土壤酸碱性的改良选修IB.ppt
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1、第一单元第一单元 土壤酸碱性的改良土壤酸碱性的改良专题专题5 5:为现代农业技术添翼:为现代农业技术添翼中国土壤酸碱性分布规律中国土壤酸碱性分布规律 中中国国土土壤壤的的酸酸碱碱性性反反应应,pH一一般般在在49之之间间,大大多多数数在在4.58.5之之间间。在在地地理理分分布布上上有有“东东南南酸酸西西北北碱碱”的的规规律律性性。大大致致可可以以长长江江为为界界(北北纬纬3335),长长江江以以南南的的土土壤壤为为酸酸性性或或强强酸酸性性,长长江江以以北北的的土土壤壤多多为为中中性性或或碱碱性性。我我国国土土壤壤的的酸酸碱碱性性南南北北差差异异很很大大,由由南南向向北北土土壤壤pH相相差差7
2、个个等等级级。如如吉吉林林、内内蒙蒙古古、华华北北的的碱碱土土pH值值有有的的高高达达10.5,而而台台湾湾的的新新八八仙仙山山和和广广东东省省丁丁湖湖山山、五五指指山山的的黄壤,黄壤,pH值有的低至值有的低至3.63.8。pH值值 酸碱度分级酸碱度分级 pH值值 酸碱度分级酸碱度分级 9.5 弱碱性弱碱性 碱性碱性 强碱性强碱性 我国土壤酸碱度分级我国土壤酸碱度分级 思考:造成土壤酸、碱性的原因是什么?思考:造成土壤酸、碱性的原因是什么?1 1、土土壤壤酸酸性性形形成成的的原原因因:矿矿物物风风化化过过程程中中产产生生的的无无机机酸酸或或大大量量二二氧氧化化碳碳;土土壤壤中中强强酸酸弱弱碱碱
3、盐盐的的水水解解;胶胶体体上上吸吸附附的的H+;有有机机质质分分解解产产生生的的有有机机酸酸、氧氧化化作作用用产产生生CO2、以以及及施施肥肥加加入入的的酸酸性性物物质质,如如(NH4)2SO4和和NH4C1等等生生理理酸酸性性肥肥料料施施入入到到土土壤壤中中;或或者者土土壤壤中中的的氨氨气气转转化化产产生生硝硝酸酸、硫硫化化物物转转化化成硫酸;再有酸雨的影响成硫酸;再有酸雨的影响。2、土壤碱化的原因、土壤碱化的原因土壤强碱弱酸盐的水解,如土壤强碱弱酸盐的水解,如Na2CO3、NaHCO3等等;土壤所吸附的土壤所吸附的OH-、Na+等被其他阴离子交换;等被其他阴离子交换;土壤有机物中氮被微生物
4、分解生成氨;土壤有机物中氮被微生物分解生成氨;过度使用尿素;过度使用尿素;2 2、影响土壤微生物活性、影响土壤微生物活性 土土壤壤中中的的细细菌菌、真真菌菌和和其其他他生生物物能能够够分分解解垃垃圾圾和和生生物物遗遗体体,使生物生存所必需的化学物质得以循环。使生物生存所必需的化学物质得以循环。但但是是土土壤壤中中的的微微生生物物的的生生物物活活性性又又跟跟土土壤壤的的酸酸碱碱性性有有关关,如如土土壤壤细细菌菌和和放放线线菌菌适适宜宜于于中中性性和和微微碱碱性性环环境境;在在强强酸酸性性土土壤壤中真菌则占优势中真菌则占优势 。考虑:为何要对土壤进行酸碱性改良?考虑:为何要对土壤进行酸碱性改良?1
5、 1、为保证农业的可持续发展、为保证农业的可持续发展土壤是人类的衣食之本。但是由于人类对土地、森林资源不土壤是人类的衣食之本。但是由于人类对土地、森林资源不合理开发,利用以及环境污染等因素造成水土流失,土地荒合理开发,利用以及环境污染等因素造成水土流失,土地荒漠化、贫瘠化,污染严重。所以改良土壤是保护土壤资源,漠化、贫瘠化,污染严重。所以改良土壤是保护土壤资源,保证社会可持续发展的重要工作。保证社会可持续发展的重要工作。l在在pH6.5附近,大多数营养附近,大多数营养元素的有效性都较高。元素的有效性都较高。lN、K、S元素在微酸性、元素在微酸性、中中 性、碱性土壤中都较高。性、碱性土壤中都较高
6、。lP元素在中性土壤中有效性元素在中性土壤中有效性最高,最高,pH7时有效性时有效性降低。降低。lCa和和Mg在在有效性大,在强有效性大,在强酸性和强碱性土壤中有效性较酸性和强碱性土壤中有效性较低。低。lFe、Mn、Cu、Zn等微量元等微量元素有效性在酸性和强酸性高。素有效性在酸性和强酸性高。lpH5.05.5时,铝和锰的溶时,铝和锰的溶解度升高,对许多生物产生毒解度升高,对许多生物产生毒害作用。害作用。3 3、影响养分的转化和有效性、影响养分的转化和有效性对对胶胶体体带带电电性性的的影影响响:土土壤壤环环境境pH pH 值值高高时时,土土壤壤胶胶体体负负电电荷荷数数量量增增多多,相相应应 于
7、于阳阳离离子子交交换换量量也也增增加加,土土壤壤保肥性、供肥性增强。保肥性、供肥性增强。pHpH低,则反之。低,则反之。土土壤壤反反应应影影响响土土壤壤胶胶体体上上吸吸附附的的阳阳离离子子种种类类,进进而而影影响响土土壤壤的的物物理理性性质质。如如:红红壤壤胶胶体体上上氢氢、铝铝离离子子多多,钙钙离离子子少少,所所以以结结构构不不良良;东东北北黑黑土土中中钙钙离离子子多多,加加之之有有机机质质含含量量高高,形形成成了了丰丰富富的的团团粒粒结结构构,物物理理性性状状好。好。4 4、影响土壤物化性质、影响土壤物化性质 不不同同作作物物对对土土壤壤酸酸碱碱性性都都有有一一定定的的要要求求,这这是是植
8、植物物长长期期的的自自然然选选择择的的结结果果。常常见见植植物物对对土壤土壤pH的要求见下表:的要求见下表:5 5、植物生长与土壤酸碱环境有关、植物生长与土壤酸碱环境有关植物适宜的pH范围适应偏碱性pH7-8适应中到微碱性pH6.5-7.5适应中到微酸性的pH6-7适应偏酸性的pH5.5-6.5适应酸性的pH5-6紫苜蓿紫苜蓿苹果苹果蚕豆蚕豆水稻水稻小麦小麦金花菜金花菜黄花苜蓿黄花苜蓿碗豆碗豆油菜油菜大麦大麦甜菜甜菜大麦大麦甜菜甜菜花生花生燕麦燕麦豆类豆类小麦小麦甘蔗甘蔗紫云英紫云英甜菜甜菜花菜花菜玉米玉米玉米玉米柑桔柑桔葡萄葡萄大麦大麦甘蓝甘蓝水稻水稻芝麻芝麻菠菜菠菜莴苣莴苣棉花棉花苹果苹果
9、黑麦黑麦桔子桔子芦笋芦笋碗豆碗豆小米小米梨梨考虑:如何对土壤的酸碱性进行改良?考虑:如何对土壤的酸碱性进行改良?一、先要进行土壤酸碱性的测定一、先要进行土壤酸碱性的测定见教材见教材P86P86活动与探究活动与探究二、土壤酸碱性改良的具体做法二、土壤酸碱性改良的具体做法一般采用施石灰的办法。一般采用施石灰的办法。使用的石灰材料是生石灰(使用的石灰材料是生石灰(CaOCaO)土壤胶粒土壤胶粒H+H+Ca(OH)2土壤胶粒土壤胶粒Ca2+2H2O土壤胶粒土壤胶粒Al3+Ca(OH)2土壤胶粒土壤胶粒Ca2+Al3+Ca2+Ca2+2Al(OH)3(1)(1)土壤酸性的调节土壤酸性的调节施用石灰的益处
10、施用石灰的益处1 1、降低酸度;、降低酸度;2 2、抑制铁、铝、锰的毒性;、抑制铁、铝、锰的毒性;3 3、提高磷酸盐、钼酸盐等的有效性;、提高磷酸盐、钼酸盐等的有效性;4 4、提高微生物的活性;、提高微生物的活性;过度施用石灰的负面影响过度施用石灰的负面影响土壤板结,结构变劣;土壤板结,结构变劣;部分微量元素有效性降低;磷的有效性也下降。部分微量元素有效性降低;磷的有效性也下降。(2 2)土壤碱性的调节:)土壤碱性的调节:碱性土的不良性质是由碱性土的不良性质是由于交换性钠的存在,因此碱土改良的基本任务,在于于交换性钠的存在,因此碱土改良的基本任务,在于消除或降低交换钠的含量。消除或降低交换钠的
11、含量。土壤胶粒土壤胶粒Na+Na+CaSO4土壤胶粒土壤胶粒Ca2+Na2SO4Na2CO3+CaSO4 Na2SO4+CaCO3方法方法1:加入酸性物质,如硫磺、硫酸等。同时增加盐分。:加入酸性物质,如硫磺、硫酸等。同时增加盐分。方法方法2:加入含钙物质,如石膏、石灰石、氧化钙等。:加入含钙物质,如石膏、石灰石、氧化钙等。考虑:化肥与农药有何区别?考虑:化肥与农药有何区别?化肥化肥主要目的是提供作物生长所需要的营养元素;主要目的是提供作物生长所需要的营养元素;农药农药主要目的是杀死影响植物生长的害虫和杂草;主要目的是杀死影响植物生长的害虫和杂草;考虑:农作物的生长过程中需要不断地吸收各种营养
12、物考虑:农作物的生长过程中需要不断地吸收各种营养物质,如果少了一种都可能引起植物发生疾病。植物需要质,如果少了一种都可能引起植物发生疾病。植物需要哪些营养元素?哪些需要人为补充呢?哪些营养元素?哪些需要人为补充呢?作物营作物营 养元素养元素常量营常量营养元素养元素微量营养元素:微量营养元素:C、H、O(作物从空气(作物从空气和水中取得)和水中取得)N、P、K(主要常量营(主要常量营养元素,靠施肥补充养元素,靠施肥补充)Ca、Mg、S(中量营养(中量营养元素,一般在土壤中不缺)元素,一般在土壤中不缺)包括包括B、Cu、Mn、Mo、Zn、Fe、Cl。其中其中Cl在土壤中不缺,在化肥中不讨论。在土壤
13、中不缺,在化肥中不讨论。种种类类物质植物生长中的作用植物生长中的作用缺乏时的表现缺乏时的表现氮氮肥肥尿素、铵盐、尿素、铵盐、硝酸盐硝酸盐能促进作物的茎叶生长能促进作物的茎叶生长茂盛,叶色浓绿茂盛,叶色浓绿植株生长缓慢,矮小瘦植株生长缓慢,矮小瘦弱,叶片发黄,严重时弱,叶片发黄,严重时叶片脱落叶片脱落磷磷肥肥磷矿粉、钙磷矿粉、钙镁磷肥、过镁磷肥、过磷酸钙磷酸钙能促进作物根系发达,能促进作物根系发达,增强抗寒抗旱能力,能增强抗寒抗旱能力,能促进作物提早成熟,子促进作物提早成熟,子粒饱满粒饱满植株特别矮小,叶片呈植株特别矮小,叶片呈暗绿色,有时出现灰斑暗绿色,有时出现灰斑或紫斑,延迟成熟或紫斑,延迟
14、成熟钾钾肥肥硫酸钾、氯硫酸钾、氯化钾、碳酸化钾、碳酸钾钾能保证各种代谢过程的能保证各种代谢过程的顺利进行顺利进行茎干软弱,容易倒伏,双子茎干软弱,容易倒伏,双子叶:叶片开始有点缺绿,后叶:叶片开始有点缺绿,后来出现深色坏死斑;单子叶:来出现深色坏死斑;单子叶:叶片顶端和边缘先坏死,而叶片顶端和边缘先坏死,而后向下扩展。后向下扩展。复合复合肥肥磷酸二氢铵、磷磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、硝酸酸氢二铵、硝酸钾钾同时含有两种或两种以上营养元素,能同时均匀地同时含有两种或两种以上营养元素,能同时均匀地供给多种养分,有效成分高。供给多种养分,有效成分高。考虑:各种化肥对作物生长的影响是什么?考虑:各种化肥对作
15、物生长的影响是什么?磷对小麦生长的影响磷对小麦生长的影响土壤供钾水平不同对水稻的影响讨论讨论:如果用氨水直接作肥料有哪些不利影响?如果用氨水直接作肥料有哪些不利影响?运输不便,储存时易挥发,施肥过程中如运输不便,储存时易挥发,施肥过程中如果使用喷洒的方法会使味道很难闻而且大量氨果使用喷洒的方法会使味道很难闻而且大量氨挥发导致肥效降低,长期使用还使土壤酸碱度挥发导致肥效降低,长期使用还使土壤酸碱度发生变化。发生变化。讨论:如何改进才能克服氨水的缺点呢?讨论:如何改进才能克服氨水的缺点呢?硝酸铵简称硝铵,白色固体。硝铵吸湿性很强,硝酸铵简称硝铵,白色固体。硝铵吸湿性很强,容易结块,有时潮解成糊状,
16、使用困难。而且硝铵在容易结块,有时潮解成糊状,使用困难。而且硝铵在运输过程中不能受撞击,对于已结块的硝铵不能敲击运输过程中不能受撞击,对于已结块的硝铵不能敲击粉碎,以免引起爆炸。粉碎,以免引起爆炸。硫酸铵不能长期使用。因为硫铵是酸性肥料,长硫酸铵不能长期使用。因为硫铵是酸性肥料,长期使用会引起酸根积累,破坏土壤结构;在石灰性土期使用会引起酸根积累,破坏土壤结构;在石灰性土壤使用使土壤板结。壤使用使土壤板结。氯化铵不宜施于忌氯作物,如甘蔗、甜菜、马氯化铵不宜施于忌氯作物,如甘蔗、甜菜、马铃薯、柑橘等,会严重影响作物生长。铃薯、柑橘等,会严重影响作物生长。碳铵不宜撒施。因为碳铵性质不稳定,撒放地碳
17、铵不宜撒施。因为碳铵性质不稳定,撒放地表极易挥发损失。表极易挥发损失。18世纪德国化学家维勒首次用无机物合成了尿素:世纪德国化学家维勒首次用无机物合成了尿素:CO(NH2)2AgOCN+NH4 Cl=Ag +NH4OCN1、尿素,又称碳酰二胺,无色、无味、无嗅的针状、尿素,又称碳酰二胺,无色、无味、无嗅的针状或棱状结晶体。含氮量达或棱状结晶体。含氮量达46.67%,是一种高效氮肥。,是一种高效氮肥。2、尿素是人类历史上第一次用无机物合成的有机物。、尿素是人类历史上第一次用无机物合成的有机物。从而打破人们对有机物的传统认识。从而打破人们对有机物的传统认识。1、将氨与二氧化碳反应生成、将氨与二氧化
18、碳反应生成氨基甲酸铵氨基甲酸铵2、使氨基甲酸铵脱水得到尿素、使氨基甲酸铵脱水得到尿素2 NH3+CO2 H2NCOONH4早期,尿素工业生产的原理:早期,尿素工业生产的原理:H2NCOONH4 CO(NH2)2+H2O 未反应的氨和二氧化碳不返回原料未反应的氨和二氧化碳不返回原料系统,而是送到另一个车间加工成硫酸铵系统,而是送到另一个车间加工成硫酸铵或硝酸铵。或硝酸铵。1、传统的尿素合成工艺也充分、传统的尿素合成工艺也充分考虑了原料氨的利用,为什么要考虑了原料氨的利用,为什么要改进为半循环法或全循环法?改进为半循环法或全循环法?讨讨 论论2、何为半循环法和全循环法?、何为半循环法和全循环法?3
19、、使用尿素有哪些优点?、使用尿素有哪些优点?(1 1)含氮量高,肥效高。)含氮量高,肥效高。(2 2)尿素本身是中性的,适用于各种土壤及各种)尿素本身是中性的,适用于各种土壤及各种农作物,不会产生对土壤有害的化学基团,农作物,不会产生对土壤有害的化学基团,长期使用不会使土壤酸化、变硬甚至板结。长期使用不会使土壤酸化、变硬甚至板结。尿素水解后释放氨气被植物吸收作为养分外,尿素水解后释放氨气被植物吸收作为养分外,还产生二氧化碳供农作物吸收利用。还产生二氧化碳供农作物吸收利用。(3 3)尿素可以作基肥,也可作追肥;可以在根外)尿素可以作基肥,也可作追肥;可以在根外施加,也可在农作物叶面上喷施。施加,
20、也可在农作物叶面上喷施。信息:磷元素是作物生长的必需元素。但是土壤中信息:磷元素是作物生长的必需元素。但是土壤中磷的含量不多,一般是磷的含量不多,一般是0.05%-0.35%,其中可被作物,其中可被作物吸收的有效磷一般为吸收的有效磷一般为30%左右。因此必须不断向土左右。因此必须不断向土壤中补充磷肥,以满足农作物生长的需要。壤中补充磷肥,以满足农作物生长的需要。但是磷肥施入土壤后,农作物吸收利用的只有但是磷肥施入土壤后,农作物吸收利用的只有施用量的施用量的20%-40%。为何磷元素流失这么大?。为何磷元素流失这么大?怎样的磷酸盐才能作为化肥?怎样的磷酸盐才能作为化肥?作为磷肥的条件:作为磷肥的
21、条件:1、含磷量要达到一定值。常以五氧化二磷的含量来衡量磷肥、含磷量要达到一定值。常以五氧化二磷的含量来衡量磷肥效率。效率。2、磷肥必须是能溶于水的磷酸盐或经过一定的化学反应处理、磷肥必须是能溶于水的磷酸盐或经过一定的化学反应处理后转化成可溶性磷。后转化成可溶性磷。请以请以Ca5(PO4)3F为原料,分别与硫酸为原料,分别与硫酸和磷酸反应,和磷酸反应,Ca(H2PO4)2 H2O为目标为目标产物的反应方程式。产物的反应方程式。2Ca5(PO4)3F+7H2SO4+3H2O=3Ca(H2PO4)2H2O+7CaSO4+2HF过磷酸钙(普钙)过磷酸钙(普钙)过磷酸钙含有有效五氧化二磷约过磷酸钙含有
22、有效五氧化二磷约12%-20%,是一种具有微酸性的速效磷肥,可适,是一种具有微酸性的速效磷肥,可适用于各种土壤。用于各种土壤。Ca5(PO4)3F+7H3PO4+5H2O =5Ca(H2PO4)2H2O+HF*含有效磷浓度高,有效五氧化二磷含量可含有效磷浓度高,有效五氧化二磷含量可达达4552%*易吸湿,结块。易吸湿,结块。重过磷酸钙(重钙)(重钙)考虑考虑1:土壤中的含钾量一般在:土壤中的含钾量一般在0.3%-2.5%左左右,比氮和磷高得多。为何还要施以钾肥?右,比氮和磷高得多。为何还要施以钾肥?考虑考虑2:钾肥的主要来源?:钾肥的主要来源?考虑考虑3:根据教材:根据教材P93,图,图5-8
23、物质的溶解度曲物质的溶解度曲线,试讨论怎样从钾石盐中提取氯化钾?线,试讨论怎样从钾石盐中提取氯化钾?可在室温下制备氯化钾和氯化钠的饱和溶液,然后将溶可在室温下制备氯化钾和氯化钠的饱和溶液,然后将溶液加热到液加热到100度。由于度。由于100度时,氯化钾的溶解度高于氯化钠,度时,氯化钾的溶解度高于氯化钠,故用这种溶液去浸泡钾石盐,那么其中的氯化钾又可以溶解故用这种溶液去浸泡钾石盐,那么其中的氯化钾又可以溶解进去,而氯化钠不会再溶解。直到氯化钾也达到饱和状态,进去,而氯化钠不会再溶解。直到氯化钾也达到饱和状态,再将溶液冷却下来,就会有氯化钾结晶出来。再通过重结晶再将溶液冷却下来,就会有氯化钾结晶出
24、来。再通过重结晶提纯。提纯。考虑考虑4:施用草木灰应注意哪些问题?:施用草木灰应注意哪些问题?施用草木灰时,不要在大雨前施用,施用施用草木灰时,不要在大雨前施用,施用后也不宜大量浇水,因为草木灰中的钾盐主要后也不宜大量浇水,因为草木灰中的钾盐主要是碳酸钾,极易溶于水,很容易流失。另外,是碳酸钾,极易溶于水,很容易流失。另外,草木灰是碱性的,不能与硫酸氨及碳酸铵等酸草木灰是碱性的,不能与硫酸氨及碳酸铵等酸性化肥混用,否则易造成氨肥的损失。性化肥混用,否则易造成氨肥的损失。1.看外观看外观.氮肥、钾肥都是白色晶体;磷肥是灰氮肥、钾肥都是白色晶体;磷肥是灰白色粉末。白色粉末。2.加水加水.氮肥、钾肥
25、都溶于水;磷肥大多不溶于水氮肥、钾肥都溶于水;磷肥大多不溶于水或部分溶于水。或部分溶于水。3.灼烧灼烧.铵态氮肥有氨味气体产生;钾肥不燃烧,铵态氮肥有氨味气体产生;钾肥不燃烧,在灼烧时可跳动或有炸裂声,火焰呈紫色。在灼烧时可跳动或有炸裂声,火焰呈紫色。4.加熟石灰加熟石灰.铵态氮肥铵态氮肥(铵盐铵盐)能放出具有刺激性能放出具有刺激性气味的氨气气味的氨气.考虑:你能用简易方法识别氮肥、磷肥和钾肥吗考虑:你能用简易方法识别氮肥、磷肥和钾肥吗?注意:防止化肥施用对环境造成的污染注意:防止化肥施用对环境造成的污染化肥化肥过度施用污染大气污染大气污染水体污染水体破坏土壤破坏土壤 要合理施用化肥,减少污染
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