土壤學(xué)：土壤酸堿性和氧化還原性

土壤酸堿性和氧化還原性第一節(jié)土壤酸堿性1、活性酸：指土壤固相與土壤溶液處于平衡狀態(tài)時(shí)，土壤溶液中的H+離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)。以pH表示，是一個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)。[H+]＝[OH-]=10-7mol/L

一、土壤酸度pH=7時(shí),[H+]=[OH-]pH<5.0強(qiáng)酸性pH5.0-6.5酸性pH6.5-7.5中性pH<7.5-8.5堿性pH>8.5強(qiáng)堿性《中國(guó)土壤》主要根據(jù)活性酸：2、潛性酸：是土壤酸度的潛在來(lái)源。數(shù)量指標(biāo)

表現(xiàn)：1、土壤膠體活性功能團(tuán)解離H+離子

R-COOH=R-COO-+H+

2、土壤膠體上吸附的H+離子其它陽(yáng)離子代換

3、土壤膠體上吸附的Al3+離子的作用交換性Al3+離子進(jìn)入溶液，Al3+離子水解，產(chǎn)生H+根據(jù)測(cè)定時(shí)所采用的浸提劑不同（測(cè)定方法）不同，潛性酸可分為交換性酸度和水解性酸度(1)交換性酸度

（2）水解性酸度用堿性鹽（弱酸強(qiáng)堿鹽），如醋酸鈉，與土壤作用，所測(cè)得的酸度叫做水解性酸度3.活性酸與潛性酸的關(guān)系4、酸性土的成因氣候因素巖石礦物的風(fēng)化，鹽基成分的淋溶，南酸北堿生物作用呼吸產(chǎn)生CO2，成H2CO3

殘?bào)w分解產(chǎn)生有機(jī)酸，CO2

硫化細(xì)菌和硝化細(xì)菌產(chǎn)生H2SO4，HNO3

施肥和灌溉的影響生理酸性肥料，（NH4）2SO4，KCl等灌溉水質(zhì)，礦區(qū)二、土壤堿度堿性反應(yīng)是土壤溶液OH-超過(guò)H+時(shí)反映出來(lái)，pH越高，堿性越強(qiáng)。

2、土壤堿化度（鈉飽和度）固相指標(biāo)

交換性鈉離子占陽(yáng)離子交換量的百分?jǐn)?shù)，即鈉飽和度。ESP

膠粒–Na+HOH=膠粒–H+NaOH2NaOH+H2CO3=

Na2CO3+H2O或

NaOH+CO2=

Na2HCO31、土壤總堿度液相指標(biāo)

石灰性土壤：具有石灰性反應(yīng)的土壤。稀HCl檢驗(yàn)。3、堿性土的成因

干旱氣候；降水量低于蒸發(fā)量母質(zhì)；基性、超基性巖過(guò)量施用石灰；引灌堿性污水；海水pH7.5-8浸漬。三、土壤緩沖作用1、定義狹義：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(duì)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(gè)巨大的緩沖體系，對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素、污染物質(zhì)、氧化還原等同樣具有緩沖性，具有抗衡外界環(huán)境變化的能力。2、土壤具有緩沖作用的原因溶液中有弱酸及其鹽類

土壤溶液中有碳酸、硅酸、磷酸、有機(jī)酸等弱酸及其鹽類存在（弱酸解離度小，其鹽解離度大），形成良好的緩沖體系。土壤膠體的陽(yáng)離子交換作用鹽基離子對(duì)酸性物質(zhì)（H+）起緩沖作用；致酸離子（H+和Al3+

）對(duì)堿性物質(zhì)（OH-）起緩沖作用。鹽基飽和度鹽基飽和度越高，對(duì)酸緩沖能力越大；鹽基飽和度越低，對(duì)堿緩沖能力越大。陽(yáng)離子交換量（CEC）CEC越大，緩沖能力越大；粘粒礦物，有機(jī)質(zhì)含量。粘土>壤土>砂土。3、影響土壤緩沖能力的因素

土壤緩沖量：指土壤溶液pH值改變1個(gè)單位所需要的酸量或堿量。用酸堿滴定法測(cè)定。土壤酸、堿緩沖容量和滴定曲線

在土壤懸液中連續(xù)加入標(biāo)準(zhǔn)酸或堿液，測(cè)定pH的變化,以縱座標(biāo)表示pH，橫座標(biāo)表示加的酸或堿量，繪制滴定曲線，又稱緩沖曲線。

磚紅壤、紅壤和黃棕壤膠體的中和曲線（于天仁，1987）

四、土壤反應(yīng)與肥力的關(guān)系1、影響土壤微生物的活動(dòng)

土壤細(xì)菌和放線菌，如硝化細(xì)菌，固N(yùn)菌，纖維分解菌等，均適宜于中性和微堿性環(huán)境；在酸性條件，活動(dòng)急劇降低；真菌對(duì)酸堿性要求不嚴(yán)格。2、影響植物養(yǎng)分有效性

土壤pH6.5左右時(shí)，各種營(yíng)養(yǎng)元素的有效度都較高，并適宜多數(shù)作物的生長(zhǎng)。

pH在微酸性、中性、堿性土壤中，氮、硫、鉀的有效度高。

pH6-7的土壤中,磷的有效度最高。pH<5時(shí)，因土壤中的活性鐵、鋁增加，易形成磷酸鐵、鋁沉淀。而在pH>7時(shí)，則易產(chǎn)生磷酸鈣沉淀，磷的有效性降低。鐵、錳、銅、鋅等微量元素有效度，在酸性和強(qiáng)酸性土壤中高；在pH>7的土壤中，活性鐵、錳、銅、鋅離子明顯下降，并常常出現(xiàn)鐵、錳離子的供應(yīng)不足。在強(qiáng)酸性土壤中，鉬的有效度低。pH>6時(shí),其有效度增加。硼的有效度與pH關(guān)系較復(fù)雜,在強(qiáng)酸性土壤和pH7.0～8.5的石灰性土壤中,有效度均較低,在pH6.0～7.0和在pH>8.5的堿性土壤中,有效度較高。3、與植物生長(zhǎng)的關(guān)系

植物生長(zhǎng)對(duì)土壤反應(yīng)的要求一般pH6.5左右，各種養(yǎng)分有效性較高，大多數(shù)作物比較適宜。中和交換性酸或水解性酸依CEC和鹽基飽和度計(jì)算

2、酸性土壤石灰需要量1、土壤酸度的調(diào)節(jié)

1）施用石灰，調(diào)節(jié)土壤酸度，防Al,Mn危害

2）中和潛性酸

3）增加Ca，改良土壤結(jié)構(gòu)五、土壤酸堿性的調(diào)節(jié)方法石灰需要量=土壤體積x容重xCECx（1-鹽基飽和度）石灰常數(shù)：石灰需用量理論值要乘以一經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，得出實(shí)際需用量。石灰石粉：1.3;生石灰:0.5

施用有機(jī)肥：CO2，有機(jī)酸S及含S化合物生理酸性肥料石膏，硅酸鈣，以鈣換鈉3、改良土壤堿性第二節(jié)土壤氧化還原性一、土壤氧化還原體系和氧化還原電位

1、常見(jiàn)的氧化還原體系

體系氧化態(tài)還原態(tài)氧體系O2O2-

氮體系NO3-NH4+

錳體系Mn4+Mn2+

鐵體系Fe3+Fe2+

硫體系SO42-S2-

有機(jī)碳體系CO2CH4

氫體系2H+H2

土壤中主要氧化劑是O2，當(dāng)土壤O2是被消耗后，其它氧化態(tài)物質(zhì)NO3-Mn4+Fe3+SO42-依次作為電子受體被還原。土壤中的還原物質(zhì)主要是有機(jī)質(zhì)，特別是新鮮有機(jī)質(zhì)。土壤中氧化態(tài)和還原態(tài)物質(zhì)相對(duì)濃度受O2狀況，即通氣性的影響。2、氧化還原電位氧化還原反應(yīng)的通式：氧化態(tài)+ne-=還原態(tài)E0為標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位（化學(xué)手冊(cè)中可查到）,氧化態(tài)和還原態(tài)濃度相等時(shí)產(chǎn)生的電位n為反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)用0.059時(shí)，單位為v，用59時(shí)為mv

Eh可作為土壤通氣性的指標(biāo)。

Nernst公式（鉑電極—甘汞電極，毫伏計(jì)）旱地一般300-600；若低于200，排水不良；水田一般低于200-300，適宜180—200，若低于100，強(qiáng)還原，長(zhǎng)期-180以下，水稻死