第九章 土壤的酸碱反应第九章 土壤的酸碱反应

第九章 土壤的酸碱反应第九章 土壤的酸碱反应 土壤酸碱反应是在土壤形成过程中，受气候、生物、地质、土壤酸碱反应是在土壤形成过程中，受气候、生物、地质、水文综合作用产生的属性，耕地还受到施肥、灌溉和排水的影水文综合作用产生的属性，耕地还受到施肥、灌溉和排水的影响。响。 土壤的酸碱性受土壤盐基状况的支配，土壤盐基状况又受土壤的酸碱性受土壤盐基状况的支配，土壤盐基状况又受成土过程中淋溶和复盐基过程的影响。盐基饱和度越低，土壤成土过程中淋溶和复盐基过程的影响。盐基饱和度越低，土壤酸性越强。酸性越强。 我国土壤我国土壤 pHpH 在在 4.5-8.54.5-8.5 ，表现为东南酸，西北碱，表现为东南酸，西北碱 土壤酸碱反应影响植物生长，微生物活动，土壤理化性质，土壤酸碱反应影响植物生长，微生物活动，土壤理化性质，尤其影响到土壤养分有效性。尤其影响到土壤养分有效性。

主要内容主要内容 ::第一节 土壤酸度第一节 土壤酸度

第二节 土壤碱度第二节 土壤碱度

第三节 土壤缓冲作用第三节 土壤缓冲作用

第四节 土壤反应对土壤肥力影响第四节 土壤反应对土壤肥力影响

第一节 土壤酸度一、土壤酸的类型一、土壤酸的类型 （包括活性酸度和潜在性酸度） （包括活性酸度和潜在性酸度）11 、活性酸：土壤溶液中游离的、活性酸：土壤溶液中游离的 HH++ 表现出来的酸度，用表现出来的酸度，用 pHpH 表示，表示， pH= -lg[HpH= -lg[H++]]

pH=7pH=7 中性 中性 pHpH ＞＞ 77 碱性 碱性 pHpH ＜＜ 77 酸性酸性pHpH ＜＜ 5.05.0 强酸强酸

pH5.0-6.5pH5.0-6.5 酸性酸性 pH6.5-7.5pH6.5-7.5 中性 中性 pH7.5-8.5pH7.5-8.5 碱性碱性

pHpH ＞＞ 8.58.5 强碱性强碱性 我国土壤我国土壤 pHpH 多在多在 4.5-8.54.5-8.5 之间之间 华南、西南华南、西南 4.5-5.54.5-5.5 ，华东、华中，华东、华中 5.5-6.55.5-6.5 ，华北、西北，华北、西北 7.5-8.57.5-8.5 ，， 碱土碱土 pHpH ＞＞ 8.58.5 ，东北，东北 5.5-6.55.5-6.5 。。

第一节 土壤酸度一、土壤酸的类型一、土壤酸的类型

22 、潜在性酸：土壤胶体吸附、潜在性酸：土壤胶体吸附 HH++ 和和 AlAl3+3+ ，称为潜在性酸。，称为潜在性酸。 胶体吸附的胶体吸附的 HH++ 和和 AlAl3+3+ ，处于吸附状态，不表现出酸性，但一旦被其，处于吸附状态，不表现出酸性，但一旦被其它阳离子代换下来进入溶液，其酸性表现出来。潜在性酸单位它阳离子代换下来进入溶液，其酸性表现出来。潜在性酸单位 cmol(+)/kcmol(+)/k

gg 。。

第一节 土壤酸度一、土壤酸的类型一、土壤酸的类型 22 、潜在性酸、潜在性酸 潜在性酸根据分析方法可分为：交换性酸和水解性酸。潜在性酸根据分析方法可分为：交换性酸和水解性酸。 11 ）交换性酸：用）交换性酸：用 1mol/L1mol/L 中性盐中性盐 KClKCl 溶液作为浸提剂，代换下来的溶液作为浸提剂，代换下来的 HH++ 和和AlAl3+3+ 的的 cmol(+)/kgcmol(+)/kg 。。 由由 kk++ 将将 HH++ 和和 AlAl3+3+ 代换下来，代换下来， AlAl3+3+ 水解水解 Al(OH)Al(OH)33 和和 3H3H++ ，用标准碱滴定求，用标准碱滴定求出出 HH++ 的数量。的数量。 22 ）水解性酸）水解性酸 用弱酸强碱盐作浸提剂与土壤作用，所测定酸度，通常用用弱酸强碱盐作浸提剂与土壤作用，所测定酸度，通常用 pH8.2 1mol/L pH8.2 1mol/L NaAc NaAc 溶液。 溶液。 NaAc + HNaAc + H22O = HAc + NaO = HAc + Na++ +OH +OH--

NaNa++ 与胶体吸附与胶体吸附 HH++ 、、 AlAl3+3+ 交换，代换下来交换，代换下来 AlAl3+3+ 、、 HH++ 与与 OHOH-- 生成生成 HH22OO 和和Al(OH)Al(OH)33 后，用标准碱滴定后，用标准碱滴定 HAcHAc 。。 交换性酸与水解性酸相比，水解性酸大些，交换性酸用中性盐浸提剂，交换性酸与水解性酸相比，水解性酸大些，交换性酸用中性盐浸提剂，代换胶体吸附代换胶体吸附 HH++ 和和 AlAl3+3+ 的大部分。的大部分。 在酸性土改良施用石灰，交换性酸和水解性酸都可以作为估算石灰施用在酸性土改良施用石灰，交换性酸和水解性酸都可以作为估算石灰施用量的参考数据。量的参考数据。

第一节 土壤酸度一、土壤酸的类型一、土壤酸的类型

33 、活性酸与潜在性酸的关系、活性酸与潜在性酸的关系 二者是处于一个平衡体系中的两种酸，在一定条件下可以相互转化，潜二者是处于一个平衡体系中的两种酸，在一定条件下可以相互转化，潜在酸可被其它离子代换下来进入溶液，而转变为活性酸，游离在酸可被其它离子代换下来进入溶液，而转变为活性酸，游离 H+H+ 也可被土壤也可被土壤胶体所吸附转化力潜在酸。胶体所吸附转化力潜在酸。 活性酸反映土壤酸度的强度指标，潜在性酸反映土壤的容量指标。活性酸反映土壤酸度的强度指标，潜在性酸反映土壤的容量指标。 潜在性酸是活性酸的数十到数百倍，改良酸性土施用石灰，必须根据土潜在性酸是活性酸的数十到数百倍，改良酸性土施用石灰，必须根据土壤潜在性酸度来计算石灰施用量。壤潜在性酸度来计算石灰施用量。

第一节 土壤酸度二、土壤酸度的形成二、土壤酸度的形成 11 、土壤、土壤 HH++ 的来源：的来源： 在强风化淋溶条件下，盐基离子淋失，在强风化淋溶条件下，盐基离子淋失， HH++ 代换盐基离子而被胶体吸附，代换盐基离子而被胶体吸附，导致土壤盐基饱和度下降，导致土壤盐基饱和度下降， pHpH 下降，土壤中下降，土壤中 HH++ 来源有：来源有： 11 ）水解离：）水解离： HH22O = HO = H++ + OH + OH--

22 ）碳酸解离：）碳酸解离： HCOHCO3 3 = H= H++ + HCO + HCO33--

33 ）有机酸解离：）有机酸解离： R-COOH = R-COOR-COOH = R-COO-- + H + H++

44 ）酸雨： ）酸雨： SOSO2 2 NO NOxx

55 ）其它无机酸：如：生理酸性肥料）其它无机酸：如：生理酸性肥料 NHNH44ClCl 、、 KClKCl 、、 (NH(NH44))22SOSO44;;

如：硝化细菌、硫化细菌，如：硝化细菌、硫化细菌， 如：硫酸亚铁施用如：硫酸亚铁施用 22 、土壤中铝的活化：、土壤中铝的活化： 土壤胶体吸附土壤胶体吸附 AlAl3+3+ 来源于粘土矿物，当土壤胶体吸附来源于粘土矿物，当土壤胶体吸附 HH++ 超过一定数量，超过一定数量，会使粘土矿物晶格受到破坏，铝氧八面体解体，而释放出活性会使粘土矿物晶格受到破坏，铝氧八面体解体，而释放出活性 AlAl3+3+ ，而被土，而被土壤胶体所吸附。壤胶体所吸附。

第二节 土壤碱度一、土壤碱性形成的机理一、土壤碱性形成的机理 土壤中的碱性物质主要是土壤中的碱性物质主要是 CaCa2+2+ 、、 MgMg2+2+ 、、 NaNa++ 的碳酸盐、重碳酸盐及胶体的碳酸盐、重碳酸盐及胶体吸附吸附 NaNa++ 。这些碱性物质水解，形成土壤碱性反应，而使土壤。这些碱性物质水解，形成土壤碱性反应，而使土壤 pHpH 升高。升高。11 、碳酸钙水解、碳酸钙水解 CaCOCaCO33+H+H22O = CaO = Ca2+2+ +HCO +HCO33

-- + OH + OH--

同时同时 HCOHCO33-- 浓度又受土壤空气中浓度又受土壤空气中 COCO22 分压控制。分压控制。

COCO2 2 + H+ H22O = HCOO = HCO33- - + H+ H++

当无当无 COCO22 ，， pHpH 可达可达 10.23 10.23 当当 COCO22 为 为 100%100% ，， pHpH 为为 6.136.13

在通常在通常 CO2 pHCO2 pH 为为 7.5 ~ 8.57.5 ~ 8.5 ， 石灰性土壤通常情况下， 石灰性土壤通常情况下 pHpH 不会很高。不会很高。22 、碳酸钠水解、碳酸钠水解 NaNa22COCO3 3 + H+ H22O = 2NaO = 2Na++ +HCO +HCO33

-- +OH +OH--

33 、交换性钠水解、交换性钠水解 胶体—胶体— NaNa++ + H + H22O = O = 胶体—胶体— HH++ +Na +Na++ +OH +OH--

第二节 土壤碱度二、土壤碱度指标二、土壤碱度指标 11 、、 pHpH ：： pHpH 大，碱性越强大，碱性越强 22 、总碱度：指土壤溶液或灌溉水中、总碱度：指土壤溶液或灌溉水中 HCOHCO33

-- 和和 COCO332-2- 的总量。单位的总量。单位 cmol/L cmol/L 、、

cmol/kgcmol/kg 。。 11 ）含）含 COCO33

2-2- 、、 HCOHCO33-- 碱土金属盐，碱土金属盐， CaCOCaCO33 、、 MgCOMgCO33 溶解度较小，正常溶解度较小，正常

COCO22 浓度，浓度， PHPH 在在 7.57.5 ～～ 8.58.5

22 ）） COCO332-2- HCO HCO33

-- 碱金属盐，碱金属盐， NaNa++ 盐、盐、 KK++ 盐，水解产生强碱性。盐，水解产生强碱性。 土壤总碱度可用中和滴定法测定。土壤总碱度可用中和滴定法测定。 33 、碱化度、碱化度 ESPESP

指土壤胶体吸附指土壤胶体吸附 NaNa++占阳离子交换量的百分数。占阳离子交换量的百分数。 ESPESP 在在 5-15%5-15% 碱化土，碱化土， ESPESP ＞＞ 15%15% 碱土，土壤碱土，土壤 pHpH 高，干时刀枪不入，高，干时刀枪不入，湿时滴水不漏。湿时滴水不漏。

第二节 土壤碱度三、气候对土壤反应的影响三、气候对土壤反应的影响 11 、我们国家土壤酸碱度分布规律：东南酸、西北碱，这种分布规律主要是、我们国家土壤酸碱度分布规律：东南酸、西北碱，这种分布规律主要是受气候条件的影响。受气候条件的影响。 长江以南高温高湿，风化作用强，盐基离子大量淋失，土壤补偿离子以长江以南高温高湿，风化作用强，盐基离子大量淋失，土壤补偿离子以 HH++ 、、 AlAl3+3+ 为主，盐基饱和度低，酸性强。为主，盐基饱和度低，酸性强。 西北地区，干旱少雨风化释放盐基离子在土体中积累，西北地区，干旱少雨风化释放盐基离子在土体中积累， KK 、、 NaNa 、、 CaCa 、、MgMg 形成形成 COCO33

2-2- 盐或盐或 HCOHCO33-- 盐，土壤盐基是饱的，土壤多显碱性或中性。盐，土壤盐基是饱的，土壤多显碱性或中性。

22 、盐基饱和度与土壤酸度的关系、盐基饱和度与土壤酸度的关系 二者关系密切二者关系密切 土壤土壤 pH pH ＜＜ 5.0 5.0-5.5 5.5-6.0 6.70-7.55.0 5.0-5.5 5.5-6.0 6.70-7.5

BSBS （（ %% ） ＜） ＜ 30 30-60 60-80 80-10030 30-60 60-80 80-100

若吸附有若吸附有 K+K+ 、Ｎ、Ｎ a+a+ ，则，则 pHpH 显著升高。显著升高。

第二节 土壤碱度四、母质影响四、母质影响 母质中或基岩中盐基数量差异，影响土壤反应。母质中或基岩中盐基数量差异，影响土壤反应。 酸性盐花岗岩　　基性岩玄武岩酸性盐花岗岩　　基性岩玄武岩 石灰岩石灰岩

五、水文地质影响五、水文地质影响 地下水位、水质地下水位、水质 地形，如松嫩平原为闭流区地形，如松嫩平原为闭流区

第三节 土壤缓冲作用一、概念一、概念 土壤中加入少量酸或碱时，土壤土壤中加入少量酸或碱时，土壤 pHpH 不做相应改变，土壤这种抗拒酸碱改不做相应改变，土壤这种抗拒酸碱改变的能力。变的能力。 单位：单位质量土壤改变单位：单位质量土壤改变 pHpH 单位所需酸或碱的数量。单位所需酸或碱的数量。 意义：使得土壤具有一个稳定的意义：使得土壤具有一个稳定的 pHpH 环境，环境， pHpH 不发生巨烈变化，有利于不发生巨烈变化，有利于植物生长。植物生长。

第三节 土壤缓冲作用二、产生的原因二、产生的原因 11 、弱酸及其盐类，构成一个缓冲系 、弱酸及其盐类，构成一个缓冲系 例如：碳酸盐体系，在通常例如：碳酸盐体系，在通常 COCO22 浓度下，浓度下， CaCOCaCO33 石灰性土壤石灰性土壤 pHpH 在在 7.5-8.57.5-8.5

例如：硅酸盐体系等例如：硅酸盐体系等 22 、土壤胶体作用、土壤胶体作用 土壤胶体带有负电荷，吸附阳离子，包括盐基离子和致酸离子，盐基离子对酸土壤胶体带有负电荷，吸附阳离子，包括盐基离子和致酸离子，盐基离子对酸有缓冲作用，致酸离子对碱具有缓冲作用。有缓冲作用，致酸离子对碱具有缓冲作用。 胶体—胶体— CaCa2+2+ + 2H + 2H++ = = 胶体 — 胶体 — 2H2H++ +Ca +Ca2+2+

胶体—胶体— HH++ + NaOH = + NaOH = 胶体—胶体— NaNa++ + H + H22OO

胶体—胶体— AlAl3+3+ + 3NaOH = + 3NaOH = 胶体—胶体— 3Na+ +Al(OH)3Na+ +Al(OH)33

盐基饱和度大对酸缓冲作用强；盐基饱和度小对碱缓冲作用强。盐基饱和度大对酸缓冲作用强；盐基饱和度小对碱缓冲作用强。 33 、铝缓冲作用、铝缓冲作用 在在 pHpH ＜＜ 5.05.0 酸性土壤中，酸性土壤中， AlAl3+3+ 对碱具有缓冲能力。对碱具有缓冲能力。 44 、有机质的作用、有机质的作用 土壤有机质中有腐殖酸（胡、富），其它一些低分子有机酸，含有羧基、酚羟土壤有机质中有腐殖酸（胡、富），其它一些低分子有机酸，含有羧基、酚羟基、氨基等，对酸碱均有缓冲作用。基、氨基等，对酸碱均有缓冲作用。

第三节 土壤缓冲作用三、影响土壤酸碱缓冲作用的因素三、影响土壤酸碱缓冲作用的因素 11 、土壤有机质数量：有机质多，缓冲作用大。、土壤有机质数量：有机质多，缓冲作用大。 22 、无机胶体种类：蒙＞伊＞高＞铁铝氧化物、无机胶体种类：蒙＞伊＞高＞铁铝氧化物 33 、质地：粘＞壤＞砂、质地：粘＞壤＞砂

第四节 土壤反应对土壤肥力影响一、不同植物适宜生长一、不同植物适宜生长 pHpH 不同不同 P187P187 表表 9-49-4

南方植物多喜酸性，微酸性土壤南方植物多喜酸性，微酸性土壤 北方植物多喜中性，微碱性土壤北方植物多喜中性，微碱性土壤 杜鹃、茶、只生长酸性土壤，为酸性土壤指导植物杜鹃、茶、只生长酸性土壤，为酸性土壤指导植物 盐蒿、碱草只生长碱性土壤，为碱性土壤指导植物盐蒿、碱草只生长碱性土壤，为碱性土壤指导植物

二、不同微生物适宜二、不同微生物适宜 pHpH 不同不同 11 、细菌适宜中性、细菌适宜中性 22 、放线菌适宜中性、微碱性、放线菌适宜中性、微碱性 pHpH

33 、真菌适宜酸性，做微生物培养基，调、真菌适宜酸性，做微生物培养基，调 pHpH 的缓冲液。的缓冲液。

第四节 土壤反应对土壤肥力影响三、影响土壤养分有效性三、影响土壤养分有效性 11 、、 N pHN pH ＞＞ 5.75.7 有效性高有效性高 22 、、 Ca Mg 6-8.5 Ca Mg 6-8.5 有效性高有效性高 33 、、 P 6-7 P 6-7 有效性高有效性高 44 、、 K pHK pH ＞＞ 6.5 6.5 有效性高有效性高 55 、、 S pHS pH ＞＞ 5.5 5.5 有效性高有效性高 66 、、 FeFe 、、 MnMn 、、 ZnZn 、、 CuCu 、、 CoCo酸性强酸性强 酸性有效性高酸性有效性高 77 、、 Mo pHMo pH ＞＞ 66

88 、、 B pH5-7B pH5-7

第四节 土壤反应对土壤肥力影响四、强酸性土壤中铝、锰胁迫与毒害作用四、强酸性土壤中铝、锰胁迫与毒害作用 11 、、 pHpH ＜＜ 5.55.5 ，土壤矿物质中和有机络合态的铝、锰均易被活化。，土壤矿物质中和有机络合态的铝、锰均易被活化。 22 、代换性、代换性 AlAl3+3+ 饱和度＞饱和度＞ 90%90% ，产生较多游离，产生较多游离 AlAl3+3+ ，当游离，当游离 AlAl3+3+≥0.2cmol/≥0.2cmol/

kgkg 时，使作物受害，根系短粗，影响养分吸收。施用石灰，时，使作物受害，根系短粗，影响养分吸收。施用石灰， pHpH 达达 5.3-6.3 5.3-6.3 ，，AlAl3+3+沉淀，毒害消除。沉淀，毒害消除。 33 、交换态锰达、交换态锰达 2-9cmol/kg2-9cmol/kg ，植株中锰＞，植株中锰＞ 1g/kg1g/kg 时，产生锰毒害作用，施时，产生锰毒害作用，施用石灰，用石灰， pHpH ＞＞ 66 ，可消除锰毒害，另外，长期淹水植物易受锰毒害作用。，可消除锰毒害，另外，长期淹水植物易受锰毒害作用。

第四节 土壤反应对土壤肥力影响五、土壤酸度调节五、土壤酸度调节 11 、土壤酸度过大，、土壤酸度过大， pHpH 过低，可施用石灰石粉，生石灰（过低，可施用石灰石粉，生石灰（ CaOCaO ），熟石灰），熟石灰（（ Ca(OH)Ca(OH)22 ）中和土壤酸度，石灰石粉作用缓慢，但后效长。）中和土壤酸度，石灰石粉作用缓慢，但后效长。

22 、施用量、施用量 == 土壤质量土壤质量 ×× 阳离子交换量阳离子交换量 ×× （（ 1-BS1-BS ）） ×× 摩尔质量摩尔质量 ×× 石灰常数石灰常数 石灰石粉，石灰常数石灰石粉，石灰常数 1.3 1.3 生石灰石灰常数 生石灰石灰常数 0.50.5

33 、例如：某红壤、例如：某红壤 pH5.0pH5.0 ，耕层土壤，耕层土壤 2.25×102.25×1066kg/hmkg/hm22 ，， CEC=10cmol(+)/kgCEC=10cmol(+)/kg ，， BS=60%BS=60%

(1)(1) 求施用生石灰求施用生石灰 (CaO 56)(CaO 56) 数量？数量？ (2)(2) 若中和游离酸需用生石灰数量？土壤含水量若中和游离酸需用生石灰数量？土壤含水量 20%20%

解：解： 11 、 、 2.25×102.25×1066×10×(1-60%)×10×10×(1-60%)×10-2-2×(56/2) ×0.5=1260kg/hm×(56/2) ×0.5=1260kg/hm22

22 、 、 pH=5.0HpH=5.0H++ 数量：数量： 2.25×102.25×1066×20%×10×20%×10-5-5=4.5mol/hm=4.5mol/hm22

pH=7.0HpH=7.0H++ 数量：数量： 2.25×102.25×1066×20%×10×20%×10-7-7=0.0454mol/hm=0.0454mol/hm22

中和需中和需 CaOCaO ：： (4.5-0.045) ×(56/2)=124.74g(4.5-0.045) ×(56/2)=124.74g

第四节 土壤反应对土壤肥力影响六、改良土壤的碱性反应六、改良土壤的碱性反应 11 、施用有机肥，释放、施用有机肥，释放 COCO22 ，增加土壤中，增加土壤中 CaCOCaCO33 ，降低，降低 pHpH

22 、施用、施用 SS 、硫化铁、废硫酸、、硫化铁、废硫酸、 FeSOFeSO44

33 、施用生理酸性肥料、施用生理酸性肥料 44 、碱土施用石膏、硅酸钙、碱土施用石膏、硅酸钙