土壤化学性质及环境意义

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 土壤化学性质及其环境意义,1,第一节 土壤酸碱性,第二节 土壤氧化还原性,第三节 土壤胶体,2,第一节 土壤酸碱性,3,酸性土壤上的茶园,4,土壤酸碱性,盐基饱和度,复盐基化过程,淋溶过程,人为活动,气候,母质,生物,5,一、土壤酸性的形成,土壤酸化过程,土壤酸化过程始于土壤溶液中的活性,H,+,离子。土壤胶体上吸附的盐基离子被溶液中活性,H,交换进入土壤溶液，然后遭雨水淋失，土壤胶体上的交换性,H,不断增加，土壤盐基饱和度下降、氢饱和度增加，并出现交换性铝，这样使得土壤酸化，形成酸性土壤。,Soil colloid,M,M,+,2H,+,Soil colloid,H,H,2M,+,+,6,土,壤中,H,+,的来源,水,的解离,碳酸解离,有机酸的解离,酸雨,我国每年排放,SO,2,约,1.710,6,7,吨,其它无机酸,生理酸性肥料,(KCl,、,NH,4,Cl,等,),施用等,大气酸沉降,（,pH5.6,的酸性大气化学物质：,SO,2,、,NO,x,等）,干沉降,：通过气体扩散，固体物降落到地面,湿沉降,：降水携带大气酸性物质到达地面,7,土壤中铝的活化,土壤胶体上交换性,H,+,的饱和度达到一定限度，就会破坏硅酸盐粘粒晶体结构，水铝片（八面体片）中,Al,就脱离晶格束缚，转化为活性,Al,3+,，进而取代交换性,H,而成为交换性,Al,3+,。交换性,Al,3+,水解就产生,H,+,:,Soil clay,Al,+,3H,2,O,Soil clay,H,H,Al(OH),3,+,H,H,+,Soil clay,Al,+,Al,3+,3H,+,+,Soil clay,H,H,H,8,铝离子的作用,表面,H,+,超过一定限度,胶体结构破坏,八面体解体,活性,Al,3+,被胶体吸附,交换性,Al,3+,水解,聚合,H,+,新制备氢质粘土交换性,Al,3+,占交换酸比例,(%),放置,0.5 h,52-58%,放置,6 h,72-98%,9,土壤酸的类型,土壤活性酸,与土壤固相处于平衡状态的土壤溶液中的,H,+,所反映出来的酸度。,土壤潜性酸,吸附在土壤胶体表面的交换性致酸离子（,H,+,和,Al,3+,),所反映出来的酸度。,交换性,H,+,和,Al,3+,只有转移到溶液中，转变成溶液中的氢离子，才会显示酸性。通过滴定确定其大小。,土壤活性酸和潜性酸属于一个体系中的两种酸，始终处于动态平衡。土壤潜性酸是活性酸的主要来源和后备。,活性酸,潜性酸,解 吸,吸附,10,1.2,土壤酸度的类型,土壤酸度类型,活性酸,潜性酸,水解酸,交换酸,土壤溶液中的,H+,直接表现出的酸度，用,pH,表示,吸附在土壤胶体上的交换性致酸离子，只有被交换到溶液中后才会表现出酸性，这种酸称为潜性酸,用过量中性盐溶液（,1M KCl,）浸提土壤所测得的酸度,用弱酸强碱盐溶液做浸提剂与土壤作用后所测得的酸度,11,几种土壤的交换酸与水解量,(c mol(H,+,) kg,-1,）,土壤,地方,交换酸,水解酸,黄壤,广西,3.62,6.81,黄壤,四川,2.06,2.94,黄棕壤,安徽,0.20,1.97,黄棕壤,湖北,0.01,0.44,红壤,广西,1.48,9.14,12,酸性土的成因,1,、气候因素,2,、生物因素,生命活动,生物残体的分解,专一性微生物的存在,3,、人为因素,4,、酸雨,13,土壤碱性的产生,碳酸钙的水解,碳酸钠的水解,交换性钠的水解,二、土壤碱性的形成,14,形成机理,土壤中碱性物质的水解反应。,土壤中碱性物质主要是,Ca,、,Mg,、,Na,、,K,的碳酸盐及重碳酸盐，以及胶体表面的交换性,Na,+,。,碳酸钙水解,（,CaCO,3,CO,2,H,2,O,体系）,CaCO,3,+ H,2,O Ca,2+,+ HCO,3,-,+ OH,-,CO,2,+ H,2,O HCO,3,-,+ H,+,石灰性土壤的,pH,主要受土壤空气中,CO,2,分压控制。,二、土壤碱性的形成,15,碳酸钠水解,（盐土特征）,Na,2,CO,3,+H,2,O 2Na,+,+HCO,3,-,+OH,-,碳酸钠的来源：,土壤矿物质中钠的碳酸化,矿物中,Na NaHCO,3,Na,2,CO,3,风化产物硅酸钠与碳酸作用,(,析出,SiO,2,),Na,2,SIO,3,+ H,2,CO,3,Na,2,CO,3,+ SiO,2,+ H,2,O,盐渍土水溶性钠盐与碳酸钙共存时，形成碳酸钠,CaCO,3,+2NaCl CaCl,2,+Na,2,CO,3,CaCO,3,+Na,2,SO,4,CaSO,4,+Na,2,CO,3,土壤呈强碱性反应,16,交换性钠的水解,（碱土特征）,当土壤胶体的交换性,Na,+,积累到一定数量，土壤溶液盐浓度较低时，,Na,+,离解进入溶液，水解产生,NaOH,，并进一步形成碳酸盐,Na,2,CO,3,、,NaHCO,3,。,碱土形成条件：,足够数量钠离子与钙、镁离子产生交换,交换性钠解吸并水解产生,NaOH,Soil colloid,Ca,2+,Ca,2+,Mg,2+,+,4Na,+,Soil colloid,2Na,+,2Na,+,+,Mg,2+,+,Soil colloid,x,Na,+,+,y,H,2,O + CO,2,Soil colloid,(,x-y,)Na,+,y,H,+,y,NaOH,+,2NaOH + H,2,CO,3,Na,2,CO,3,+ 2H,2,O,NaOH + CO,2,NaHCO,3,17,影响土壤碱化的因素,气候因素,碱性土分布在干旱、半干旱地区。干旱、半干旱条件下，蒸发量大于降雨量，土壤中的盐基物质，随着蒸发而表聚，使土壤碱化。,生物因素,Na,、,K,、,Ca,、,Mg,等盐基生物积累。一些植物适应在干旱条件下生长，有富集碱性物质的作用。,如,:,海蓬子含,Na,2,CO,3,3.75%,，碱蒿含,2.76%,，盐蒿含,2.14%,，芦苇含,0.49%,。,母质,1.,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，形成的土壤为碱性。,2.,沿海的滩涂淤泥,3.,中性的硫酸盐母质：,Na,2,SO,4,转化为,Na,2,S,18,影响土壤碱化的因素,地形因素,高中洼和洼中高地形,盐随水来，盐随水去，水去气散，气散盐存,施肥和灌溉,施用碱性肥料或用碱性水灌溉会使土壤碱化。,19,根据我国土壤反应的实际差异情况及其与肥力的关系，可把土壤反应分为下列,7,级：,土壤酸碱性分级,强酸性,酸性,微酸性,中性,微碱性,碱性,强碱性,pH,值,4.5,pH,值,4.5,5.5,pH,值,5.6,6.5,pH,值,6.6,7.4,pH,值,7.5,8.0,pH,值,8.1,9.0,pH,值,9,0,20,pH=7,21,四、影响土壤,pH,的因素,土壤形成的影响因素（气候、生物、母质）及人为活动都会影响土壤酸度。,土壤酸度也受其它土壤因素的强烈影响：,盐基饱和度,（,BS,）：,一定范围内,pH,随,BS,增加而增高。,土壤,pH 5.0 5.05.5 5.56.0 6.07.0,BS(%) 30 3060 6080 80100,土,壤空气,CO,2,分压,CaCO,3,CO,2,H,2,O,体系,K,a,K,s,2pH=K+pCa+pCO,2,K=p(K,a,/K,s,),石灰性土壤,pH,随,pCO,2,增大而增大，变化于,6.88.5,之间,(,田间,),。,22,土壤水分含量,含水量影响离子在固液相间的分配、盐类溶解和解离以及交换性离子的解离度，从而影响,pH,。一般地，,pH,随含水量增加有升高趋势（稀释效应）。土壤,pH,测定时应控制土水比,(1:2.5),。,土壤氧化还原条件,土壤淹水还原, pH,向中性点趋近,(,酸性土,pH,升高，碱性土降低,),。,酸性土还原,pH,升高，由于,Fe,2,O,3,、,MnO,2,还原溶解度增大，显示碱性，有机质加快还原过程。,碱性土还原,pH,下降，主要由于在嫌气条件下有机酸和,CO,2,的积累过程及其综合作用。,23,第二节 土壤氧化还原性,土壤剖面分异和物质移动,养分的生物有效性,污染物质的缓冲性,.,24,一、土壤氧化还原体系,土壤中同一物质可分为氧化态,(,剂,),和还原态,(,剂,),，构成相应的氧化还原体系 。,25,土壤氧化还原体系,土壤中的主要氧化剂是空气中的,O,2,，其次是,NO,3-,、,Fe,3+,、,Mn,4+,、,SO,4,2-,。,土壤中主要还原剂是有机质，尤其是新鲜未分解的有机质。,将土壤中氧化还原体系分为：,（,1,）无机体系,：氧体系、铁体系、锰体系、氮体系、硫体系、氢体系。,（,2,）有机体系,：各种有机物质。,26,土,壤氧化还原体系的特点,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，使多种物质呈氧化态，如,NO,3,-,、,Fe,3+,、,Mn,4+,、,SO,4,2-,等。,SOM(,特别是新鲜有机物,),是还原剂,:,土壤缺,条件下，将氧化物转化为还原态。,土壤氧化还原体系可分为无机体系和有机体系,:,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。,27,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,:NH,4,+,NO,2,-,NO,3,-,(,分别在亚硝酸细菌和硝酸细菌作用下完成,),土壤是不均匀的多相体系，不同土壤和同一土层不同部位，氧化还原状况会有不同差异。,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,。,土壤中氧化还原平衡经常变动，不同时间、空间，不同耕作,管理措施等都会改变,Eh,值。严格地说，土壤氧化还原永远不可能达到真正的平衡。,土,壤氧化还原体系的特点,28,强度指标,氧化还原电位,(Eh),土壤溶液中氧化态物质和还原态物质的浓度关系变化而产生的电位。,单位为伏,(V),或毫伏,(mV),Oxidized state + ne reduced state,电子活度负对数,（,pe),二、土壤氧化还原指标,29,数量指标,土壤中氧化、还原性物质的数量。,Eh,与,pH,的关系,土壤氧化还原反应总有,H,+,参与，,H,+,活度对氧化还原平衡有直接影响。,Oxidized state + ne + mH,+,reduced state + xH,2,O,Eh,随,pH,升高而降低，每单位,pH,引起的,Eh,变化为,59mV(25,）。,同一氧化还原反应在碱性溶液中比在酸性溶液中容易进行。,30,三、影响土壤氧化还原的因素,1,、土壤通气性：,通气性好，,O,2,浓度高，,Eh,值高，氧化性强。,2,、微生物活动：,微生物活动消耗,O,2,多，,Eh,值降低。,3,、易分解有机质的含量,有机质的分解主要是耗氧的过程，在一定的通气条件下，土壤中的易分解的有机愈多，耗氧也愈多，其氧化还原电位就较低。,31,4,、,植物根系代谢作用,根系消耗,O,2,，根系分泌物能增加根际微生物和直接参加氧化还原反应，故根际土壤的,Eh,值低于根外土壤。,但是水生植物，具有分泌,O,2,和通气组织，根际土的,Eh,值高于根外土壤。,植物,与根的距离,(mm),两端差,1,2,3,4,10,小麦,440,458,467,488,514,-74,大豆,554,561,566,567,568,-14,水稻,276,264,259,241,221,55,32,5.,土壤,pH,土壤氧化还原反应总有,H,+,参加，所以土壤,pH,对,Eh,值有显著影响。,在标准状况下有如下关系：,总的来一般土壤,Eh,值随,pH,上升而下降,。,33,第三节 土壤胶体,一、土壤胶体的概念,土壤中的固相、液相和气相呈互相分散的胶体状态，其固体颗粒直径小,1m,，土壤胶体常指这些固相颗粒。即土壤学中所指的土壤胶体是指土壤颗粒直径小于,2m,或者小于,1m,的土壤微粒,。,34,二、土壤胶体的构造,1,、微粒核（胶核）,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,。,35,2,、扩散双电层,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。,36,（,1,）决定电位离子层,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。,（,2,）补偿离子层,分为两个层次。,非活性补偿离子层。,扩散层。,37,3,、,胶团间溶液：,胶体分散体系中的分散介质，胶粒之间的土壤溶液。,38,胶体微粒的扩散双电层构造图式,39,胶,团,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,扩散层,胶核,微粒团,胶粒,40,单位质量或体积物体的总表面积称为比表面积或比面（,cm,2,/g,cm,2,/cm,3,）。,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，所以叫做表面能。,三、土壤胶体的性质,（一）巨大的比表面积和表面能,41,（二）带电性,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面分子本身的解离所致。,42,2.,腐殖质胶体带电,COOH,COO,H,OH,O,H,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。,1.,含水二氧化硅（,H,2,SiO,3,）,H,2,SiO,3,SiO,3,2,2H,43,（,1,）同晶置换作用,粘土矿物晶质中的一种离子被另一种离子取代的过程。在这个过程中，只改变了矿物质的化学成分，而矿物的结晶构造不变，故叫做同晶置换作用。,3,粘土矿物胶体带电,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。,44,永久电荷：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。,45,（,2,）晶格破碎边缘带电,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，使晶体边缘带电。,（,3,）晶格表面分子的解离,当土壤溶液,pH,值变化时，晶格表面的,OH,基发生解离。,46,可变电荷：随土壤,pH,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而引起的。,47,表面既带负电荷，亦带正电荷的土壤胶体称两性胶体，随溶液土壤反应的变化而变化（三水铝石、腐殖质上的某些原子团在不同,pH,条件下等）。,4,两性胶体带电,48,以,Al,（,OH,）,3,为例说明如下：,在碱性环境中带负电：,Al,（,OH,）,3,NaOH Al,（,OH,）,2,O,Na,H,2,O,Al,（,OH,）,3,HCl Al,（,OH,）,2,Cl,H,2,O,在酸性环境中带正电：,49,等电点：在某一,pH,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，这就是该胶体的等电点,pH,值。,50,（三）土壤胶体的分散性和凝聚性,胶体微粒均匀分散在土壤溶液中成为胶体溶液状态，称为溶胶。,1,土壤胶体溶液（溶胶）,2,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，呈无定型絮状凝胶体，称凝胶。,51,3,分散和凝聚作用,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个因素有关：,一是电解质浓度；,二是电解质种类。,52,一般地，离子的价数越高，离子半径越大，所产生的凝聚能力越强。常见阳离子凝聚力的排列顺序是：,Fe,3,Al,3,Ca,2,Mg,2,K,NH,4,Na,53,凝胶分散成溶胶的作用，叫做胶体的分散作用。,胶体的凝聚作用，有些是可逆的，有些是不可逆的。,当土壤干燥时，土壤溶液中的电解质浓度相应增大，土壤胶体易成凝胶状态。相反，当土壤水分增多土壤溶液浓度相应降低，土壤胶体便会带有多余的负电荷，互相排斥而成溶胶状态。,54,一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是,NH,4,、,Na,，,而且又处于稀溶液中，土壤胶体才呈溶胶状态。,55,一、土,壤缓冲性概念,狭义：,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,pH,稳定的能力，称,土壤缓冲作用,，或缓冲性能。,广义：,土壤是一个巨大的缓冲体系，对营养物质、污染物质、氧化还原等也具有缓冲性，即具有抵抗外界环境变化的能力。这是土壤质量及肥力的重要指标。,第四节 土壤缓冲性,56,二、,土壤酸、碱缓冲性,土壤酸、碱缓冲原理,弱酸及其盐类共存：,土壤中有许多弱酸,碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸等，当这些弱酸与其盐类共存，就成为对酸、碱物质具有缓冲作用的体系。,HAc+NaAc,体系,:,HAc H,+,+ Ac,-,当加入,HCl,：,NaAc+HCl HAc+NaCl,当加入,NaOH:,HAc+NaOH NaAc+H,2,O,57,土壤胶体：,土壤胶体交换性阳离子对酸碱的缓冲作用更大,胶体,交换性,H,+,、,Al,3+,弱酸，缓冲碱性物质,胶体,交换性盐基,弱酸盐，缓冲酸性物质,Colloids,Colloids,M,+,HCl,H,+,MCl,58,根据弱酸平衡原理，弱酸用碱中和形成盐，,pH,与中和程度之间的关系如下：,pH,pKa+lg,盐,酸,pH,pKa+lg,盐基,H,+,、,Al,3+,土壤对酸碱缓冲能力与酸和盐的总浓度及酸、盐比值的关系。,总浓度越大，缓冲能力越强；,总浓度不变，酸、盐比值为,1,时缓冲力最大。,缓冲能力随土壤,CEC,增加而增大；,土壤,BS,50%,时，对酸碱的缓冲能力最大。,59,碳酸盐体系,:,石灰性土壤的缓冲作用主要决定于,CaCO,3,-H,2,O-CO,2,体系,CaCO,3,+ H,2,O + CO,2,Ca,2+,+ 2HCO,3-,pH,6.03-2/3logPco,2,一般地，土壤空气中,CO,2,浓度,0.03%10%,，,pH8.56.7,。,硅酸盐体系：,风化、蚀变过程中释放出碱金属和碱土金属离子，转化为粘土矿物，对酸性物质的缓冲作用。,交换性阳离子体系：,对酸、碱物质的缓冲作用。,CEC,越大，缓冲力越大。,胶体,交换性,H,+,、,Al,3+,弱酸，缓冲碱性物质,胶体,交换性盐基,弱酸盐，缓冲酸性物质,土壤酸、碱缓冲体系,60,铝体系：,对碱性物质缓冲作用,(pH,5.0),pH5.0,时，铝离子形成,Al(OH)3,沉淀，失去缓冲能力,。,有机酸体系：,有机酸及其盐对酸碱物质缓冲作用,61,缓冲容量,使单位质量,(,或容积,),土壤改变,1,个,pH,单位所需的酸或碱量。,滴定曲线,土壤悬液中连续加入标准酸或碱液，测定,pH,变化，以,pH,和加入酸碱量为坐标绘制的曲线，也称,缓冲曲线。,不同土壤缓冲容量,(,曲线,),不同，同一土壤缓冲容量,(,曲线斜率,),也有变化。,腐殖酸有羧基、酚羟基等解离度不同的多个酸基，其滴定曲线类似于多元酸。,土壤胶体带负电荷，可看作酸胶基或弱酸,H,+,饱和胶体的滴定曲线与强酸相似,Al,3+,饱和胶体的滴定曲线则与弱酸相似,土壤酸、碱缓冲容量和滴定曲线,62,63,土壤酸碱缓冲性的影响因素,土壤无机胶体,类型不同，,CEC,不同，缓冲性不同。,蒙脱石伊利石高龄石水合氧化铁、铝,土壤质地,粘土壤土砂土,土壤有机质含量,表土,底土,64,一、生物对土壤酸碱性和氧化还原状态适应性,植物适宜的酸碱度,大多数植物适宜,pH,范围,6,8,，即中性至微碱性；有的植物能适应较宽,pH,范围，有的只能在一定的,pH,范围生长，可作为土壤酸碱性的指示植物。,酸性土指示植物,马尾松、油茶、茶、映山红铁芒箕、石松等。,钙质土指示植物,柏树、蜈蚣草等。,盐碱土指示植物,盐蒿、碱蓬等,。,第五节 土壤酸碱性和氧化还原状况与生物环境,65,不同植物对土壤酸碱性的适应性是长期自然选择的结果,：,生理适应性，与遗传性有关。,营养生理病，如酸性土缺钙引起梨的黑心病。,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多，能抑制这种病菌，故马铃薯适宜于酸性土。,66,土壤,Eh,值范围和植物生长,一般地，,土壤,pH49,；,Eh -450720mV, pe -412;,旱地土壤：,Eh400700mV (pe126),水田土壤：,Eh -200300mV (pe -35),不同作物对,Eh,有不同适应性：,旱地植物：根际土壤,Eh,根域外土壤,67,土壤氧化、还原性的一般区分,：,Eh,400mV,氧化性，,O,2,占优势，各种物质呈氧化态，如,NO,3,-,、,MnO,2,、,Fe,2,O,3,、,SO,4,2-,等对旱作有利，对水稻不太适宜。如果,Eh,750mV,，有机质好气分解过旺，,Fe,、,Mn,等处于高度氧化态，有效性低。,Eh 400,200mV,弱还原性,O,2,、,NO,3,-,、,Mn,4+,发生还原，水稻生长正常，旱作开始受影响。,Eh 200,100mV,中度还原性，,Fe,3+,和,SO,4,2-,发生还原，出现有机还原物质。旱作发生湿害。,Eh,在,100mV,以下,强度还原性，,CO2,、,H+,被还原，土壤积累多量还原性物质，可使水稻受害,68,土壤,pH,、,Eh,与土壤微生物活性,土壤,细菌、放线菌,适于中性和微碱性环境，,pH,5.5,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,O,2,，,Eh,值高，微生物活性强，活动消耗,O,2,，使,Eh,值降低。,在土壤通气性一致条件下，,Eh,值可反映微生物活性。,69,二、土壤酸碱性和氧化还原状况对养分有效性影响,土壤酸碱性对养分有效性的影响,土壤,pH6.5,时，各种养分的有效性都较高。,在微酸至碱性土壤中，氮、硫、钾的有效性高。,pH67,土壤中，磷的有效性最高。,pH,5,时，土壤活性铁、铝增加，易形成磷酸铁、铝沉淀。,pH,7,时，易形成磷酸钙沉淀。,70,pH6.58.5,土壤中，有效钙、镁含量高，强酸和强碱性土中，其含量低。,Fe,、,Mn,、,Cu,、,Zn,有效性在酸性土中高；在,pH,7,土壤中明显降低，常出现,Fe,、,Mn,供给不足。,Mo,在酸性土中有效性低，当,pH,6,时，其有效性增加。,B,在强酸性土和石灰性土中有效性较低，在,pH67,和,pH,8.5,的碱性土中有效性较高，表现较复杂的情况。,71,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和物质存在形态。,Fe,3+,、,Mn,4+,还原成,Fe,2+,、,Mn,2+,后溶解度和有效性增加。,氮的形态：,Eh,480mV,时，以,NO,3,-,-N,为主，适于旱作吸收,。,Eh,220mV,时，以,NH,4,+,-N,为主，适于水稻吸收。,SO,4,2-,S,2-,，形成硫化物。,几种硫化物的溶解度：,MnS,FeS,ZnS,CuS,造成土壤,Zn,、,Cu,的有效性降低。,72,三、土壤酸碱性和氧化还原状况与有毒物质积累,强酸性土的铝锰胁迫与毒害,在,pH,5.5,酸性土中，锰、铝易被活化。大田作物幼苗期对,Al,3+,很敏感，当游离,Al,3+,达到,0.2cmol/kg,土时可使作物受害。,施用石灰使,pH,升至,5.56.3,，大部分或全部,Al,3+,被沉淀，铝害消除。,交换性,Mn,2+,达到,29Cmol/kg,土或植株干物质含锰量超过,1000mg/kg,时产生锰害。,豆类易产生锰害，禾本科抗性较强。施石灰中和土壤至,pH,6,时，锰害可全部消除。,73,氧化还原状况与有毒物质积累,长期淹水强还原性土壤中，往往有,Fe,2+,和,S,2-,等还原物质大量积累。,亚铁：主要呈沉淀状态，在偏酸性土壤中水溶性,Fe,2+,可高达,400mg/kg,，如锈水田，可毒害水稻根系。,H,2,S,：在土壤富铁条件下形成,FeS,，但如土壤缺铁或在,pH,6,的条件下，出现较多,H,2,S,对水稻发生毒害。,有机酸：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。,H,2,S(,0.07mg/L),和丁酸,(,10-3mol/L),对水稻吸收养分抑制程度的顺序为：,H,2,PO,4,-,、,K,+,Si,4+,NH,4,+,Mg,2+,、,Ca,2+,74,四、土壤酸碱性和氧化还原状况的调节,土壤酸度的调节,酸性土改良,施用石灰,CaO,、,Ca(OH),2,、,CaCO,3,石灰需要量计算：,可用土壤交换性酸为基础进行计算,根据酸性土的缓冲滴定曲线计算,碱性土的改良,改良,pH,8.5,的碱性土,施用石膏,(CaSO,4, 2H,2,O),、硅酸钙等。,施用硫磺粉和,FeS,2,粉,(,同时补铁,),施用有机肥，产生,CO,2,提高土壤空气,CO,2,浓度,75,土壤氧化还原状况的调节,重点在水田土壤，核心是水、气关系。,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，,Eh,为负值，还原性物质大量积累，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。,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，促进土壤适度还原。,76,