土壤學(xué)教學(xué)課件：第六章 土壤溶液與土壤反應(yīng)

第六章第六章 土壤溶液與土壤反應(yīng)土壤溶液與土壤反應(yīng) q第一節(jié)土壤溶液及其組成第一節(jié)土壤溶液及其組成q第二節(jié)土壤酸堿反應(yīng)及其調(diào)節(jié)第二節(jié)土壤酸堿反應(yīng)及其調(diào)節(jié)q第三節(jié)第三節(jié)土壤氧化還原反應(yīng)土壤氧化還原反應(yīng)一、土壤溶液的概念與作用一、土壤溶液的概念與作用 q土壤溶液：土壤溶液：通常定義為含有溶質(zhì)和溶解性氣體的土通常定義為含有溶質(zhì)和溶解性氣體的土壤間隙水。壤間隙水。第一節(jié)土壤溶液及其組成第一節(jié)土壤溶液及其組成第一，是大多數(shù)土壤化學(xué)反應(yīng)和形成過(guò)程發(fā)生的第一，是大多數(shù)土壤化學(xué)反應(yīng)和形成過(guò)程發(fā)生的場(chǎng)所，與環(huán)境間物質(zhì)交換的載體，物質(zhì)遷移與運(yùn)場(chǎng)所，與環(huán)境間物質(zhì)交換的載體，物質(zhì)遷移與運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)；動(dòng)的基礎(chǔ)；第二，土壤溶液是植物根系獲取養(yǎng)分的源泉，對(duì)第二，土壤溶液是植物根系獲取養(yǎng)分的源泉，對(duì)土壤各種理化性質(zhì)起著重要作用。土壤各種理化性質(zhì)起著重要作用。二、土壤溶液的組成和濃度二、土壤溶液的組成和濃度 q土壤溶液中存在分子態(tài)、離子態(tài)和膠體態(tài)的溶解物土壤溶液中存在分子態(tài)、離子態(tài)和膠體態(tài)的溶解物質(zhì)。包括無(wú)機(jī)化合物、有機(jī)化合物、有機(jī)質(zhì)。包括無(wú)機(jī)化合物、有機(jī)化合物、有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合無(wú)機(jī)復(fù)合物、氣體及最細(xì)小的膠體水溶膠。物、氣體及最細(xì)小的膠體水溶膠。土壤溶液濃度：土壤溶液濃度：一般土壤中，大多為萬(wàn)分之幾；一般土壤中，大多為萬(wàn)分之幾；在鹽土和堿土中，千分之幾至百分之幾。在鹽土和堿土中，千分之幾至百分之幾。l植物土壤溶液的總濃度適宜范圍為植物土壤溶液的總濃度適宜范圍為2002001000mg/kg1000mg/kg。l當(dāng)土壤溶液濃度大于當(dāng)土壤溶液濃度大于1000mg/kg1000mg/kg時(shí)，根系就很難吸收水分和時(shí)，根系就很難吸收水分和養(yǎng)料。一次施肥過(guò)多，造成養(yǎng)料。一次施肥過(guò)多，造成“燒苗燒苗”。l當(dāng)土壤溶液濃度小于當(dāng)土壤溶液濃度小于200mg/kg200mg/kg時(shí)，缺乏養(yǎng)分。時(shí)，缺乏養(yǎng)分。一、土壤中酸堿來(lái)源及影響因素一、土壤中酸堿來(lái)源及影響因素 （一）土壤酸的來(lái)源（一）土壤酸的來(lái)源 1 1、土壤中、土壤中H H的來(lái)源的來(lái)源（1 1）水的解離：）水的解離：）水的解離：）水的解離：（2 2）碳酸解離：）碳酸解離：）碳酸解離：）碳酸解離：（3 3）有機(jī)酸的解離：草酸、檸檬酸、富里酸等）有機(jī)酸的解離：草酸、檸檬酸、富里酸等）有機(jī)酸的解離：草酸、檸檬酸、富里酸等）有機(jī)酸的解離：草酸、檸檬酸、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）其它無(wú)機(jī)酸：生理酸性肥料、細(xì)菌分解）其它無(wú)機(jī)酸：生理酸性肥料、細(xì)菌分解）其它無(wú)機(jī)酸：生理酸性肥料、細(xì)菌分解）其它無(wú)機(jī)酸：生理酸性肥料、細(xì)菌分解第二節(jié)土壤酸堿反應(yīng)及其調(diào)節(jié)第二節(jié)土壤酸堿反應(yīng)及其調(diào)節(jié)（二）土壤堿的來(lái)源（二）土壤堿的來(lái)源 q1 1、土壤堿式鹽的水解：、土壤堿式鹽的水解：q2 2、吸附性鹽基離子、吸附性鹽基離子(Na(Na+、CaCa2+2+)水解作用：水解作用：（三）土壤中酸堿的影響因素（三）土壤中酸堿的影響因素 1、氣候因素氣候因素:溫暖濕潤(rùn)酸性土、寒冷干燥堿性土溫暖濕潤(rùn)酸性土、寒冷干燥堿性土2、母質(zhì)影響母質(zhì)影響：基性巖、超基性巖土基性巖、超基性巖土 壤中性壤中性-偏堿；偏堿；酸性巖土壤偏堿酸性巖土壤偏堿 石灰?guī)r母質(zhì)土壤石灰?guī)r母質(zhì)土壤pH值不超過(guò)值不超過(guò)8.53、有機(jī)質(zhì)：有機(jī)質(zhì)：分解產(chǎn)生二氧化碳、有機(jī)酸及無(wú)機(jī)酸。分解產(chǎn)生二氧化碳、有機(jī)酸及無(wú)機(jī)酸。4、鹽基飽和度：鹽基飽和度：80%80%以上，以上，6 67 7 5.大氣污染：大氣污染：二氧化硫產(chǎn)生酸雨二氧化硫產(chǎn)生酸雨6、施肥澆水施肥澆水生理酸性肥：硫酸銨、氯化銨、硫酸鉀、生理酸性肥：硫酸銨、氯化銨、硫酸鉀、生理酸性肥：硫酸銨、氯化銨、硫酸鉀、生理酸性肥：硫酸銨、氯化銨、硫酸鉀、氯化鉀氯化鉀氯化鉀氯化鉀生理堿性肥料：硝酸鈉、硝酸鈣生理堿性肥料：硝酸鈉、硝酸鈣生理堿性肥料：硝酸鈉、硝酸鈣生理堿性肥料：硝酸鈉、硝酸鈣重過(guò)磷酸鈣和磷酸一銨釋出的磷酸能使施肥區(qū)局部酸化重過(guò)磷酸鈣和磷酸一銨釋出的磷酸能使施肥區(qū)局部酸化污水灌溉污水灌溉 二、土壤中酸堿存在形式與表示方法二、土壤中酸堿存在形式與表示方法 （一）、土壤中酸的存在形式與表示方法（一）、土壤中酸的存在形式與表示方法 土壤中的酸有兩種存在狀態(tài)：土壤中的酸有兩種存在狀態(tài)：活性酸和潛性酸活性酸和潛性酸1 1、活性酸、活性酸：以土壤溶液中的：以土壤溶液中的H直接表現(xiàn)出的酸度。直接表現(xiàn)出的酸度。中國(guó)土壤中國(guó)土壤根據(jù)土壤根據(jù)土壤pHpH將土壤酸堿度分將土壤酸堿度分為為五五級(jí)級(jí)：pHpH5.05.05.0-6.55.0-6.56.5-7.56.5-7.57.5-8.57.5-8.58.58.5級(jí)別強(qiáng)酸酸性中性堿性強(qiáng)堿級(jí)別強(qiáng)酸酸性中性堿性強(qiáng)堿我國(guó)土壤酸堿反應(yīng)的地區(qū)性差異是我國(guó)土壤酸堿反應(yīng)的地區(qū)性差異是“南酸北堿南酸北堿”。q2、潛在酸度潛在酸度 q土壤潛在酸度土壤潛在酸度是指土壤中交換性氫離子、鋁離子、是指土壤中交換性氫離子、鋁離子、羥基鋁離子被交換進(jìn)入溶液后引起的酸度，以羥基鋁離子被交換進(jìn)入溶液后引起的酸度，以cmol/kg表示。表示。q（1）交換性酸度）交換性酸度土壤中通過(guò)陽(yáng)離子交換反應(yīng)進(jìn)入土壤中通過(guò)陽(yáng)離子交換反應(yīng)進(jìn)入溶液的氫離子濃度稱(chēng)交換性酸度。溶液的氫離子濃度稱(chēng)交換性酸度。q（2）水解性酸度）水解性酸度用弱酸強(qiáng)堿鹽浸提土壤后，所測(cè)用弱酸強(qiáng)堿鹽浸提土壤后，所測(cè)定的酸度稱(chēng)為水解性酸度。定的酸度稱(chēng)為水解性酸度。q潛性酸決定著土壤的總酸度，活性酸度是土壤酸性潛性酸決定著土壤的總酸度，活性酸度是土壤酸性的強(qiáng)度指標(biāo)，潛在酸度則是土壤酸性的容量指標(biāo)。的強(qiáng)度指標(biāo)，潛在酸度則是土壤酸性的容量指標(biāo)。q活性酸與潛在酸可相互轉(zhuǎn)化?；钚运崤c潛在酸可相互轉(zhuǎn)化。（二）土壤中堿的表示方法（二）土壤中堿的表示方法 1 1、總堿度、總堿度、總堿度、總堿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、重碳酸根的總量。即根的總量。即根的總量。即根的總量。即q總堿度總堿度總堿度總堿度COCO3 32-2-HCOHCO3 3-【cmolcmol（）（）（）（）/L/L】2 2、堿化度、堿化度、堿化度、堿化度（鈉堿化度：（鈉堿化度：（鈉堿化度：（鈉堿化度：ESPESP）q是指土壤膠體吸附的交換性鈉離子占陽(yáng)離子交換量是指土壤膠體吸附的交換性鈉離子占陽(yáng)離子交換量是指土壤膠體吸附的交換性鈉離子占陽(yáng)離子交換量是指土壤膠體吸附的交換性鈉離子占陽(yáng)離子交換量的百分率。的百分率。的百分率。的百分率。q作為堿土分類(lèi)及堿化土壤改良利用的指標(biāo)和依據(jù)。作為堿土分類(lèi)及堿化土壤改良利用的指標(biāo)和依據(jù)。作為堿土分類(lèi)及堿化土壤改良利用的指標(biāo)和依據(jù)。作為堿土分類(lèi)及堿化土壤改良利用的指標(biāo)和依據(jù)。q堿化層的堿化度堿化層的堿化度堿化層的堿化度堿化層的堿化度vv2020，表層含鹽量，表層含鹽量，表層含鹽量，表層含鹽量5%9.0pH9.0定為堿土。定為堿土。定為堿土。定為堿土。vv5 51010輕度堿化輕度堿化輕度堿化輕度堿化vv10101515為中度堿化為中度堿化為中度堿化為中度堿化vv15152020為強(qiáng)堿化。為強(qiáng)堿化。為強(qiáng)堿化。為強(qiáng)堿化。三、土壤酸堿性與土壤質(zhì)量的關(guān)系三、土壤酸堿性與土壤質(zhì)量的關(guān)系 （一）（一）土壤酸堿性對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響土壤酸堿性對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響 1、氮素氮素有機(jī)氮礦化以有機(jī)氮礦化以pH值值6.08.0時(shí)最好時(shí)最好2、磷素磷素pH值值 6.57.5時(shí)有效性最高，時(shí)有效性最高，Ca(H2PO4)2的形態(tài)。的形態(tài)。3、鉀、鈣、鎂、硫素鉀、鈣、鎂、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；鈣、鎂在常感到缺乏；鈣、鎂在pH值值8.5的土壤中，生成鈣、鎂的的土壤中，生成鈣、鎂的碳酸鹽類(lèi)沉淀，降低有效性。碳酸鹽類(lèi)沉淀，降低有效性。4、微量元素微量元素鋅、銅、鐵、錳、硼，在酸性土壤中高。鋅、銅、鐵、錳、硼，在酸性土壤中高。在在pH5.5的強(qiáng)酸性土壤中，易造成鋁錳脅迫與毒害的強(qiáng)酸性土壤中，易造成鋁錳脅迫與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鐵、硼酸鋁降低有效性，隨硼在酸性土生成硼酸鐵、硼酸鋁降低有效性，隨pH值的升值的升高而有效性增加。高而有效性增加。（二）（二）土壤酸堿性對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響土壤酸堿性對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響 土壤過(guò)酸或過(guò)堿，結(jié)構(gòu)性變差，粘重，土壤水、氣、土壤過(guò)酸或過(guò)堿，結(jié)構(gòu)性變差，粘重，土壤水、氣、熱不協(xié)調(diào)。熱不協(xié)調(diào)。（三）（三）土壤酸堿性對(duì)土壤生物的影響土壤酸堿性對(duì)土壤生物的影響 多數(shù)植物適于中性至微酸性多數(shù)植物適于中性至微酸性水稻水稻6.06.07.57.5麻麻類(lèi)類(lèi)6.06.07.07.0小麥小麥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煙草煙草5.05.07.57.5玉米玉米6.06.07.57.5瓜瓜類(lèi)類(lèi)6.06.08.58.5紅紅苕苕6.06.07.57.5蕃茄蕃茄6.06.07.07.0土豆土豆4.54.57.57.5茶樹(shù)茶樹(shù)4.54.56.06.0豆類(lèi)豆類(lèi)6.06.08.58.5油茶油茶4.54.56.0 6.0 （四）土壤酸堿性指標(biāo)植物（四）土壤酸堿性指標(biāo)植物 q酸性土壤指示植物酸性土壤指示植物v鐵鐵芒箕，生芒箕，生長(zhǎng)長(zhǎng)在在華華南酸性土壤上南酸性土壤上v地刷子，海拔地刷子，海拔較較高的冷濕區(qū)高的冷濕區(qū)v鋪地蜈松，亞熱帶潮濕地區(qū)。鋪地蜈松，亞熱帶潮濕地區(qū)。鐵芒箕鐵芒箕地刷子地刷子鋪鋪地地蜈蜈松松q鈣質(zhì)鈣質(zhì)土的指示植物土的指示植物v鐵線(xiàn)藤，華南石灰?guī)r區(qū)鐵線(xiàn)藤，華南石灰?guī)r區(qū)q鹽鹽土的指示植物土的指示植物v鹽鹽角草，河北和角草，河北和遼遼寧沿海寧沿海鹽鹽土土v鹽爪爪，內(nèi)陸鹽土鹽爪爪，內(nèi)陸鹽土鹽鹽角草角草鹽爪爪鹽爪爪q鹽鹽堿土的指示植物堿土的指示植物v灰灰綠綠堿蓬，堿蓬，華華北北東東北北鹽鹽土、堿土和土、堿土和鹽鹽堿土堿土v扁扁稈稈藨（藨（biaobiao）草，排水）草，排水差差的的鹽鹽、堿土堿土鹽鹽堿土堿土v檉柳，渤海邊和內(nèi)蒙西黃河沿岸鹽土檉柳，渤海邊和內(nèi)蒙西黃河沿岸鹽土扁稈藨草扁稈藨草檉柳檉柳四、土壤的酸堿緩沖性及其調(diào)節(jié)四、土壤的酸堿緩沖性及其調(diào)節(jié)（一）土壤酸堿緩沖性概念（一）土壤酸堿緩沖性概念 q土壤緩沖性土壤緩沖性是指土壤抵抗酸堿物質(zhì)、減緩是指土壤抵抗酸堿物質(zhì)、減緩pH變化的變化的能力。能力。q廣義土壤緩沖性：廣義土壤緩沖性：對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素、污染物質(zhì)、氧化還對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素、污染物質(zhì)、氧化還原都具有緩沖性，具有抵抗外界環(huán)境變化的能力。原都具有緩沖性，具有抵抗外界環(huán)境變化的能力。q意義：意義：由于土壤具有緩沖作用，土壤的酸堿度經(jīng)常由于土壤具有緩沖作用，土壤的酸堿度經(jīng)常保持在一定的范圍內(nèi)，避免了因施肥、根系呼吸、保持在一定的范圍內(nèi)，避免了因施肥、根系呼吸、微生物活動(dòng)等引起的土壤反應(yīng)的顯著變化。微生物活動(dòng)等引起的土壤反應(yīng)的顯著變化。（二）土壤酸堿緩沖體系（二）土壤酸堿緩沖體系1、碳酸鹽體系：、碳酸鹽體系：CO2濃度越高，濃度越高，pH越低。越低。2、硅酸鹽體系：、硅酸鹽體系：3、交換性陽(yáng)離子體系、交換性陽(yáng)離子體系膠體膠體M MH H膠體膠體H HM M膠體膠體H HMOHMOH膠體膠體M MH H2 2O O4、鋁體系、鋁體系在強(qiáng)酸條件在強(qiáng)酸條件(pH5)(pH 壤土壤土 砂土砂土3 3、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤有機(jī)質(zhì)：成正相關(guān)：成正相關(guān)五五 土壤酸堿性的調(diào)節(jié)土壤酸堿性的調(diào)節(jié) 1、酸性土壤調(diào)節(jié)，酸性土壤調(diào)節(jié)，最常用的方法是施加石灰。最常用的方法是施加石灰。我國(guó)多用氧化鈣或氫氧化鈣我國(guó)多用氧化鈣或氫氧化鈣國(guó)外常用碳酸鈣粉末國(guó)外常用碳酸鈣粉末過(guò)量使用石灰，會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)。過(guò)量使用石灰，會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)。2、堿堿性性土土壤壤調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)，常常使使用用石石膏膏（CaSO4）或或硫硫酸酸亞亞鐵鐵或硫磺等。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、土壤酸堿度測(cè)定方法六、土壤酸堿度測(cè)定方法1.瓷板法瓷板法2.試紙法試紙法3.永久色階比色法永久色階比色法4.pH計(jì)法計(jì)法第三節(jié)第三節(jié) 土壤溶液中的氧化還原反應(yīng)土壤溶液中的氧化還原反應(yīng) q一、土壤中的氧化還原體系一、土壤中的氧化還原體系q二、土壤氧化還原狀況二、土壤氧化還原狀況q三、影響氧化還原狀況的因素及其調(diào)節(jié)三、影響氧化還原狀況的因素及其調(diào)節(jié) 自 學(xué)