土壤的化学性质课件

第一节第一节 土壤胶体土壤胶体土壤胶体：土壤胶体：土壤胶体微粒土壤胶体微粒直径的上限一般取直径的上限一般取20002000毫毫微米微米（在胶体化学中，一在胶体化学中，一般指分散相物质的粒径在般指分散相物质的粒径在1-1001-100毫微米之间的为胶毫微米之间的为胶体物质体物质）。是土壤中高度分散的物质土壤中高度分散的物质1.土壤胶体的种类、土壤胶体的种类、构造构造2.土壤胶体的性质土壤胶体的性质3.土壤的离子交换土壤的离子交换第一节土壤胶体土壤胶体：土壤胶体微粒直径的上限一般取2011.1.土壤胶体的种类和构造土壤胶体的种类和构造1.1土壤胶体的种类土壤胶体的种类 土壤矿质胶体土壤矿质胶体 有机胶体有机胶体 有机有机-无机复合胶体无机复合胶体1.土壤胶体的种类和构造1.1土壤胶体的种类21.2土壤胶体的构造土壤胶体的构造晶形胶粒：晶形胶粒：胶体内部组成的分子或离子排列胶体内部组成的分子或离子排列组合有严格的规律。（无机胶体）组合有严格的规律。（无机胶体）非晶形胶粒非晶形胶粒：胶体内部组成的分子或离子排：胶体内部组成的分子或离子排列无严格的规律。（有机胶体）列无严格的规律。（有机胶体）1.2土壤胶体的构造晶形胶粒：胶体内部组成的分子或离子排列组3 非晶形胶粒非晶形胶粒 晶形晶形胶粒胶粒非晶形胶粒4（1）微粒核（胶核）微粒核（胶核）微粒核是土壤胶体微粒的核心部分，它是由组微粒核是土壤胶体微粒的核心部分，它是由组成胶体微粒的基本物质的分子群所组成成胶体微粒的基本物质的分子群所组成。胶核胶核（2 2）扩散双电层）扩散双电层 扩散双电层是胶体表面电荷吸引反号电荷扩散双电层是胶体表面电荷吸引反号电荷离子，在固相界面正负电荷分别排成两层，在离子，在固相界面正负电荷分别排成两层，在电解质溶液中部分反号离子呈扩散状态分布。电解质溶液中部分反号离子呈扩散状态分布。扩散双电层分以下两层扩散双电层分以下两层。双电层双电层（1）微粒核（胶核）5决定电位离子层决定电位离子层 是吸附在胶粒核表面，决定胶粒电荷是吸附在胶粒核表面，决定胶粒电荷正负及大小的一层离子。正负及大小的一层离子。补偿离子层补偿离子层 分为两个层次：分为两个层次：非活性补偿离子层非活性补偿离子层活性补偿离子层活性补偿离子层（3）胶团间溶液：胶团间溶液：胶体分散体系中的分散介质，胶粒之间胶体分散体系中的分散介质，胶粒之间的土壤溶液。的土壤溶液。决定电位离子层（3）胶团间溶液：6胶体微粒的扩散双电层构造图式胶体微粒的扩散双电层构造图式胶体微粒的扩散双电层构造图式7胶胶团团双双电电层层胶胶核核补偿补偿层层（双（双电外电外层）层）定位离子层定位离子层（双电内层）（双电内层）不活动层不活动层扩散层扩散层胶核胶核微微粒粒团团胶胶粒粒胶双电层胶核补偿层（双电外层）定位离子层（双电内层）不活动层82.2.土壤胶体的性质土壤胶体的性质2.1巨大的比表面和表面能巨大的比表面和表面能 比表面比表面是指单位重量固体颗粒的表面积是指单位重量固体颗粒的表面积。在物体的表面，由于表面分子的四周不都是在物体的表面，由于表面分子的四周不都是相同的分子，受到的力就不均衡，使表面分相同的分子，受到的力就不均衡，使表面分子对外表现有剩余能量，这种能量是由于表子对外表现有剩余能量，这种能量是由于表面的存在而产生，所以叫做面的存在而产生，所以叫做表面能表面能。2.土壤胶体的性质2.1巨大的比表面和表面能92.2 2.2 带电性带电性 土壤胶体微粒都带有一定的电荷，在多土壤胶体微粒都带有一定的电荷，在多数情况下带负电荷，但也有带正电荷的，还数情况下带负电荷，但也有带正电荷的，还有因环境条件不同而带不同电荷的两性胶体。有因环境条件不同而带不同电荷的两性胶体。土壤胶体微粒带电的主要原因是由于微粒表土壤胶体微粒带电的主要原因是由于微粒表面分子本身的解离所致。面分子本身的解离所致。2.2带电性10（2）腐殖质胶体带电腐殖质胶体带电COOHCOOHOHOH由于腐殖质分子量大、官能团多，解离后由于腐殖质分子量大、官能团多，解离后带电量大，对土壤保肥供肥性有重要影响。带电量大，对土壤保肥供肥性有重要影响。（1）含水二氧化硅（）含水二氧化硅（H2SiO3）H2SiO3SiO322H（2）腐殖质胶体带电（1）含水二氧化硅（H2SiO3）11同晶置换作用同晶置换作用粘粘土土矿矿物物晶晶质质中中的的一一种种离离子子被被另另一一种种离离子子取取代代的的过过程程。在在这这个个过过程程中中，只只改改变变了了矿矿物物质质的的化化学学成成分分，而而矿矿物物的的结结晶构造不变，故叫做同晶置换作用。晶构造不变，故叫做同晶置换作用。（3）粘土矿物胶体带电）粘土矿物胶体带电土壤中粘土矿物胶体一般都带负电荷，土壤中粘土矿物胶体一般都带负电荷，其电荷来源有以下几个方面：其电荷来源有以下几个方面：同晶置换作用（3）粘土矿物胶体带电12 永久电荷：永久电荷：在岩石化学风化过程中，因粘在岩石化学风化过程中，因粘土矿物晶格内发生同晶置换而产生的电荷。土矿物晶格内发生同晶置换而产生的电荷。永久电荷：在岩石化学风化过程中，因粘土矿物晶格内13晶格破碎边缘带电晶格破碎边缘带电矿物质风化破碎过程中，晶格边缘离矿物质风化破碎过程中，晶格边缘离子一部分电荷未被中和而产生剩余电荷，子一部分电荷未被中和而产生剩余电荷，使晶体边缘带电。使晶体边缘带电。晶格表面分子的解离晶格表面分子的解离当土壤溶液当土壤溶液pH值变化时，晶格表面的值变化时，晶格表面的OH基发生解离。基发生解离。晶格破碎边缘带电晶格表面分子的解离14 可变电荷：可变电荷：随土壤随土壤pH值条件而改变的电荷，值条件而改变的电荷，是由于胶体颗粒表面基团的解离或质子化是由于胶体颗粒表面基团的解离或质子化而引起的。而引起的。可变电荷：随土壤pH值条件而改变的电荷，是由于胶体颗15表面既带负电荷，亦带正电荷的土表面既带负电荷，亦带正电荷的土壤胶体称两性胶体壤胶体称两性胶体,随溶液土壤反应的随溶液土壤反应的变化而变化（三水铝石、腐殖质上的变化而变化（三水铝石、腐殖质上的某些原子团在不同某些原子团在不同pH条件下等）。条件下等）。4两性胶体带电两性胶体带电表面既带负电荷，亦带正电荷的土壤胶体称两性胶体,随溶液土壤16以以Al（OH）3为例说明如下：为例说明如下：在碱性环境中带负电：在碱性环境中带负电：Al（OH）3NaOHAl（OH）2ONaH2OAl（OH）3HClAl（OH）2ClH2O在酸性环境中带正电：在酸性环境中带正电：以Al（OH）3为例说明如下：在碱性环境中带负电：Al（O17 等电点等电点：在某一：在某一pH条件下，当负电荷和条件下，当负电荷和正电荷的数量相等时，胶体的净电荷为零，正电荷的数量相等时，胶体的净电荷为零，这就是该胶体的等电点这就是该胶体的等电点pH值。值。等电点：在某一pH条件下，当负电荷和正电荷的数量182.3 2.3 土壤胶体的分散性和凝聚性土壤胶体的分散性和凝聚性 胶胶体体微微粒粒均均匀匀分分散散在在土土壤壤溶溶液液中中成成为胶体溶液状态，称为溶胶。为胶体溶液状态，称为溶胶。（1）土壤胶体溶液（溶胶）土壤胶体溶液（溶胶）（2）土壤中无定形的凝胶体（凝胶）土壤中无定形的凝胶体（凝胶）微粒彼此相互联结凝聚在一起，呈微粒彼此相互联结凝聚在一起，呈无定型絮状凝胶体，称凝胶。无定型絮状凝胶体，称凝胶。2.3土壤胶体的分散性和凝聚性胶体微粒均匀分散在土19（3）分散和凝聚作用分散和凝聚作用 由溶胶联结凝聚成凝胶的作用，叫做由溶胶联结凝聚成凝胶的作用，叫做胶体的凝聚作用。凝聚的速度和强度与两胶体的凝聚作用。凝聚的速度和强度与两个因素有关：个因素有关：一是电解质浓度；一是电解质浓度；二是电解质种类。二是电解质种类。（3）分散和凝聚作用由溶胶联结凝聚成凝胶的作用，20 土壤胶体分散的原因主要是胶粒间带同土壤胶体分散的原因主要是胶粒间带同电荷，互相排斥，不易凝聚。土壤溶液发生电荷，互相排斥，不易凝聚。土壤溶液发生凝聚而变成凝胶，主要是通过给胶体溶液增凝聚而变成凝胶，主要是通过给胶体溶液增加电解质或加入带相反电荷的胶体或离子。加电解质或加入带相反电荷的胶体或离子。电解质对溶胶的凝聚作用最重要。电解质对溶胶的凝聚作用最重要。土壤的化学性质课件21 一一般般地地，离离子子的的价价数数越越高高，离离子子半半径径越越大大，所所产产生生的的凝凝聚聚能能力力越越强强。常见阳离子凝聚力的排列顺序是：常见阳离子凝聚力的排列顺序是：Fe3Al3Ca2Mg2KNH4Na一般地，离子的价数越高，离子半径越大，所产生的凝聚能22 凝胶分散成溶胶的作用，叫做胶体的凝胶分散成溶胶的作用，叫做胶体的分散作用。分散作用。胶体的凝聚作用，有些是可逆的，有些胶体的凝聚作用，有些是可逆的，有些是不可逆的。是不可逆的。当当土土壤壤干干燥燥时时，土土壤壤溶溶液液中中的的电电解解质质浓浓度度相相应应增增大大，土土壤壤胶胶体体易易成成凝凝胶胶状状态态。相相反反，当当土土壤壤水水分分增增多多土土壤壤溶溶液液浓浓度度相相应应降降低低，土土壤壤胶胶体体便便会会带带有有多多余余的的负负电电荷荷，互互相相排排斥斥而而成溶胶状态。成溶胶状态。凝胶分散成溶胶的作用，叫做胶体的分散作用。23 一般土壤胶体处于凝胶状态。只有一般土壤胶体处于凝胶状态。只有当渍水过多，或胶体吸附的阳离子主要当渍水过多，或胶体吸附的阳离子主要是是NH4、Na，而且又处于稀溶液中，而且又处于稀溶液中，土壤胶体才呈溶胶状态。土壤胶体才呈溶胶状态。一般土壤胶体处于凝胶状态。只有当渍水过多，或胶体吸附24 第二节第二节 土壤的离子交换作用土壤的离子交换作用 土壤的离子交换作用是由土壤胶土壤的离子交换作用是由土壤胶体引起的。体引起的。土壤胶体的交换作用是指土壤胶体土壤胶体的交换作用是指土壤胶体微粒扩散层中的离子与土壤溶液中的离微粒扩散层中的离子与土壤溶液中的离子相互交换过程。子相互交换过程。可可分分为为阳阳离离子子交交换换作作用用和和阴阴离离子子交交换作用两种。换作用两种。第二节土壤的离子交换作用土壤的离子交换作用是由土25 一、土壤的阳离于交换作用一、土壤的阳离于交换作用（一）阳离子交换作用的过程（一）阳离子交换作用的过程 是指酸胶体表面所吸附的阳离子与土壤是指酸胶体表面所吸附的阳离子与土壤溶液中的阳离子相互交换的过程。溶液中的阳离子相互交换的过程。土壤胶体是带有负电荷的，因而具有一定的阳土壤胶体是带有负电荷的，因而具有一定的阳离子吸附能力，胶体所吸附的一部分阳离子在一定离子吸附能力，胶体所吸附的一部分阳离子在一定条件下可以与土壤溶液中的阳离子相互代换。条件下可以与土壤溶液中的阳离子相互代换。一、土壤的阳离于交换作用（一）阳离子交换作用的过程26可用下式来表示：可用下式来表示：土壤土壤Mg2胶粒胶粒AI3KCa2土壤土壤10NH4 胶粒胶粒2H10NH4Ca2、Mg2、Al3、K、2H可用下式来表示：土壤Mg2胶粒AI3271.可逆反应，迅速平衡可逆反应，迅速平衡 （二）土壤阳离子交换作用的特点（二）土壤阳离子交换作用的特点2.交换反应是等量电荷对等量电荷的交换反应是等量电荷对等量电荷的交换交换 3.交换反应的速度受交换点的位置和交换反应的速度受交换点的位置和温度的影响温度的影响1.可逆反应，迅速平衡（二）土壤阳离子交换作用的特28（三）影响阳离子交换作用的因素（三）影响阳离子交换作用的因素1阳离子交换能力阳离子交换能力一种阳离子将它种阳离子从胶粒上交一种阳离子将它种阳离子从胶粒上交换下来的能力叫做该种阳离子的交换能换下来的能力叫做该种阳离子的交换能力。力。（1）离子电荷价三价二价一价）离子电荷价三价二价一价（2）离子半径及水化程度）离子半径及水化程度（三）影响阳离子交换作用的因素1阳离子交换能力（1）离子291 1.008 1 H 21.0000.106 40.08 2 Ca2 31.330 0.07824.23 2 Mg2 40.537 0.13339.10 1 K 50.532 0.143 18.01 1 NH4 60.790 0.093 23.00 1 Na 水化水化未水化未水化交换力交换力顺序顺序离子半径（离子半径（A）原子量原子量价数价数离子离子离子半径及水化程度与交换力的关系离子半径及水化程度与交换力的关系1 1.008 1 H 21.0000.106 40.08 2 Ca2 31.330 0.07824.23 2 Mg2 40.537 0.13339.10 1 K 50.532 0.143 18.01 1 NH4 60.790 0.093 23.00 1 Na 水化水化未水化未水化交换力交换力顺序顺序离子半径（离子半径（A）原子量原子量价数价数离子离子1 1.008 1 H 21.0000.106 40.08 2 Ca2 31.330 0.07824.23 2 Mg2 40.537 0.13339.10 1 K 50.532 0.143 18.01 1 NH4 60.790 0.093 23.00 1 Na 水化水化未水化未水化交换力交换力顺序顺序离子半径（离子半径（A）原子量原子量价数价数离子离子11.0081H21.0000.1064030 土壤中常见的离子交换能力排列顺序是：土壤中常见的离子交换能力排列顺序是：Fe3Al3HCa2Mg2KNH4Na 凡运动速度快的其交换能力也大。凡运动速度快的其交换能力也大。H半径小，但水化很弱，水膜薄，运动速度快，半径小，但水化很弱，水膜薄，运动速度快，因此它在交换能力上具有特殊位置。因此它在交换能力上具有特殊位置。土壤中常见的离子交换能力排列顺序是：凡运动速312阳离子的相对浓度及交换生成物的性质阳离子的相对浓度及交换生成物的性质KCa2K2SO4KCaSO4有利于向生成物方向进行的条件有利于向生成物方向进行的条件生成物不断被移走（生物吸收、淋溶）生成物不断被移走（生物吸收、淋溶）形成沉淀（矿物固定）不溶物或难溶物形成沉淀（矿物固定）不溶物或难溶物形成气体形成气体土壤土壤胶粒胶粒土壤土壤胶粒胶粒2阳离子的相对浓度及交换生成物的性质有利于向生成物32 3.胶体性质胶体性质 交换量大的胶体交换量大的胶体 结合两价离子的能力强。结合两价离子的能力强。3.胶体性质33影响因素：影响因素：（1 1）土壤质地）土壤质地 一般是胶体物质越多，阳离子交换量越一般是胶体物质越多，阳离子交换量越大；胶体粒子越少交换量越小；土壤质地愈大；胶体粒子越少交换量越小；土壤质地愈细，矿质胶体数量愈多，交换量也愈高。细，矿质胶体数量愈多，交换量也愈高。1 1土壤的阳离子交换量土壤的阳离子交换量 指每千克土壤或胶体吸附或代换周围溶液中指每千克土壤或胶体吸附或代换周围溶液中阳离子的厘摩尔数，单位为阳离子的厘摩尔数，单位为c molc molkgkg土。土。（四）土壤的阳离子交换量和盐基饱和度（四）土壤的阳离子交换量和盐基饱和度影响因素：（1）土壤质地1土壤的阳离子交换量34不同质地土壤的阳离子交换量不同质地土壤的阳离子交换量 25307187815阳阳 离离 子子 交换量交换量 粘粘 土土壤壤 土土砂壤土砂壤土砂砂 土土土土 壤壤单位：单位：cmol(+)kg不同质地土壤的阳离子交换量25307187815阳35（2）腐殖质含量）腐殖质含量腐殖质胶体阳离子交换量远大于矿质胶体。腐殖质胶体阳离子交换量远大于矿质胶体。（3）胶体种类）胶体种类有有机机胶胶体体交交换换量量最最大大；矿矿质质胶胶体体中中交交换换量量大小是：蒙脱石伊利石高岭石。大小是：蒙脱石伊利石高岭石。（4）土壤酸碱反应）土壤酸碱反应一一般般来来说说，随随土土壤壤碱碱度度增增加加(pH值值增增高高)解解离离度度增增高高，带带电电量量多多，反反之之，随随土土壤壤酸酸度度增增加加(pH值降低值降低)解离度降低，带电量减少。解离度降低，带电量减少。（2）腐殖质含量36 我国土壤阳离子交换量，由南向北，我国土壤阳离子交换量，由南向北，由西向东有逐渐增多的趋势。由西向东有逐渐增多的趋势。阳离子可分为两大类：阳离子可分为两大类：阳离子的代换量是这两类离子被吸收的总量。阳离子的代换量是这两类离子被吸收的总量。盐基离子盐基离子（Ca2、Mg2、K、Na、NH4等）等）H与与Al3我国土壤阳离子交换量，由南向北，由西向东有逐渐增多的趋372 盐基饱和度盐基饱和度 就是土壤吸附的交换性盐基离子占交就是土壤吸附的交换性盐基离子占交换性阳离子总量的百分数。换性阳离子总量的百分数。交交换换性性盐盐基基离离子子总总量量（cmolkg）阳离子交换量（阳离子交换量（cmolkg）盐基饱和度盐基饱和度（）（）=盐基饱和度的大小常与雨量、母质、植盐基饱和度的大小常与雨量、母质、植被等自然条件有密切关系。一般干旱地区的土被等自然条件有密切关系。一般干旱地区的土壤盐基饱和度大，多雨地区则小。壤盐基饱和度大，多雨地区则小。2盐基饱和度交换性盐基离子总量（cmolkg）盐基饱38（五）交换性阳离子的活度及影响因素五）交换性阳离子的活度及影响因素交换性阳离子活度指实际能解离的交换交换性阳离子活度指实际能解离的交换性阳离子的数量。性阳离子的数量。影响因素：影响因素：A交换性离子饱和度：胶体上某种阳离交换性离子饱和度：胶体上某种阳离子占整个阳离子交换量的百分数。子占整个阳离子交换量的百分数。B陪补离子的种类陪补离子的种类离子相互抑制的能力顺序离子相互抑制的能力顺序NaNa KKMgMg2 2CaCa2 2HHAlAl3 3（五）交换性阳离子的活度及影响因素交换性阳离子活度指实际能39 C 无机胶体的种类无机胶体的种类 饱和度相同的条件下，高岭石蒙脱饱和度相同的条件下，高岭石蒙脱石水云母石水云母 D 离子半径大小与晶格孔隙大小离子半径大小与晶格孔隙大小 钾的离子半径和铵的离子半径的大小钾的离子半径和铵的离子半径的大小都接近于晶格孔隙的大小，晶格固定。都接近于晶格孔隙的大小，晶格固定。C无机胶体的种类40 二、土壤阴离子交换作用二、土壤阴离子交换作用 被胶粒表面正电荷吸附的阴离子与溶液被胶粒表面正电荷吸附的阴离子与溶液中阴离子的交换，称为阴离子交换。中阴离子的交换，称为阴离子交换。二、土壤41根据土壤胶体对阴离子的吸收力不同，可根据土壤胶体对阴离子的吸收力不同，可分为分为3种类型：种类型：l易被土壤胶体吸附的阴离子如易被土壤胶体吸附的阴离子如H2PO4、HPO42、PO43、HSiO3、SiO32及某些有机酸根。及某些有机酸根。l很少被吸附甚至不能被吸收的阴离子，如很少被吸附甚至不能被吸收的阴离子，如NO3、NO2、Cl等。等。l介于上述两者之间的阴离子，如介于上述两者之间的阴离子，如SO42、CO32、HCO3以及某些有机酸根以及某些有机酸根阴离子吸附的相对顺序为：阴离子吸附的相对顺序为：PO43SiO42CO22SO32ClNO3根据土壤胶体对阴离子的吸收力不同，可分为3种类42第三节第三节 土壤溶液土壤溶液1.1.土壤溶液的组成土壤溶液的组成1.1土壤溶液概念土壤溶液概念土壤溶液土壤溶液是指土壤水分及其所含溶质、悬浮物是指土壤水分及其所含溶质、悬浮物与可溶性气体的总称。与可溶性气体的总称。土壤溶液是一个极为复杂的体系，既有分子，土壤溶液是一个极为复杂的体系，既有分子，又有离子与胶体；既有无机物，又有有机物。又有离子与胶体；既有无机物，又有有机物。土壤的很多性质都是通过土壤溶液表现出来土壤的很多性质都是通过土壤溶液表现出来的。的。第三节土壤溶液1.土壤溶液的组成431.2土壤溶液的组成土壤溶液的组成（1）无无机机胶胶体体：铁铁铝铝氧氧化化物物、氢氢氧氧化化物物等等可可形成无机胶体形成无机胶体（2）无机盐类：是溶质的主要来源。）无机盐类：是溶质的主要来源。（3）有有机机化化合合物物：腐腐殖殖质质、有有机机酸酸、碳碳水水化化合物、蛋白质等合物、蛋白质等（4）络合物：无机离子与有机物形成络合物。）络合物：无机离子与有机物形成络合物。（5）溶解性气体：）溶解性气体：O2、CO2、N2、NH3。1.2土壤溶液的组成（1）无机胶体：铁铝氧化物、氢氧化物等442 土壤溶液的浓度土壤溶液的浓度2.1 土壤溶液浓度的特点土壤溶液浓度的特点土壤溶液浓度的特点是不均一性。土壤溶液浓度的特点是不均一性。（1）土壤胶体的离子代换）土壤胶体的离子代换土壤胶体表面不断进行着离子的吸附与释放，土壤胶体表面不断进行着离子的吸附与释放，使土壤溶液浓度处于变化之中。使土壤溶液浓度处于变化之中。（2）土壤中根系与微生物分布不均）土壤中根系与微生物分布不均根系和微生物吸收矿物养分，增加了浓度的不根系和微生物吸收矿物养分，增加了浓度的不均一性。均一性。2土壤溶液的浓度2.1土壤溶液浓度的特点45（4）湿度的变化：硝酸盐、氯化物等随水分增加，）湿度的变化：硝酸盐、氯化物等随水分增加，浓度降低。磷酸盐变化不明显，一价阳离子降低比浓度降低。磷酸盐变化不明显，一价阳离子降低比钙离子明显。钙离子明显。（3）温度的变化）温度的变化温度变化引起物质溶解度的变化。温度变化引起物质溶解度的变化。不同温度不同温度()下的溶解度下的溶解度(g/100g)（4）湿度的变化：硝酸盐、氯化物等随水分增加，浓度降低。磷酸46（5）溶液中各成分之间的相互作用）溶液中各成分之间的相互作用碱碱土土金金属属与与CO32-、SO42-、PO4-发发生生沉沉淀淀，硫酸钠可以降低磷酸钙的溶解度。硫酸钠可以降低磷酸钙的溶解度。（6）生物活动对养分吸收的不平衡）生物活动对养分吸收的不平衡生生物物选选择择性性吸吸收收矿矿质质养养，生生长长阶阶段段不不同同，植植物对养分吸收也不同。物对养分吸收也不同。（7）外界环境因素的影响）外界环境因素的影响降雨、灌溉、干旱、施肥、耕作等降雨、灌溉、干旱、施肥、耕作等土土壤壤溶溶液液浓浓度度的的不不均均一一，才才导导致致了了养养分分的的迁迁移运动，有利于吸收。移运动，有利于吸收。（5）溶液中各成分之间的相互作用47 2.2土壤溶液浓度范围土壤溶液浓度范围土壤溶液浓度一般在土壤溶液浓度一般在0.5-1.0g/kg，但是不，但是不同气候条件下不同，干旱地区可在同气候条件下不同，干旱地区可在1.0-3.0g/kg，盐土有时可达，盐土有时可达6.0g/kg。大于大于2.0g/kg时植物吸收水分受到影响。时植物吸收水分受到影响。由于土壤溶液浓度过高，使植物不能吸收由于土壤溶液浓度过高，使植物不能吸收水分而导致的植物萎焉或枯死的现象称之水分而导致的植物萎焉或枯死的现象称之烧苗烧苗。2.2土壤溶液浓度范围土壤溶液浓度一般在0.5-483 3土壤溶液中离子存在形态土壤溶液中离子存在形态3.1离子存在形态离子存在形态（1）自由离子：以单个离子存在。）自由离子：以单个离子存在。（2）水水合合离离子子：离离子子与与不不同同数数目目的的水水分分子子结结合成水合物。如合成水合物。如H3O+（3）离离子子对对：带带相相反反电电荷荷的的离离子子由由于于库库仑仑力力的作用而松弛地结合在一起。的作用而松弛地结合在一起。（4）络络离离子子：有有有有机机络络离离子子和和无无机机络络离离子子，络离子是配位键结合。络离子是配位键结合。3土壤溶液中离子存在形态3.1离子存在形态493.23.2养分离子的有效性养分离子的有效性（1）离离子子活活度度：溶溶液液中中有有效效离离子子数数并并不不等等于于浓度，主要是离子间的相互作用引起的。浓度，主要是离子间的相互作用引起的。把把实实际际有有效效离离子子的的浓浓度度称称为为活活度度(a)，活活度度与与浓浓度度的的比比值值称称为为活活度度系系数数(f=a/c)。f总总是是大于大于pH盐盐pH水与水与pH盐差值可反映土壤盐基饱和度，盐差值可反映土壤盐基饱和度，盐基饱和度高的土壤，盐基饱和度高的土壤，pH水与水与pH盐的差值小；盐的差值小；盐基饱和度低的土壤，盐基饱和度低的土壤，pH水和水和pH盐的差值就大。盐的差值就大。测定土壤测定土壤pH值时的水土比，按国际土壤学值时的水土比，按国际土壤学会推荐用会推荐用2.5:1，水土比大时，测出的，水土比大时，测出的pH值稍偏值稍偏大。大。用水浸提，得到的pH值反应土壤活性酸的601强酸性土强酸性土交换性交换性Al3+与溶液与溶液Al3+平衡平衡,溶液中溶液中Al3+水解显示酸性：水解显示酸性：Al3+3H2OAl(OH)3+3H+强酸性土中，强酸性土中，Al3+大大多于交换性大大多于交换性H+,是活性酸（溶液是活性酸（溶液H+离子）的主要来源。离子）的主要来源。如：如：pH4.8的红壤，交换性的红壤，交换性Al3+占总占总酸度的酸度的95%以上以上1强酸性土612酸性和弱酸性土酸性和弱酸性土盐基饱和度高，交换性铝以盐基饱和度高，交换性铝以Al(OH)2+、Al(OH)2+等形态存在。其代入溶液后同等形态存在。其代入溶液后同样水解产生样水解产生H+离子：离子：Al(OH)2+2H2OAl(OH)3+2H+土壤交换性土壤交换性H+的离解也是溶液的的离解也是溶液的H+来源。来源。2酸性和弱酸性土62（三）活性酸与潜性酸的关系（三）活性酸与潜性酸的关系土壤活性酸是土壤酸度的根本起点，没土壤活性酸是土壤酸度的根本起点，没有活性酸就没有潜性酸；有活性酸就没有潜性酸；先有活性酸，再转化为潜先有活性酸，再转化为潜性酸；性酸；潜性酸决定着土壤的总酸度（以强碱滴潜性酸决定着土壤的总酸度（以强碱滴定的土壤酸度）。定的土壤酸度）。酸性强弱决定于潜性酸，主要是交酸性强弱决定于潜性酸，主要是交换性换性Al3+；活性酸与潜性酸是土壤胶体交换体系中活性酸与潜性酸是土壤胶体交换体系中两种不同的形式，可以互相转化。两种不同的形式，可以互相转化。活性酸是潜性活性酸是潜性酸的表现。酸的表现。（三）活性酸与潜性酸的关系土壤活性酸是土壤酸631 1、概念及概念及土壤碱性的形成机理土壤碱性的形成机理 由由碳碳酸酸盐盐和和重重碳碳酸酸盐盐导导致致土土壤壤碱碱性性的的程程度度称称土土壤壤碱碱度度。形形成成碱碱性性反反应应的的主主要要机机理理是是碱性物质的水解反应碱性物质的水解反应 。主要决定于土壤中碳酸钠、碳酸氢钠、主要决定于土壤中碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钙以及交换性碳酸钙以及交换性Na的含量。的含量。三、土壤碱性及其影响因素三、土壤碱性及其影响因素1、概念及土壤碱性的形成机理三、土壤碱性及64(1)碳酸钙水解碳酸钙水解CaCO3+H2O+CO2Ca2+HCO3-+OH-(2)碳酸钠水解碳酸钠水解Na2CO3+2H2O2Na+H2CO3-+2OH-碳酸钠的来源：碳酸钠的来源：土壤矿物质中钠的碳酸化。风化土壤矿物质中钠的碳酸化。风化产物硅酸钠与碳酸作用产物硅酸钠与碳酸作用(析出析出SiO2):CaCO3+NaClCaCl2+Na2CO3(3)交换性钠的水解交换性钠的水解当土壤胶体的交换性当土壤胶体的交换性Na+积累到一定数量，积累到一定数量，土壤溶液盐浓度较低时，土壤溶液盐浓度较低时，Na+离解进入溶液，水离解进入溶液，水解产生解产生NaOH，并进一步形成碳酸盐，并进一步形成碳酸盐Na2CO3、NaHCO3。(1)碳酸钙水解652、影响土壤碱化的因素、影响土壤碱化的因素(1)气候因素气候因素(干湿度干湿度)碱碱性性土土分分布布在在干干旱旱、半半干干旱旱地地区区。在在干干旱旱、半半干干旱旱条条件件下下，蒸蒸发发量量大大于于降降雨雨量量，土土壤壤中中的的盐盐基基物物质质，随随着着蒸蒸发发而而表表聚聚，使使土土壤壤碱化。碱化。(2)生物因素生物因素Na、K、Ca、Mg等盐基生物积累。一些等盐基生物积累。一些植物适应在干旱条件下生长，有富集碱性物植物适应在干旱条件下生长，有富集碱性物质的作用。质的作用。如如:海蓬子含海蓬子含Na2CO33.75%，碱蒿含，碱蒿含2.76%，盐蒿含，盐蒿含2.14%，芦苇含，芦苇含0.49%。2、影响土壤碱化的因素66(3)母质母质碱性物质的基本来源。基性岩、超基碱性物质的基本来源。基性岩、超基性岩富含碱性物质，含盐基物质多，形成性岩富含碱性物质，含盐基物质多，形成的土壤为碱性。的土壤为碱性。(4)施肥和灌溉施肥和灌溉 施用碱性肥料或用碱性水灌溉会使土施用碱性肥料或用碱性水灌溉会使土壤碱化。壤碱化。如都江堰水质偏碱，长期用如都江堰水质偏碱，长期用都江堰水灌溉的水稻田土壤都江堰水灌溉的水稻田土壤pH有所提高。有所提高。(3)母质67四四土壤酸碱度的指标土壤酸碱度的指标（一）、土壤酸度的强度指标一）、土壤酸度的强度指标1、土壤、土壤pHpH=-lg(H+)（土壤平衡溶液）（土壤平衡溶液）中性溶液：中性溶液：(H+)=(OH-)=10-7mol/L，pH=pOH=7土壤土壤pH表示法：表示法：pH(H2O)水浸提；水浸提；pH(KCl)中性盐中性盐1mol/LKCl溶液浸提。溶液浸提。一般土壤一般土壤pH(H2O)pH(KCl)。地理分布。我国土壤大部分地理分布。我国土壤大部分pH在在4.58.5之间。之间。“南酸北碱，沿海偏酸，内陆偏碱南酸北碱，沿海偏酸，内陆偏碱”的地带性特点。的地带性特点。四土壤酸碱度的指标68（二）土壤酸度的数量指标（二）土壤酸度的数量指标1、交换酸、交换酸土壤胶体吸附的氢离子或铝离子通过交换进土壤胶体吸附的氢离子或铝离子通过交换进入溶液后所反映出的酸度。入溶液后所反映出的酸度。Al3+3H2OAl(OH)3+3H+（二）土壤酸度的数量指标69用过量的中性盐，用过量的中性盐，1mol/L的的KCl溶液溶液(pH5.56.0)与土壤胶体发生代换，与土壤胶体发生代换，K+交代换性氢或铝离子交代换性氢或铝离子进入土壤溶液所表现的酸度（通过滴定得到的酸度）进入土壤溶液所表现的酸度（通过滴定得到的酸度）。交换性酸是酸度的容量因素，单位交换性酸是酸度的容量因素，单位Cmol/kg。H+KCl土土土土K+HCl用过量的中性盐，1mol/L的KCl溶液(702、水解酸、水解酸具有羟基化表面的土壤胶体，通过解离氢离子具有羟基化表面的土壤胶体，通过解离氢离子后所产生的酸度。后所产生的酸度。CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH水解酸的测定是用水解酸的测定是用1mol/L的的CH3COONa(pH8.3)处理土壤。处理土壤。2、水解酸71交换酸和水解酸的实质是不同的，水解酸的交换酸和水解酸的实质是不同的，水解酸的实际测定，因用实际测定，因用pHpH 8.38.3的的CHCH3 3COONaCOONa，既测定出羟基，既测定出羟基化表面解离的化表面解离的H H+，也测出了因，也测出了因NaNa+交换出的氢离子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。的活性酸，因此测定结果是土壤总酸度。交换酸和水解酸的实质是不同的，水解酸的实际72 （四）影响土壤酸度的因素（四）影响土壤酸度的因素 1、气候气候 高温多雨地区，风化淋溶较强，特别是降雨量高温多雨地区，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。物质大量淋失，使土壤酸化。我国大陆以北纬我国大陆以北纬3030为界，形成为界，形成“南酸北碱南酸北碱”局面，与气候条件有关密切相关。局面，与气候条件有关密切相关。2、生物生物 植物根系和微生物通过呼吸作用产生植物根系和微生物通过呼吸作用产生COCO2 2，有机，有机质矿质化也产生质矿质化也产生COCO2 2，COCO2 2溶解于水成碳酸。溶解于水成碳酸。73 土壤中专性微生物如硫化硝化细菌，将含硫含氮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。有机物转化成硫酸和硝酸，增强了土壤酸度。3、施肥和灌溉施肥和灌溉 施用酸性肥或生理酸性肥，导致土壤酸化。施用酸性肥或生理酸性肥，导致土壤酸化。4、母质母质 母质中含酸性物质使土壤酸化。母质中含酸性物质使土壤酸化。5、酸雨酸雨6、土壤空气的土壤空气的COCO2 2分压分压 石石灰灰性性土土壤壤pHpH随随PcoPco2 2增增大大而而降降低低，变变化化于于7.58.57.58.5之间之间(田间田间)。CaCO CaCO3 3-CO-CO2 2-H-H2 2O O体系：体系：pH=6.03-2/3lgPcopH=6.03-2/3lgPco2 2 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747、土壤水分含量土壤水分含量 土壤土壤pHpH测定时的稀释效应，应控制土水比测定时的稀释效应，应控制土水比(一般一般1:2.5)1:2.5)。8、土壤氧化还原条件土壤氧化还原条件 土壤淹水还原土壤淹水还原pHpH向中性点趋近，即酸性土向中性点趋近，即酸性土pHpH升升高，碱性土高，碱性土pHpH降低。降低。酸酸性性土土还还原原pHpH升升高高，由由于于FeFe2 2O O3 3、MnOMnO2 2还还原原溶溶解解度增大，显示碱性，有机质加快还原过程。度增大，显示碱性，有机质加快还原过程。碱性土还原碱性土还原pHpH下降，主要由于在嫌气条件下有下降，主要由于在嫌气条件下有机酸和机酸和COCO2 2的积累过程及其综合作用。的积累过程及其综合作用。7、土壤水分含量75五土壤缓冲性五土壤缓冲性（一）土壤缓冲性概念（一）土壤缓冲性概念 土壤中加入酸性或碱性物质后，土壤具有抵土壤中加入酸性或碱性物质后，土壤具有抵抗变酸和变碱而保持抗变酸和变碱而保持pHpH稳定的能力，称土壤缓冲稳定的能力，称土壤缓冲作用，或缓冲性能。作用，或缓冲性能。（二）土壤酸碱缓冲性（二）土壤酸碱缓冲性 1 1、土壤酸、碱缓冲原理、土壤酸、碱缓冲原理 (1)(1)土土壤壤中中有有许许多多弱弱酸酸碳碳酸酸、硅硅酸酸、磷磷酸酸、腐腐殖殖酸酸等等，当当这这些些弱弱酸酸与与其其盐盐类类共共存存，就就成成为对酸、碱物质具有缓冲作用的体系。为对酸、碱物质具有缓冲作用的体系。五土壤缓冲性76如如Hac+NaAc体系体系当加入当加入HCl：NaAc+HClHac+NaCl当加入当加入NaOH:Hac+NaOHNaAc+H2O(2)土壤具有阳离子交换作用土壤具有阳离子交换作用土壤土壤Ca2土壤土壤H胶粒胶粒2HCl胶粒胶粒HCaCl2土壤土壤H土壤土壤Na胶粒胶粒NaOH胶粒胶粒H2O(3)土壤中有两性物质土壤中有两性物质如Hac+NaAc体系(2)土壤具有阳离子交换作用772、土壤酸碱缓冲容量和滴定曲线土壤酸碱缓冲容量和滴定曲线 缓冲容量缓冲容量(BufferingCapacity)使使单位单位(质量或容积质量或容积)土壤改变土壤改变1个个pH单位所需的单位所需的酸或碱量。用酸碱滴定获得绘制滴定曲线，称酸或碱量。用酸碱滴定获得绘制滴定曲线，称缓冲曲线。不同土壤缓冲容量缓冲曲线。不同土壤缓冲容量(曲线曲线)不同，同不同，同一土壤缓冲容量一土壤缓冲容量(曲线斜率曲线斜率)也有变化。也有变化。土壤组分酸碱缓冲量的一般顺序是：土壤组分酸碱缓冲量的一般顺序是：有机胶体无机胶体；蒙脱石伊利石高有机胶体无机胶体；蒙脱石伊利石高岭石含水氧化铁、铝；腐殖质粘土壤土岭石含水氧化铁、铝；腐殖质粘土壤土砂土。砂土。2、土壤酸碱缓冲容量和滴定曲线78（四）土壤酸碱性对土壤肥力和植物（四）土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响生长的影响1对土壤养分有效性的影响对土壤养分有效性的影响2对土壤微生物的影响对土壤微生物的影响一一般般土土壤壤细细菌菌和和放放线线菌菌适适宜宜中中性性和和微微碱碱性性的的环环境境，强强酸酸性性土土壤壤中中真真菌菌占占优优势势（真真菌可在酸性和碱性条件下活动）。菌可在酸性和碱性条件下活动）。（四）土壤酸碱性对土壤肥力和植物生长的影响79土壤土壤pHpH与土壤微生物活性及养分与土壤微生物活性及养分有效性的关系有效性的关系土壤pH与土壤微生物活性及养分有效性的关系80 3对土壤胶体带电性的影响对土壤胶体带电性的影响pH值值高高，阳阳离离子子交交换换量量增增强强；pH值值低低，阳阳离离子子交交换换量量减减低低，土土壤壤保保肥肥、供供肥能力也降低。肥能力也降低。814主要木本植物适宜主要木本植物适宜pH值范围值范围大多数木本植物适宜微酸性到微碱性大多数木本植物适宜微酸性到微碱性土壤，有些植物要求酸性土壤，在强碱土壤，有些植物要求酸性土壤，在强碱性土壤上一般树种都不能生长。性土壤上一般树种都不能生长。（自然土壤可应用指示植物判断）（自然土壤可应用指示植物判断）酸性指示植物酸性指示植物马尾松、油茶、茶、映马尾松、油茶、茶、映山红铁芒箕、石松等。山红铁芒箕、石松等。钙质指示植物钙质指示植物柏树、蜈蚣草等。柏树、蜈蚣草等。盐碱指示植物盐碱指示植物盐蒿、碱蓬等。盐蒿、碱蓬等。4主要木本植物适宜pH值范围酸性指示植物马尾松、油茶82不同植物对土壤酸碱性的适应性是长期不同植物对土壤酸碱性的适应性是长期自然选择的结果，差别在于：自然选择的结果，差别在于：(1)生理适应性，与遗传性有关。生理适应性，与遗传性有关。(2)营养生理病，如酸性土缺钙引起梨的营养生理病，如酸性土缺钙引起梨的黑心病。黑心病。(3)营养菌害病，如马铃薯的疮痂病为生营养菌害病，如马铃薯的疮痂病为生链霉菌引起的，对锰敏感，酸性土壤中有效链霉菌引起的，对锰敏感，酸性土壤中有效锰较多，能抑制这种病菌，故马铃薯适宜于锰较多，能抑制这种病菌，故马铃薯适宜于酸性土。酸性土。不同植物对土壤酸碱性的适应性是长期自然选择的结83六、土壤反应的调节六、土壤反应的调节（一）酸性土的调节（一）酸性土的调节改良酸性土壤通常施用石灰、石灰石粉和改良酸性土壤通常施用石灰、石灰石粉和碱性、生理碱性肥料。碱性、生理碱性肥料。（二）碱性土的调节（二）碱性土的调节改良碱性土可施用石膏、明矾、硫酸亚铁改良碱性土可施用石膏、明矾、硫酸亚铁和硫磺等。此外，改良碱土还需要采取与灌和硫磺等。此外，改良碱土还需要采取与灌溉、排水、园林植物栽培以及土壤耕作等相溉、排水、园林植物栽培以及土壤耕作等相结合。结合。六、土壤反应的调节84 第四节第四节 土壤氧化还原反应土壤氧化还原反应（指导自学）（指导自学）一、土壤氧化还原体系一、土壤氧化还原体系 土壤中同一物质可分为氧化态土壤中同一物质可分为氧化态(剂剂)和还原态和还原态(剂剂)，构成相应的氧化还原体系，构成相应的氧化还原体系 。第四节土壤氧化还原反应（指导自学）851 土壤空气中土壤空气中是主要氧化剂是主要氧化剂在通气良好的土壤中，氧体系控制氧化还原反应，在通气良好的土壤中，氧体系控制氧化还原反应，使多种物质呈氧化态，如使多种物质呈氧化态，如NO3-、Fe3+、Mn4+、SO42-等。等。2土壤有机质特别是新鲜有机物是还原剂土壤有机质特别是新鲜有机物是还原剂在土壤缺在土壤缺条件下，将氧化物转化为还原态。条件下，将氧化物转化为还原态。3土壤中氧化还原体系可分为无机体系和有机土壤中氧化还原体系可分为无机体系和有机体系体系无机体系的反应一般是可逆的，有机体系和微无机体系的反应一般是可逆的，有机体系和微生物参与条件下的反应是半可逆或不可逆的。生物参与条件下的反应是半可逆或不可逆的。1土壤空气中是主要氧化剂864、土壤氧化还原反应不完全是纯化学反应、土壤氧化还原反应不完全是纯化学反应很大程度上有微生物参与。如很大程度上有微生物参与。如:NH4+NO2-NO3-分别在亚硝酸细菌和硝酸细菌作用下完成。分别在亚硝酸细菌和硝酸细菌作用下完成。5、土壤是不均匀的多相体系、土壤是不均匀的多相体系不同土壤和同一土层不同部位，氧化还原状况会不同土壤和同一土层不同部位，氧化还原状况会有不同差异。有不同差异。6、土壤氧化还原状况随栽培管理措施特别是灌水、土壤氧化还原状况随栽培管理措施特别是灌水、排水而变化。排水而变化。二、土壤氧化还原指标二、土壤氧化还原指标、强度指标、强度指标(1)氧化还原电位氧化还原电位(Eh)：单位为伏：单位为伏(V)或毫伏或毫伏(mV)4、土壤氧化还原反应不完全是纯化学反应87(2)电子活度负对数电子活度负对数pe(3)Eh与与pH的关系的关系土壤氧化还原反应总有土壤氧化还原反应总有H+参与，参与，H+活度对氧活度对氧化还原平衡有直接影响。化还原平衡有直接影响。2、氧化还原强度指标与数量因素的关系、氧化还原强度指标与数量因素的关系土土壤壤还还原原性性物物质质包包括括有有机机和和无无机机还还原原性性物物质质，还还原原性性物物质质总总量量可可测测定定，但但很很难难直直接接与与Eh联联系系起起来来。当当然然土土壤壤还还原原性性物物质质浓浓度度仍仍与与Eh有有密密切切的的统统计相关性。计相关性。(2)电子活度负对数pe2、氧化还原强度指标与数量因素的关88三、影响土壤氧化还原的因素三、影响土壤氧化还原的因素 1、土壤通气性、土壤通气性2、微生物活动、微生物活动3、易分解有机质的含量、易分解有机质的含量4、植物根系的代谢作用、植物根系的代谢作用5、土壤的、土壤的pH三、影响土壤氧化还原的因素89第五节第五节土壤酸碱性和氧化还原状态土壤酸碱性和氧化还原状态与生物环境与生物环境（指导自学）（指导自学）一、生物对土壤酸碱性和氧化还原状态适应性一、生物对土壤酸碱性和氧化还原状态适应性1、植物适宜的酸碱度、植物适宜的酸碱度大大多多数数植植物物适适宜宜pH范范围围68，即即微微酸酸至至微微碱碱性性有有的的植植物物能能适适应应较较宽宽pH范范围围，有有的的只只能能在在一一定定的的pH范围生长，可作为土壤酸碱性的指示植物。范围生长，可作为土壤酸碱性的指示植物。酸酸性性指指示示植植物物马马尾尾松松、油油茶茶、茶茶、映映山山红红铁铁芒箕、石松等。芒箕、石松等。钙质指示植物钙质指示植物柏树、蜈蚣草等。柏树、蜈蚣草等。盐碱指示植物盐碱指示植物盐蒿、碱蓬等盐蒿、碱蓬等。第五节土壤酸碱性和氧化还原状态90不同植物对土壤酸碱性的适应性是长期自不同植物对土壤酸碱性的适应性是长期自然选择的结果，差别在于：然选择的结果，差别在于：(1)生理适应性，与遗传性有关。生理适应性，与遗传性有关。(2)营养生理病，如酸性土缺钙引起梨的黑营养生理病，如酸性土缺钙引起梨的黑心病。心病。(3)营养菌害病，如马铃薯的疮痂病为生链营养菌害病，如马铃薯的疮痂病为生链霉菌引起的，对锰敏感，酸性土壤中有效锰较霉菌引起的，对锰敏感，酸性土壤中有效锰较多，能抑制这种病菌，故马铃薯适宜于酸性土。多，能抑制这种病菌，故马铃薯适宜于酸性土。2、土壤、土壤Eh值范围和植物生长值范围和植物生长 土壤中发生的一系列氧化还原反应都在水土壤中发生的一系列氧化还原反应都在水的氧化还原稳定范围内进行的。的氧化还原稳定范围内进行的。不同植物对土壤酸碱性的适应性是长期自然选择的结91土壤氧化性和还原性一般作如下区分：土壤氧化性和还原性一般作如下区分：(1)Eh400mV氧化性，氧化性，O2占优势，各种物质呈氧化态，如占优势，各种物质呈氧化态，如NO3-、MnO2、Fe2O3、SO42-等对旱作有利，对水等对旱作有利，对水稻不太适宜。如果稻不太适宜。如果Eh750mV，有机质好气分解，有机质好气分解过旺，过旺，Fe、Mn等处于高度氧化态，有效性低。等处于高度氧化态，有效性低。(2)Eh400200mV弱还原性弱还原性O2、NO3-、Mn4+发生还原，水稻生发生还原，水稻生长正常，旱作开始受影响。长正常，旱作开始受影响。(3)Eh200100mV中度还原性，中度还原性，Fe3+和和SO42-发生还原，出现有机发生还原，出现有机还原物质。旱作发生湿害。还原物质。旱作发生湿害。土壤氧化性和还原性一般作如下区分：92 (4)Eh在在100mV以下以下强度还原性，强度还原性，CO2、H+被还原，土壤积累多量被还原，土壤积累多量还原性物质，可使水稻受害还原性物质，可使水稻受害3、土壤、土壤pH、Eh与土壤微生物活性与土壤微生物活性 土土壤壤细细菌菌、放放线线菌菌适适于于中中性性和和微微碱碱性性环环境境，pH5.5强酸性土中活性下降。真菌适应酸性土。强酸性土中活性下降。真菌适应酸性土。土壤微生物呼吸需要土壤微生物呼吸需要O2，Eh值高，微生物活值高，微生物活性强，活动消耗性强，活动消耗O2，使，使Eh值降低。在土壤通气性值降低。在土壤通气性一致条件下，一致条件下，Eh值可反映微生物活性。值可反映微生物活性。(4)Eh在100mV以下93二、氧化还原状况对养分有效性影响二、氧化还原状况对养分有效性影响1、土壤酸碱性对养分有效性的影响土壤酸碱性对养分有效性的影响 2、土壤氧化还原状况对养分有效性的影响、土壤氧化还原状况对养分有效性的影响 主要影响变价元素的有效性。主要影响变价元素的有效性。Fe3+、Mn4+还原成还原成Fe2+、Mn2+后溶解度和有效后溶解度和有效性增加。性增加。二、氧化还原状况对养分有效性影响94此外氮的形态：此外氮的形态：Eh480mV时，以时，以NO3-N为主，为主，适于旱作吸收适于旱作吸收。Eh220mV时，以时，以NH4-N为主，适于水稻吸收。为主，适于水稻吸收。SO42-S2-，形成硫化物。，形成硫化物。几种硫化物的溶解度：几种硫化物的溶解度：MnSFeSZnSCuS造成土壤造成土壤Zn、Cu的有效性降低。的有效性降低。三、土壤酸碱性和氧化还原状况与有毒物质积累三、土壤酸碱性和氧化还原状况与有毒物质积累1、强酸性土的铝锰胁迫与毒害、强酸性土的铝锰胁迫与毒害在在pH5.5酸性土中，锰、铝易被活化。大田作物酸性土中，锰、铝易被活化。大田作物幼苗期对幼苗期对Al3+很敏感，当游离很敏感，当游离Al3+达到达到0.2cmol/kg土时可土时可使作物受害。使作物受害。此外氮的形态：Eh480mV时，以NO3-N95 施用石灰使施用石灰使pH升至升至5.56.3，大部分或全部，大部分或全部Al3+被沉淀，铝害消除。被沉淀，铝害消除。交换性交换性Mn2+达到达到29Cmol/kg土或植株干物质土或植株干物质含锰量超过含锰量超过1000mg/kg时产生锰害。时产生锰害。豆类易产生锰害，禾本科抗性较强。施石灰中豆类易产生锰害，禾本科抗性较强。施石灰中和土壤至和土壤至pH6时，锰害可全部消除。时，锰害可全部消除。2、氧化还原状况与有毒物质积累、氧化还原状况与有毒物质积累在在长长期期淹淹水水强强还还原原性性土土壤壤中中，往往往往有有Fe2+和和S2等还原物质大量积累。等还原物质大量积累。(1)亚铁亚铁主主要要呈呈沉沉淀淀状状态态，在在偏偏酸酸性性土土壤壤中中水水溶溶性性Fe2+可高达可高达400mg/kg，如锈水田，可毒害水稻根系。，如锈水田，可毒害水稻根系。施用石灰使pH升至5.56.3，大部分或全部Al3+96(2)H2S在土壤富铁条件下形成在土壤富铁条件下形成FeS，但如土壤缺铁或，但如土壤缺铁或在在pH6的条件下，出现较多的条件下，出现较多H2S对水稻发生毒害。对水稻发生毒害。(3)有机酸有机酸水田在大量施用新鲜有机肥时可积累较多的水田在大量施用新鲜有机肥时可积累较多的丁酸等有机酸，抑制水稻根系呼吸和养分吸收。丁酸等有机酸，抑制水稻根系呼吸和养分吸收。H2S(0.07mg/L)和丁酸和丁酸(10-3mol/L)对水稻对水稻吸收养分抑制程度的顺序为：吸收养分抑制程度的顺序为：H2PO4-、K+Si4+NH4+Mg2+、Ca2+(2)H2S97四、土壤氧化还原状况的调节四、土壤氧化还原状况的调节重点在水田或湿地土壤，核心是水、气关系。重点在水田或湿地土壤，核心是水、气关系。(1)水分过多的下湿田、深脚烂泥田，排水不水分过多的下湿田、深脚烂泥田，排水不畅，渗漏量过小，还原性强，畅，渗漏量过小，还原性强，Eh为负值，还原性为负值，还原性物质大量积累，导致作物低产。加强以排水、降物质大量积累，导致作物低产。加强以排水、降低地下水为主的水浆管理，改善土壤通气条件。低地下水为主的水浆管理，改善土壤通气条件。(2)缺水、漏水的水稻田，氧化性过强，对水缺水、漏水的水稻田，氧化性过强，对水稻生长不利，应蓄水保水和增施有机肥，促进土稻生长不利，应蓄水保水和增施有机肥，促进土壤适度还原。壤适度还原。四、土壤氧化还原状况的调节98