土壤学思维导图

这是一篇关于土壤学黄昌永第九章知识点的思维导图总结。该思维导图比较系统全面地归纳总结了关于这一章节的知识点，有助于备考复习。

土壤酸碱性和氧化还原反应

• 土壤酸碱性的形成
  • 土壤酸性的形成
    • 土壤酸化过程
      • 水的解离
      • 碳酸解离
      • 有机酸的解离：有机质分解产生多种有机酸，在PH作用下释放氢离子
      • 酸雨、酸沉降和降水
      • 其他无机酸：生理酸性肥料被植物吸收后留下酸根
      • 土壤中铝的活化
        • 在多雨的自然条件下，降雨量大大超过蒸发量，土壤及其母质的淋溶作用非常强烈
        • 土壤溶液中的盐基离子易随渗透水向下移动，使土壤中易溶性成分减少
        • 溶液中的氢离子取代土壤吸收性复合体上的金属离子，被土壤所吸附，使土壤盐基饱和度下降，氢饱和度增加
        • 盐基离子进入溶液，遭雨水淋失，使土壤胶体上交换性氢离子不断增加，并随之出现交换性铝，形成酸性土壤
    • 土壤酸的类型
      • 活性酸：与土壤固相处于平衡状态的土壤溶液中的氢离子。（活性酸度：土壤溶液中的氢离子浓度）
      • 潜性酸：吸附在胶体表面的吸附性致酸离子（氢离子和铝离子），交换性氢和铝离子只有转移到溶液中，转变为溶液中的氢离子时，才会显示酸性，故称为潜性酸
    • 在强酸性矿质土壤中以交换性铝离子和以共价键束缚的氢离子和铝离子占优势，在酸性土壤中，致酸离子以AI(OH)2+和AL(OH)2 +等羟基离子为主，而在中性及碱性土壤中，土壤胶体上主要是交换性盐基离子
  • 土壤碱性的形成
    • 形成机理
      • 碱性土壤的碱性物质：钙镁钠的碳酸盐和重碳酸盐，以及胶体表面吸附的交换性钠
      • 主要机理：碱性物质的水解反应
      • 碳酸钙水解
      • 碳酸钠水解
      • 交换性钠的水解：碱化土的主要特征
    • 影响土壤碱化的因素
      • 气候因素：土壤具有明显的季节性积盐和胶基频繁交替的特点。干旱、半干旱、漠境地区多碱土
      • 生物因素：荒漠草原、荒漠植被对土壤碱化起重要作用
      • 母质的影响：碱性物质来源
• 土壤酸度的指标
  • 土壤酸度的强度指标
    • 土壤PH：与土壤固相处于平衡的溶液中氢离子浓度的负对数
    • 石灰位：反映氢离子状况，更反应钙离子的有效度
  • 土壤酸度的数量指标
    • 交换性酸：可用于估算调节土壤酸度时的石灰用量（交换性氢和交换性铝的总量）
    • 水解性酸：活性酸和潜性酸的量，用滴定后氢氧化钠的用量换算土壤酸量
  • 土壤碱性指标
    • 总碱度：指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的总量
    • 碱化度ESP：土壤胶体吸附的交换性钠离子与阳离子交换量的百分率
  • 影响土壤酸度的因素
    • 盐基饱和度：土壤胶体吸附的交换性盐基离子与阳离子交换量的百分率
    • 土壤空气中的二氧化碳分压，正比
    • 土壤水分含量
    • 土壤氧化还原条件
• 土壤氧化还原反应
  • 土壤氧化还原体系
    • 氧化还原中氧化剂（电子给予体）和还原剂（电子接受体）构成了氧化还原体系
    • 特点
      • 土壤中氧化还原体系有无机体系和有机体系两类
      • 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
      • 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值时，要选择代表性土壤，最好多点测定求平均值
      • 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
  • 土壤氧化还原指标
    • 强度指标
      • 氧化还原电位EH：由于溶液中氧化态物质和还原态物质的浓度关系而产生的电位称为氧化还原电位，单位为mv
      • 电子活度负对数pe
      • EH与PH的关系：成反比
    • 氧化还原强度指标和数量因素的关系
    • 影响因素
      • 土壤通气性
      • 微生物活动
      • 易分解有机质的含量
      • 易氧化和还原的无机物含量
      • 植物根系的代谢作用
      • 土壤PH
• 土壤的缓冲性
  • 概念
    • 广义：抗衡外界环境变化的能力
    • 侠义：土壤抗衡酸碱物质，减缓PH变化的能力
  • 土壤酸碱缓冲性
    • 缓冲作用原理：在一个溶液中，当弱酸及弱酸性盐或弱碱及弱碱性盐共存时，则该溶液具有对酸或碱的缓冲作用；缓冲物质（弱酸）；胶基
    • 土壤酸碱缓冲体系：使土壤酸度保持在一定范围内
      • 碳酸盐体系
      • 硅酸盐体系
      • 交换性阳离子体系
      • 铝体系
      • 有机酸体系
    • 缓冲容量与滴定曲线：缓冲容量是指使单位土壤改变一个单位PH所需的酸或碱量
    • 影响因素
      • 土壤无机胶体：蒙>伊>高>含水氧化铁铝
      • 土壤质地：粘>壤>砂
      • 土壤有机质，正比
      • 阳离子交换量
  • 土壤为什么具有缓冲性
    • 土壤酸碱缓冲性
      • 在同一溶液中，当弱酸及弱酸性盐或弱碱及弱碱性盐共存时，该溶液对酸碱具有缓冲作用
      • 在土壤中含有许多弱酸，如碳酸、硅酸、腐殖酸和多种多样的有机酸及其盐类，都是良好的缓冲物质
      • 土壤胶体对酸碱缓冲性具有重要意义，通常把土壤胶体看作由具有弱酸和弱碱性质的酸胶基和碱胶基组成
    • 土壤氧化还原缓冲性：指当少量的氧化剂和还原剂加入土壤后，其氧化还原电位不会发生剧烈变化，即土壤具有抗衡EH变化的能力
• 土壤酸碱性和氧化还原状况的调节
  • 酸度调节
    • 石灰或石灰粉，以该离子代替交换性氢和铝离子，提高土壤盐基饱和度
    • 石灰在土壤中的转化：与二氧化碳作用，与土壤胶体上吸附性铝交换作用
    • 石灰需要性：通过交换性酸量和水解性酸量大致估算，影响因素
      • 土壤性质PH,BSP
      • 作物对酸间的适应性
      • 石灰的种类和施用方法
  • 土壤氧化还原状况调节：排灌、施有机肥
    • 望天田，灌水施肥
    • 冷浸田，冬水田，开沟排水，降水位
  • 碱性土壤改良
    • 使用酸性肥料，如硫酸铵，硝酸铵，氯化铵，过磷酸钙，磷酸二氢钾，硫酸钾等，定量中和碱性
    • 种植耐碱作物，如棉花，豆科作物，麻类，地下结实作物，麦类，边利用边改造
    • 加深耕层，三沟配套，降低水位，逐年洗碱
    • 多施农家肥，改良土壤，培肥地力，增强土壤的亲和性能
  • PH6-7，P有效度最高，PH<5，土壤中的活性铁铝增加，易形成磷酸铁、铝沉淀，而PH<7时，易产生磷酸铝沉淀，磷的有效性降低
• 土壤酸碱性和氧化还原状况与有毒物质的积累
  • 强酸性土壤的铝，锰胁迫危害
    • PH<5.5，产生铝害，施用石灰可消除
    • 交换性锰离子达到2-9cmol/kg，锰害，氧化排除
  • 氧化还原状况与有毒物质积累
    • 长期淹水，铁离子、锰离子、硫化氢、丁酸易积累
    • EH<100mv时，产生铁的毒害
    • 水田施绿肺，硫化铁过量积累，稻根发黑
• 土壤酸碱性和氧化还原状况与养分的生物有效性
  • 土壤酸碱性对养分有效性的影响
    • PH6.5时，各种营养元素的有效性都较高，并适合各种作物生长
    • PH在微酸性、中性、碱性土壤中，N,S,K有效度最高
    • PH6-7的土壤中，P的有效度最高，PH>7，P的有效度降低
    • 强酸强碱中，有效性mg、ca含量低，PH6.5-8.5，有效度高
    • 微量元素在酸性，强酸性土壤中有效度最高（Fe、Mn、Cu、Zn）
    • 在强酸性土壤中，钼有效度降低，PH>6时，有效度增加
    • B在PH7.0-8.5的石灰性土壤和强酸性土壤中，有效度低，PH6.0-7.0和ph>8.5碱性土壤中，有效度高
  • 氧化还原状况对养分有效性的影响
    • 影响变价元素的有效性：还原条件下，高价铁锰有效性高，由难溶态转变为易溶态，提高铁锰的有效性
    • 影响养分存在形式进而影响养分有效性：EH>480mv，以硝态氮为主，旱作作物吸收；EH<220mv，铵态氮为主，水稻作物吸收
    • 强还原条件下，可发生硫化亚铁的沉淀反应，铁有效性下降
• 土壤酸碱性和氧化还原状况与生物环境
  • 植物适宜的酸碱度：大多数植物适宜生长在中性至微碱性土壤上。有些植物对土壤酸碱性有不同的偏好，他们只能在某一定的酸碱范围内生长，因为这些植物对土壤酸碱性有一定的指示作用，可作为土壤酸碱性指示作物
  • 土壤EH值范围与植物生长：不同作物对EH有不同的适宜范围，旱作植物根域内EH低，水稻根域内EH高
  • 土壤PH和EH与土壤微生物活性：EH高，微生物活性高