3-3 土壤的酸碱性
第3章 土壤基本性质
可用下式来表示：
土壤 Mg2＋ ＋10NH4＋ 胶粒 AI3＋
K＋
土壤 10NH4+ ＋Ca2＋、Mg2＋、Al3＋、K＋、 2H＋ 胶粒
离子半径及水化程度与交换力的关系 离子半径（A） 离子
Na＋ NH4＋ K＋ Mg2＋ Ca2＋ H＋
价数
1 1 1 2 2 1
绿泥石粘粒矿物结构示意图
由两层四面体与两层八面体构成2：2型矿物
非硅酸盐粘土矿物 （一）氧化铁 （二）氧化铝
（三）氧化硅
起重要作用的主要是非晶质（无定形）的铁铝 氧化物。非晶质的铁铝氧化物可以吸附阴离子 ，如土壤中磷酸根离子的吸附，使磷被固定， 失去其有效性。
二、土壤胶体的共同特性****
（1）具有巨大的比表面积和表面能 （2）带电性 （3）分散性和凝聚性 （4）吸附代换性
（二）粘土矿物基本类型 与特性
硅氧片和铝氧片如何联结？
硅氧四面体
铝氧八面体
硅氧片
铝氧片 晶层
1:1型粘土矿物 2:1型粘土矿物
晶体颗粒 层状铝硅酸盐矿物
四个类组：
高岭石类 蒙脱石类 水云母类 绿泥石组矿物
高岭石类（1:1型矿物）
包括：高岭石、珍珠陶土、迪恺石及埃洛石等 特点：(1）1:1型的晶层结构 （2）膨胀性差 （3）同晶替代极少或没有，保肥力差 （4）胶体特性较弱，主要是晶架上的-OH在一定条件下，H+ 向外解离，使其带负电 （5）六角片状，粘着力和可塑性较弱（与蒙脱石比） 高岭组粘土矿物是 南方热带和亚热土壤中普遍而大量存在的粘土矿物，在 华北、西北、东北及西藏高原土壤中含量很少。
2、可变电荷(variable charge)*** 随pH的变化而变化的土壤电荷，这种电荷 称 为可变电荷。
实验五土壤酸碱度及缓冲性能的测定
实验五土壤酸碱度及缓冲性能的测定一、土壤酸碱度的测定（一）目的和意义：土壤溶液中氢离子和氢氧根离子的浓度比例不同，所表现出来的酸碱性质称为土壤的酸碱度，通常用pH表示。
在纯水或稀溶液中pH可用下式表示：pH=—log(H+)。
土壤酸碱度是土壤重要的化学性质，它直接影响土壤养分的存在状态、转化和有效性，对作物生长和土壤微生物活动也有影响。
土壤的各种理化性质、生物化学性质也和酸碱度有密切的关系。
测定土壤pH值可以作为改良酸性土和碱性土的参考依据，可以指导合理施肥，确定适宜的肥料种类。
测定土壤pH通常用比色法和电位测定法，电位法精确度比较高，pH的误差在0.02左右；混合指示剂比色法精确度较差，pH的误差在0.5左右，适用于野外速测，pH标准溶液系列的比色法精确度较混合剂比色法高，但不及电位法精确。
（二）混合指示剂比色法1、原理利用某些染料在不同氢离子浓度时改变颜色的特性，配成指示剂，与待测定的土壤溶液产生颜色反应，和标准的pH比色卡进行比较而确定土壤pH值。
为方便起见，常将几种不同pH范围的指示剂混合在一起，配制成混合指示剂。
2、试剂配制（1）pH4—8混合指示剂：用分析天平称取等量（0.25克）的溴甲酚绿、溴甲酚紫及甲酚红三种指示剂，放在玛瑙研钵中加15毫升0.1mol·L-1氢氧化钠及5毫升蒸馏水，共同研匀，用蒸馏水稀释至1升，用稀标准酸或标准碱溶液调整pH至6.4左右，贮存于棕色瓶中备用。
此指示剂的pH变色范围如下：PH 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 8.0颜色黄绿黄黄绿草绿灰绿灰蓝蓝紫紫（2）pH7-9混合指示剂：称取等量（0.25克）的甲酚红和百里酚蓝，放在玛瑙研钵中，加0.1 mol·L-1氢氧化钠11.93毫升，共同研匀，待完全溶解后再用蒸馏水稀释至1升，其变化范围如下：PH 7 8 9颜色橙黄橙红红紫3、操作步骤取土约0.5克（不必称重）置于白瓷比色盘的大穴中，用滴管滴入指示剂，至土样全部湿润并刚有液体流出为度，轻轻摇动，使指示剂与土壤混匀，静置1—2分钟，将上部清液引入另一小穴中，与标准比色卡片比较，读出土壤pH值。
如何判断土壤的酸碱性
如何判断土壤的酸碱性
一:看土源：一般采自山川，沟壑的腐殖土，多呈黑褐色，比较疏松，肥沃，通透性良好，是比较靠谱的酸性腐殖土。
如：松针腐殖土，草炭腐殖土等。
二:看土色：酸性土壤一般颜色较深，多为黑褐色，而碱性土壤颜
色多呈白、黄等浅色。
有些盐碱地区，土表经常有一层白粉状的碱性
物质。
三:看地表植物：在野外采掘花土时，可以观察一下地表发芽的植物，一般生长野杜鹃、松树、杉类药用植物的土壤多为酸性土；而生
长柽柳、谷子、高梁等地段的土多为碱性土。
四:看质地：酸性土壤质地疏松，透气透水性强；碱性土壤质地坚硬，容易板结成块，通气透水性差。
五:凭手感：酸性土壤握在手中有一种“松软”的感觉，松手以后，土壤容易散开，不易结块；氯化物土壤握在手中有一种“硬实”的感觉，松手此后容易结块而不散开。
六:看浇水后的情形：酸性土壤浇水以后下渗较快，不冒白泡，水
面较浑；碱性土壤浇水后，下渗较慢，水面冒白泡，起白沫，有时花
盆外围还有一层白色的蓝色碱性物质。
七:用pH试纸来测植被的酸碱性，方法为：取部分土样浸泡于热
水中，将试纸的一部分
浸入浸泡液，后取出，观测其颜色的变化，然后将试纸与比色卡
相比较，若pH值＝7，土壤为中性；若pH值＜小，则为酸性；若pH
值＞7，则为碱性。
实验一--土壤酸碱性测定
实验一土壤酸碱性测定一、实验目标:1、初步学会土壤取样测试的方法.2、学会用PH试纸测定土壤酸碱度。
3、了解保护土壤资源的重要性，提出改良土壤酸碱性的建议。
二、实验器材:木棍、废报纸、玻璃棒、试管、蒸馏水、PH试纸、窗纱、布袋。
三、实验过程：1、选取有代表性的地块，如山坡、大田、森林、海洋、菜地等,确定3—4个地块取样。
2、在取样地块上按一定间隔确定取样点位置,确定5-6个位置。
（注意：每个取样点要去掉表面的石块和动植物残体，取0—20厘米范围内的土壤各20克）3、取1克左右土样放入试管中，加5毫升蒸馏水，震荡30秒后静置。
待土壤微粒下沉后，用玻璃棒蘸取上层清夜，滴在PH试纸上，将PH试纸呈现的颜色与标准比色卡比色，记下PH数值.讨论：1、当地主要农作物和常见乔木生长的土壤酸碱性如何?查阅资料,了解这样的酸碱性是否适宜这类植物的生长？2、提出改良当地土壤酸碱性的建议。
实验二碱和盐的性质一、实验目标：1．用已学的碱的一些共性知识，指导对氢氧化钙性质的探究。
2．通过实验认识常见盐的一些性质。
3．学习含SO42-或含CL-的化合物的检验方法.4．巩固试管和滴管的操作方法.二、实验器材:试管、玻璃棒、胶头滴管、多孔瓷板、澄清石灰水、石蕊试液、酚酞试液、稀硫酸、稀盐酸、稀硝酸、硫酸铜溶液、氯化铁溶液蒸馏水等.三、实验过程：选取有代表性的地块,如山坡、大田、森林、海洋、菜地等，确定3—4个地块取样。
三、在取样地块上按一定间隔确定取样点位置，确定5-6个位置。
(注意：每个取样点要去掉表面的石块和动植物残体，取0—20厘米范围内的土壤各20克）四、取1克左右土样放入试管中，加5毫升蒸馏水，震荡30秒后静置。
待土壤微粒下沉后,用玻璃棒蘸取上层清夜,滴在PH试纸上,将PH试纸呈现的颜色与标准比色卡比色，记下PH数值。
讨论:3、当地主要农作物和常见乔木生长的土壤酸碱性如何？查阅资料，了解这样的酸碱性是否适宜这类植物的生长？4、提出改良当地土壤酸碱性的建议.。
土壤的组成和性质
土壤的组成和性质一、土壤的组成土壤是环境中特有的组成部分，是位于陆地表面呈连续分布，具有肥力并能生长植物的疏松层，它是一个复杂的体系。
它的组成包括固相（矿物质、有机质）、液相（土壤水分或溶液）和气相（土壤空气）等三相物质四种成分有机地组合在一起构成的一种特殊物质。
按容积计，在较理想的土壤中，矿物质约占38—45%,有机质约占5—12%, 土壤孔隙约占50%, 土壤水分和空气存在于土壤孔隙内，三相之间亦经常变动而相互消长。
按重量计，矿物质可占固相部分的90—95%以上，有机质约占1 —10%左右。
（一）土壤矿物质土壤矿物质来源于地壳岩石（母岩）和母质，它对土壤的性质、结构和功能影响很大。
土壤中的矿物质由岩石风化和成土过程中形成的不同大小的矿物颗粒（或土粒）组成的。
自然界的土壤都是由很多大小不同的土粒，按不同的比例组合而成，各粒级在土壤中所占的相对比例或重量百分数称为土壤的机械组成，也叫土壤质地。
（二）土壤有机质进入土壤中的有机物质包括植物、动物及微生物等死亡残体，经分解转化逐渐形成有机质，即腐殖质，土壤腐殖质是土壤有机质的主要部分，约占有机质总量的50—65%。
腐殖质不是单一分子的有机质，而是在组成、结构和性质上具有共同特征，又有差异的一系列高分子有机化合物，腐殖质在土壤中可以呈腐殖酸或腐殖酸盐类存在，亦可以铁、铝的凝胶状态存在，也可与粘粒紧密结合，以有机-无机复合体等形态存在。
这些存在形态对土壤一系列的物理化学性质有很大影响，对土壤肥力有重大作用。
土壤有机质的化学组成包括：糖类（碳水化合物）、木质素、有机氮、脂肪、蜡质、单宁、木栓质、角质、有机磷及灰分等。
土壤中的有机质组成二、土壤的物理化学性质一）土壤的物理性质土壤结构：一般把土壤颗粒（包括单独颗粒、复粒和团聚体）的空间排列方式及其稳定程度，孔隙的分布和结合的状况称为土壤的结构。
土壤中的ca\卩6!3+等多价阳离子及有机质，腐殖质都有胶结剂的作用，参与土壤颗粒的团聚。
第3章 土壤化学性质
教学内容
3.1土壤离子交换吸附性能 3.2土壤酸碱性 3.3土壤缓冲性
3.1土壤离子交换吸收性能
主要内容： 3.1.1土壤吸收性能； 3.1.2土壤阳离子交换吸收； 3.1.3土壤阴离子吸收
3.1.1土壤吸收性能
土壤吸收性能是指土壤能吸收和保留土壤溶液中的分子和离子，悬液中的
3、化学吸附性
化学吸收性(chemical absorption performance)是指易溶性盐在土壤中转变为难
溶性盐而沉淀保存在土壤中的过程。
这一过程是以纯化学反应为基础的，称为化学吸收，比如可溶性的磷酸盐， 在土壤中与Ca2+ 、Mg2+、Fe2+、Al3+等，发生化学反应生成难溶性的磷
(3)、符合质量作用定律：根据这一原理，可以通过改变某一反
应物（或产物）的浓度达到改变产物（或反应物）浓度的目的。
2、 阳离子交换能力
（1）阳离子交换能力是指一种阳离子将胶体上 另一种阳离子交换出来有能力。 各种阳离子交换能力大小的顺序为： Fe3+ > Al3+ > H+ > Ca2+ > Mg2+ > NH4+ > K+ > Na+
土壤机械吸收性能的大小主要取决于土壤的孔隙状况。阻留在 土层中的物质可被土壤转化利用，起到保肥的作用，其保留的
养分易被作物吸收利用。
3.1.1土壤吸收性能
2、物理吸收性(physical absorption performance)是指土壤对分子态物质的
保持能力。由于土壤的细粒部分具有巨大的表面积和表面能，
第3章土壤的基本性状-2化学性质
酸性硫酸盐土 (海南岛三江东塞港）
3、交换性酸度与水解性酸度
交换性酸度：用过量的中性盐溶液与土壤作用。
水解性酸度：用碱性盐(醋酸盐)溶液与土壤作用。用 水解性酸度来确定石灰施用量。
三、土壤碱度 土壤碱性的来源：主要是钙、镁、钠的碳酸盐和 重碳酸盐，以及胶体表面吸附的交换性钠。 碳酸钙水解
Mg2+
Ca2+ H+
2
2 1
24.32
40.08 1.008
0.078
0.106 -
1.330
1.000 -
3
2 1
二、阳离子交换量
1 、概念：指在 pH7.0 时，土壤可能吸附的阳离
子最大量。单位为cmol/kg (厘摩尔/千克）。
2、矿物的阳离子交换量 3、土壤的阳离子交换量
土壤胶体的阳离子交换量（cmol/kg） 土壤胶体种类 腐殖质 蛭石 阳离子交换量 100-300 80-150
红壤（江西）
赤红壤（广东） 砖红壤（海南）
22.0
12.0 5.2
高岭石，伴有水云母、蛭石
高岭石，伴有水云母 高岭石，伴有三水铝石
CEC直接反映了土壤的保肥、供肥性能和缓冲能力。 > 20 cmol/kg的为保肥力强的土壤； 20-10 cmol/kg 的为保肥中等的土壤； < 10 cmol/kg的为保肥力弱的土壤。
2、影响植物病害：病原菌对pH有一定要求 马铃薯（ pH5.0~5.5 ）的疮痂病在 pH>6.5 时发 生，控制土壤pH可防病 树木苗圃立枯病（要保持土壤酸性）
六、土壤pH值的测定 1、酸碱混合指示剂(野外) 2、pH计(室内)：玻璃-甘汞电极
水土比
(二) 土壤酸碱性
三、土壤生物学性质
（一）土壤酶特性 （二）土壤微生物特性 （三）土壤动物特性
（一）土壤酶特性
什么是土壤酶？ 存在于土壤中，具有生物酶催化功能的蛋白质体系。 部分来源于植物根系的分泌和土壤中的有机残体， 主要来源于微生物的生命活动。
土壤酶的分类
氧化还原酶类 过氧化氢酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、抗坏血 栓氧化酶、亚硝酸还原酶、羟胺还原酶、Fe2O3还 原酶、MnO2-还原酶 蔗糖酶、淀粉酶、麦芽糖酶、纤二糖酶、蜜二糖 酶、乳糖酶、木聚糖酶、果聚糖酶、葡聚糖酶、 纤维素酶、脲酶、蛋白酶、天门冬酰胺酶、谷氨 酰胺酶、磷酸酶、植酸酶、核酸酶、脂肪酶、果 胶酯酶、芳基硫酸酯酶、聚半乳糖醛酸酶
交换性钠 碱化度＝ 100 阳离子交换量
4、影响土壤酸碱度的因素
1）气候
温度高、雨量多的地区，风化淋溶强，盐 基易淋失，容易形成酸性的自然土壤 半干旱和干旱地区的自然土壤，盐基淋溶 少，又由于土壤水分蒸发量大，下层的盐 基物质容易随着毛管水上升而聚集在土壤 的上层，使土壤具有石灰性反应
2）地形
（四） 土壤中的配位反应
金属离子和电子给予体结合而成的化合物，称 为配位化合物。如果配位体与金属离子形成环 状结构的配位化合物，则称为螯合物。 无机配位体 Cl- SO42- HCO3- OH- 硫化物 磷酸 盐 F有机配位体 –OH –COOH –NH2 =NH C=O RSR
在土壤中能被螯合的金属离子有 Fe3+ Al3+ Fe2+ Cu2+ Zn2+ Ni2+ Pb2+ Co2+ Mn2+ Ca2+ Mg2+ 在酸性土壤中，H+ Al3+ Fe3+ Mn2+有较强 的竞争力 在碱性土壤中，Ca2+ Mg2+有强力竞争
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四、土壤的酸碱反应与植物生长
1、影响土壤养分的转化和供应
（1）影响土壤微生物活性 （2）影响养分的固定、释放与淋失
2、影响粘粒矿物的形成 3、影响土壤理化性质 4、影响作物生长
植物营养元素的有效性与pH的关系
主要栽培植物生长适宜的pH范围
大田作物
名称
适宜pH
水稻
6.0—7.0
3.3 土壤酸碱性
土壤酸碱性：是指土壤溶液的反应（soil reaction），它反
映土壤溶液中H+浓度和OH-浓度比例，同时也决定于土壤 胶体上致酸离子（H+或Al3+）或碱性离子（Na+）的数量及 土壤中酸性盐和碱性盐类的存在数量。
土壤交换性Na饱和度5％ -20％为碱化土； 大于20％为碱土。
• 酸性土壤改良种，常用水解性酸度的数值来计算石灰施 用量。
二、土壤碱性(soil alkalinity)
土壤的碱性主要来源于土壤中交换性钠的水解所产生的 OH-以及弱酸强碱盐类（如Na2CO3、NaHCO3）的水解。 土 壤 碱 度： 可用土壤中的碱性盐类 （特别是Na2CO3 和 NaHCO3）量，（c mol/kg）。 钠饱和度：交换性钠离子占阳离子交换量的百分率,也叫 做土壤碱化度。
栋树
5.0—6.0
泡桐
6.0—8.0
油桐
6.0—8.0
榆树
6.0—8.0
掸树
5.0—6.0
冷杉
5.0—6.0
银杏
6.0—7.0
云杉
5.0—6.0
思考题
1、土壤酸有哪两种类型? 它们是如何定义的? 两者之间 的关系是什么?
2、土壤酸碱度各有哪些强度和数量指标? 各种指标在生 产上的意义是什么?
3、不同土壤对酸碱的缓冲能力是否相同？为什么？ 4、土壤酸碱性如何影响土壤肥力和植物生长的？土壤酸
潜性酸度
（1）交换性酸度(exchangeable acidity)：用过量的中性盐溶液 （如1M的KCl、NaCl或BaCl2）与土壤作用，将胶体表面上的大部 分H+或Al3+交换出来，再以标准碱液滴定溶液中的H+， 这样测得的酸度称为交换性酸度或代换性酸度。
（2）水解性酸度：用弱酸强碱盐溶液（如1M醋酸钠）从 土壤中交换出来的氢、铝离子所产生的酸度称为水解性 酸度。
适宜pH 5.0—6.0 6.0—7.0 6.0—7.0 6.5—8.0 6.0—8.0 5.0—6.0 6.0—8.0 6.0—8.0 6.0—8.0 6.0—8.0 5.0—5.5 5.0—6.0
林业植物
名称
适宜pH
槐 树 6.0—7.0
白 杨 6.0—8.0
Hale Waihona Puke 洋槐6.0—8.0
松树
5.0—6.0
一、土壤酸性(soil acidity)
1、活性酸度（active acidity） 是指土壤溶液中游离的H+所直接显示的酸度。通常
用pH值表示，它是土壤酸碱性的强度指标。
2、潜性酸度（potential acidity） 潜性酸是指土壤胶体上吸附的H+、Al3+所引起的酸
度。它们只有在转移到土壤溶液中，形成溶液中的H+时， 才会显示酸性，故称为潜性酸。
碱性如何调节？
小麦
6.0—7.0
大麦
6.0—7.5
大豆
7.0—8.1
玉米
6.0—7.5
棉 花 6.0—8．0
马铃薯 4.8——5.4
向日葵 6.0——8.0
甘蔗
6.0—7.0
花生
5.5—6.5
烟草
5.0—6.0
紫花苜蓿 7.0—8.5
园艺作物 名称 胡萝 卜 番茄 西瓜 南瓜 黄瓜 柑梅
杏 苹果 桃、梨 核桃
茶 板栗
碱化度＝
交换性钠 阳离子交换量
100
三、土壤酸碱缓冲性（soil buffer power）
土壤溶液抵抗酸碱度变化的能力叫土壤缓冲性。
1、土壤缓冲作用的机制
（1）土壤胶粒上的交换性阳离子 （2）土壤溶液中的弱酸及其盐类的存在 （3）土壤中两性物质的存在
2、土壤缓冲作用的重要性
（1）缓冲性与适宜的植物生活环境 （2）缓冲性与酸碱度改良