(二)土壤酸碱性

土壤酸碱性与土壤的固相组成和吸收性能有着密切的关系，是土壤的一个重要化学性质，其对植物生长和上壤生产力以及土壤污染与净化都有较大的影响。

1．土壤pH

土壤酸碱性常用土壤溶液的pH来表示。土壤pH常被看作土壤性质的主要变量，它对土壤的许多化学反应和化学过程都有很大影响，对土壤中的氧化还原、沉淀溶解、吸附、解吸和配位反应起支配作用。土壤pH对植物和微生物所需养分元素的有效性有显著的影响，在pH大于7的情况下，一些元素，特别是微量金属阳离子如Zn²⁺，Fe³⁺等的溶解度降低，植物和微生物会蒙受由于此类元素的缺乏而带来的负面影响；pH小于5.0～5.5时，铝、锰及众多重金属的溶解度提高，对许多生物产生毒害；更极端的pH预示着土壤中将出现特殊的离子和矿物，例如pH大于8.5，一般会有大量的溶解性Na⁺或交换性Na⁺存在，而pH小于3则往往会有金属硫化物存在。

2．土壤酸度

(1)土壤中不同形态酸度之间的关系

土壤总酸度是用碱，如Ca(OH)₂，进行滴定而获得的，它包括各种形态的酸，其大小顺序是：

1)土壤潜在酸(或储备酸)是与固相有关的土壤全部滴定酸，其大小等于土壤非交换性酸和交换酸之总和。

2)土壤的非交换性酸是不能被浓中性盐(一般是1.0 mol/L KCl)置换或极慢置换进入溶液的结合态H⁺和Al³⁺。非交换性酸与腐殖质的弱酸性基、有机质配合的铝及矿物表面强烈保持的羟基铝等有密切关系。

3)土壤的交换性酸是能被浓中性盐(往往是1.0 mol/L KCl)置换进入溶液的结合态H⁺和Al³⁺。交换性酸与有机质配合铝、腐殖质的易解离酸性基及保持在黏土交换点位上的A1³⁺有关。矿质土壤的交换性酸主要由交换性Al³⁺组成，有机质土壤的交换性酸主要由交换性H⁺组成。有些土壤交换性酸的量能超过非交换性酸的量。

(1)土壤的活性酸是土壤中与溶液相关的全部滴定酸(主要是溶液中的游离Al³⁺和H⁺)。最好是从土壤溶液中Al³⁺浓度和pH的直接测定进行计算而得。

(2)土壤pH与土壤潜在酸

保持在土壤固体上的、形态明显的酸度和潜在形态(产生质子)的酸度与土壤pH密切相关。土壤固体表面酸度的重要形态包括：①解离而释放酸的有机酸；②水解而释放酸的有机-Al³⁺配合物；③被阳离子交换和水解作为酸释放的交换性H⁺和Al³⁺；④矿物上的非交换性酸，主要指铁、铝氧化物，水铝英石及层状硅酸盐矿物表面吸附的羟基铁和羟基铝聚合物等可变电荷矿物表面产生的非交换性酸。

以上这些形态的酸共同组成土壤潜在酸，因为这些酸性离子在土壤微孔隙中扩散缓慢，铝配合物的解离也相当缓慢，所以它们对土壤溶液中H⁺和Al³⁺浓度(土壤活性酸)变化的化学过程反应很迟钝。

3．土壤碱度

土壤碱性反应及碱性土壤形成是自然成土条件和土壤内在因素综合作用的结果。碱性土壤的碱性物质主要是钙、镁及钠的碳酸盐和重碳酸盐，以及胶体表面吸附的交换性钠离子。形成碱性反应的主要机理是碱性物质的水解反应，如碳酸钙的水解、碳酸钠的水解及交换性钠离子的水解等。

和土壤酸度一样，土壤碱度也常用土壤溶液(水浸液)的pH表示，据此可进行碱性分级。由于土壤的碱度在很大程度上取决于胶体上吸附的交换性Na⁺的相对数量，所以通常把交换性Na⁺的饱和度称为土壤碱化度，它是衡量土壤碱度的重要指标。

土壤碱化与盐化有着发生学上的联系。盐土在积盐过程中，胶体表面吸附有一定数量的交换性钠离子，但因土壤溶液中的可溶性盐浓度较高，阻止交换性钠水解。所以，盐土的碱度一般都在pH8.5 以下，物理性质也不会恶化，不显现碱土的特征。只有当盐土脱盐到一定程度后，土壤交换性钠发生解吸，土壤才出现碱化特征。但土壤脱盐并不是土壤碱化的必要条件。土壤碱化过程是在盐土积盐和脱盐频繁交替发生时，促进钠离子取代胶体上吸附的钙、镁离子，从而演变为碱化土壤。

4．影响土壤酸碱度的因素

土壤在一定的成土因素作用下都具有一定的酸碱度范围，并随成土因素的变迁而发生变化。

1)气候温度高、雨量多的地区，风化淋溶较强，盐基易淋失，容易形成酸性的自然土壤。半干旱或干旱地区的自然土壤，盐基淋溶少，又由于土壤水分蒸发量大，下层的盐基物质容易随着毛管水的上升而聚集在土壤的上层，使土壤具有石灰性反应。

2)地形在同一气候小区域内，处于高坡地形部位的上壤，淋溶作用较强，所以其pH常较低地为低。干旱及半干旱地区的洼地土壤，由于承纳高处流入的盐碱成分较多，或因地下水矿化度高而又接近地表，使土壤常呈碱性。

3)母质在其他成土因素相同的条件下，酸性的母岩(如砂岩、花岗岩)常较碱性的母岩(如石灰岩)所形成的土壤有较低的pH。

4)植被针叶林的灰分组成中盐基成分常较阔叶树为少，因此发育在针叶林下的土壤酸性较强。

5)人类耕作活动耕作土壤的酸度受人类耕作活动影响很大，特别是施肥。施用石灰、草木灰等碱性肥料可以中和土壤酸度；而长期施用硫酸铵等生理酸性肥料，会因遗留酸根而导致土壤变酸。排灌也可以影响土壤酸碱度。

此外，某些土壤性质也会影响土壤酸碱度，例如盐基饱和度、盐基离子种类和土壤胶体类型。当土壤胶体为氢离子所饱和的氢质土时呈酸性，为钙离子所饱和的钙质土时接近中性，而为钠离子所饱和的钠质土时则呈碱性反应。当土壤的盐基饱和度相同而胶体类型不同时，上壤酸碱度也各异。这是因为不同胶体类型所吸收的H⁺具有不同的解离度。

5．土壤酸碱性的环境意义

土壤酸碱性对土壤微生物的活性、对矿物质和有机质分解起重要作用。它可通过对土壤中进行的各项化学反应的干预作用而影响组分和污染物的电荷特性，以及沉淀-溶解、吸附-解吸和配位-解离平衡等，从而改变污染物的毒性；同时，土壤酸碱性还通过上壤微生物的活性来改变污染物的毒性。

土壤溶液中的大多数金属元素(包括重金属)在酸性条件下以游离态或水化离子态存在，毒性较大，而在中、碱性条件下易生成难溶性氢氧化物沉淀，毒性大为降低。以污染元素Cd为例，在高pH和高CO₂条件下，Cd形成较多的碳酸盐而使其有效度降低。但在酸性(pH=5.5)土壤中同一水平下的总可溶性Cd，即使增加CO₂分压，溶液中Cd²⁺仍可保持很高水平。土壤酸碱性的变化不但直接影响金属离子的毒性，而且也改变其吸附、沉淀和配位反应等特性，从而间接地改变其毒性(郭子义等2001)。

土壤酸碱性也显著影响含氧酸根阴离子(如铬、砷)在土壤溶液中的形态，影响它们的吸附、沉淀等特性。在中性和碱性条件下，Cr(Ⅱ)可被沉淀为Cr(OH)₃。在碱性条件下，由于OH的交换能力大，能使土壤中可溶性砷的百分率显著增加，从而增加了砷的生物毒性。

此外，有机污染物在土壤中的积累、转化、降解也受到土壤酸碱性的影响和制约。例如，有机氯农药在酸性条件下性质稳定，不易降解，只有在强碱性条件下才能加速代谢；持久性有机污染物五氯酚(PCP)，在中性及碱性土壤环境中呈离子态，移动性大，易随水流失，而在酸性条件下呈分子态，易为土壤吸附而降解，半衰期增加；有机磷和氨基甲酸酯农药虽然大部分在碱性环境中易于水解，但地亚农则更易于发生酸性水解反应。

相关链接 :土壤化学性质（一）