ＋3H 2
O 4K +＋ Al(OH)3 ＋4HCl （潜在酸） （活性酸）
4．土壤碱性的指标
4．1总碱度(total alkalinity)：是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的总量。即：总碱度=CO 32-+HCO 3-
单位以cmol (-) / L 表示。
4．2碱化度(degree of alkalisation)（钠碱化度：ESP ）。碱化度是指交换性钠离子占阳离子交换量的百分数。
当土壤碱化度达到一定程度，可溶盐含量较低时，土壤就呈极强性的碱性反应，pH 值大于8.5甚至超过10.0。这种土壤土粒高度分散，湿时泥泞，干时硬结，耕性极差。土壤理化性质上发生的这些恶劣变化，称为土壤的“碱化作用(alkalization)”。
土壤碱化度常被用来作为碱土分类及碱化土壤改良利用的指标和依据。我国则以碱化层的碱化度 > 30%，表层含盐量 < 0.5%和pH > 9.0定为碱土。而将土壤碱化度为5%～10%定为轻度碱化土壤，10%～15%为中度碱化土壤，15%～20%为强碱化土壤。
5．土壤酸碱性对土壤肥力的影响
5．1 土壤酸碱对土壤微生物的影响：土壤酸碱性直接影响土壤微生物区系的分布和它们的活性。
土壤细菌适宜于中性环境：如固氮细菌适宜在pH 值为6.8的环境条件生活，硝化细菌喜欢
在pH 值为6～8的环境中生活。
放线菌适宜于微碱性环境：
真菌可在酸性及碱性条件下活动：在pH ＜5.5的强酸性土壤中，细菌和放线菌活性明显下降，
因此，在强酸性土壤中真菌则占优势。
5．2 土壤酸碱性对土壤胶体带电性影响：见第八章胶体。
土壤酸碱性对土壤养分有效性影响：不同营养元素其最大有效性时的土壤pH范围不同，但大部分营养元素在接近中性时有效性最大。土壤酸碱性与土壤中各种营养元素有效性的关系如图1所示。
氮(nitrogen)：土壤氮素在pH5.5以上时有效性高，这与土壤微生物活动的适宜酸碱范围一致。
磷(phosphorus)：在pH6.5～pH7.5时有效性最高，随着pH值的升高，磷的有效性在降低，但当pH8.5以上时，由于钠的存在形成可溶性碱金属的磷酸盐，其溶解度增大，有效性也大，但植物根系却可能受强碱腐蚀毒害，而不能正常吸收。
钾(potassium):在土壤pH值≤5时，因钾的淋失而可能使土壤缺钾。当土壤pH值增高时，土壤含盐基亦高，钾的有效性增大。实际上pH值增加至6以后，以及在中性和碱性范围中，钾的有效性一直是良好的。
钙(calcium)、镁(magnesium)在pH6～8时有效性最好，在pH8.5以上时，易形成碳酸盐沉淀；在酸性条件下它们的盐为可溶性，呈有效态，但易被淋失。
铁(iron)、锰(manganese)、铜(copper)、锌(zinc)、钴(cobalt)等微量元素，在中性、碱性条件下溶解度降低，造成这些微量元素缺乏；而在强酸性土壤中，其溶解度增大，有利植物吸收，但若过多时，又会对植物造成毒害作用。钼(molybdenum)：在强酸性土壤中钼变为无效，当pH值升高到6或6以上时，它的有效性随之而增加。
硼(boron)的有效性以pH5～7范围内为最高，在强酸性土壤中硼易被淋失，而在pH8.5时溶解度降低，所以施用石灰过量时也可导致硼素的缺乏。
6．土壤酸碱性对植物生长的影响
植物在长期自然选择过程中，形成了各自对土壤酸碱性特定的要求，其中有的植物能在较宽的pH值范围内生长，对土壤反应非常迟钝。有的植物对土壤反应却非常敏感，它们只能在某一特定的酸碱范围内生长，这类植物可以为土壤酸碱度起指示作用，习惯上被称为指示植物(indicator plant)。大多数植物都不能在pH值低于3.5和高于9的情况下生长,但各种树种都有它适合的pH值范围（见教材）。
由于不同植物对土壤的酸碱性要求不同，在植树造林时，一定要考虑各造林树种最适合的土壤pH值范围，做到因地制宜，适地适树，合理利用土壤资源。
此外，土壤的酸碱性对植物病虫害也常常有很大影响，因为地下害虫和某些病原菌要求一定范围内的pH值环境条件。
常见的指示植物：可以帮助人们在野外确定土壤的酸碱性
1、酸性土的指示植物
铁芒箕（Dicranopteris linearis）,生在华南酸性土上。
地刷子（Lycopodium complanatum），生在海拔较高的冷湿地区。
铺地蜈蚣（Lycopodium cernuum），生在亚热带的潮湿地区。
2、钙质土的指示植物
铁线蕨（Adiantum capillus-veneris）,分布在华南和西南的石灰岩地区。
有尾铁线蕨（Adiantum caudatum）,生长在华南。
3、盐土的指示植物
海蓬子（Salicornia herbacea）分布在河北和辽东沿海的盐土上。
盐爪爪(Kalidium gracile)，分布在内陆盐土上。
4、盐碱土的指示植物
盐吸（Suaeda ussuriensis）分布在华北和东北的盐土、碱土和盐碱土上。
三棱草（Scirpus maritimus），生长在排水不良的盐土、碱土和盐碱土上。
三春柳（Tamarix juniperina）,分布在渤海边和内蒙黄河沿岸的盐土区。
6．我国土壤酸碱性概况:南酸北碱,一般在4.5 至8.5之间。
吉林、内蒙古、华北的碱土的PH值有的高达10.5。台湾省新八仙山和广东省鼎湖山、五指山的黄壤的PH值有低至3.6～3.8，以上是已知的我国土壤的最高和最低PH范围。
盐基饱和度与土壤酸度关系密切。在一定范围内土壤pH 值随盐基饱和度的增加而增高。这种关系大致如下：
土壤pH 值 <5.0 5.0～5.5 5.5～6.0 6.0～7.0
土壤盐基饱和度（%） <30 30～60 60～80 80～100
因此，影响土壤盐基饱和度的因素，也同样影响土壤酸碱度。另外，氧化还原条件对pH 值也有影响。 水成土壤淹水后pH 值变化明显，酸性土pH 值升高，碱性土pH 值下降。在酸性土壤中，这是由于淹水后氧化还原电位降低，Fe 、Mn 等氧化物逐渐由氧化态转变为还原性的碳酸铁、锰呈碱性。而在碱性土中，则可能是由于有机酸和碳酸的综合影响所致。
7.土壤酸碱性调节
7．1土壤酸性的调节：施用石灰或石灰石粉
石灰中和酸性土壤作用如下：
2O
2
3Ca+2Al(OH)3 ↓
石灰施用除了有中和土壤酸性的作用外，还能增加土壤中的钙素，这样有利于土壤中有益微生物的活动，促进有机质的分解，减少磷素被活性铁、铝的固定；而且还可以改良土壤结构。
石灰需要量的计算见教材。
7．2土壤碱性的调节：用石膏来改良。石膏改良碱性土的作用如下：
4 Ca+Na 2SO 4
Na 2CO 3 + CaSO 4 Na 2SO 4 + CaCO 3
施用石膏是通过离子代换作用把土壤中有害的钠离子代换出来，结合灌水使之淋洗。在重度碱化的土壤上，除施用石膏外，还可施用其它的化学物质如：硫磺（经土壤中硫细菌的作用氧化生成硫酸）和明矾（硫酸铝钾）、磷石膏、亚硫酸钙、硫酸亚铁、工业废料等，都能降低土壤碱性。
对于碱化土壤的改良，除用化学的方法外，还可配合采用农业、生物、水利等措施来进行。比如可蓄洪洗盐脱碱，进行科学灌溉排水，降低地下水位，增施有机肥料，翻砂压碱等
都是改良盐碱土行之有效的措施。
7．3用生理酸性或生理碱性肥：一般在酸性土壤上宜施用生理碱性肥料（如硝酸钠等），碱性土壤则宜施用生理酸性肥料（如硫酸铵等）。无论在酸性或碱性土上，多施有机肥者有好处。
第二节 土壤缓冲性
1．土壤缓冲性概念及其重要性：土壤缓冲性是指酸性或碱性物质加入土壤，土壤具有缓和其酸碱反应变化的性能。它可以稳定土壤溶液的反应，使酸碱的变化保持在一定范围内，从而避免因施肥、根系的呼吸、微生物活动和有机质分解等引起土壤酸碱性的剧烈变化，以及对植物生长发育和土壤微生物生活产生不良影响。土壤缓冲能力(buffering power of soil)的大小一般用缓冲量来表示，即：使土壤溶液改变一个单位pH 值时所需要的酸或碱的厘摩尔数(cmol)。
2．土壤具有缓冲性的原因：
2．1土壤胶体的阳离子交换作用：是土壤产生缓冲性的主要原因
土壤胶体吸附有H +、K +、Ca 2+、Mg 2+、Al 3+等多种阳离子。由于这些阳离子有交换性能，故胶体上吸附的盐基离子能对加进土壤的H +（酸性物质）起缓冲作用，而胶体上吸附的致酸离子能对加进土壤的OH +（碱性物质）起缓冲作用。其反应如下式所示：
在交换量相等条件下，盐基饱和度愈高，对酸缓冲能力愈大，盐基饱和度愈低，则对碱的缓冲能力愈大。
2．2 土壤溶液中的弱酸及其盐类组成的缓冲系统的作用 土壤中的碳酸、硅酸、胡敏酸等离解度很小的弱酸及其盐类，构成缓冲系统，也可缓冲酸和碱的变化。例如：
CH 3COOH+NaOH CH 3COONa+H 2O
CH 3COONa+HCl CH 3COOH+NaCl
2．3 土壤中两性物质的存在
2SO 4 4 2O
土壤中存有两性有机物和无机物，如蛋白质、氨基酸、胡敏酸、无机磷酸等。如氨基酸，它的氨基可以中和酸，羧基可以中和碱，因此对酸碱都具有缓冲能力。
2．4在酸性土壤中，铝离子也能对碱起缓冲作用，如下式所示：
2Al(H2O)63++2OH- [Al2(OH)2(H2O)8]4++4H2O
当土壤溶液中OH-继续增加时，Al3+周围的水分子将继续解离出H+以中和之，当土壤pH>5时，上述Al3+就会相互结合而产生Al(OH)3沉淀，并失去其缓冲能力。
3．影响土壤缓冲能力的因素：一般地说，土壤阳离子交换量愈大，土壤的缓冲能力愈大；所以影响土壤缓冲性强弱的因素首先是土壤胶体的数量和种类。
一般土壤缓冲性大小的顺序是：腐殖质胶体>次生粘土矿物胶体>含水氧化物胶体。增加土壤有机质和粘粒，就可增大土壤的缓冲性能。
土壤酸碱度知识 各种作物的正常生长需要适宜的酸碱条件，同时，土壤的酸碱度直接影响土壤养分的有效化，对作物的生长发育有重要的影响。因此，于克勇老师将常见作物适宜的酸碱度列于表中，以便参考。 名称pH名称pH名称pH 农作物果树类蔬菜类 水稻 6.0~7.5 苹果 5.4~6.8 马铃薯 5.0~6.0 小麦 6.0~7.5 梨 5.6~7.2 西瓜 5.0~6.8 大麦 6.5~7.8 桃 5.2~6.8 生姜 5.0~7.0 玉米 6.0~7.5 葡萄 5.8~7.5 大蒜 5.5~6.5 谷子 6.0~7.0 板栗 5.6~6.5 韭菜 5.5~6.5 荞麦 5.0~7.5 枣 5.2~8.0 百合 5.5~6.5 甘薯 5.0~6.0 柑橘 5.5~6.5 花椰菜 5.5~6.8 棉花 6.0~8.0 橙 6.0~7.0 番茄 5.5~6.8 亚麻 6.0~7.0 柿 5.0~6.8 茄子 5.5~6.8 油菜 6.0~7.5 无花果7.2~7.5 黄瓜 5.5~6.8 花生 5.5~7.0 樱桃 6.5~7.5 南瓜 5.5~6.8 芝麻 6.0~7.0 山楂 6.0~7.5 甘蓝 5.5~6.8 大豆 6.5~7.0 杨梅 4.0~5.0 甜椒 5.5~6.8 蚕豆 6.0~8.0 杏 6.8~7.9 胡萝卜 5.5~6.8 向日葵 6.0~7.5 菠萝 4.5~5.5 芋艿 5.5~7.0 甜菜7.0~8.0 香蕉 6.0~6.5 草莓 5.8~6.5 甘蔗 6.0~7.5 油梨 6.0~7.0 莴苣 6.0左右 烟草 5.5~7.0 芒果 5.5~7.5 洋葱 6.0~6.8 茶 5.0~5.5 椰子7.0左右豌豆 6.0~6.8 桑 6.0~7.5 荔枝 6.0~7.5 菠菜 6.0~6.8 核桃 6.5~7.5 大白菜 6.0~6.8 龙眼 5.4~6.5 甜瓜 6.0~6.8 香榧 5.0~6.5 毛豆 6.0~6.8 橄榄 4.5~5.0 芹菜 6.0~7.5 猕猴桃 4.9~6.7 豇豆 6.2~7.0 枇杷 6.6~7.0 菜豆 6.2~7.0 银杏 6.5~7.5 芦笋 6.5~7.0 腰果 6.0~7.5 黄花菜 6.5~7.5 7.0左右 大葱
实验一土壤酸碱性测定 一、实验目标： 1、初步学会土壤取样测试的方法。 2、学会用PH试纸测定土壤酸碱度。 3、了解保护土壤资源的重要性，提出改良土壤酸碱性的建议。 二、实验器材： 木棍、废报纸、玻璃棒、试管、蒸馏水、PH试纸、窗纱、布袋。 三、实验过程： 1、选取有代表性的地块，如山坡、大田、森林、海洋、菜地等，确定3-4 个地块取样。 2、在取样地块上按一定间隔确定取样点位置，确定5—6个位置。（注意： 每个取样点要去掉表面的石块和动植物残体，取0—20厘米范围内的土壤各20克） 3、取1克左右土样放入试管中，加5毫升蒸馏水，震荡30秒后静置。 待土壤微粒下沉后，用玻璃棒蘸取上层清夜，滴在PH试纸上，将PH试纸呈现的颜色与标准比色卡比色，记下PH数值。 讨论： 1、当地主要农作物和常见乔木生长的土壤酸碱性如何？查阅资料，了解这样的酸碱性是否适宜这类植物的生长？ 2、提出改良当地土壤酸碱性的建议。 实验二碱和盐的性质
一、实验目标： 1．用已学的碱的一些共性知识，指导对氢氧化钙性质的探究。 2．通过实验认识常见盐的一些性质。 3．学习含SO42-或含CL-的化合物的检验方法。 4．巩固试管和滴管的操作方法。 二、实验器材： 试管、玻璃棒、胶头滴管、多孔瓷板、澄清石灰水、石蕊试液、酚酞试液、稀硫酸、稀盐酸、稀硝酸、硫酸铜溶液、氯化铁溶液蒸馏水等。 三、实验过程： 选取有代表性的地块，如山坡、大田、森林、海洋、菜地等，确定3-4个地块取样。 三、在取样地块上按一定间隔确定取样点位置，确定5—6个位置。（注意： 每个取样点要去掉表面的石块和动植物残体，取0—20厘米范围内的土壤各20克） 四、取1克左右土样放入试管中，加5毫升蒸馏水，震荡30秒后静置。 待土壤微粒下沉后，用玻璃棒蘸取上层清夜，滴在PH试纸上，将PH试纸呈现的颜色与标准比色卡比色，记下PH数值。 讨论： 3、当地主要农作物和常见乔木生长的土壤酸碱性如何？查阅资料，了解 这样的酸碱性是否适宜这类植物的生长？ 4、提出改良当地土壤酸碱性的建议。
实验五土壤酸碱度及缓冲性能的测定 一、土壤酸碱度的测定 （一）目的和意义： 土壤溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度比例不同，所表现出来的酸碱性质称为土壤的酸碱度，通常用pH表示。在纯水或稀溶液中pH可用下式表示： pH=—log(H+)。土壤酸碱度是土壤重要的化学性质，它直接影响土壤养分的存在状态、转化和有效性，对作物生长和土壤微生物活动也有影响。土壤的各种理化性质、生物化学性质也和酸碱度有密切的关系。测定土壤pH值可以作为改良酸性土和碱性土的参考依据，可以指导合理施肥，确定适宜的肥料种类。 测定土壤pH通常用比色法和电位测定法，电位法精确度比较高，pH的误差在0.02左右；混合指示剂比色法精确度较差，pH的误差在0.5左右，适用于野外速测，pH标准溶液系列的比色法精确度较混合剂比色法高，但不及电位法精确。 （二）混合指示剂比色法 1、原理 利用某些染料在不同氢离子浓度时改变颜色的特性，配成指示剂，与待测定的土壤溶液产生颜色反应，和标准的pH比色卡进行比较而确定土壤pH值。为方便起见，常将几种不同pH范围的指示剂混合在一起，配制成混合指示剂。 2、试剂配制 （1）pH4—8混合指示剂：用分析天平称取等量（0.25克）的溴甲酚绿、溴甲酚紫及甲酚红三种指示剂，放在玛瑙研钵中加15毫升0.1mol·L-1氢氧化钠及5毫升蒸馏水，共同研匀，用蒸馏水稀释至1升，用稀标准酸或标准碱溶液调整pH至6.4左右，贮存于棕色瓶中备用。此指示剂的pH变色范围如下： PH 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 8.0 颜色黄绿黄黄绿草绿灰绿灰蓝蓝紫紫 （2）pH7-9混合指示剂：称取等量（0.25克）的甲酚红和百里酚蓝，放在玛瑙研钵中，加0.1 mol·L-1氢氧化钠11.93毫升，共同研匀，待完全溶解后再用蒸馏水稀释至1升，其变化范围如下： PH 7 8 9 颜色橙黄橙红红紫
第七章土壤酸碱性和缓冲性 主要教学目标：主要掌握土壤溶液的酸反应。它是土壤学最基本的内容，在生产和科研中应用十分广泛。从内容来看与第六章结合非常紧密。 主要内容 第一节土壤酸碱性 第二节土壤酸碱性调节 第三节土壤缓冲性 第一节土壤酸碱性 一、土壤酸度类型及来源 1、活性酸 土壤中的水分不是纯净的，含有各种可溶的有机、无机成分，有离子态、分子态，还有胶体态的，因此土壤中的水实际上是一种极为稀薄的溶液。盐碱土中土壤溶液的浓度比较高。由土壤溶液中游离的H+引起的，常用pH值表示，即溶液中氢离子浓度的负对数。土壤酸碱性主要根据活性酸划分：pH在6.6~7.4之间为中性。我国土壤pH一般在4—9之间，在地理分布上由南向北pH逐渐减小，大致以长江为界。长江以南的土壤为酸性和强酸性，长江以北的土壤多为中性或碱性，少数为强碱性。 2、潜性酸 土壤胶体上吸附的氢离子或铝离子，进入溶液后才会显示出酸性，称之为潜性酸，常用1000克烘干土中氢离子的厘摩尔数表示 潜性酸可分为两类： （1）代换性酸：用过量中性盐（氯化钾、氯化钠等）溶液，与土壤胶体发生交换作用，土壤胶体表面的氢离子或铝离子被侵提剂的阳离子所交换，使溶液的酸性增加。测定溶液中氢离子的浓度即得交换性酸的数量。 （2）水解性酸：用过量强碱弱酸盐（CH3COONa）浸提土壤，胶体上的氢离子或铝离子释放到溶液中所表现出来的酸性。CH3COONa水解产生NaOH，pH值可达8.5，Na+可以把绝大部分的代换性的氢离子和铝离子代换下来，从而形成醋酸，滴定溶液中醋酸的总量即得水解性酸度。 交换性酸是水解性酸的一部分，水解能置换出更多的氢离子。 要改变土壤的酸性程度，就必须中和溶液中和胶体上的全部交换性氢离子和铝离子。在酸性土壤改良时，可根据水解性酸来计算所要施用的石灰的量。 3、土壤酸的来源 （1）土壤中H+的来源。由CO2引起（土壤空气、有机质分解、植物根系和微生物呼吸）；土壤有机体的分解产生有机酸，硫化细菌和硝化细菌还可产生硫酸和硝酸；生理酸性肥料（硫酸铵、硫酸钾等）。 （2）气候对土壤酸化的影响。在多雨潮湿地带，盐基离子被淋失，溶液中的氢离子进入胶体取代盐基离子，导致氢离子积累在土壤胶体上。东北地区的酸性土是在寒冷多雨的气候条件下产生的。北和西北地区的降雨量少，淋溶作用弱，导致盐基积累，土壤大部分为石灰性、碱性或中性土壤。 （3）铝离子的来源。粘土矿物铝氧层中的铝，在较强的酸性条件下释放出来，进入到土壤胶体表面成为代换性的铝离子，其数量比氢离子数量大得多，土壤表现为潜性酸。长江以南的酸性土壤主要是由于铝离子引起的。
1.试述土壤酸碱性类型及其影响因素。如何调节土壤的酸碱性。 答：酸性类型：（1）活性酸（2）潜在酸影响因素：（一）土壤胶体类型和性质①土壤胶体的极限PH值②土壤胶体上酸基的解离常数K 对PH值的影响（二）土壤盐基饱和度（三）土壤空气中的CO2的分压（四）土壤水分含量（五）土壤氧化还原条件酸性的调节：通常以施用石灰或石灰粉来调节改良。沿海地区可以用蚌壳灰、草木灰，它们既是良好的钾肥，同时也起中和酸性的作用；沿海的咸酸田在采用淡水洗盐的同时，也能把一些酸性物质除掉。土壤碱性的调节：（1）施用有机肥料（2）施用硫磺、硫化铁及废硫酸或黑矾（FeSO4）等。（3）对碱化土、碱土，可施用石膏、硅酸钙。 2.试述土壤氧化还原状况与植物生长的关系？如何调节土壤氧化还原状况？ 答：（一）与植物生长的关系：旱地土壤的Eh值在400~700m V之间，多数作物可以正常发育，过高或过低对植物营养不利。水田土壤Eh 值变动较大，在排水种植旱作物期间，其Eh值可达500m V以上，在淹水期间，可低至-150m V以下。调节：以水稻来讲，水稻土的氧化还原的调节，通常通过排灌和施用有机肥等来实现的，在强氧化条件下，要解决水源问题，并增施有机肥料。反之，在强还原条件的土壤，则应采取开沟排水，降低地下水位等措施。对于一般水稻土，主要通过施用有机肥料和适当灌水，使土壤还原条件适度发展，然后根据水稻生长状况和土壤性质，采用排水、烤田等措施。 3.土壤有机质对土壤肥力的影响及其调控的基本途径与措施。 答：对土壤肥力的影响：土壤有机质可增强土壤的保肥性。调控的途径：（一）增加土壤有机质的途径（1）种植绿肥：种植绿肥是一个用来培肥土壤的有效措施。（2）增施有机肥料：表现在两个方面，一是改变或改善土壤的物理、化学和生物学性状；二是扩大土壤养分库，尤其是土壤有效养分库，从而改善土壤养分状况和提高对植物所需养分的供给力。（3）秸秆还田：一般是指将作物收获的秸秆切碎，不经堆腐直接翻入土壤。（二）调节土壤有机质的分解速率 4.试述土壤缓冲作用的机理及其影响机理及其影响因素。 答：缓冲作用的机理（1）土壤胶体的阳离子代换作用是土壤产生缓冲性的主要原因（2）土壤溶液中的弱酸及其盐类的存在（3）土壤中两性物质的存在(4)酸性土壤中铝离子的缓冲作用影响因素：（1）土壤无机胶体：土壤的无机胶体种类不同，其阳离子交换量不同，缓冲性不同。土壤胶体的阳离子交换量愈大，缓冲性也愈强。（2）土壤质地：从不同的土壤质地来看，黏土>壤土>砂土，这是因为前者黏粒含量高，相应的阳离子的交换量亦大。（3）土壤有机质：土壤有机质的含量虽仅占土壤的百分之几，但腐殖质含有大量的负电荷，对阳离子的交换量贡献大。通常表土的有机质含量较底土的高，缓冲性也是表土较底土强。 5.试述土壤水、气、热与植物生长及土壤肥力的关系。 答：（一）土壤水分与植物生长的关系（1）土壤水分是植物正常生命活动的重要因素（2）作物发芽出苗对水分的需求：土壤水分是作物发芽出苗的必需条件（3）不同作物对水分的要求：作物种类不同对水分的要求是不同的（4）作物不同生育期对土壤水分的需求（二）土壤水分与土壤肥力的关系（1）土壤水分对土壤形成有极其重要的作用（2）土壤水分影响土壤的养分状况（3）土壤水分直接影响土壤空气和热量状况（4）土壤水分影响土壤的物理机械性和耕性（三）土壤空气与植物生长及土壤肥力的关系（1）影响种子萌发（2）影响根系的生长发育和吸收功能（3）影响生物活性和养分状况（4）影响植物生长的土壤环境状况（四）土壤温度与植物生长发育及土壤肥力的关系（1）土温影响植物种子发芽出苗（2）土温影响植物根系生长（3）土温影响植物的生理过程（4）土温对土壤肥力的影响6.试述我国土壤资源存在哪些问题？结合实际情况谈谈如何保护好我国的土壤资源。 答：存在问题：1）耕地面积的快速减少2）土壤退化严重3）不同区域的主要土壤资源问题如何保护：1）加强法律法规建设，实施严格的的土壤资源保护措施2）提高粮食安全与生态环境安全方面的忧患意识3）提高土壤学的研究水平，提高土壤资源保护的科技含量4）增加土壤保护退化方面的投入。 1不同质地与不同质地剖面类型的肥力性状及其利用改良措施。 答：不同质地剖面的肥力特征：土壤质地剖面：土壤不同质地层次在土体中的排列状况。 质地剖面模式：一通体均一型二上粗下细型（农业最理想的模式）三上细下粗型四中间夹砂型和中间夹黏型 改良措施：（1）掺砂掺黏，客土调剂。（2）翻淤压砂或翻砂压淤。（3）引洪漫淤或引洪漫砂。（4）增施有机肥，改良土性。
如何鉴别土壤的酸碱度 1、如何鉴别酸性土壤和碱性土壤？ 感官识别一般酸性过大的土壤潮湿时糊烂，干时则结成较大硬块，放少许入口中有苦涩味。在碱性过大的土壤中，雨后地表结皮，干时松散。将松散土壤放入水中搅混浊，澄清后取澄清液煮干，底层有少许霜状物。土色为红色或黄色的土壤通常为酸性，如黄泥土、红壤旱土、红壤荒地等。一般红壤pH值为 4．5－ 6．0，黄壤酸性较大，一般pH值为 4．0－ 5．5。 看指示植物识别观察野生植物中有无喜酸指示植物，凡是当地长有苦槠、毛栗、闹羊花、杨梅、茶树、马尾松、杉树、石松等耐酸性植物，说明土壤呈酸性；凡是长有南天竹、柏木、石苇、卷柏等植物，表示土壤呈碱性。 看水质识别灌溉用水后很快渗下，水比较混浊，甚至出现锈膜状物质，表明土壤酸性较强；浇水时冒出白泡，起白沫，多为碱性土壤。浇水后土壤松软为酸性；浇水后土壤板结，且干的快，土壤表面有一层白粉状物为碱性。 看石头识别在石英岩、砂岩和黄色页岩、红色页岩地区的土壤多是酸性；在石灰岩或钙质土地区，土壤多少带点碱性。 2、常用酸性土壤改良方式有哪些？ 对酸性土壤，则需施用石灰性物质。化学改良必须结合水利、农业等措施，才能取得更好的效果。 土壤酸性过大，切忌只施石灰不施农家肥，这样，土壤反而会变黄变瘦。 3、酸性土壤有什么特征吗？
酸性土壤的特征是“酸”（PH值在6以下）、“瘦”（速效养分低，有机质低于1.5%,严重缺有效磷）、“粘”（土质粘重，耕性差）“深”（土色多为红、黄、紫色）。 在这些土壤上种植作物，不易全苗，常形成僵苗和老苗，产量低品质劣。 七种常用试验方法教你简单判断土壤酸碱性 一: 看土源： 一般采自山川，沟壑的腐殖土，多呈黑褐色，比较疏松，肥沃，通透性良好，是比较理想的酸性腐殖土。如： 松针腐殖土，草炭腐殖土等。 二: 看土色： 酸性土壤一般颜色较深，多为黑褐色，而碱性土壤颜色多呈白、黄等浅色。有些盐碱地区，土表经常有一层白粉状的碱性物质。 三: 看地表植物： 在野外采掘花土时，可以观察一下地表生长的植物，一般生长野杜鹃、松树、杉类植物的土壤多为酸性土；而生长柽柳、谷子、高梁等地段的土多为碱性土。四: 看质地： 酸性土壤质地疏松，透气透水性强；碱性土壤质地坚硬，容易板结成块，通气透水性差。 五:
实验报告 课程名称： 土壤学实验 指导老师： 谢晓梅 成绩：__________________ 实验名称： 土壤反应及缓冲性能测定 同组学生姓名： 边舒萍 一、实验目的和要求 二、实验内容和原理 三、实验材料与试剂 四、实验器材与仪器 五、操作方法和实验步骤 六、实验数据记录和处理 七、实验结果与分析 八、讨论、心得 一、 实验目的和要求 1. 了解土壤酸碱度的来源及意义； 2. 掌握土壤酸度的测定方法。 二、 实验内容和原理 1. 土壤酸碱度是土壤重要的基本性质，在矿物质的转化、土壤养分的形态及其有效性、 作物的生长和土壤微生物活动等方面可以为改良土壤、指导施肥提供依据。 2. 土壤酸度是由氢、铝等离子引起的，分为： （1） 活性酸：土壤固相处于平衡时土壤溶液中的氢离子，可直接测定； （2） 潜性酸：吸附在土壤胶体表面的交换性氢离子与铝离子，只有转移到溶液中才 会显示酸性。用中性盐或水解性盐把它们代换出来，再直接测定。 表1 土壤酸碱强度分类标准[1] 本实验采用水（KCl 溶液）处理中性土壤（酸性土壤），以1:25土水比制成悬浊
液，用pH计对土壤pH值进行测定，并探究土壤活性酸和潜性酸、土壤缓冲作用。
三、实验器材与仪器 风干土样（取于余杭塘路施工旁，风干研磨细后过18目筛），实验步骤中以“中性土” 代称。 酸性土样（取样地点不清，红壤，土壤酸度较高） 1mol/L KCl溶液、3.5%NaF溶液、0.1mol/L HCl溶液、去离子水； 分析天平，100ml离心管，量筒，摇床，pH试纸，玻棒，土壤专用pH计。 四、操作方法和实验步骤 1.土壤pH计校正：本实验采用两点法（标准液pH=6.89与pH=4.01）校正。 2.土壤的酸碱度（土壤水浸提pH的测定）： 100ml离心管中加入m1（约10g）中性土样（18目）和25ml去离子水→摇床震荡5min→土壤专用pH计测其pH0 3.土壤活性酸与潜性酸的比较 （1）活性酸 ①号：4g中性土+5ml去离子水→震荡5min→测其pH记为pH1； ②号：4g中性土+5ml KCl溶液→震荡5min→测其pH记为pH2； ③号：4g酸性土+5ml去离子水→震荡5min→测其pH记为pH3； ④号：4g酸性土+5ml KCl溶液→震荡5min→测其pH记为pH4； （2）潜性酸 向（1）中的①②③④分别加入5滴3.5%氟化钠溶液→摇匀静置→分别测pH依次记为pH1’、pH2’、pH3’、pH4’。 4.土壤缓冲作用
土壤酸碱性及缓冲性 第九章土壤酸碱性及缓冲性 第九章土壤酸碱性及缓冲性 第一节土壤酸碱反应 土壤的酸碱性虽然通常是由土壤溶液反映出来，但它是土壤固相、液相和气相之间相互 +-作用，在动态平衡过程中所表现的性质。当土壤溶液中H浓度大于OH浓度时，土壤呈酸性反应;反之则呈碱性反应;而当二者浓度相等时，则呈中性反应。 1.土壤酸性形成的原因 +1. 1土壤中H的来源:在湿润、半湿润地区，降雨量大大超过了蒸发量，土壤及其母质的淋溶作用非常强烈，土壤中盐基离子随水淋失，使土壤中易溶性盐分减少。此时土壤溶液中的 ++部分H被土壤胶体吸附而取代盐基离子，使盐基饱和度(BSP)下降，H饱和度增加，导致 +土壤酸化。在交换过程中土壤溶液中H可以由以下方式补给。 +水的解离:水分子虽是弱电解质，解离常数很小，但由于H被土壤胶体吸附而使其解离平衡 +受到破坏，此时将有新的H解离出来。 碳酸(carbonic acid)的解离:生物呼吸作用以及有机质分解时会产生CO，而CO溶于HO222形成HCO23 +—HCO H+HCO 233 有机酸(organic acid)的解离:土壤中各种有机质分解的中间产物有草酸、柠檬酸等各种低
分子有机酸，特别在通气不良情况下，有机酸可能积累过多。无机酸(inorganic acid):由于氧化等作用的发生，使土壤中产生各种各样的无机酸。例如:硝化作用可产生硝酸、硫化作用可产生硫酸。另外(NH)SO、KC1和NHC1等生理酸性肥4244 +++料施入到土壤中，因为阳离子NH、K被植物吸收而留下酸根，导致溶液中H 增多，使溶液4 呈酸性。 酸雨(acid precipitation):大气化学物质(PH<5.6)通过两种重要途径降落到地面:一是通过气体扩散，将固体物降落到达地面称之为干沉降;另一种是随降水，夹带大气酸性物质到达地面称之为湿沉降，习惯上称为酸雨 1(2土壤中铝的活化:胶体上交换性铝离子被交换进入溶液后使土壤呈酸性。 胶体上交换性铝离子的形成: 氢离子进入土壤吸收复合体后，随着阳离子交换作用的进行，土壤盐基饱和度逐渐下降，而氢离子饱和度渐渐提高。当土壤有机矿质复合体或铝硅酸盐粘粒矿物表面吸附的氢离子超过一定限度时，这些胶粒的晶体结构就会遭到破坏，有些铝氧八面体被解体，使铝离子脱离了八面体晶格的束缚，变成活性铝离子，被吸附在带负电荷的粘 1 第九章土壤酸碱性及缓冲性 粒表面，转变为交换性铝离子。 这种转变的速度是相当快的，据我国红壤的一些试验，新制备的轻质粘土，经过0.5小时后，交换性酸中有52%,58%转变为铝离子，6小时后，交换铝离子增加至72%,98%，即矿物晶面负电荷相结合的氢离子，迅速地被晶格中的铝离子交换。 2(土壤碱性的形成机理:土壤碱性反应及碱性土壤形成是自然成土条件和土壤内在因素综
我国酸性土分布 土壤酸碱性状况，是土壤一个重要的化学性质，深刻影响着微生物和作物的生长，也影响土壤物理性质和养分的有效性。 1.土壤酸碱性定义 土壤酸碱性是指土壤水分中的H+和OH-的构成状况，当H+大于OH-时，称之为酸性；当OH-大于H+，称之为碱性，用pH值表示。 表1 我国土壤酸碱性分级 2.土壤酸性形成机理 土壤酸性，根据H+和Al3+的存在方式不同，分为活性酸和潜性酸两种。 活性酸：指土壤溶液中的H+所表现的酸度，即pH值，活性酸包括：土壤中的无机酸、水溶性有机酸、水溶性铝盐等解离出的所有H+总和。 潜性酸：指土壤胶体上吸附态的H+和Al3+所能表现的酸度。潜性酸，根据测定时所用交换剂的不同，可分为代换酸度和水解酸度两类。 活性酸与潜性酸在同一平衡体系中，两种不同的酸度形态，可以互相转化。活性酸是土壤酸度的强度指标，潜在酸是土壤酸度的容量指标。潜性酸比活性酸大几千到几万倍。 3.酸性土分布 一般来讲，长江以南的土壤多呈酸性或强酸性，长江以北的土壤多呈中性或碱性。其中酸性土种类有：棕壤、褐土、娄土、灰褐土、灌淤土等。 棕壤：棕壤又称棕色森林土，主要分布于半湿润半干旱地区的山地垂直带谱中，如秦岭北坡、吕梁山、中条山、六盘山等高山及洮河流域的密茂针叶林或针阔混交林的林下。在褐土分布区之上。具有深达1.5-2m发育良好的剖面，有枯枝落叶层、腐殖质聚积层，粘化过渡层，疏松的母质层等。表土层厚约15-20cm，质地多为中壤。其下则为粘化紧实的心土层，粘粒聚集作用明显，厚约30-40，富含胶体物质和粘粒，有明显的核状或棱块状结构，在结构体表面有明显的铁锰胶膜复被。再下逐渐过渡至轻度粘化的底土层。K、Ca、Mg、Mn在表层腐殖质中有明显聚积。土壤胶体吸收性较强，土壤代换总量约5-25当量/100g土，土壤吸收性复合体大部分为盐基所饱和，盐基饱和度达80%以上。土壤呈微酸性反应，PH值6.5左右。发育在酸性基岩母质上的棕壤，pH值可达5.5-6，盐基饱和度也较低，约在60-70%。棕壤土养分释放迅速，因土壤质地粘重，结构和通透性差，水分不易入渗，在地势较高的山坡地，易受干旱威胁，在地势低洼地带，又易形成内涝。 褐土：褐土分布区为暖温带半干旱半湿润的山地和丘陵地区，在水平分布上处于棕壤以西的半湿润地区，在垂直分布上，位于棕壤带以下，在黄土高原地区主要分布于秦岭北坡、陇山、吕梁山、伏牛山、中条山等地形起伏平缓、高度变化不大的山地丘陵和山前平原以及河谷阶地平原。褐土多发育在各种碳酸盐母质上，其成土过程，主要是粘化过程和碳酸钙的淋溶淀积过程。典型的褐土剖面包括暗灰色的腐殖质层（A层）、鲜褐土的粘化层（B层）、碳酸钙积聚的钙积层（BCa）和母质层（C层）。土体中的粘化现象明显，粘化层紧实而具有核状或块状结构，物理性粘粒含量一般在30-50%。钙积层碳酸钙含量20-30%。土壤上层土壤pH值<4.5 4.5-5.5 5.5-6.5 6.5-7.5 7.5-8.5 8.5-9.5 >9.5 级别强酸性酸性弱酸性中性弱碱性碱性强碱性
、土壤碱性指标 1. 总碱度 土壤溶液中CO 3 2 －和HCO 3 －的总量，cmol(+)/L 。 土壤碱性是由CO 3 2 －和HCO 3 －的水溶性强碱（Na 、K 、Ca 、Mg ）盐的水解产生的：CaCO 3 、MgCO 3 溶解度很小，产生的碱度有限。在正常pCO 2 下，石灰性土壤的pH 一般不超过8.5 。Na 2 CO 3 、NaHCO 3 及 Ca(HCO 3 ) 2 为水溶性盐类，在土壤溶液中产生的碱度高，导致很高的pH 。 2. 碱化度——钠碱化度或钠化率 土壤交换性钠占CEC 的百分率（Exchangeable Sodium Percentage—ESP ） 土壤碱化度分级： ESP 5% ～ 10% 10% ～15% ＞ 15% 轻度碱化土中度碱化土强碱化土 盐土——土壤表层可溶性盐（以NaCl 、Na 2 SO 4 等中性盐为主）超过一定含量（ 6~20g/kg ）。盐化作用—盐分表聚。 碱土——土壤碱化度达到一定程度，而可溶性盐含量较低，总碱度高，呈强碱性反应，并形成土粒高度分散、物理性质极差的碱化层。 碱化作用—盐分底聚。 我国碱土定义：碱化层碱化度＞30% ， 表层含盐量＜5g/kg ，pH ＞ 9.0 四、影响土壤酸度的因素 1. 气候 高温多雨地区，风化淋溶较强，特别是降雨量大而蒸发势较弱的地区，矿物岩石风化所产生的盐基物质大量淋失，使土壤酸化。 我国大陆以北纬30 °为界，形成―南酸北碱‖的局面，就与气候条件有关。 2. 生物 植物根系和微生物通过呼吸作用产生CO 2 ，有机质的矿质化也产生CO 2 ，CO 2 溶解于水则成碳酸。土壤中的专性微生物如硫化细菌和硝化细菌，可将含硫含氮有机物转化成硫酸和硝酸，增强了土壤酸度。 3. 施肥和灌溉 施用酸性肥或生理酸性肥，是导致土壤酸化的因素。 4. 母质
第九章土壤酸碱性及缓冲性 第一节土壤酸碱反应 土壤的酸碱性虽然通常是由土壤溶液反映出来，但它是土壤固相、液相和气相之间相互作用，在动态平衡过程中所表现的性质。当土壤溶液中H+浓度大于OH-浓度时，土壤呈酸性反应；反之则呈碱性反应；而当二者浓度相等时，则呈中性反应。 1.土壤酸性形成的原因 1.1土壤中H+的来源:在湿润、半湿润地区，降雨量大大超过了蒸发量，土壤及其母质的淋溶作用非常强烈，土壤中盐基离子随水淋失，使土壤中易溶性盐分减少。此时土壤溶液中的部分H+被土壤胶体吸附而取代盐基离子，使盐基饱和度（BSP）下降，H+饱和度增加，导致土壤酸化。在交换过程中土壤溶液中H+可以由以下方式补给。 水的解离：水分子虽是弱电解质，解离常数很小，但由于H+被土壤胶体吸附而使其解离平衡受到破坏，此时将有新的H+解离出来。 碳酸（carbonic acid）的解离：生物呼吸作用以及有机质分解时会产生CO2，而CO2溶于H2O 形成H2CO3 H2CO3 H++HCO3— 有机酸(organic acid)的解离：土壤中各种有机质分解的中间产物有草酸、柠檬酸等各种低分子有机酸，特别在通气不良情况下，有机酸可能积累过多。 无机酸(inorganic acid)：由于氧化等作用的发生，使土壤中产生各种各样的无机酸。例如：硝化作用可产生硝酸、硫化作用可产生硫酸。另外（NH4）2SO4、KC1和NH4C1等生理酸性肥料施入到土壤中，因为阳离子NH4+、K+被植物吸收而留下酸根，导致溶液中H+增多，使溶液 呈酸性。 酸雨(acid precipitation)：大气化学物质（PH<5.6）通过两种重要途径降落到地面：一是通过气体扩散，将固体物降落到达地面称之为干沉降；另一种是随降水，夹带大气酸性物质到达地面称之为湿沉降，习惯上称为酸雨 1．2土壤中铝的活化：胶体上交换性铝离子被交换进入溶液后使土壤呈酸性。 胶体上交换性铝离子的形成：氢离子进入土壤吸收复合体后，随着阳离子交换作用的进行，土壤盐基饱和度逐渐下降，而氢离子饱和度渐渐提高。当土壤有机矿质复合体或铝硅酸盐粘粒矿物表面吸附的氢离子超过一定限度时，这些胶粒的晶体结构就会遭到破坏，有些铝氧八面体被解体，使铝离子脱离了八面体晶格的束缚，变成活性铝离子，被吸附在带负电荷的粘
一酸性土壤
种类有：棕壤、褐土、娄土、灰褐土、灌淤土等。碱性土壤多分布于北方地区，种类有：碱土、黄绵土、黑垆土、棕钙土、栗钙土等。 二土壤的主要类型： 1.棕壤：
棕壤又称棕色森林土，主要分布于半湿润半干旱地区的山地垂直带谱中，如秦岭北坡、吕梁山、中条山、六盘山等高山及洮河流域的密茂针叶林或针阔混交林的林下。在褐土分布区之上。具有深达 1.5-2m 发育良好的剖面，有枯枝落叶层、腐殖质聚积层，粘化过渡层，疏松的母质层等。表土层厚约15-20cm，质地多为中壤。其下则为粘化紧实的心土层，粘粒聚集作用明显，厚约30-40，富含胶体物质和粘粒，有明显的核状或棱块状结构，在结构体表面有明显的铁锰胶膜复被。再下逐渐过渡至轻度粘化的底土层。K、Ca、Mg、Mn在表层腐殖质中有明显聚积。土壤胶体吸收性较强，土壤代换总量约5—25当量/100g土，土壤吸收性复合体大部分为盐基所饱和，盐基饱和度达80%以上。土壤呈微酸性反应，PH值6.5左右。发育在酸性基岩母质上的棕壤，PH值可达5.5-6，盐基饱和度也较低，约在60—70%。棕壤土养分释放迅速，因土壤质地粘重，结构和通透性差，水分不易入渗，在地势较高的山坡地，易受干旱威胁，在地势低洼地带，又易形成内涝。 2.褐土：
褐土分布区为暖温带半干旱半湿润的山地和丘陵地区，在水平分布上处于棕壤以西的半湿润地区，在垂直分布上，位于棕壤带以下，在黄土高原地区主要分布于秦岭北坡、陇山、吕梁山、伏牛山、中条山等地形起伏平缓、高度变化不大的山地丘陵和山前平原以及河谷阶地平原。 褐土多发育在各种碳酸盐母质上，其成土过程，主要是粘化过程和碳酸钙的淋溶淀积过程。典型的褐土剖面包括暗灰色的腐殖质层（A层）、鲜褐土的粘化层（B层）、碳酸钙积聚的钙积层（BCa）和母质层（C 层）。土体中的粘化现象明显，粘化层紧实而具有核状或块状结构，物理性粘粒含量一般在30—50%。钙积层碳酸钙含量20—30%。土壤上层呈中性或微酸性反应，下层呈中性或微碱性。土壤代换量较高，可达20—40mg当量/100g土，代换性盐基以钙、镁为主，粘粒矿物以水云母和蛭石为主。具有良好的渗水保水性能，但水分的季节性变化明显，表现为春旱明显。土壤胶体吸收能力强，盐基饱和度高。在自然植被下，有机质含量为1—3%，但由于褐土适于耕作，大部分已辟为农地，致使有机质含量逐渐减少（一般为1%左右），氮磷贮量少。褐土肥效反应快，但稳肥性差。由于粘化现象明显，土壤易板结，耕性较差。 3.碱土：
我国酸性土分布 土壤酸碱性状况,就是土壤一个重要的化学性质,深刻影响着微生物与作物的生长,也影响土壤物理性质与养分的有效性。 1.土壤酸碱性定义 土壤酸碱性就是指土壤水分中的H+与OH-的构成状况,当H+大于OH-时,称之为酸性;当OH-大于H+,称之为碱性,用pH值表示。 表1 我国土壤酸碱性分级 土壤酸性,根据H+与Al3+的存在方式不同,分为活性酸与潜性酸两种。 活性酸:指土壤溶液中的H+所表现的酸度,即pH值,活性酸包括:土壤中的无机酸、水溶性有机酸、水溶性铝盐等解离出的所有H+总与。 潜性酸:指土壤胶体上吸附态的H+与Al3+所能表现的酸度。潜性酸,根据测定时所用交换剂的不同,可分为代换酸度与水解酸度两类。 活性酸与潜性酸在同一平衡体系中,两种不同的酸度形态,可以互相转化。活性酸就是土壤酸度的强度指标,潜在酸就是土壤酸度的容量指标。潜性酸比活性酸大几千到几万倍。3.酸性土分布 一般来讲,长江以南的土壤多呈酸性或强酸性,长江以北的土壤多呈中性或碱性。其中酸性土种类有:棕壤、褐土、娄土、灰褐土、灌淤土等。 棕壤:棕壤又称棕色森林土,主要分布于半湿润半干旱地区的山地垂直带谱中,如秦岭北坡、吕梁山、中条山、六盘山等高山及洮河流域的密茂针叶林或针阔混交林的林下。在褐土分布区之上。具有深达1、5-2m发育良好的剖面,有枯枝落叶层、腐殖质聚积层,粘化过渡层,疏松的母质层等。表土层厚约15-20cm,质地多为中壤。其下则为粘化紧实的心土层,粘粒聚集作用明显,厚约30-40,富含胶体物质与粘粒,有明显的核状或棱块状结构,在结构体表面有明显的铁锰胶膜复被。再下逐渐过渡至轻度粘化的底土层。K、Ca、Mg、Mn在表层腐殖质中有明显聚积。土壤胶体吸收性较强,土壤代换总量约5-25当量/100g土,土壤吸收性复合体大部分为盐基所饱与,盐基饱与度达80%以上。土壤呈微酸性反应,PH值6、5左右。发育在酸性基岩母质上的棕壤,pH值可达5、5-6,盐基饱与度也较低,约在60-70%。棕壤土养分释放迅速,因土壤质地粘重,结构与通透性差,水分不易入渗,在地势较高的山坡地,易受干旱威胁,在地势低洼地带,又易形成内涝。 褐土:褐土分布区为暖温带半干旱半湿润的山地与丘陵地区,在水平分布上处于棕壤以西的半湿润地区,在垂直分布上,位于棕壤带以下,在黄土高原地区主要分布于秦岭北坡、陇山、吕梁山、伏牛山、中条山等地形起伏平缓、高度变化不大的山地丘陵与山前平原以及河谷阶地平原。褐土多发育在各种碳酸盐母质上,其成土过程,主要就是粘化过程与碳酸钙的淋溶淀积过程。典型的褐土剖面包括暗灰色的腐殖质层(A层)、鲜褐土的粘化层(B层)、碳酸钙积聚的钙积层(BCa)与母质层(C层)。土体中的粘化现象明显,粘化层紧实而具有核状或块状结构,物理性粘粒含量一般在30-50%。钙积层碳酸钙含量20-30%。土壤上层呈中性或微酸性反应,下层呈中性或微碱性。土壤代换量较高,可达20-40mg当量/100g土,代换性盐基以钙、土壤pH值<4、5 4、5-5、5 5、5-6、5 6、5-7、5 7、5-8、5 8、5-9、5 >9、5 级别强酸性酸性弱酸性中性弱碱性碱性强碱性
土壤酸碱性的鉴别与改 良 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
土壤酸碱性的鉴别与改良: 一、感官识别一般酸性过大的土壤潮湿时糊烂，干时则结成较大硬块，放少许入口中有苦涩味。在碱性过大的土壤中，雨后地表结皮，干时松散。将松散土壤放入水中搅混浊，澄清后取澄清液煮干，底层有少许霜状物。土色为红色或黄色的土壤通常为酸性，如黄泥土、红壤旱土、红壤荒地等。一般红壤pH值为4．5－ 6．0 ，黄壤酸性较大，一般pH值为4．0－5．5 。 二、看指示植物识别观察野生植物中有无喜酸指示植物，凡是当地长有苦槠、毛栗、闹羊花、杨梅、茶树、马尾松、杉树、石松等耐酸性植物，说明土壤呈酸性；凡是长有南天竹、柏木、石苇、卷柏等植物，表 示土壤呈碱性。 三、看水质识别灌溉用水后很快渗下，水比较混浊，甚至出现锈膜状物质，表明土壤酸性较强；浇水时冒出白泡，起白沫，多为碱性土壤。浇水后土壤松软为酸性；浇水后土壤板结，且干的快，土壤表面有一层白 粉状物为碱性。 四、看石头识别在石英岩、砂岩和黄色页岩、红色页岩地区的土壤多是酸性；在石灰岩或钙质土地区，土 壤多少带点碱性。 土壤酸性过大，可每年每亩施入20至25公斤的石灰，且施足农家肥，切忌只施石灰不施农家肥，这样，土壤反而会变黄变瘦。也可施草木灰40至50公斤，中和土壤酸性，更好地调节土壤的水、肥状况。而对于碱性土壤，通常每亩用石膏30至40公斤作为基肥施入改良。碱性过高时，可加少量硫酸铝、硫酸亚铁、硫磺粉、腐殖酸肥等。常浇一些硫酸亚铁或硫酸铝的稀释水，可使土壤增加酸性。腐殖酸肥因含有较多的腐殖酸，能调整土壤的酸碱度。以上方法以施硫磺粉见效慢，但效果最持久；施用硫酸铝时需补充磷肥；施硫酸
第九章土壤酸碱性和氧化还原反应 土壤H+的来源： 1水的解离 2碳酸解离 3有机酸解离 4酸雨 5其他无机酸：如硝化细菌活动产生硝酸 6土壤中铝的活化：H+进入土壤中吸收复合体后，随着阳离子交换作用的进行，土壤盐基饱和度逐渐下降，而氢饱和度渐渐提高。当土壤有机矿质复合体或铝酸盐粘粒矿物表面吸附的H+超过一定限度时，这些胶粒的晶体结构就会遭到破坏，有些铝八面体被解体，使铝离子脱离了八面体晶格的束缚，变成活性铝离子，被吸附在带负电荷的粘粒表面，转变为交换性Al3+，铝离子与水分解的OH-结合形成羟基铝离子，土壤溶液中的氢离子增加。 活性酸：指的是与土壤固相处于平衡状态的土壤溶液中的H+ 潜性酸：指吸附在土壤胶体表面的交换性致酸离子（H+和Al3+），交换性氢离子和铝离子只有转移的溶液中，转变成溶液中的氢离子时，才显示酸性，故称为潜性酸。 土壤潜性酸是活性酸的主要后备来源，它们处于动态平衡之中，属于一个体系中的两种酸。 土壤碱性的成因： 形成碱性反应的主要机理是碱性物质的水解 1碳酸钙水解 2碳酸钠水解：碳酸钠在水中能发生碱性水解，使土壤呈强碱性反应。 3交换性钠的水解：交换性钠水解呈强碱反应，是碱化土的重要特征。 影响土壤碱化的因素： 1气候因素：土壤具有明显的季节性积盐和脱盐频繁交替的特点 2生物因素 3母质影响：母质是碱性物质的来源，风化体含较多的碱性成分。 注：从六大成土因素来回答： 影响土壤酸碱性的因素： 1气候影响：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，土壤多呈现碱性。 2母质影响 3自然植被：一些耐盐、耐碱植物会选择性的富集盐基离子，其残体分解后会促进土壤碱性的发展。 4地形：地形高土壤盐基淋失较强烈，pH可能较低。低洼处土壤多接受盐基的淀积，pH可能较高。 5人类耕作活动 6盐基饱和度：一定范围内，盐基饱和度越高，pH越高 7氧化还原条件
实验六、土壤的反应及缓冲性能 土壤液相是一种很稀的溶液，含有各种溶解的无机及有机盐类和气体分子，还悬浮着一些胶体颗粒。在土壤溶液中以及液—固（特别是胶粒）界面上，不断进行着复杂多样的化学、物理化学和生物化学过程。其中，土壤酸碱反应和氧化还原反应就是土壤溶液中两种极为重要的性质，它们与土壤固相和气相密切相关，对土壤肥力和植物营养有着多方面的影响。 酸性或碱性是指溶液的反应，即土壤溶液中H+浓度和OH-浓度的相对大小。但是，由于土壤溶液与土壤胶体处于密切联系之中，因而它的酸碱反应要比纯溶液复杂得多。实际上，土壤酸碱性并不仅仅决定于土壤溶液反应（pH值），而主要是决定与土壤胶体上致酸离子（H+或Al3+）或碱性离子（Na+）的数量，也决定于土壤中酸性盐类或碱性盐类的存在。因此，不能孤立地研究土壤溶液的酸碱反应，而必须联系土壤胶体和离子交换吸收作用，才能全面说明土壤的酸碱情况及其发生和变化规律。 依据H+和Al3+的存在形式和测定方法不同，可将土壤酸度分为活性酸度和潜性酸度两种。①活性酸度是指自由扩散于土壤溶液中的H+浓度直接反映出来的酸度，主要是由碳酸的解离产生。一方面，土壤中的微生物、植物根系以及其他土壤生物的生命活动过程不断产生的CO2，在土壤溶液中解离产生H+。另一方面，土壤中的有机残体经微生物作用，在未完全分解之前可产生多种有机酸类，如草酸、醋酸、柠檬酸等中间产物，在通气不良和真菌活动的情况下能逐渐积累并释放出H+；②潜性酸是由于土壤胶粒上所吸附的H+和Al3+造成的，它们只有通过离子交换进入土壤溶液产生了H+时，才显示出酸性，它们是土壤潜性酸的来源。一方面，胶体吸附上的吸附性H+被其它阳离子置换而进入土壤溶液，土壤酸度就发生变化。另一方面，在酸性较强的土壤中，胶体表面常常吸附着相当数量的交换性Al3+，可以通过阳离子交换作用进入土壤溶液，经水解能够产生H+引起土壤酸度变化。 土壤中的活性酸与潜性酸是处于同一平衡体系中两种不同存在形式：有活性酸的土壤，必然会导致潜性酸的生成；反之，潜性酸的存在也必然会产生活性酸。然而土壤酸度的产生，必先其实与土壤溶液中的活性H+，即活性酸是土壤速度的根本起点。因为只有土壤溶液中有了H+，并将胶体上
什么是土壤酸碱度 土壤酸碱度（soil acidity）包括酸性强度和酸度数量两个方面，或称活性酸度和潜在酸度。酸性强度是指与土壤固相相处于平衡的土壤溶液中H+浓度用pH表示。酸度数量是指酸的总量和缓冲性能，代表土壤所含的交换性氢、铝总量。一般用交换性酸量表示。土壤酸碱度对土壤肥力及植物生长影响很大，我国西北、北方不少土壤pH值大，南方红壤pH值小。因此可以种植和土壤酸碱度相适应的作物和植物。如红壤地区可种植喜酸的茶树，而苜蓿的抗碱能力强等。土壤酸碱度对养分的有效性影响也很大，如中性土壤中磷的有效性大；碱性土壤中微量元素（锰、铜、锌等）有效性差。在农业生产中应该注意土壤的酸碱度，积极采取措施，加以调节。酸碱度对植物的影响是多方面的，大体上分为对外部环境影响与对植物体自身影响。 每种植物都有最适合的生长环境，土壤过酸或者过碱都会影响植物长势与收成，因此检测土壤酸碱度是很有重要意义的。 如何判断土壤的酸碱性？ 一、看地区：
我国热带、亚热带地区，广泛分布着各种红色或黄色土壤的酸性土壤。当地气温高、雨量大，年降雨多在1500mm以上。这种高温多雨、湿热同季的特点，使土壤的风化和成土作用均甚强烈，生物物质的循环十分迅速。盐基高度不饱和，pH一般在。 二、看土源： 一般采自山川，沟壑的，多呈黑褐色，比较疏松，肥沃，通透性良好，是比较理想的酸性。如：，腐殖土等。 三、看土色： 一般颜色较深，多为黑褐色，而碱性土壤颜色多呈白、黄等浅色。有些区，土表经常有一层白粉状的碱性物质。 四、看地表植物： 在野外采掘花土时，可以观察一下地表生长的植物，一般生长野杜鹃、松树、杉类植物的土壤多为；而生长、谷子、高梁等地段的土多为碱性土。 五、看质地： 酸性疏松，透气透水性强；碱性坚硬，容易板结成块，通气透水性差。 六、凭手感： 握在手中有一种“松软”的感觉，松手以后，土壤容易散开，不易结块；碱性土壤握在手中有一种“硬实”的感觉，松手以后容易结块而不散开。 七、看浇水后的情形： 浇水以后下渗较快，不冒白泡，水面较浑；碱性土壤浇水后，下渗较