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土壤酸堿度及其調節

http://www.gfxsecure.com   來源: 中國農業網  類別:技術文章  更新時間:2009-06-15  閱讀

      土壤酸堿度常常影響植物生長和施肥效果。它是土壤肥力的一項指標。 

      酸指易于向其它物質釋放出質子,即氫離子(H+)的物質。堿指易于接受質子的物質。當酸與水混合時,解離或電離出氫離子和陪伴陰離子(又稱為酸根)。假定有酸HA,其陪伴陰離子為A-,它在水溶液中解離為: 


      式中H+為活性酸度,H+活度越大,該酸越強。硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、鹽酸(HCl)等都是強酸,而碳酸(H2CO3)、硼酸(H3BO3)、各種有機酸如醋酸(CH3COOH或表示為HOAc)等是弱酸。堿性物質可以中和酸。中和作用指酸和堿反應生成鹽和水:

 
HA+BOH   ——→   BA+H2O    (B為鹽基陽離子,OH為氫氧根離子,又叫羥基)

 

      強酸幾乎可以全部解離。而弱酸在水溶液中只能部分解離,放出有限數量的H+。當這些H+遇到堿性物質中和后,解離反應向式右方向進行,解離出被中和掉數量的H+,再中和,再解離,直到弱酸被全部中和掉。因此弱酸不但具有活性酸度,還有潛在酸度,兩種酸度之和叫做總酸度。H+的活度(即活性酸的濃度)單位是摩爾/升(mol/L)。但通常用pH值來表示。pH值的定義為H+活度(AH+)倒數的對數:

 
  
     假定H+活度為0.0001摩爾/升,根據上式計算,則pH值為4.0。pH值每變化一個單位,酸堿度的數量變化10倍。要中和這些H+所需要的堿性物質數量急劇增加。
 

      弱酸和弱酸鹽可以組成酸堿緩沖體系,這是指向該體系中加入少量酸或堿后仍能使溶液pH值保持在某一窄范圍內,即抵抗pH值改變的能力。例如醋酸和醋酸鈉混合液,醋酸鈉高度解離,產生一定濃度醋酸根離子,該離子抑制醋酸分子解離。如果向該體系中加入少量酸,則醋酸根離子和氫離子反應形成醋酸分子;若向體系中加少量氫氧化鈉(堿),氫氧根離子與溶液中的氫離子生成水,醋酸分子解離補充中和掉的氫離子,結果體系的活性酸度都幾乎不變。

 
      土壤酸堿度由土壤pH值表示,即土壤被氫離子飽和的程度。土壤酸度主要來自土壤中的腐殖質或有機質、硅鋁酸鹽粘粒、鐵鋁水合氧化物、交換性鋁、可溶性鹽類和二氧化碳。土壤中的酸性物質幾乎都是弱酸,因此會有一定的緩沖容量。土壤pH值除與土壤母質和有機質有關外,還與降雨有關,穿流土壤的水將堿性元素鈣、鎂等淋洗出去后,土壤酸度增高。收獲作物也會帶走一定數量的鈣、鎂。豆科植物中比非豆科植物中鈣、鎂含量高。豆科根瘤菌固氮也會使土壤酸化。施肥,尤其施氮肥,會使土壤酸化,在酸性土壤上這是有害的,而在石灰性土壤或缺鐵、錳或其它微量元素的土壤上這可能是有益的,降低土壤pH值可使這些元素有效性提高。

      土壤酸度過高,即土壤pH值過低時,可能有一個或多個有害作用影響作物生長:(1)鋁和錳元素達到毒害水平;(2)分解有機質和轉化氮、磷、硫的生物可能數量少、活性低;(3)土壤陽離子交換量極低時也可能缺鎂;(4)豆科共生固氮大大減少;(5)酸性強的粘質土壤團聚差;(6)磷和鉬等養分的有效性低。許多作物在土壤pH值6.0~7.0范圍內生長最好,有些作物則需要酸性土壤條件。

 
有機質分解或施用銨態氮肥會增加土壤酸度,銨離子轉化為硝酸根時釋放H+:

 
2NH4++4O2   ——→   2NO3-+2H2O+4H+

 
      對酸度過高的土壤一般用石灰來處理,達到適合作物生長的土壤酸度。石灰對土壤的作用遠遠超過中和土壤酸性。它還改善土壤物理性質、刺激土壤微生物活性、使礦物質對植物的有效性增強、為植物提供鈣和鎂、增加豆科作物共生固氮。
 

      確定施用石灰量時,要從活性酸度和潛在酸度兩方面考慮。測定土壤pH值方法簡便,但只能測定活性酸度,還不能確定施石灰量。石灰需要量不僅與土壤pH值有關,還與土壤緩沖容量或陽離子交換量有關,陽離子交換量(CEC)指被土壤膠體保持的陽離子可被其它陽離子取代,或者說它們是可交換的,鈣可被鉀或鋁或氫交換,反之亦然。確定施用石灰量通常采用的方法是將土樣加進一定量的緩沖溶液中,改變溶液的pH值。這一改變量與原來的土壤pH值和緩沖容量成正比,由此經過計算求出土壤pH值提高到一定水平時的石灰需要量。

 
      常用的石灰材料有碳酸鈣、方解質石灰石(結晶碳酸鈣)、白云質石灰石(結晶碳酸鈣鎂)、生牡蠣殼、燒過的牡蠣殼、泥灰巖、生石灰、熟石灰、鋼渣磷肥、石膏等。另外還有一些不太常用的石灰材料。

 
      在有豆科作物的輪作制中,應在豆科播種前3~6個月施石灰,在酸性土壤上種植豆科作物更需要施石灰。如果冬小麥收后接著種豆科作物(如三葉草),最好在種小麥時施石灰。施石灰應與土壤充分混合。水分是石灰材料與土壤反應必不可少的條件。干燥土壤中的石灰對pH值的作用很小。砂質土壤宜少量多次施,粘質土壤宜多量少次施,翻入20厘米土層中混勻。

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