由于土壤pH的概念还有一些不明确之处,且土壤pH受环境条件和测定方法的影响很大,各国及各个学者的分级标准很不相同。根据《中国土壤》,中国土壤的酸碱度分为五级:强酸性土壤(pH<5.0)、酸性土壤(pH 5.0~6.5)、中性土壤(pH 6.5~7.5)、碱性土壤(pH 7.5~8.5)和强碱性土壤(pH>8.5)。
土壤酸碱性
土壤的酸碱程度。
- 英文名称
- acidity-basicity of soil
- 所属学科
- 农业资源与环境
自然条件下土壤的酸碱性主要受土壤盐基状况所支配,而土壤的盐基状况取决于淋溶过程和复盐基过程的相对强度。所以,土壤的酸碱性实际上是由母质、生物、气候以及人为作用等多种因子控制的。中国北方大部分地区的土壤为盐基饱和土壤,并含有一定量的碳酸钙。而南方地区的大部分土壤盐基饱和度一般只有20%~30%,是盐基不饱和的。相应的,中国土壤的pH也由北向南呈渐低的趋势。华北地区碱性土壤的pH可高达10.5,而华南地区的强酸性土壤的pH可低至3.6~3.8。
土壤酸碱性是土壤的重要化学性质,对土壤微生物的活性,对矿物质和有机质的分解,对土壤养分元素的释放、固定、迁移等起重要作用。①土壤pH在6.5左右时,各种元素的有效性都较高并适宜多数植物的生长。②微酸性、中性、碱性土壤中,氮、硫、钾的有效性高。③pH为6~7的土壤中,磷的有效性最高。pH<5时,因土壤中的活性铁、铝增加,易形成磷酸铁、磷酸铝沉淀;而在pH>7时,则易产生磷酸钙沉淀,磷的有效性降低。④在强酸和强碱土壤中,有效钙和镁的含量低;在pH为6.5~8.5的土壤中,钙、镁的有效性较高。⑤铁、锰、铜、锌等元素的有效性,在酸性和强碱性土壤中高;在pH>7的土壤中,活性铁、锰、铜、锌离子明显下降,并常常出现铁、锰离子的供应不足。⑥在强酸性土壤中钼的有效性低。pH>6时其有效性增加。硼的有效性与pH关系复杂,在强酸性土壤和pH为7.0~8.5的石灰性土壤中有效性均较低,在pH为6.0~7.0微酸性和pH>8.5的碱性土壤中有效性较高。⑦在pH<5.5强酸性土壤中,矿物结构中和有机络合态铝、锰等均易被活化,交换性铝可占阳离子交换量的90%以上,且易产生游离铝离子。当游离铝离子达0.2厘摩/千克土、交换锰离子(Mn2+)达2~9厘摩/千克土或植株干物质含锰量超过1克/千克时就可使农作物受害。
土壤酸碱性通过影响土壤组分和污染物的电荷特性,沉淀溶解、吸附解吸和络合平衡来改变污染物的毒性,土壤酸碱性还通过土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。金属离子可与OH-等阴离子生成沉淀,可用溶度积常数(Ksp)来估测。土壤酸碱性对阴、阳离子浓度有影响,pH升高导致OH-上升,可使重金属离子的毒性(活性)大为降低。
土壤酸碱性对土壤中金属离子的水解及其产物的组成和电荷有极大的影响。如铅,当pH<8.0时,溶液中Pb2+和Pb(OH)+占优势,其他形态的铅较少。土壤酸碱性的变化不但直接影响重金属离子的毒性,还改变其吸附、沉淀、络合等特性,间接地改变其毒性。土壤酸碱性显著影响含氧酸根离子(如铬、砷)在土壤溶液中的形态,以及吸附、沉淀等特性。在中性和碱性条件下,铬可被沉淀为氢氧化铬。在碱性条件下,由于氢氧根离子的交换能力大,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。
土壤酸碱性对有机污染物如有机农药在土壤中的积累、转化、降解的影响主要表现:①土壤pH不同,土壤微生物群落不同,影响土壤微生物对有机污染物的降解作用。此种生物降解途径主要包括生物氧化和还原反应中的脱氯、脱氯化氢、脱烷基化、芳香环或杂环破裂反应等。②通过改变污染物和土壤组分的电荷特性,改变两者的吸附、络合、沉淀等特性,导致污染物有效度的改变。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;有机磷和氨基甲酸酯农药虽然大部分在碱性环境中易水解,但地亚农更宜酸性水解反应。