教学目标 与要求
土壤学
资源环境学院土地资源与农业化学系
第一节
土壤酸、碱性的形成
一、土壤酸性
（一）土壤酸化过程
土壤胶体上吸附的盐基离子被活性H＋交换进 入土壤溶液后被淋失，土壤胶体上的交换性H＋不 断增加，并出现交换性铝，形成酸性土壤。 1. 土壤中H＋的来源
（1）水的解离
（2）碳酸解离
（3）有机酸的解离
95%以上。
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（2）酸性和弱酸性土
盐 基 饱 和 度 较 高 ， 交 换 性 铝 以 Al(OH)2+ 、
Al(OH)2+等形态存在，进入溶液后水解产生H+：
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。
可见土壤酸性起源：
一、土壤酸度的强度指标
1. 土壤pH pH=－lg(H+)（土壤平衡溶液）
中性溶液：(H+)=(OH－)=10－7mol/L，
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。
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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。 2.石灰位
二、土壤碱性的形成
1. 土壤碱性的形成机理 土壤中碱性物质—主要是Ca、Mg、Na、K的 碳酸盐及重碳酸盐，以及土壤的交换性Na+。 碱性物质的水解反应是碱性形成的主要机理。 （1）碳酸钙水解 CaCO3+H2O+CO2
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Ca2++HCO3－+OH－
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（2）碳酸钠水解
第八章
土壤酸碱性和氧化还原反应
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1.土壤酸、碱性的形成 主要内容
2.土壤酸度的指标
3.土壤缓冲性
4.土壤氧化还原反应 1.了解土壤酸碱性的成因，土壤活性 酸、潜性酸的概念与关系，土壤酸碱 度的指标，以及土壤酸碱性的调节方 法； 2.掌握土壤缓冲性的概念； 3.熟悉土壤中主要缓冲体系及旱、水 田的Eh值。
更全面和更明显地反映土壤酸度。
水稻土及其母质的pH与pH-0.5pCa的比较
土壤类 型 水稻土 砖红壤 5.23 6.56 红 壤 黄棕壤 6.86
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pH 母质 5.12 5.15 5.71
相差 0.11 1.41 1.12
pH –0.5pCa 水稻土 母质 相差 3.40 2.29 1.11 4.93 3.02 1.91 5.32 3.91 1.41
土壤中同一物质可区分为氧化态(剂)和还原态 (剂),构成相应的氧化还原体系 。
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1.土壤空气中O2是主要氧化剂 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NO3－、Fe3+、Mn4+、SO42－等。 2.土壤有机质特别是新鲜有机物是主要还原剂，在 土壤缺O2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。
1. 气候
高温多雨地区，风化淋溶较强，特别是降雨量 大而蒸发势较弱的地区，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33°为界，形成“南酸北碱， 沿海偏酸，内陆偏碱”的局面，就与气候条件有关。
2. 生物
植物根系和微生物通过呼吸作用产生CO2，有 机质的矿质化也产生CO2，CO2溶解于水则成碳酸。
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4.土壤氧化还原反应不完全是纯化学反应，在很大 程度上有微生物的参与，例如NH4+→NO2－→NO3－，
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，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
6.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
高，碱性土pH降低。
酸 性 土 还 原 pH 升 高 ， 主 要 由 于 Fe2O3 、
MnO2 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CO2的积累过程及其综合作用。
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第三节 土壤氧化还原反应
一、土壤氧化还原体系
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（3）水土比对土壤pH的影响 测定土壤pH时的水土比，按国际土壤学会推 荐用2.5:1，水土比大时，测出的pH稍偏大。 2. 土壤潜性酸 潜性酸——土壤胶体吸附的H+、Al3+离子，在
被其它阳离子交换进入溶液后，才显示酸性。
土壤活性酸与潜性酸处于动态平衡：
解吸
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二、土壤酸度的数量指标
1. 交换酸
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。 Al3+ +3H2O Al(OH)3 + 3H+
用1 mol/L的KCl(pH5.5～6.0)处理土壤，K+交
换出氢离子或铝离子，通过滴定得到的酸度。
交换性酸是酸度的容量因素，单位是cmol/kg。
这种反应十分迅速。因此，矿质酸性土以交
换性Al3+占绝对优势。
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（二）土壤酸的类型
1. 土壤活性酸 扩散于土壤溶液中的氢离子所反映出来的酸度。 （1）土壤酸度分级 土壤pH和酸碱性分级 土壤pH <4.5 4.5-5.5 5.5-6.5 6.5-7.5 7.5- 8.5 > 8.5 碱性 强碱性
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（4）酸雨：我国每年排放SO2约1.7×106～7吨 （5）其它无机酸：酸性肥料（过磷酸钙） 生理酸性肥料（NH4Cl） 2. 土壤中铝的活化 当土壤交换性H+的饱和度达到一定限度，就 会破坏硅酸盐粘粒晶体结构，其水铝片中Al转化 为活性Al3+，取代交换性H而成为交换性Al3+。
质，还原性物质总量可以测定，但很难直接与
Eh联系起来。当然土壤还原性物质的浓度仍与 Eh有密切的统计相关性。
三、影响土壤氧化还原的因素
1. 土壤通气性
土壤通气状况决定土壤空气中的氧浓度
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2. 微生物活动 微生物活动愈强烈，耗氧愈多 3. 易分解有机质的含量 分解的有机质愈多，耗氧愈多
Na2CO3+2H2O 2Na++H2CO3+2OH－
碳酸钠的来源：土壤矿物质中钠的碳酸化。 风化产物硅酸钠与碳酸的作用（析出SiO2）。 中性钠盐与CaCO3的相互作用： CaCO3+NaCl CaCl2+ Na2CO3
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（3）交换性钠的水解
当土壤胶体吸附的交换性 Na+积累到一定数
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二、土壤氧化还原指标
1. 强度指标 （1）氧化还原电位（Eh） 单位为伏(V)或毫伏(mV) （2）电子活度负对数—pe （3）Eh与pH 的关系 土壤的氧化还原反应总有H+参与，H+的活度
对氧化还原平衡有直接影响。
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2. 氧化还原强度指标与数量因素的关系 土壤还原性物质包括有机和无机还原性物
HCO3－＋H2O
HCO3－＋OH－
H2CO3＋OH－
CaCO3、MgCO3溶解度很小，产生的碱度有限。 Na2CO3、NaHCO3及Ca(HCO3)2为水溶性盐类，在土壤溶 液中产生的碱度高，导致很高的pH。
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2. 碱化度——钠碱化度或钠化率 土壤交换性钠占CEC的百分率。 土壤碱化度分级：
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，即盐基饱和度。
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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，比pH
量，而土壤溶液的盐浓度较低时， Na+ 离解进入
溶液，水解产生 NaOH ，并进一步形成碳酸盐
Na2CO3、NaHCO3。
2. 影响土壤碱化的因素
（1）气候因素（干湿度）
碱性土分布在干旱、半干旱地区。
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在干旱、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。 （2）生物因素 Na、K 、Ca、Mg等盐基的生物积累。 一些植物适应在较干旱条件下生长，而且有 富集碱性物质的作用：海蓬子含Na2CO3 3.75%， 碱蒿含2.76%。盐蒿含2.14%。
Hale Waihona Puke 级别 极强酸性 强酸性 微酸性 中性
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（2）水浸酸与盐浸酸 用水浸提，得到的pH反应土壤活性酸的强弱。
用KCl浸提，得到的pH除反映土壤溶液中的氢
离子外，还反映由K+交换出的氢离子和铝离子显
出的酸性。
pH水>pH盐