土壤学教学课件：第六章 土壤溶液与土壤反应

第六章第六章 土壤溶液与土壤反应土壤溶液与土壤反应 q第一节土壤溶液及其组成第一节土壤溶液及其组成q第二节土壤酸碱反应及其调节第二节土壤酸碱反应及其调节q第三节第三节土壤氧化还原反应土壤氧化还原反应一、土壤溶液的概念与作用一、土壤溶液的概念与作用 q土壤溶液：土壤溶液：通常定义为含有溶质和溶解性气体的土通常定义为含有溶质和溶解性气体的土壤间隙水。壤间隙水。第一节土壤溶液及其组成第一节土壤溶液及其组成第一，是大多数土壤化学反应和形成过程发生的第一，是大多数土壤化学反应和形成过程发生的场所，与环境间物质交换的载体，物质迁移与运场所，与环境间物质交换的载体，物质迁移与运动的基础；动的基础；第二，土壤溶液是植物根系获取养分的源泉，对第二，土壤溶液是植物根系获取养分的源泉，对土壤各种理化性质起着重要作用。土壤各种理化性质起着重要作用。二、土壤溶液的组成和浓度二、土壤溶液的组成和浓度 q土壤溶液中存在分子态、离子态和胶体态的溶解物土壤溶液中存在分子态、离子态和胶体态的溶解物质。包括无机化合物、有机化合物、有机质。包括无机化合物、有机化合物、有机-无机复合无机复合物、气体及最细小的胶体水溶胶。物、气体及最细小的胶体水溶胶。土壤溶液浓度：土壤溶液浓度：一般土壤中，大多为万分之几；一般土壤中，大多为万分之几；在盐土和碱土中，千分之几至百分之几。在盐土和碱土中，千分之几至百分之几。l植物土壤溶液的总浓度适宜范围为植物土壤溶液的总浓度适宜范围为2002001000mg/kg1000mg/kg。l当土壤溶液浓度大于当土壤溶液浓度大于1000mg/kg1000mg/kg时，根系就很难吸收水分和时，根系就很难吸收水分和养料。一次施肥过多，造成养料。一次施肥过多，造成“烧苗烧苗”。l当土壤溶液浓度小于当土壤溶液浓度小于200mg/kg200mg/kg时，缺乏养分。时，缺乏养分。一、土壤中酸碱来源及影响因素一、土壤中酸碱来源及影响因素 （一）土壤酸的来源（一）土壤酸的来源 1 1、土壤中、土壤中H H的来源的来源（1 1）水的解离：）水的解离：）水的解离：）水的解离：（2 2）碳酸解离：）碳酸解离：）碳酸解离：）碳酸解离：（3 3）有机酸的解离：草酸、柠檬酸、富里酸等）有机酸的解离：草酸、柠檬酸、富里酸等）有机酸的解离：草酸、柠檬酸、富里酸等）有机酸的解离：草酸、柠檬酸、富里酸等（4 4）酸雨：）酸雨：）酸雨：）酸雨：pHpH值小于值小于值小于值小于5.65.6（5 5）其它无机酸：生理酸性肥料、细菌分解）其它无机酸：生理酸性肥料、细菌分解）其它无机酸：生理酸性肥料、细菌分解）其它无机酸：生理酸性肥料、细菌分解第二节土壤酸碱反应及其调节第二节土壤酸碱反应及其调节（二）土壤碱的来源（二）土壤碱的来源 q1 1、土壤碱式盐的水解：、土壤碱式盐的水解：q2 2、吸附性盐基离子、吸附性盐基离子(Na(Na+、CaCa2+2+)水解作用：水解作用：（三）土壤中酸碱的影响因素（三）土壤中酸碱的影响因素 1、气候因素气候因素:温暖湿润酸性土、寒冷干燥碱性土温暖湿润酸性土、寒冷干燥碱性土2、母质影响母质影响：基性岩、超基性岩土基性岩、超基性岩土 壤中性壤中性-偏碱；偏碱；酸性岩土壤偏碱酸性岩土壤偏碱 石灰岩母质土壤石灰岩母质土壤pH值不超过值不超过8.53、有机质：有机质：分解产生二氧化碳、有机酸及无机酸。分解产生二氧化碳、有机酸及无机酸。4、盐基饱和度：盐基饱和度：80%80%以上，以上，6 67 7 5.大气污染：大气污染：二氧化硫产生酸雨二氧化硫产生酸雨6、施肥浇水施肥浇水生理酸性肥：硫酸铵、氯化铵、硫酸钾、生理酸性肥：硫酸铵、氯化铵、硫酸钾、生理酸性肥：硫酸铵、氯化铵、硫酸钾、生理酸性肥：硫酸铵、氯化铵、硫酸钾、氯化钾氯化钾氯化钾氯化钾生理碱性肥料：硝酸钠、硝酸钙生理碱性肥料：硝酸钠、硝酸钙生理碱性肥料：硝酸钠、硝酸钙生理碱性肥料：硝酸钠、硝酸钙重过磷酸钙和磷酸一铵释出的磷酸能使施肥区局部酸化重过磷酸钙和磷酸一铵释出的磷酸能使施肥区局部酸化污水灌溉污水灌溉 二、土壤中酸碱存在形式与表示方法二、土壤中酸碱存在形式与表示方法 （一）、土壤中酸的存在形式与表示方法（一）、土壤中酸的存在形式与表示方法 土壤中的酸有两种存在状态：土壤中的酸有两种存在状态：活性酸和潜性酸活性酸和潜性酸1 1、活性酸、活性酸：以土壤溶液中的：以土壤溶液中的H直接表现出的酸度。直接表现出的酸度。中国土壤中国土壤根据土壤根据土壤pHpH将土壤酸碱度分将土壤酸碱度分为为五五级级：pHpH5.05.05.0-6.55.0-6.56.5-7.56.5-7.57.5-8.57.5-8.58.58.5级别强酸酸性中性碱性强碱级别强酸酸性中性碱性强碱我国土壤酸碱反应的地区性差异是我国土壤酸碱反应的地区性差异是“南酸北碱南酸北碱”。q2、潜在酸度潜在酸度 q土壤潜在酸度土壤潜在酸度是指土壤中交换性氢离子、铝离子、是指土壤中交换性氢离子、铝离子、羟基铝离子被交换进入溶液后引起的酸度，以羟基铝离子被交换进入溶液后引起的酸度，以cmol/kg表示。表示。q（1）交换性酸度）交换性酸度土壤中通过阳离子交换反应进入土壤中通过阳离子交换反应进入溶液的氢离子浓度称交换性酸度。溶液的氢离子浓度称交换性酸度。q（2）水解性酸度）水解性酸度用弱酸强碱盐浸提土壤后，所测用弱酸强碱盐浸提土壤后，所测定的酸度称为水解性酸度。定的酸度称为水解性酸度。q潜性酸决定着土壤的总酸度，活性酸度是土壤酸性潜性酸决定着土壤的总酸度，活性酸度是土壤酸性的强度指标，潜在酸度则是土壤酸性的容量指标。的强度指标，潜在酸度则是土壤酸性的容量指标。q活性酸与潜在酸可相互转化。活性酸与潜在酸可相互转化。（二）土壤中碱的表示方法（二）土壤中碱的表示方法 1 1、总碱度、总碱度、总碱度、总碱度是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的总量。即根的总量。即根的总量。即根的总量。即q总碱度总碱度总碱度总碱度COCO3 32-2-HCOHCO3 3-【cmolcmol（）（）（）（）/L/L】2 2、碱化度、碱化度、碱化度、碱化度（钠碱化度：（钠碱化度：（钠碱化度：（钠碱化度：ESPESP）q是指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量是指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量是指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量是指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量的百分率。的百分率。的百分率。的百分率。q作为碱土分类及碱化土壤改良利用的指标和依据。作为碱土分类及碱化土壤改良利用的指标和依据。作为碱土分类及碱化土壤改良利用的指标和依据。作为碱土分类及碱化土壤改良利用的指标和依据。q碱化层的碱化度碱化层的碱化度碱化层的碱化度碱化层的碱化度vv2020，表层含盐量，表层含盐量，表层含盐量，表层含盐量5%9.0pH9.0定为碱土。定为碱土。定为碱土。定为碱土。vv5 51010轻度碱化轻度碱化轻度碱化轻度碱化vv10101515为中度碱化为中度碱化为中度碱化为中度碱化vv15152020为强碱化。为强碱化。为强碱化。为强碱化。三、土壤酸碱性与土壤质量的关系三、土壤酸碱性与土壤质量的关系 （一）（一）土壤酸碱性对土壤化学性质的影响土壤酸碱性对土壤化学性质的影响 1、氮素氮素有机氮矿化以有机氮矿化以pH值值6.08.0时最好时最好2、磷素磷素pH值值 6.57.5时有效性最高，时有效性最高，Ca(H2PO4)2的形态。的形态。3、钾、钙、镁、硫素钾、钙、镁、硫素酸性土壤中，有效性高，但易于淋失，酸性土壤中，有效性高，但易于淋失，常感到缺乏；钙、镁在常感到缺乏；钙、镁在pH值值8.5的土壤中，生成钙、镁的的土壤中，生成钙、镁的碳酸盐类沉淀，降低有效性。碳酸盐类沉淀，降低有效性。4、微量元素微量元素锌、铜、铁、锰、硼，在酸性土壤中高。锌、铜、铁、锰、硼，在酸性土壤中高。在在pH5.5的强酸性土壤中，易造成铝锰胁迫与毒害的强酸性土壤中，易造成铝锰胁迫与毒害在石灰性土壤里常因生成沉淀物而降低有效性在石灰性土壤里常因生成沉淀物而降低有效性硼在酸性土生成硼酸铁、硼酸铝降低有效性，随硼在酸性土生成硼酸铁、硼酸铝降低有效性，随pH值的升值的升高而有效性增加。高而有效性增加。（二）（二）土壤酸碱性对土壤物理性质的影响土壤酸碱性对土壤物理性质的影响 土壤过酸或过碱，结构性变差，粘重，土壤水、气、土壤过酸或过碱，结构性变差，粘重，土壤水、气、热不协调。热不协调。（三）（三）土壤酸碱性对土壤生物的影响土壤酸碱性对土壤生物的影响 多数植物适于中性至微酸性多数植物适于中性至微酸性水稻水稻6.06.07.57.5麻麻类类6.06.07.07.0小麦小麦6.56.57.57.5花生花生6.06.07.57.5棉花棉花6.06.08.58.5芝麻芝麻6.06.07.57.5油菜油菜6.06.07.57.5烟草烟草5.05.07.57.5玉米玉米6.06.07.57.5瓜瓜类类6.06.08.58.5红红苕苕6.06.07.57.5蕃茄蕃茄6.06.07.07.0土豆土豆4.54.57.57.5茶树茶树4.54.56.06.0豆类豆类6.06.08.58.5油茶油茶4.54.56.0 6.0 （四）土壤酸碱性指标植物（四）土壤酸碱性指标植物 q酸性土壤指示植物酸性土壤指示植物v铁铁芒箕，生芒箕，生长长在在华华南酸性土壤上南酸性土壤上v地刷子，海拔地刷子，海拔较较高的冷湿区高的冷湿区v铺地蜈松，亚热带潮湿地区。铺地蜈松，亚热带潮湿地区。铁芒箕铁芒箕地刷子地刷子铺铺地地蜈蜈松松q钙质钙质土的指示植物土的指示植物v铁线藤，华南石灰岩区铁线藤，华南石灰岩区q盐盐土的指示植物土的指示植物v盐盐角草，河北和角草，河北和辽辽宁沿海宁沿海盐盐土土v盐爪爪，内陆盐土盐爪爪，内陆盐土盐盐角草角草盐爪爪盐爪爪q盐盐碱土的指示植物碱土的指示植物v灰灰绿绿碱蓬，碱蓬，华华北北东东北北盐盐土、碱土和土、碱土和盐盐碱土碱土v扁扁秆秆藨（藨（biaobiao）草，排水）草，排水差差的的盐盐、碱土碱土盐盐碱土碱土v柽柳，渤海边和内蒙西黄河沿岸盐土柽柳，渤海边和内蒙西黄河沿岸盐土扁秆藨草扁秆藨草柽柳柽柳四、土壤的酸碱缓冲性及其调节四、土壤的酸碱缓冲性及其调节（一）土壤酸碱缓冲性概念（一）土壤酸碱缓冲性概念 q土壤缓冲性土壤缓冲性是指土壤抵抗酸碱物质、减缓是指土壤抵抗酸碱物质、减缓pH变化的变化的能力。能力。q广义土壤缓冲性：广义土壤缓冲性：对营养元素、污染物质、氧化还对营养元素、污染物质、氧化还原都具有缓冲性，具有抵抗外界环境变化的能力。原都具有缓冲性，具有抵抗外界环境变化的能力。q意义：意义：由于土壤具有缓冲作用，土壤的酸碱度经常由于土壤具有缓冲作用，土壤的酸碱度经常保持在一定的范围内，避免了因施肥、根系呼吸、保持在一定的范围内，避免了因施肥、根系呼吸、微生物活动等引起的土壤反应的显著变化。微生物活动等引起的土壤反应的显著变化。（二）土壤酸碱缓冲体系（二）土壤酸碱缓冲体系1、碳酸盐体系：、碳酸盐体系：CO2浓度越高，浓度越高，pH越低。越低。2、硅酸盐体系：、硅酸盐体系：3、交换性阳离子体系、交换性阳离子体系胶体胶体M MH H胶体胶体H HM M胶体胶体H HMOHMOH胶体胶体M MH H2 2O O4、铝体系、铝体系在强酸条件在强酸条件(pH5)(pH 壤土壤土 砂土砂土3 3、土壤有机质、土壤有机质：成正相关：成正相关五五 土壤酸碱性的调节土壤酸碱性的调节 1、酸性土壤调节，酸性土壤调节，最常用的方法是施加石灰。最常用的方法是施加石灰。我国多用氧化钙或氢氧化钙我国多用氧化钙或氢氧化钙国外常用碳酸钙粉末国外常用碳酸钙粉末过量使用石灰，会导致土壤板结。过量使用石灰，会导致土壤板结。2、碱碱性性土土壤壤调调节节，常常使使用用石石膏膏（CaSO4）或或硫硫酸酸亚亚铁铁或硫磺等。或硫磺等。土壤pH升至7的石灰石粉需要量7.07.0CECCEC121225256.56.56.06.05.55.55.05.04.54.52 24 46 68 81010121214141616181820202222(a(a）(b(b）(c(c）(d(d）(a(a）砂土）砂土(c(c）壤土和粉壤土）壤土和粉壤土O.M.O.M.2.52.54 4CECCEC5 51818(b(b）砂壤土）砂壤土(d(d）粉粘壤土）粉粘壤土O.M.O.M.3 35 5石灰需要量（t/hm2）六、土壤酸碱度测定方法六、土壤酸碱度测定方法1.瓷板法瓷板法2.试纸法试纸法3.永久色阶比色法永久色阶比色法4.pH计法计法第三节第三节 土壤溶液中的氧化还原反应土壤溶液中的氧化还原反应 q一、土壤中的氧化还原体系一、土壤中的氧化还原体系q二、土壤氧化还原状况二、土壤氧化还原状况q三、影响氧化还原状况的因素及其调节三、影响氧化还原状况的因素及其调节 自 学