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土壤酸碱度的调节

2019.7.11

土壤酸碱度常常影响植物生长和施肥效果。它是土壤肥力的一项指标。

酸指易于向其它物质释放出质子，即氢离子（H ）的物质。碱指易于接受质子的物质。当酸与水混合时，解离或电离出氢离子和陪伴阴离子（又称为酸根）。假定有酸HA，其陪伴阴离子为A-，它在水溶液中解离为：

式中H 为活性酸度，H 活度越大，该酸越强。硝酸（HNO3）、硫酸（H2SO4）、盐酸（HCl）等都是强酸，而碳酸（H2CO3）、硼酸（H3BO3）、各种有机酸如醋酸（CH3COOH或表示为HOAc）等是弱酸。碱性物质可以中和酸。中和作用指酸和碱反应生成盐和水：

HA BOH ——→ BA H2O （B为盐基阳离子，OH为氢氧根离子，又叫羟基）强酸几乎可以全部解离。而弱酸在水溶液中只能部分解离，放出有限数量的H 。当这些H 遇到碱性物质中和后，解离反应向式右方向进行，解离出被中和掉数量的H ，再中和，再解离，直到弱酸被全部中和掉。因此弱酸不但具有活性酸度，还有潜在酸度，两种酸度之和叫做总酸度。H 的活度（即活性酸的浓度）单位是摩尔/升（mol/L）。但通常用pH值来表示。pH值的定义为H 活度（AH ）倒数的对数：

假定H 活度为0.0001摩尔/升，根据上式计算，则pH值为4.0。pH值每变化一个单位，酸碱度的数量变化10倍。要中和这些H所需要的碱性物质数量急剧增加。

弱酸和弱酸盐可以组成酸碱缓冲体系，这是指向该体系中加入少量酸或碱后仍能使溶液pH值保持在某一窄范围内，即抵抗pH值改变的能力。例如醋酸和醋酸钠混合液，醋酸钠高度解离，产生一定浓度醋酸根离子，该离子抑制醋酸分子解离。如果向该体系中加入少量酸，则醋酸根离子和氢离子反应形成醋酸分子；若向体系中加少量氢氧化钠（碱），氢氧根离子与溶液中的氢离子生成水，醋酸分子解离补充中和掉的氢离子，结果体系的活性酸度都几乎不变。

土壤酸碱度由土壤pH值表示，即土壤被氢离子饱和的程度。土壤酸度主要来自土壤中的腐殖质或有机质、硅铝酸盐粘粒、铁铝水合氧化物、交换性铝、可溶性盐类和二氧化碳。土壤中的酸性物质几乎都是弱酸，因此会有一定的缓冲容量。土壤pH值除与土壤母质和有机质有关外，还与降雨有关，穿流土壤的水将碱性元素钙、镁等淋洗出去后，土壤酸度增高。收获作物也会带走一定数量的钙、镁。豆科植物中比非豆科植物中钙、镁含量高。豆科根瘤菌固氮也会使土壤酸化。施肥，尤其施氮肥，会使土壤酸化，在酸性土壤上这是有害的，而在石灰性土壤或缺铁、锰或其它微量元素的土壤上这可能是有益的，降低土壤pH值可使这些元素有效性提高。

土壤酸度过高，即土壤pH值过低时，可能有一个或多个有害作用影响作物生长：（1）铝和锰元素达到毒害水平；（2）分解有机质和转化氮、磷、硫的生物可能数量少、活性低；（3）土壤阳离子交换量极低时也可能缺镁；（4）豆科共生固氮大大减少；（5）酸性强的粘质土壤团聚差；（6）磷和钼等养分的有效性低。许多作物在土壤pH值6.0~7.0范围内生长最好，有些作物则需要酸性土壤条件。

有机质分解或施用铵态氮肥会增加土壤酸度，铵离子转化为硝酸根时释放H ：

对酸度过高的土壤一般用石灰来处理，达到适合作物生长的土壤酸度。石灰对土壤的作用远远超过中和土壤酸性。它还改善土壤物理性质、刺激土壤微生物活性、使矿物质对植物的有效性增强、为植物提供钙和镁、增加豆科作物共生固氮。

确定施用石灰量时，要从活性酸度和潜在酸度两方面考虑。测定土壤pH值方法简便，但只能测定活性酸度，还不能确定施石灰量。石灰需要量不仅与土壤pH值有关，还与土壤缓冲容量或阳离子交换量有关，阳离子交换量（CEC）指被土壤胶体保持的阳离子可被其它阳离子取代，或者说它们是可交换的，钙可被钾或铝或氢交换，反之亦然。确定施用石灰量通常采用的方法是将土样加进一定量的缓冲溶液中，改变溶液的pH值。这一改变量与原来的土壤pH值和缓冲容量成正比，由此经过计算求出土壤pH值提高到一定水平时的石灰需要量。

常用的石灰材料有碳酸钙、方解质石灰石（结晶碳酸钙）、白云质石灰石（结晶碳酸钙镁）、生牡蛎壳、烧过的牡蛎壳、泥灰岩、生石灰、熟石灰、钢渣磷肥、石膏等。另外还有一些不太常用的石灰材料。

在有豆科作物的轮作制中，应在豆科播种前3~6个月施石灰，在酸性土壤上种植豆科作物更需要施石灰。如果冬小麦收后接着种豆科作物（如三叶草），最好在种小麦时施石灰。施石灰应与土壤充分混合。水分是石灰材料与土壤反应必不可少的条件。干燥土壤中的石灰对pH值的作用很小。砂质土壤宜少量多次施，粘质土壤宜多量少次施，翻入20厘米土层中混匀。

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周锦帆