土壤的酸性 ppt

地理科学152 游义 2016年10月30日
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CONTENTS
土壤酸化过程 土壤酸的类型
土壤酸度的指标 影响土壤酸度的因素 土壤酸度的调节
目录
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一、土壤 酸化过程
土壤中H+的来源
土壤的铝化
土壤中H+的来源
在多、强降雨地区，降雨量大大超过蒸发量，土壤及其
母质的淋溶作用非常强烈，土壤溶液中的盐基离子容易 随谁渗滤向下移动，使土壤中易溶成分减少。这时溶液
<4.5 4.5-5.5 5.5-6.0 6.0-6.5 6.5-7.0
极强酸性 强酸性 酸性 弱酸性 中性
7.0-7.5 7.5-8.5 8.5-9.5 >9.5
弱碱性 碱性 强碱性 极强碱性
石灰位
土壤酸度主要决定于胶体吸附的致酸离子H+、Al3+，其
次决定于致酸离子与交换性盐基离子(以Ca2+为主)的相互比例
中的H+取代土壤吸收性复合体上的金属离子，被土壤吸
附，使土壤盐基饱和度下降、氢饱和度增加，引起土壤 酸化。
土壤中H+的来源
土壤溶液中H+ 可由下述途径补给：
（1）水的解离： H2O
所以将有新的H+释放出来。
H++OH-
水的解离系数虽然很小，但由于H+被土壤吸附而使其解离平衡受到破坏，
（2）碳酸解离：H2CO3
（4）酸雨 PH<5.6的酸化大气化学物质，通过干、湿沉降两种途径降落 到地面，其中随降雨夹带大气酸性物质到达地面的称为湿沉降，习惯上又 称为酸雨，是土壤H+的重要来源之一。 （5）其他无机酸。土壤中存在的各种各样的无机酸。 硝化作用产生硝酸 、硫化作用可产生硫酸；
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。 氢离子进入土壤 ， 随着阳离子交换作用的进行，土壤盐基 饱和度下降，而氢离子饱和度渐渐提高。 当土壤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
土壤pH测定时的稀 释效应，应控制土水比( 一般1:2.5)
中性点趋近，即酸性土
pH升高，碱性土pH降低 。
五、土壤 酸度的调节
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（CaO）和熟石灰（Ca(OH)2）。 CaO + H2O ==== Ca(OH)2
交换性酸
用中性盐溶液浸提而测得的酸量只是土壤潜性酸量的大部分，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
用碱滴定溶液中醋酸的总量即是水解酸的量。土壤水解酸反应生成难电离 的 Al(OH)3 和 CH3COOH ，所以反应向右进行彻底，即土壤胶体中吸附的 H+和Al3+能较完全被交换出来。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。
H+ 增加，土壤酸化
离子交换
二、土壤 酸的类型
活性酸
潜性酸
活性酸
定义：与土壤固相 处于平衡时土壤溶 液中游离的H+所表 现的酸度。
活性酸度的表示：
决定土壤溶液中H+ 浓度，通常用pH值 表示，即pH=lg[H+]
潜性酸
定义：吸附在土壤 胶体表面的交换性 H+ 和Al3+转移到溶 液中成为溶液中的 H+ 后才可能显示 出来的酸性。
pH=pOH=7
土壤pH表示法：pH(H2O)—水浸提； pH(KCl)—中性盐1mol/L KCl溶液浸提。 一般土壤pH(H2O)＞pH(KCl)。 地理分布。我国土壤大部分pH在4.5~8.5之间。 “
南酸北碱，沿海偏酸，内陆偏碱”的地带性特点。
我国土壤酸碱度分级
pH值 酸碱度分级 pH值 酸碱度分级
离子脱离了八面体晶体的束缚，变成活性铝离子。
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，交换性铝离子解吸后，水解形成酸性：
Al3++ 3H2O Al(OH)3 + 3H+
土壤的酸化过程
Al3+ Al3+ Mg2+ Ca2+ K+
土壤 胶体
Na+ Ca2+
Mg2+
K+
H+
H+
Na+
盐基离子淋溶
土壤酸度的数量指标
1、交换性酸 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浸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。 Al3++3H2O 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+H2O CH3COOH+NaOH 水解酸的测定是用1mol/L的CH3COONa(pH 8.3)处理土壤。 Al(OH)3+3H+ 交换性酸是酸度的容量因素，单位Cmol/kg。
水稻土及其母质的pH与pH-0.5pCa的比较 土壤 类型 砖红壤 红 壤 黄棕壤 pH pH –0.5pCa
水稻土
5.23 6.56 6.86
母质
5.12 5.15 5.71
相差
0.11 1.41 1.12
水稻土
3.40 4.93 5.32
母质
2.29 3.02 3.91
相差
1.11 1.91 1.41
交换酸和水解酸的实质是不同的，水解酸的实际测定，因用pH 8.3的 CH3COONa，既测定出羟基化表面解离的H+，也测出了因Na+交换出的氢离子 和铝离子产生的交换酸度，还包括了土壤溶液中的活性酸，因此测定结果是土 壤总酸度。
四、影响土壤 酸度的因素
影响土壤酸度的因素
2、生物
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” 局 面，与气候条件有关密切相 关。 植物根系和微生物通过呼吸作用 产生CO2，有机质矿质化也产生 CO2，CO2溶解于水成碳酸。 土壤中专性微生物如硫化硝化细 菌，将含硫含氮有机物转化成硫 酸和硝酸，增强了土壤酸度。 施用酸性肥或生理 酸性肥，导致土壤 酸化。
先有活性酸，后有潜性酸；
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。
潜性酸大大地大于活性酸；
活性酸与潜性酸处于动态平衡 中。
三、土壤 酸度的指 标
强度指标
土壤PH
石灰位 交换性酸
数量指标
水解性酸
土壤PH
pH=-lg(H+)（土壤平衡溶液） 中性溶液：c (H+)=c(OH-)=10-7mol/L，
在。其代入溶液后同样水解产生H+离子：
Al(OH)2++2H2O Al(OH)3+2H+
土壤交换性H+的离解也是溶液的H+来源。
强酸性土—以交换性 Al3+和
以共价键紧缚的H+及Al3+占
优势
酸性土—致酸离子以羟基铝
离子为主。 中性、碱性土—交换性阳离
子则以盐基离子为主。
活性酸与潜性酸的关系
活性酸 潜性酸
原理
降低酸度，提高盐基饱和度
促进团粒结构的形成
提高磷酸盐、钼酸盐等的有效性
施用石灰的益处
提高微生物的活性 抑制铁、铝、锰的毒性
谢谢
3、施肥和灌溉
4、母质
母质中含酸性物 质使土壤酸 化。
1、气候
影响土壤酸度的因素
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土壤空气的CO2分压
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土壤氧化还原条件
土壤淹水还原pH向
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酸雨
石灰性土壤 pH 随 Pco2 增大而降低，变化于 7.5~8.5之间(田间)。 CaCO3-CO2-H2O体系 ：pH=6.03-2/3lgPco2
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土壤水分含量
，即盐基饱和度。 在交换性阳离子以 Ca2+ 为主的土壤溶液中，为一定值，
取负对数为 pH-1/2pCa ，定义为石灰位，将 H+ 与 Ca2+ 数量联
系起来，既是酸度指标，又是钙的有效度指标。 pH-1/2pCa是Ca(OH)2(石灰)的化学位的简单函数，称钙
的养分位，比pH更全面和更明显地反映土壤酸度。
源自文库
H+ +HCO3-
土壤中的碳酸主要由CO2溶解于H2O生成，而CO2是植物根系和微生物的 呼吸以及有机物质分解时产生的，所以植物根际的H+ 活度要强一些。
土壤中H+的来源
土壤溶液中H+ 可由下述途径补给：
（3）有机酸的解离R-COOH R-COO- + H+ 土壤有机质分解的中 间产物如草酸、柠檬酸等多种低分子有机酸 ，在通气不良以及真菌活动 的情况下，有机酸很可能累积很多。土壤中的胡敏酸和富啡酸分子在不同 的PH条件下，可释放出几个H+ 。
表现形式： 这些离子只有当
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。 代换性酸
测定方法：
水解性酸
活性酸和潜性酸的平衡关系
(1)强酸性土 交换性Al3+与溶液Al3+平衡,溶液中Al3+水解显示酸性： Al3++3H2O Al(OH)3+3H+ 强酸性土中，Al3+大大多于交换性H+,是活性酸（溶液H+离 子）的主要来源。 如：pH＜4.8的红壤，交换性Al3+占总酸度的95%以上 (2)酸性和弱酸性土 盐基饱和度高，交换性铝以 Al(OH)2+ 、 Al(OH)2+ 等形态存