土壤溶液与土壤反应.pptx
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1、第六章土壤溶液与土壤反应 第一节土壤溶液及其组成第二节土壤酸碱反应及其调节第三节土壤氧化还原反应要点:土壤溶液、组成及影响因素土壤酸碱性的成因、衡量指标、影响因素土壤酸度的类型土壤的缓冲作用土壤氧化还原过程及其影响因素土壤酸碱性、氧化还原状况与土壤肥力的关系第1页/共39页第一节土壤溶液及其组成一、土壤溶液的概念与作用二、土壤溶液的组成和浓度三、土壤溶液变化的影响因素 第2页/共39页一、土壤溶液的概念与作用 土壤溶液(Soil Solution)通常定义为含有溶质和溶解性气体的土壤间隙水。土壤溶液的重要意义:1933年Joffe“土体的血液循环”。第一,土壤溶液是大多数土壤化学反应和形成过程
2、发生的场所,与环境间物质交换的载体,物质迁移与运动的基础;第二,土壤溶液是植物根系获取养分的源泉,对土壤各种理化性质起着重要作用。土壤溶液已用于研究土壤发生过程,土壤酸中和能力,原位土壤固液相的相互作用,土壤养分的时空分布、移动性和有效性,化学物质在土体中的迁移,溶质运移模型的校验等。第3页/共39页二、土壤溶液的组成和浓度 土壤溶液中存在分子态、离子态和胶体态的溶解物质。包括无机化合物、有机化合物、有机-无机复合物、气体及最细小的胶体水溶胶。土壤溶液一般土壤中,大多为万分之几;在盐土和碱土中,千分之几至百分之几。无机物主要为钙、镁、钾、钠、铵等的硝酸盐、亚硝酸盐、重碳酸盐、碳酸盐、氯化物、硫
3、酸盐及磷酸盐,在沼泽土和酸性土中有亚铁、亚锰的化合物;在碱土和盐土中以氯化钠、硫酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠占优势。第4页/共39页有机物各种可溶性糖类、蛋白质、有机酸(氨基酸、腐殖酸、草酸等)及其它们的可溶性盐类等。土壤胶体物质硅酸、铁、铝的氢氧化物和一些有机化合物,约占干残留物的1/4至1/10,甚至1/20,只有在碱土的碱化层中胶体物质才占优势。植物土壤溶液的总浓度适宜范围为2001000mg/kg。当土壤溶液浓度大于1000mg/kg时,根系就很难吸收水分和养料。一次施肥过多,造成“烧苗”。当土壤溶液浓度小于200mg/kg时,缺乏养分。第5页/共39页三、土壤溶液变化的影响因素 (一)土壤
4、温度 升高使许多无机盐类的溶解度增加(二)土壤湿度 湿度增加,浓度变小;高温强烈蒸发,浓度上升浓度较低,元素多呈离子状态;反之则呈分子态干旱而严重缺水,某些物质沉淀。首先沉淀的是碳酸钙,其次是石膏,最后是易溶性盐。(三)土壤酸碱度影响物质溶解度,微生物活动(四)溶液成分的相互作用碱土金属离子易形成沉淀,一些物质也可降低或增加其它物质的溶解度。(五)土壤生物活动 植物的根系及栖息于土壤中的小动物和微生物。第6页/共39页第二节土壤酸碱反应及其调节一、土壤中酸碱的来源及影响因素二、土壤中酸碱的存在形式与表示方法三、土壤酸碱性与土壤质量的关系四、土壤的酸碱缓冲性及其调节 第7页/共39页一、土壤中酸
5、碱来源及影响因素 (一)土壤酸的来源 1、土壤中H的来源(1 1)水的解离:解离常数小为什么能进行?吸附)水的解离:解离常数小为什么能进行?吸附(2 2)碳酸解离:从哪里来?)碳酸解离:从哪里来?(3 3)有机酸的解离:草酸、柠檬酸、富里酸等?)有机酸的解离:草酸、柠檬酸、富里酸等?(4 4)酸雨:)酸雨:(5 5)其它无机酸:生理酸性肥料、细菌分解)其它无机酸:生理酸性肥料、细菌分解第8页/共39页2、气候对土壤酸化的影响气候条件是影响土壤酸碱性最主要的因素,其中温度和雨量直接影响着土壤物质的转化,也影响植物和微生物的活动。特别是降雨量的多少,淋溶作用的强弱,对土壤是否酸化起着主导作用。第9
6、页/共39页3、Al3的来源 粘土矿物铝氧层中的铝,在较强的酸性条件下,原来的交换性盐基被H+所替代后,粘粒中的铝进入胶体表面而成为交换性Al3土壤胶体吸附的Al3被代换到土壤溶液中进行水解而产生H,是引起潜在酸性的主要原因。第10页/共39页(二)土壤碱的来源 1、土壤碱式盐的水解:土壤中氢氧离子的主要来源是弱酸强碱盐水解。土壤中常见的弱酸强碱盐有碳酸及重碳酸的钾、钠、钙、镁等盐类。CO32+H2OHCO3-+OH-2、吸附性盐基离子(Na+、Ca2+)水解作用:当土壤胶体上吸附钠离子增加到一定的饱和度时,也会起代换水解作用,而使溶液呈碱性反应。如下式:土-Na+H2O 土-H+Na+OH-
7、土壤碱化与盐化具有发生学的联系,一般是频繁积盐与脱盐所致 第11页/共39页(三)土壤中酸碱的影响因素 1、土壤含水量 溶解、解离2、二氧化碳含相当数量碳酸盐或重碳酸盐土壤称石灰性土壤,pH值不超过8.5,pH=6.03-2/3pCO2。注意课本错误3、有机质分解产生二氧化碳、有机酸及无机酸。4、电解质 电解质将氢离子交换至土壤溶液中,pH值下降。5、盐基饱和度80%以上,67 盐基阳离子的淋失,将使土壤pH降低。0%-0%-极限极限pHpH,50%50%,半中和,半中和pHpH,80%80%,钙,钙,7 7左左右。右。100%100%,中和点,中和点pHpHpH=pK+logpH=pK+lo
8、g盐盐/酸酸 6、施用肥料 生理酸性肥:硫酸铵、氯化铵、硫酸钾、生理酸性肥:硫酸铵、氯化铵、硫酸钾、氯化钾氯化钾 生理碱性肥料:硝酸钠、硝酸钙生理碱性肥料:硝酸钠、硝酸钙重过磷酸钙和磷酸一铵释出的磷酸能使施肥区局部酸化 第12页/共39页二、土壤中酸碱存在形式与表示方法 (一)、土壤中酸的存在形式与表示方法 土壤中的酸有两种存在状态:活性酸和潜性酸活性酸是以游离态存在于土壤溶液中,以活性的H直接表现出酸度;潜在酸:是土壤胶体上吸附的H+和Al3+离子,平常不表现酸性,只有通过交换作用进入溶液中进,产生H+,才表现出酸性。第13页/共39页1、活性酸度为土壤溶液中活性的H直接表现出来的酸度,通常
9、用pH值来表示。活性酸度有时称作有效酸度或实际酸度。中国土壤根据土壤pH将土壤酸碱度分为五级:pH5.05.0-6.56.5-7.57.5-8.58.5级别强酸酸性中性碱性强碱 1998年全国科学技术名词审定委员会公布的土壤学名词中规定:酸性土pH值6.5,中性土pH值6.57.5,碱性土pH值7.5。我国土壤酸碱反应的地区性差异“南酸北碱”。第14页/共39页2、潜在酸度 土壤潜在酸度是指土壤中交换性氢离子、铝离子、羟基铝离子被交换进入溶液后引起的酸度,以cmol/kg表示。(1)交换性酸度土壤中通过阳离子交换反应进入溶液的氢离子浓度称交换性酸度。常用过量的中性盐类(通常用1M的KCl)溶液
10、,与土壤胶体发生交换作用,测定溶液中H+的浓度即得交换性酸度。(2)水解性酸度用弱酸强碱盐浸提土壤后,所测定的酸度称为水解性酸度。通常用1mol/L 1mol/L 醋酸钠作为浸提剂。水解产生NaOH,pH值达8.5,Na+可代换H+和Al3+,滴定溶液中醋酸的总量即是水解性酸的量,一般大于交换性酸度。第15页/共39页3、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,没有活性酸就没有潜性酸 潜性酸决定着土壤的总酸度,活性酸度是土壤酸性的强度指标,而潜在酸度则是土壤酸性的容量指标。活性酸与潜性酸是土壤胶体交换体系中两种不同的形式,活性酸与潜在酸处于相对平衡中。第16页/共39页(二)土壤中
11、碱的表示方法 1 1、总碱度是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的总量。即、总碱度是指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的总量。即 总碱度总碱度COCO3 32-2-HCOHCO3 3-【cmolcmol()()/L/L】2 2、碱化度(钠碱化度:、碱化度(钠碱化度:ESPESP)是指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量的百分率。是指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量的百分率。作为碱土分类及碱化土壤改良利用的指标和依据。作为碱土分类及碱化土壤改良利用的指标和依据。碱化层的碱化度碱化层的碱化度 2020,表层含盐量,表层含盐量5%9.0pH9.0定为碱土。定为碱土。5 51010轻度
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