土壤学——土壤酸碱性和氧化还原反应.ppt

土壤氧化还原体系的特点： ①土壤中氧化还原体系有无机体系和有机体系两类。 ②土壤中氧化还原反应虽有纯化学反应，但很大程度上是由生 物参与的。 ③土壤是一个不均匀的多相体系，即使同一田块不同点位都有 一定的变异，测Eh时，要选择代表性土样，最好多点测定求 平均值。 ④土壤中氧化还原平衡经常变动，不同时间、空间，不同耕作 管理措施等都会改变Eh值。严格地说，土壤氧化还原永远不 可能达到真正的平衡。 1.土壤的氧化还原电位（soil redox potential) 在土壤里普遍存在着各种氧化还原反应，氧化还原过程在土壤中具有十分重要的地位，氧化反应和还原反应的实质是电子转移，氧化还原反应的电极反应可表示如下： 氧化态 ＋ ne ==== 还原态 氧化还原反应中的氧化态和还原态同时在电极上达到平衡，其平衡电位，称为氧化还原电位，通常以Eh表示。 二、土壤氧化还原指标 2、Eh和pH的关系 式中m是参与反应的质子数，Eh随pH增加而降低。因此，同一氧化还原反应在碱性溶液中比在酸性溶液中容易进行。 图9－2 铁体系的Eh-pH稳定范围图 1．微生物的活动 2．易分解有机的含量 有机质的分解主要是耗氧的过程，在一定的通气条件下，土壤中的易分解的有机愈多，耗氧也愈多，其氧化还原电位就较低。 3．土壤中易氧化和还原的无机物的含量 如土壤的氧化体和硝酸盐含量高时，可使Eh值下降得较慢。 4．植物根系的代谢作用 5．土壤的pH值 三、影响土壤氧化还原的因素 第四节 土壤缓冲性(soil buffering) 一、土壤缓冲性的概念 一、土壤缓冲性的概念及重要性 狭义：把少量的酸或碱加入到水溶液中，则溶液的pH值立即发生变化；可是把这些酸碱加入到土壤里，其pH值的变化却不大，这种对酸碱变化的抵抗能力，叫做土壤的缓冲性能或缓冲作用。 广义：土壤是一个巨大的缓冲体系，对营养元素、污染物质、氧化还原等同样具有缓冲性，具有抗衡外界环境变化的能力。 二、土壤酸、碱缓冲性 （一）土壤酸、碱缓冲作用的原理 1. 土壤溶液中的弱酸及其盐类的存在 碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸及其盐类。 2. 土壤胶体的阳离子交换作用 （二）土壤酸碱缓冲体系 1、碳酸盐体系 缓冲的pH范围在pH8.5-6.7之间 2、硅酸盐体系 3、交换性阳离子体系土壤阳离子交换量愈大，缓冲能 力愈大。 4、铝离子体系 在土壤pH4.0时,铝离子以Al(H2O)63+形态存在 当土壤pH5.0时,铝离子形成Al(OH)3沉淀，失去它的缓冲能力。 5.有机酸体系 （三）土壤酸、碱缓冲容量和滴定曲线 在土壤悬液中连续加入标准酸或碱液，测定pH的变化,以纵座标表示pH，横座标表示加的酸或碱量，绘制滴定曲线，又称缓冲曲线。 砖红壤、红壤和黄棕壤胶体的中和曲线（于天仁，1987） 三、土壤氧化还原缓冲性 不同氧化还原物质的Eh与其氧化或还原程度(%)的关系 一、生物对土壤酸碱性和氧化还原状况的适应性 ? （一）植物适宜的酸碱度 第五节 土壤酸碱性和氧化还原状况与生物环境 （二）土壤Eh值范围与植物生长 （三）土壤pH和Eh与土壤微生物活性 二、土壤酸碱性和氧化还原状况与养分的生物有效性 ? （一)土壤酸碱性对养分有效性的影响 图9－5 植物营养元素的有效性与pH的关系 ①土壤pH6.5左右时，各种营养元素的有效度都较高，并适宜多数作物的生长。 ②pH在微酸性、中性、碱性土壤中，氮、硫、钾的有效度高。 ③pH6-7的土壤中,磷的有效度最高。pH5时，因土壤中的活性铁、铝增加，易形成磷酸铁、铝沉淀。而在pH7时，则易产生磷酸钙沉淀，磷的有效性降低。 ④在强酸和强碱土壤中，有效性钙和镁的含量低，在pH6.5～8.5的土壤中，有效度较高。 ⑤铁、锰、铜、锌等微量元素有效度，在酸性和强酸性土壤中高；在pH7的土壤中，活性铁、锰、铜、锌离子明显下降，并常常出现铁、锰离子的供应不足。 ⑥在强酸性土壤中，钼的有效度低。pH6时,其有效度增加。硼的有效度与pH关系较复杂,在强酸性土壤和pH7.0～8.5的石灰性土壤中,有效度均较低,在pH6.0～7.0和在pH8.5的碱性土壤中,有效度较高。 （二）土壤氧化还原状况对养分有效性的影响 在土壤强还原条件下，高价铁（Fe+++)还原低价铁(Fe++)，同时硫酸根（SO4=）也还原为硫化物(S2-)，此时，同时可能发生硫化亚铁的沉淀反应(FeS)，使铁的有效度下降。所以在讨论氧化反应的影响