第七章 土壤酸堿性和氧化還原反應

1、第七章土壤酸堿性和氧化還原反應,第九章,土壤酸堿性和氧化還原反應,1.,土壤溶液的兩項極為重要的化學性質,2.,既與土壤溶液的組成密切相關，又與土壤固相和,氣相緊緊相連,3.,隨著自然條件的變化（季節(jié)性的溫度、濕度等的,變化）、人為耕作措施和植物生長的變化而變化,4.,對土壤肥力和植物營養(yǎng)有重要影響,土壤酸堿性和氧化還原性的重要性,第七章土壤酸堿性和氧化還原反應,第一節(jié),土壤的酸堿性,一、土壤酸堿性的來源,（一）土壤酸性的成因,1,氣候因素,2,生物因素,3,施肥和灌溉的影響,氫離子的來源：,（,1,）水的解離：,（,2,）碳酸解離：,（,3,）有機酸的解離：,（,4,）酸雨：,（,5,）其它

2、無機酸,（二）堿性土的成因,土壤堿性反應及堿性土壤形成是自然成,土條件和土壤內在因素綜合作用的結果。堿性,土壤的堿性物質主要是鈣、鎂、鈉的碳酸鹽和,重碳酸鹽，以及膠體表面吸附的交換性鈉。,形,成堿性反應的主要機理是堿性物質的水解反應。,CaCO,3,+ H,2,O = Ca,2+,+HCO,3,-,+OH,-,第七章土壤酸堿性和氧化還原反應,第一節(jié),土壤的酸堿性,一、土壤酸堿性的來源,二、土壤酸度,1,活性酸,(soil active acidity),土壤活性酸是自由擴散于土壤溶液中的氫離子,(H+),濃度直接反應出來的酸度。土壤溶液中氫離子的,濃度越大，則活性酸度也越強。通常用,pH,值來

3、表示。,第七章土壤酸堿性和氧化還原反應,第一節(jié),土壤的酸堿性,一、土壤酸堿性的來源,二、土壤酸度,1,活性酸,(soil active acidity),2,潛性酸,(,soil potential acidity,),土壤潛性酸是由于土壤膠粒上吸附著,H,+,和,A1,3+,所產生的,酸度，這些致酸離子只有在離子交換作用進入土壤溶液時，,才顯出酸性。所以它是土壤酸的潛在來源，故稱為潛性酸。,潛,性,酸,（,1,）交換性酸度,(,soil,exchangeable,acidity,),（,2,）水解性酸度,(,soil,hydrolytic,acidity,),3.,活性酸和潛性酸的關系,活性

4、酸和潛酸的總和，稱為土壤總酸度。由于,它通常是用滴定法測定的，故又稱之為土壤的滴定酸,度。它是土壤的酸度的容量指標。它與,pH,值在意義,上是不同的。,活性酸是土壤酸度的起源，代表土壤酸度的強度；,潛在酸是土壤酸度的主體，代表土壤酸度的容量。,土壤總酸度活性酸度潛在酸度,第七章土壤酸堿性和氧化還原反應,第一節(jié),土壤的酸堿性,一、土壤酸堿性的來源,二、土壤酸度,三、土壤堿度和堿化度,土壤堿性指標：,土壤,pH,值,、,總堿度,和,堿化度,總堿度,是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的,總量。,我國則以堿化層的,堿化度,30%,表層,含鹽量,0.5%,和,pH,值,9.0,定為,堿土,(alka

5、line soil),。,而將土壤堿化度為,5,10,定為輕度堿化土壤，,10,15,為,中度堿化土壤,，,15,20,為,強堿化土壤,。,第七章土壤酸堿性和氧化還原反應,第一節(jié),土壤的酸堿性,一、土壤酸堿性的來源,二、土壤酸度,三、土壤堿度和堿化度,四、土壤的緩沖性能,第七章土壤酸堿性和氧化還原反應,第一節(jié),土壤的酸堿性,四、土壤的緩沖性能,1,、土壤緩沖性的概念,狹義：,把少量的酸或堿加入到到土壤里，其,pH,值,的變化卻不大，這種對酸堿變化的抵抗能力，叫做,土壤,的緩沖性能或緩沖作用,。,廣義：,土壤是一個巨大的緩沖體系，對營養(yǎng)元素、,污染物質、氧化還原等同樣具有緩沖性，具有抗衡外界,環(huán)

6、境變化的能力。,第七章土壤酸堿性和氧化還原反應,第一節(jié),土壤的酸堿性,四、土壤的緩沖性能,1,、土壤緩沖性的概念,2,、土壤具有緩沖性的原因,1,）土壤溶液中弱酸及其鹽類的存在；,2,）土壤膠體的陽離子交換作用；,3,）土壤中兩性物質的存在。,第七章土壤酸堿性和氧化還原反應,第一節(jié),土壤的酸堿性,四、土壤的緩沖性能,1,、土壤緩沖性的概念,2,、土壤具有緩沖性的原因,3,、緩沖容量,緩沖容量：表示緩沖作用的大小。指土壤溶液改變一,個單位,pH,值所需一定濃度的酸量或堿量。,第七章土壤酸堿性和氧化還原反應,第一節(jié),土壤的酸堿性,四、土壤的緩沖性能,1,、土壤緩沖性的概念,2,、土壤具有緩沖性的原

7、因,3,、緩沖容量,4,、影響緩沖性的因素,（,1,）粘土礦物類型；（,2,）土壤質地；（,3,）土壤有機質,第七章土壤酸堿性和氧化還原反應,第一節(jié),土壤的酸堿性,四、土壤的緩沖性能,1,、影響?zhàn)B分的固定、釋放與淋失；,2,、影響土壤微生物活性；,3,、影響粘粒礦物的生成；,4,、影響土壤理化性質；,5,、影響作物生長；,五、,土壤反應對土壤肥力和植物生長的影響,（一,),土壤酸堿性對養(yǎng)分有效性的影響,圖,9,5,植物營養(yǎng)元素的有效性與,pH,的關系,第七章土壤酸堿性和氧化還原反應,第一節(jié),土壤的酸堿性,四、土壤的緩沖性能,五、,土壤反應對土壤肥力和植物生長的影響,六、土壤酸堿性的調節(jié),（一）

8、土壤酸度的調節(jié),土壤酸度通常以施用石灰或石灰粉來調節(jié)。,可分為,生灰石（,CaO,）,熟石灰,Ca(OH),2,石灰石粉【,CaCO,3,】,草木灰、蚌殼灰,石灰需要量土壤體積容重陽離子交換量（,1-,鹽基飽和度）,石灰需要量,影響石灰用量因素有：,（,1,）土壤潛性酸和,pH,值、有機質含量、鹽基,飽和度、土壤質地等土壤性質；,（,2,）作物對酸堿度的適應性；,（,3,）石灰的種類和施用方法等。,假設某紅壤的,pH,為,5.0,耕層土壤為,2250000,公斤,/,公頃，土壤含水量為,20,，陽離,子交換量為,10Cmol/kg,土,鹽基飽和度為,60%,試計算達到,pH=7,時,中和活性酸

9、和潛性酸,的石灰需要量,(,理論值,),。,中和活性酸,pH=5,時,土壤溶液中,H,+,=10,-5,mol/kg,土,則每公頃耕,層土壤含,H,+,離子為,:,2250000,20%,10,-5,=4.5molH,+,/,公頃,同理,:pH=7,時,每公頃土壤中含,H,+,離子為,2250000,20%,10,-7,=0.045mol H,+,/,公頃,所以需要,中和活性酸,量為,4.5-0.045=4.455mol H,+,/,公頃,若以,CaO,中和,:,其需要量,124.74,克,中和潛性酸,:,2250000,(10 /100),(1-,60/100)=90000 mol H,+,

10、/,公頃,90000,56/2=2520000,克,=,2520,公斤,/,公頃,案例,1,土壤堿性的調節(jié),調節(jié)土壤堿性的方法主要有幾下幾種：,施用有機肥料，利用有機肥分解釋放出大量的,C0,2,或有機酸從而減低土壤,pH,值；,施用硫磺硫化鐵及廢硫酸或綠礬,(FeS04),等；,施用生理酸性肥料；,對堿化土、堿土，可施用石膏、硅酸鈣，以鈣,將膠體上的,Na+,代換下來隨水流出土體，從而降低,土壤,pH,并改善土壤的物理性狀,(,如下反應式,),。,第七章土壤酸堿性和氧化還原反應,第一節(jié),土壤的酸堿性,第二節(jié),土壤氧化還原性,土壤中氧化還原體系,?,土壤中產生氧化還原反應的物質很多，存在著多種

11、,氧化還原體系：,氧體系,0,2,十,4H,+,+4e=2H,2,0,氮體系,N0,3,-,+H,2,0+2e=20H,-,+N0,2,-,鐵體系,Fe,3+,+e=Fe,2+,錳體系,Mn0,2,+4H,+,+2e,Mn,2+,+2H20,硫體系,S0,4,2-,+H,2,0+2e,S0,3,2-,+20H,-,S0,3,2-,+3H,2,O+6e=S,2-,+60H,-,氫體系,2H,+,+2e,H2,有機物體系,包括各種有機酸類、酚類、醛類,和糖類化合物。,土壤氧化還原體系的特點：,土壤中氧化還原體系有無機體系和有機體系兩,類。,土壤中氧化還原反應雖有純化學反應，但很大,程度上是由生物參

12、與的。,土壤是一個不均勻的多相體系，即使同一田塊,不同點位都有一定的變異，測,Eh,時，要選擇代表,性土樣，最好多點測定求平均值。,土壤中氧化還原平衡經常變動，不同時間、空,間，不同耕作管理措施等都會改變,Eh,值。嚴格地,說，土壤氧化還原永遠不可能達到真正的平衡。,土壤的氧化還原電位（,soil,redox,potential),氧化還原反應的電極反應可表示如下：,氧化態(tài),ne =,還原態(tài),氧化還原反應中的氧化態(tài)和還原態(tài)同時在電極上達到平,衡，其平衡電位，稱為氧化還原電位，通常以,Eh,表示。,土壤氧化還原指標,土壤氧化還原電位變化范圍,旱地土壤：,200,750 mv,400,700 mv,（多數(shù)作物正常發(fā)育,水田土壤：,排水種植旱作期間：, 500 mv,淹水期間：, 150 mv,水稻適宜生長條件：,200,40