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1、第四章 土壤環(huán)境化學(xué),一、土壤的立體剖面構(gòu)型 二、土壤的組成 三、土壤的粒級(jí)分組 四、土壤吸附性 五、土壤酸堿性 六、土壤的氧化還原性,主要內(nèi)容：土壤剖面構(gòu)型；土壤的化學(xué)組成；土壤的化學(xué)性 質(zhì)；土壤中重金屬的遷移。 土壤是自然環(huán)境要素的重要組成之一，它是處在巖石圈最 外面的一層疏松的部分，具有支持植物和微生物生長(zhǎng)繁殖的能 力，被稱為土壤圈。土壤圈是處于大氣圈、巖石圈、水圈和生 物圈之間的過(guò)渡地帶，是聯(lián)系有機(jī)界和無(wú)機(jī)界的中心環(huán)節(jié)。它 與地球的直徑相比，只不過(guò)相當(dāng)于一張薄紙，但它是農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 的基礎(chǔ)，是人類生活的一項(xiàng)極其寶貴的自然資源。土壤還具有 同化和代謝外界進(jìn)入土壤的物質(zhì)的能力，所

2、以土壤又是保護(hù)環(huán) 境的重要凈化劑。這就是土壤的兩個(gè)重要的功能。,一、土壤的立體剖面構(gòu)型,土壤的形成：地球內(nèi)部的巖石在高溫、高壓作用環(huán)境下相對(duì)穩(wěn)定，一旦暴露在地表，則壓力降低、溫度變化，并且與水和空氣接觸，就會(huì)發(fā)生物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化，這是土壤中無(wú)機(jī)成分的主要來(lái)源。同時(shí)死亡生物體以及生物排泄物也能夠分泌一些化學(xué)物質(zhì)參與巖石的風(fēng)化（生物風(fēng)化），并且在土壤中形成了有機(jī)成分，這樣就形成了土壤。 從土壤形成的影響因素看，土壤是生物、氣候、母質(zhì)、地形、時(shí)間和人類活動(dòng)六大成土因素共同作用的產(chǎn)物。 雖然成土因素不同，可能會(huì)形成不同類型的土壤，其中的成分也可能差別較大。例如我國(guó)南方的紅壤（含豐富鐵元素）和北方

3、的黑鈣土（含碳酸鈣較多），性質(zhì)差別很大，紅壤呈酸性，黑鈣土呈堿性。但是一般而言，各種土壤具有共同的立體剖面構(gòu)型，即在垂直方向上，土壤具有相似的層次分布，雖然不同土壤中，同一層次的土壤組分可能差別很大。,認(rèn)識(shí)土壤的基本特征，需要了解土壤的立體剖面構(gòu)型； 認(rèn)識(shí)其中污染物的遷移分布，可能發(fā)生在不同的土壤層次內(nèi)，也需要了解剖面構(gòu)型。 典型土壤隨深度呈現(xiàn)不同的層次。 最上層為覆蓋層(A0)，由地面上的枯枝落葉所構(gòu)成。 第二層為淋溶層(A)，是土壤中生物最活躍的一層，土壤有機(jī)質(zhì)大部分在這一層，金屬離子和粘上顆粒在此層中被淋浴得最顯著。 第三層為淀積層(B)，它受納來(lái)自上一層淋溶出來(lái)約有機(jī)物、鹽類和粘土顆粒

4、類物質(zhì)。 C層也叫母質(zhì)層，是由風(fēng)化的成土母巖構(gòu)成。 母質(zhì)層下面為末風(fēng)化的基巖，常用D層表示。,二、土壤的組成,土壤是由固體、液體和氣體三相共同組成的多相體系，其相對(duì)含量因時(shí)因地而異。 土壤固相包括土壤礦物質(zhì)和土壤有機(jī)質(zhì)。 土壤礦物質(zhì)占土壤的絕大部分，約占土壤固體總重量的90%以上。 土壤有機(jī)質(zhì)約占固體總重量的1%10%，一般在可耕性土壤中約占5%，且絕大部分在土壤表層。 土壤液相是指土壤中水分及其水溶物。 土壤中有元數(shù)孔隙充滿空氣，即土壤氣相，典型土壤約有35%的體積是充滿空氣的孔隙。所以土壤具有疏松的結(jié)構(gòu)。 l土壤無(wú)機(jī)礦物質(zhì) 土壤礦物是巖石經(jīng)過(guò)物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化形成的。按其成因分為原生礦物

5、、次生礦物。在土壤形成過(guò)程中，原生礦物以不同的數(shù)量與次生礦物混合成為土壤礦物質(zhì)。,(1)原生礦物: 各種巖石受到不同程度的物理風(fēng)化而未經(jīng)化學(xué)風(fēng)化的碎屑物，其原來(lái)的化學(xué)組成和結(jié)晶構(gòu)造都沒(méi)有改變； 主要有石英（SiO2）、長(zhǎng)石（KalSi3O8）、云母類(K(SiAl)Al2O10(OH)2)、輝石((Mg,Fe)SiO3)、角閃石((Mg,Fe)7(Si4O11)2(OH)2)、橄欖石((Mg,Fe)2SiO4)、赤鐵礦。 原生礦物的種類和含量隨母質(zhì)的類型、風(fēng)化強(qiáng)度和成土過(guò)程的不同而異。 10.001mm的砂和粉砂幾乎全部是原生礦物。 原生礦物中，石英最難風(fēng)化，長(zhǎng)石次之，輝石、角閃石、黑云母易風(fēng)

6、化。因而石英常成為較粗的顆粒，遺留在土壤中，構(gòu)成土壤的砂粒部分;輝石、角閃石和黑云母在土壤中殘留較少，一般都被風(fēng)化為次生礦物。,土壤中主要原生礦物四類：硅酸鹽類礦物、氧化物類礦物、硫化物類礦物和磷酸鹽類礦物。硅酸鹽類礦物占巖漿巖重量的80%以上。 硅酸鹽礦物：常見(jiàn)長(zhǎng)石類、云母類、輝百類和角閃石等，大都不很穩(wěn)定比較容易風(fēng)化而釋放出鈉、鉀、鈣、鎂、鐵等元素，同時(shí)形成次生礦物。 氧化物類礦物：包括石英(SiO2)、赤鐵礦(Fe2O3)、金紅石(TiO2)等，相當(dāng)穩(wěn)定，不易風(fēng)化。石英是土壤中分布最廣的一種礦物力砂粒的主要成分。 硫化物類礦物：在土壤中通常只有鐵的硫化物礦物，即黃鐵礦和自鐵礦。二者

7、是同質(zhì)異構(gòu)物，分子式均為FeS2。極易風(fēng)化，成為土壤中硫的主要來(lái)源。 磷酸鹽類礦物：土壤中分布最廣的是磷灰石，包括氟磷灰石Ca5(PO4)3F和氯磷灰石Ca(PO4)3Cl兩種，是土壤中無(wú)機(jī)磷的重要來(lái)源。,(2)次生礦物： 大多數(shù)是由原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后形成的新礦物，其化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)都有所改變。據(jù)其性質(zhì)與結(jié)構(gòu)可分為三類：簡(jiǎn)單鹽類、三氧化物類、次生鋁硅酸鹽類。 簡(jiǎn)單鹽類：屬水溶性鹽，易淋溶流失，一般土壤中較少，多存在于鹽漬土中。如方解石(CaCO3)、白云石Ca、Mg(CO3)2、石膏(CaSO42H2O)、瀉鹽(MgSO47H2O)、芒硝(Na2SO410H2O)、水氯鎂石(MgC12

8、6H2O)等。是原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后的最終產(chǎn)物，結(jié)晶構(gòu)造也較簡(jiǎn)單，常見(jiàn)于干旱和半干旱地區(qū)的土壤中。 三氧化物類：土壤礦物質(zhì)中最細(xì)小部分，粒徑小于0.25m，稱之為次生粘土礦物。如針鐵礦(Fe2O3H2O)、褐鐵礦(2Fe2O33H2O)、三水鋁石(A12O33H2O)，是硅酸鹽礦物徹底風(fēng)化后產(chǎn)物，結(jié)晶構(gòu)造較簡(jiǎn)單，常見(jiàn)于濕熱的熱帶和亞熱帶地區(qū)土壤中。 次生鋁硅酸鹽類：土壤礦物質(zhì)中細(xì)小部分，粒徑小于0.25m。土壤很多重要物理、化學(xué)過(guò)程和性質(zhì)都和次生鋁硅酸鹽種類和數(shù)量有關(guān)。這類礦物在土壤中普遍存在，種類很多，是由長(zhǎng)石等原生硅酸鹽礦物風(fēng)化后形成。是構(gòu)成土壤的主要成分，故又稱為粘土礦物。由于母巖和環(huán)境

9、條件的不同，使巖石風(fēng)化處在不同的階段，,在不同的風(fēng)化階段所形成的次生粘土礦物的種類和數(shù)量也不同。但其最 終產(chǎn)物都是鐵鋁氧化物。例如，在干旱和平干旱的氣候條件下，風(fēng)化程 度較低，處于脫鹽基初期階段，主要形成伊利石；在溫暖濕潤(rùn)或半濕潤(rùn) 的氣候條件下，脫鹽基作用增強(qiáng)，多形成蒙脫石；在濕熱氣候條件下， 原生礦物迅速脫鹽基、脫硅，主要形成高嶺石。再迸一步脫硅的結(jié)果， 礦物質(zhì)徹底分解，造成鐵鋁氧化物的富集(即紅土化作用)。 伊利石(或水云母)(OH)4Ky(Al4Fe4Mg4Mg6)(Si8-yAly)O20風(fēng)化程度較 低，一般土壤中均有分布，但以溫帶干旱地區(qū)土壤中含量最多。其顆粒 直徑小于2m，膨脹性較

10、小，具有較高的陽(yáng)離子代換量，并富含鉀 (K2O4%7%)。 蒙脫石A14SiO20(OH)4為伊利石迸一步風(fēng)化產(chǎn)物，是基性巖在堿性環(huán)境 條件下形成的，在溫帶干旱地區(qū)的土壤中含量較高。其顆粒直徑小于 1m，陽(yáng)離子代換量極高。所吸收的水分植物難以利用，富含蒙脫石土 壤，植物易感水分缺乏。,高嶺石A14Si4O10(OH)8為風(fēng)化程度極高的礦物，主要見(jiàn)于濕熱的 熱帶地區(qū)的土壤中，在花崗巖殘積母質(zhì)上發(fā)育的土壤中含量也較高。 其顆粒直徑較大，為0.15.0m，膨脹性小，陽(yáng)離子代換量亦低。富 含高嶺石的土壤，透水性良好，植物可獲得的有效水分多，但供肥、 保肥能力低，植物易感養(yǎng)分不足。 2土壤有機(jī)質(zhì) 作用：

11、是土壤中合碳有機(jī)化合物的總稱。一般占固相總重量的 10%以下，是土壤的重要組成部分，是土壤形成的主要標(biāo)志，對(duì)土壤 性質(zhì)有很大的影響。 分類：兩大類，一類是組成有機(jī)體的各種有機(jī)化合物，稱為非腐 殖物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、糖類、樹脂、有機(jī)酸等；另一類是稱為腐殖質(zhì) 類有機(jī)化合物，它不屬于有機(jī)化學(xué)中現(xiàn)有的任何一類，它包括腐殖 酸、富里酸和腐黑物等。,3土壤水分 來(lái)源：土壤水主要來(lái)自大氣降水和灌溉。在地下水位接近地面(23m)的情況下，地下水也是上層土壤水分的重要來(lái)源。此外， 空氣中水蒸氣遇冷凝成為土壤水分。 種類：水進(jìn)人土壤以后，由于土壤顆粒表面的吸附力和微細(xì)孔隙的毛細(xì)管力，可將一部分水保持住。但不同土壤保持

12、水分的能力不同。砂土由于土質(zhì)疏松，孔隙大，水分容易滲漏流失;粘土土質(zhì)細(xì)密，孔隙小，水分不容易滲漏流失。 性質(zhì)：土壤水實(shí)際上是土壤中各種成分和污染物土壤溶液。因此土壤水分既是植物養(yǎng)分的主要來(lái)源，也是迸入土壤的各種污染物向其他環(huán)境圈層遷移媒介。 4土壤中的空氣 主要成分：是N2、O2和CO2。其差異是 土壤空氣存在于相互隔離的土壤孔隙中，是一個(gè)不連續(xù)的體系；,在O2和CO2含量上有很大的差異。土壤空氣中CO2含量比大 氣中高得多。大氣中CO2含量為0.02%0.03%，土壤空氣中 一般為0.15%0.65%，主要由生物呼吸作用和有機(jī)物分解產(chǎn) 生。氧的含量低于大氣。 土壤空氣中水蒸氣的含量比大氣中高

13、得多。 土壤空氣中還含有少量還原性氣體，如CH4、H2S、H2、NH3 等。如果是被污染的土壤，其空氣中還可能存在污染物。,三、土壤的粒級(jí)分組,土壤礦物質(zhì)是以大小不同的顆粒狀態(tài)存在的。不同粒徑的土壤礦 物質(zhì)顆粒(即土粒)，其性質(zhì)和成分郡不一樣。為了研究方便，人們常 按粒徑的大小將土粒分為若干組，稱為粒組或粒級(jí)，同組土粒的成分 和性質(zhì)基本一致，組間則有明顯差異。 由于各種礦物抵抗風(fēng)化的能力不同，它們經(jīng)受風(fēng)化后，在各粒級(jí)中 分布的多少也不相同。石英抗風(fēng)化的能力很強(qiáng)，故常以粗的土粒存在， 而云母、角閃石等易于風(fēng)化，故多以較細(xì)的土粒存在。礦物的粒級(jí)不 同，其化學(xué)成分有較大的差異。在較細(xì)粒級(jí)中，鈣、鎂

14、、磷、鉀等元 素含量增加。一般地說(shuō)，土粒越細(xì)，所含養(yǎng)分越多，反之，則越少。 由于土粒大小不同，礦物成分和化學(xué)組成也不同，各粒級(jí)表現(xiàn)出來(lái) 的物理化學(xué)性質(zhì)和肥力特征差異很大。,石塊和石礫：多為巖石碎塊，直徑大于lmm。山區(qū)土壤和河漫灘土壤中常見(jiàn)。土壤中合石塊和石礫多時(shí)，孔隙過(guò)大，水和養(yǎng)分易流失。 砂粒：主要為原生礦物，大多為石英、長(zhǎng)石、云母、角閃石等，其中以石英為主，粒徑為10.05mm。沖積平原土壤中常見(jiàn)。土壤含砂粒多時(shí)，孔隙大，通氣和透水性強(qiáng)，毛管水上升高度很低(小于33cm，保水保肥能力弱，營(yíng)養(yǎng)元素含量少。 粘粒：主要是次生礦物，粒徑小于0.001mm，含粘粒多的土壤，營(yíng)養(yǎng)元素含量豐富，團(tuán)

15、聚能力較強(qiáng)，有良好的保水保肥能力，但土壤的通氣和透水性較差。 粉粒：是原生礦物與次生礦物的混合體，原生礦物有云母、長(zhǎng)石、角閃石等，其中白云母較多；次生礦物有次生石英、高嶺石、含水氧化鐵、鉆，其中次生石英較多。粒徑為0.050.005mm。在黃土中含量較多。粉砂粒的物理及化學(xué)性狀介于砂粒與粘粒之間。團(tuán)聚、膠結(jié)性差，分散性強(qiáng)。保水保肥能力較好。,四、土壤吸附性,土壤中兩個(gè)最活躍的組分是土壤膠體和土壤微生物，它們對(duì)污染物在土壤中的遷移、轉(zhuǎn)化有重要作用。土壤膠體以其巨大的比表面積和帶電性，而使土壤具有吸附性。 l土壤膠體的性質(zhì) (1)土壤膠體具有巨大的比表面和表面能。 (2)土壤膠體的電性：土壤膠體微

16、粒具有雙電層，微粒的內(nèi)部一般帶負(fù)電荷，形成一個(gè)負(fù)離子層，其外部由于電性吸引，而形成一個(gè)正離子層，合稱為雙電層。 (3)土壤膠體的凝聚性和分散性：膠體具有相互吸引、凝聚的趨勢(shì)，這就是膠體的凝聚性。但是在土壤溶液中，膠體常帶負(fù)電荷，即具有負(fù)的電動(dòng)電位，所以膠體微粒又因相同電荷而相互排斥，電動(dòng)電位越高，相互排斥力越強(qiáng)，膠體微粒呈現(xiàn)出的分散性也越強(qiáng)。 影響土壤凝聚性能的主要因素是土壤膠體的電動(dòng)電位和擴(kuò)散層厚度，例如:當(dāng)土壤溶液中陽(yáng)離子增多，由于土壤膠體表面負(fù)電荷被中和，從而加強(qiáng)了土壤的凝聚。pH值也將影響其凝聚性能。,(1)土壤膠體的陽(yáng)離子交換吸附： 土壤膠體吸附的陽(yáng)離子，可與土壤溶液中的陽(yáng)離子以離

17、子價(jià)為依據(jù) 進(jìn)行等價(jià)交換，各種陽(yáng)離子交換能力的強(qiáng)弱，主要依賴于以下因素: 電荷數(shù):離子電荷數(shù)越高，陽(yáng)離子交換能力越強(qiáng)。 離子半徑及水化程度：同價(jià)離子中，離子半徑越大，水化離子半 徑就越小，因而具有較強(qiáng)的交換能力。 土壤中一些常見(jiàn)陽(yáng)離子的交換能力順序如下： Fe3+Al3+H+Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+。 土壤的可交換性陽(yáng)離子有兩類：一類是致酸離子，包括H+和Al3+；另 一類是鹽基離子，包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+、NH4+等。當(dāng)土壤膠體上 吸附的陽(yáng)離子均為鹽基離子，且已達(dá)到吸附飽和時(shí)的土壤，稱為鹽基 飽和土壤。當(dāng)土壤膠體上吸附的陽(yáng)離子有一部分

18、為致酸離子，則這種 土壤為鹽基不飽和土壤。在土壤交換性陽(yáng)離子中鹽基離子所占的百分 數(shù)稱為土壤鹽基飽和度=交換性鹽基總量/陽(yáng)離子交換總量。,(2)土壤膠體的陰離子交換吸附：土壤中陰離子交換吸附是指帶正電荷的膠體所吸附的陰離子與溶液中陰離子的交換作用。陰離子的交換吸附比較復(fù)雜，它可與膠體微粒(如酸性條件下帶正電荷的含水氧化鐵、鋁)或溶液中陽(yáng)離子(Ca2+、Al3+、Fe3+)形成難溶性沉淀而被強(qiáng)烈地吸附。如PO43-、HPO42-與Ca2+，F(xiàn)e3+、Al3+可形成CaHPO42H2O、Ca3(PO4)2、FePO4、AlPO4難溶性沉淀。由于Cl-、NO3-、NO2-等離子不能形成難溶鹽，故它們

19、不被或很少被土壤吸附。各種陰離子被土壤膠體吸附的順序如下：F-草酸根檸檬酸根 PO43-AsO43-硅酸根HCO3-CH3COO- SO42- Cl- NO3-。,五、土壤酸堿性,土壤中存在著各種化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)，表現(xiàn)出不同的酸性或堿 性。劃分為9等級(jí)。9.5極強(qiáng)堿性。 我國(guó)土壤pH大多在4.58.5范圍內(nèi)，由南向北pH值遞增，長(zhǎng)江(北 緯33)以南的土壤多為酸性和強(qiáng)酸性，如華南、西南地區(qū)廣泛分布 的紅壤、黃壤，pH值大多在4.55.5之間；華中華東地區(qū)的紅壤， pH值在5.56.5之間；長(zhǎng)江以北的土壤多為中性或堿性，如華北、 西北的土壤大多含CaCO3，PH值一般在7.58.5之間，少數(shù)強(qiáng)

20、堿性土壤 的pH值高達(dá)10.5。,1土壤酸度： 根據(jù)土壤中H+離子的存在方式，土壤酸度可分為兩大類。 (1)活性酸度：土壤溶液中氫離子濃度的直接反映，又稱為有效酸度，通常用pH表示。 活性酸度的來(lái)源，主要是CO2溶于水形成的碳酸和有機(jī)物質(zhì)分解產(chǎn)生的有機(jī)酸，以及土壤中礦物質(zhì)氧化產(chǎn)生的無(wú)機(jī)酸，還有施用的無(wú)機(jī)肥料中殘留的無(wú)機(jī)酸，如硝酸、硫酸和磷酸等。此外，由于大氣污染形成的大氣酸沉降，也會(huì)使土壤酸化，所以它也是土壤活性酸度的一個(gè)重要來(lái)源。 (2)潛性酸度：土壤潛性酸度是土壤膠體吸附的可代換性H+和Al3+的反映。當(dāng)這些離子處于吸附狀態(tài)時(shí)，是不顯酸性的，但當(dāng)它們通過(guò)離子交換作用進(jìn)入土壤溶液之后，即可增

21、加土壤溶液的H+濃度，使土壤pH值降低。只有鹽基不飽和土壤才有潛性酸度，其大小與土壤代換量和鹽基飽和度有關(guān)。,潛性酸度分為代換性酸度和水解酸度。 代換性酸度：用過(guò)量中性鹽(如NaCl或KCl)溶液淋洗土壤，溶液中金屬離子與土壤中H+和Al3+發(fā)生離子交換作用，而表現(xiàn)出的酸度，稱為代換性酸度。代換性Al3+是礦物質(zhì)土壤中潛性酸度的主要來(lái)源。例如，紅壤的潛性酸度95%以上是由代換性Al3+產(chǎn)生的。由于土壤酸度過(guò)高，造成鋁硅酸鹽晶格內(nèi)鋁氫氧八面體的破裂，使晶格中的Al3+釋放出來(lái)，變成代換性Al3+。 水解性酸度：用弱酸強(qiáng)堿鹽(如醋酸鈉)淋洗土壤，溶液中金屬離子可以將土壤膠體吸附的H+、Al3+代換

22、出來(lái)，同時(shí)生成某弱酸(醋酸)。此時(shí)，所測(cè)定出的該弱酸的酸度稱為水解性酸度。由于生成的醋酸分子離解度很小，而氫氧化鈉可以完全離解。氫氧化鈉離解后，所生成的鈉離子濃度很高，可以代換出絕大部分吸附的H+和Al3+。,(3)活性酸度與潛性酸度的關(guān)系：活性酸度與潛性酸度是同一個(gè)平衡體系的兩種酸度。二者可以互相轉(zhuǎn)化，在一定條件下處于暫時(shí)平衡狀態(tài)。土壤活性酸度是土壤酸度的根本起點(diǎn)和現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)。土壤膠體是H+和Al3+的貯存庫(kù)，潛性酸度則是活性酸度的貯備，土壤的潛性酸度往往比活性酸度大得多，二者的比例，在砂土中約為1000；在有機(jī)質(zhì)豐富的粘土中則可高達(dá)51041105。 2土壤堿度 土壤溶液中OH-離子的主要來(lái)

23、源，是CO32-和HCO3-的堿金屬(Na、K)及堿土金屬(Ca、Mg)的鹽類。碳酸鹽堿度和重碳酸鹽度的總和稱為總堿度?？捎弥泻偷味ǚy(cè)定。 不同溶解度的碳酸鹽和重碳酸鹽對(duì)土壤堿性的貢獻(xiàn)不同，CaCO3和MgCO3的溶解度很小，在正常的CO2分壓下，它們?cè)谕寥廊芤褐械臐舛群艿?，故?含CaCO3和MgCO3的石灰性土壤呈弱堿性(pH7.585)；Na2CO3、NaHCO3及Ca(HCO3)2等都是水溶性鹽類，可以大量出現(xiàn)在土壤溶液中，使土壤溶液中的總堿度很高，從土壤pH來(lái)看，含Na2CO3的土壤，其pH值一般較高，可達(dá)10以上，而含NaHCO3及Ca(HCO3)2的土壤，其pH值常在7.58.

24、5，堿性軟弱。 當(dāng)土壤膠體上吸附的Na+、K+、Mg2+(主要是Na+)等離子的飽和度增加到一定程度時(shí)，會(huì)引起交換性陽(yáng)離子的水解作用： 土壤膠體（x Na+）+yH2O=土壤膠體(（x y）Na+、yH+)+yNaOH 在土壤溶液中產(chǎn)生NaOH，使土壤呈堿性。此時(shí)Na+離子飽和度稱為 土壤堿化度。 3.土壤的緩沖性能 土壤緩沖性能是指土壤具有緩和其酸堿度發(fā)生激烈變化的能力， 它可以保持土壤反應(yīng)的相對(duì)穩(wěn)定，為植物生長(zhǎng)和土壤生物的活動(dòng),創(chuàng)造比較穩(wěn)定的生活環(huán)境，所以土壤的緩沖性能是土壤的重要性質(zhì)之一 (1)土壤溶液的緩沖作用：土壤溶液中含有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其他有機(jī)酸等弱酸及其鹽類，構(gòu)成

25、一個(gè)良好的緩沖體系，對(duì)酸堿具有緩沖作用。 碳酸及其鈉鹽。 當(dāng)加入鹽酸時(shí)，碳酸鈉與它作用，生成中性鹽和碳酸，大大抑制了土壤酸度的提高。 Na2CO3+2HCL=2NaCL+ H2CO3 當(dāng)加大Ca(OH)2時(shí)，碳酸與它作用，生成溶解度較小的碳酸鈣，限制了土壤堿度。 H2CO3+Ca(OH)2= CaCO3+ 2H2O 土壤中的某些有機(jī)酸(如氨基酸、胡敏酸等)是兩性物質(zhì)，具有緩沖作用，如氨基酸含氨基和羧基可分別中和酸和堿，從而對(duì)酸和堿都具有緩沖能力。,R-CH(NH2)(COOH)+HCL= R-CH(NH3CL)(COOH) R-CH(NH2)(COOH)+NaOH= R-CH(NH2)(COO

26、Na)+ H2O (2)土壤膠體的緩沖作用：土壤膠體吸附有各種陽(yáng)離子，其中鹽基離子和氫離子能分別對(duì)酸和堿起緩沖作用。 對(duì)酸的緩沖作用 (以M代表鹽基離子) 土壤膠體-M+ HCL=土壤膠體-H+ MCL 對(duì)堿的緩沖作用 土壤膠體-H+ MOH=土壤膠體-M+ H2O 土壤膠體的數(shù)量和鹽基代換量越大，土壤的緩沖性能就越強(qiáng)。因此，砂土摻粘土及施用各種有機(jī)肥料，都是提高土壤緩沖性能的有效措施。在代換量相等的條件下，鹽基飽和度愈高，土壤對(duì)酸的緩沖能力愈大；反之，鹽基飽和度愈低，土壤對(duì)堿的緩沖能力愈大。 鋁離子對(duì)堿的緩沖作用：在PH<5的酸性土壤里，土壤溶液中Al3。有6個(gè)水分子圍繞著，當(dāng)加大堿類使土壤

27、溶液中OH-離子增多時(shí)，鋁,離子周圍的6個(gè)水分子中有一、二個(gè)水分子離解出H+，與加入的OH-中和，并發(fā)生如下反應(yīng)： 2Al(H2O)63++2OH- =Al2(OH-)2 (H2O)84++4H2O 水分子離解出來(lái)的OH-則留在鋁離子周圍，這種帶有OH-離子的鋁離子很不穩(wěn)定，它們要聚合成更大的離子團(tuán),在Ph5.5，鋁離子開始形成Al(OH)3沉淀，失去緩沖能力。 一般土壤緩沖能力的大小順序是:腐殖質(zhì)土粘土砂土。,六、土壤的氧化還原性,氧化還原反應(yīng)是土壤中無(wú)機(jī)物和有機(jī)物發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化并對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響的化學(xué)過(guò)程。 土壤中的主要氧化劑有：土壤中氧氣、NO3-離子和高價(jià)金屬離子，如Fe

28、(III)、Mn(IV)、V(V)、Ti(IV)等。土壤中的主要還原劑有：有機(jī)質(zhì)和低價(jià)金屬離子。此外，土壤中植物的根系和土壤生物也是土壤發(fā)生氧化還原反應(yīng)的重要參與者。 主要氧化還原體系如下： 鐵體系Fe(III)-Fe(II), 錳體系Mn(IV)-Mn(II),硫體系SO42H2S 氮體系NO3（NO2-、N2、NH4+）。碳體系CO2-CH4 土壤氧化還原能力的大小可以用土壤的氧化還原電位(Eh)來(lái)衡量，其值是以氧化態(tài)物質(zhì)與還原態(tài)物質(zhì)的相對(duì)濃度比為依據(jù)的。由于土壤中氧化態(tài)物質(zhì)與還原態(tài)物質(zhì)的組成十分復(fù)雜，因此計(jì)算土壤的實(shí)際氧化還原電位(Eh)很困難。主要以實(shí)際測(cè)量的土壤氧化還原電位(Eh)衡

29、量土壤的氧化還,原性。一般旱地土壤的氧化還原電位(Eh)為+400+700mV;水田的Eh值在+300-200mV。根據(jù)土壤的趴值可以確定土壤中有機(jī)物和無(wú)機(jī)物可能發(fā)生的氧化還原反應(yīng)和環(huán)境行為。 當(dāng)土壤的Eh值700mV時(shí)，土壤完全處于氧化條件下，有機(jī)物質(zhì)會(huì)迅速分解; 當(dāng)Eh值在400700mV時(shí)，土壤中氮素主要以NO3-形式存在; 當(dāng)Eh值之400mV時(shí)，反硝化開始發(fā)生;當(dāng)Eh<200mV時(shí)，NO3-開始消失，出現(xiàn)大量的NH4+。 當(dāng)土壤漬水時(shí)，Eh值降至-l00mV,，F(xiàn)e2+濃度已經(jīng)超過(guò)Fe3+; Eh值再降低，之-200mV時(shí)，H2S大量產(chǎn)生，F(xiàn)e2+就會(huì)變成FeS沉淀了，其遷移能力降低了。,思考題與習(xí)題（作業(yè)：2、3、5）,l土壤有哪些主要成分?分別說(shuō)明它們對(duì)土壤的性質(zhì)與作用有哪些影響? (P233,1) 2什么是土壤的活性酸度與潛性酸度?試用它們二者的關(guān)系討論我國(guó)南方土壤酸度偏高的原因。(P233,2) 3.土壤的緩沖作用有哪幾種?舉例說(shuō)明其作用原理。(P233,3) 4什么是鹽基飽和度?它對(duì)土壤性質(zhì)有何影響?(P233,4) 5試分別分析土壤陽(yáng)、陰離子交換吸附的主要作用原理與特點(diǎn)。(P233,5) 6、土壤中主要的氧化還原體系有哪些？了解土壤氧化還原電位的幾個(gè)范圍值。,