土壤酸碱度测量及植物生长影响
土壤酸碱度
土壤酸碱度 又称“土壤反应”。它是土壤溶液的酸碱反应。主要取决于土壤溶液中氢离子的浓度，以pH值表示。pH值等于7的溶液为中性溶液；pH值小于7，为酸性反应；pH值大于7为碱性反应。土壤酸碱度一般可分为以下几级：
pH值 土壤酸碱度
＜4.5 极强酸性
4.5—5.5 强酸性
5.5—6.5 酸性
6.5—7.5 中性
7.5—8.5 碱性
8.5—9.5 强碱性
＞9.5 极强碱性
土壤酸碱度对土壤肥力及植物生长影响很大，我国西北、北方不少土壤pH值大，南方红壤pH值小。因此可以种植和土壤酸碱度相适应的作物和植物。如红壤地区可种植喜酸的茶树，而苜蓿的抗碱能力强等。土壤酸碱度对养分的有效性影响也很大，如中性土壤中磷的有效性大；碱性土壤中微量元素（锰、铜、锌等）有效性差。在农业生产中应该注意土壤的酸碱度，积极采取措施，加以调节。
常见作物zui佳的土壤酸碱度范围是多少？
土壤酸碱度对植物养分的有效性、土壤的结构性和作物生长都有很大的关系。首先，土壤中的有机态养分要经土壤微生物参与活动，才能使之转化为速效态养分供植物吸收，而参与有机质分解的微生物大多数在接近中性的环境下生长发育，因此土壤养分的有效性一般以接近中性反应时为zui佳。其次，土壤酸碱度对土壤结构性也有影响。酸性土壤中，氢离子浓度大，容易把胶体中钙离子代换出来淋失，故酸性土易板结。而碱性土壤含有大量代换性钠离子和氢氧离子，使土粒分散，干后板结，造成碱土的结构性不良。另外，土壤酸碱度与植物生长也有很密切关系。自然界里，一些植物对土壤酸碱条件要求严格，它们只能在某一特定的酸碱范围内生长，这些植物就可以为土壤酸碱度起指示作用，故称指示植物。如映山红只在酸性的土壤上生长，称为酸性土的指示植物；柏木是石灰性土的指示植物，而碱蓬是碱土的指示植物。不同的栽培植物也有不同的zui适宜生长的酸碱度范围（见下表），知道了它们各自zui佳的生长范围，我们就可以因地制宜地根据土壤酸碱度，选择合适种植的作物；或根据作物，调节土壤酸碱度到合适的范围。
主要作物生长zui佳的土壤酸碱度
作物名称酸碱度 作物名称 酸碱度 作物名称 酸碱度
水稻 6.0－7.0 花生 5.0－6.0 栗 5.0－6.0
小麦 6.0－7.0 烟草 5.0－6.0 西瓜 6.0－7.0
玉米 6.0－7.0 茶 5.0－5.5 甘蓝 6.0－7.0
大豆 6.0－7.0 马铃薯 4.8－5.4 番茄 6.0－7.0
甘蔗 6.0－8.0 橙、柑 5.0－7.0 南瓜 6.0－8.0
甘薯 6.0－6.0 荔枝 6.0－7.0 黄瓜 6.0－8.0
土壤酸碱度与植物生长
马斌 北京大学附属中学
指导教师：陈学伟 中科院遗传研究所
薛英翠 北京大学附属中学
摘 要
本文初步探讨了环境酸碱度与植物生长的相互关系，主要研究植物对环境酸碱度的影响。并得出了离子平衡、同种电解质互斥的结论。较清楚的说明了无淋失情况下，矿物元素的吸收与酸碱度的关系。能过小麦育种、单种物质营养液不同酸碱梯度的植物生长试验。证实了，在酸性环境下植物会更多的吸收阴离子，同时抑制阳离子吸收，放出OH-，使环境向中介点移动。在碱性环境中植物会更多的吸收阳离子，抑制阴离子交换，向外放出较多H-，同样使外部环境向中介点移动。说明植物吸收物质是PH变化的原因。
我国现有5亿亩盐碱化土地，其中有3亿亩待开垦，了解土壤酸碱度与植物生长的关系也就显得尤为重要我国西北和北方干旱地区土壤多为石灰性或碱性，而南方土壤多为酸性或中性，这种酸碱变化一般都受到成土母岩和气候条件的影响，同时也受到地形、植被和耕作措施等因素影响。
那些盐基成分含量高的岩石（如石灰岩等）风化后产生氢氧离子，就使土壤偏碱性或中性；酸性成分的岩石（如花岗岩等）发育的土壤，多呈酸性。同类岩石其风化产生的盐类，在北方干旱地区不容易淋失而底层的盐基又随水分蒸发上升而累积在土壤表层中，使土壤反应偏碱性，而在东北森林地带以及湿润多雨的南方，岩石风化产生的一、二价阳离子组成盐类大量被淋失，剩下的三价的铁铝等化合物尤其是铝的氧化物及其盐类在水中水解产生氢离子，致使土壤变酸，所以南方大面积的红壤酸性强，有些甚至呈酸性反应。酸碱度低至4.5－5.5。
岩石风化后产生的大小颗粒中，那些极细的土壤胶体吸附有氢、钠、钾、钙、镁、铝等离子，它们和土壤溶液中的离子处于动态平衡状态，它们彼此代换会影响土壤酸碱性。因此，土壤酸碱反应的实质，是土壤溶液中游离的氢离子和氢氧根离子存在比例的一个反映。当游离的氢离子浓度大于氢氧根离子浓度时，土壤呈酸性，；反之，若氢氧根离子浓度大于氢离子浓度时，土壤呈碱性；若两者浓度相等，土壤就呈中性。
１．酸碱度对植物影响的讨论
酸碱度对植物的影响是多方面的，大体上分为对外部环境影响与对植物体自身影响，为确定其中主要因素，现已将千余粒小麦种子分为PH= 4、4.5 、5 、5.5、 6、 6.3、 7 、7.5、 8 ９个梯度进行育种，每区域100颗左右，以营养液进行培养。
在经过40多天观察纪录后（其中有一次筛选）摘录数据如表一
表一 育种记录
酸碱度 | 10月15日 | 10月18日 | 10月22日 | 10月25日 | 10月30日 | 11月2日 | 11月7日 |
4 | 1.50 | 6.00 | 8.00 | 15.00 | 17.00 | 19.00 | 26.00 |
4.5 | 0.90 | 3.50 | 8.00 | 15.00 | 19.00 | 21.00 | 25.00 |
5 | 0.70 | 5.50 | 10.00 | 13.50 | 16.00 | 18.00 | 27.00 |
5.5 | 0.30 | 3.00 | 7.00 | 14.00 | 18.00 | 20.00 | 25.00 |
6 | 0.00 | 3.00 | 14.00 | 14.00 | 19.50 | 21.00 | 30.00 |
6.3 | 1.60 | 7.00 | 15.00 | 17.00 | 22.00 | 24.00 | 32.00 |
7 | 0.90 | 5.00 | 13.00 | 15.00 | 17.50 | 19.00 | 28.00 |
7.5 | 0.60 | 3.50 | 8.00 | 14.00 | 16.50 | 18.00 | 30.00 |
8 | 1.10 | 4.50 | 10.00 | 15.00 | 19.00 | 21.00 | 28.00 |
对其中３部分进行具体比较，植株的高度已有明显差异（见图一）。实际目测时在ＰＨ＝６－７区域的植株要比其他粗壮挺拔。说明酸碱度对植株的影响是显著的。
图一 育种生长高度比较
但这种差异并不是很悬殊，也可证明在所进行的试验区域PH=4-8时，并没有超过小麦的生存极限，对其自身结构产生影响。
为确定酸碱度是否对植物合成蛋白质产生影响，对PH= 4、6.3、8 三种植株的RNA进行电泳处理比较。
图二 小麦ＲＮＡ电泳图像
在酶切条件下显示零等位现象（如图二），从分子水平上看结果基本一致，可以说明酸碱度在一定范围内并没有对植物的蛋白质合成产生影响鉴于以上原因，主要进行了酸碱度对植物体外部环境影响。这其中的核心问题就是根对矿质元素的吸收。
２．酸碱度对矿物质吸收的影响
1）根吸收矿质元素的过程
各种矿质元素都是以离子状态被吸收的。土壤中各种矿质元素的离子，有些存在于土壤溶液中，有些被土壤颗粒吸附着。存在于土壤溶液中的离子和被土壤颗粒吸附着的离子，都能够被根选择吸收。
根细胞吸收土壤溶液中各种矿质元素的离子的过程，与根细胞的呼吸作用有密切的关系。根细胞通过呼吸作用产生出二氧化碳（CO），二氧化碳溶于水中，产生碳酸（HCO）CO + HO = HCO ，碳酸可以离解成H和HCO，HCO+ HO= HCO+ H。这两种离子可以分别于土壤溶液中的阳离子（如K、NH）和阴离子（如NO）发生交换。这样，H和HCO就进入土壤溶液中，而土壤溶液中的一些阳离子和阴离子则被根吸附到根细胞的细胞膜的表面上来。根细胞所吸附的H和HCO与土壤溶液中的阳离子和阴离子发生交换的过程，就叫做交换吸附。在交换吸附的过程中，根细胞附近的土壤溶液中的阳离子和阴离子减少了，距离根细胞较远处的土壤溶液中的阳离子和阴离子则可以通过扩散作用移动过来。2）酸碱度对矿物质吸收影响的原有理论 （1）化学方面： 土壤酸碱度对土壤结构性有影响。酸性土壤中，氢离子浓度大，容易把胶体中钙离子代换出来淋失，故酸性土易板结。而碱性土壤含有大量代换性钠离子、氢氧离子，使土粒分散，干后板结，造成碱土的结构性不良。阳离子矿物溶解度降低从而影响吸收。 （2）生物方面： 土壤中转化有机养分是在微生物参与下进行的（微生物分泌使有机物分解的酶），土壤酸性或碱性对微生物生长有影响。酸或碱环境还会使植物根细胞原生质层的蛋白质带正或负电荷，与所吸收的矿物离子发生吸引或排斥。
