土壤酸化萬夢雪（土壤資源與遙感應用室）寧琪（封丘站）張瀾（土壤生物與生化研究室）許敏（土壤化學與環境保護室）陸海龍（土壤化學與環境保護室）第三組成員2016.10.2515min內容土壤酸化的定義土壤酸化的分布現狀土壤酸化的原因土壤酸化的本質土壤酸化的危害土壤酸化的改良土壤酸化的定義39.5億公頃，1/32.04億公頃，1/5赤道N40S40熱帶亞熱帶中國、南亞，東南亞非洲、澳洲東北部、南美洲灰化土北歐、北美、中國東北部土壤酸化的分布現狀從世界范圍來看，酸性土壤主要分布在兩大地區，一是熱帶、亞熱帶地區，二是溫帶地區。土壤酸化的原因土壤酸化的原因分為自然因素和人為因素。自然因素：1.土壤母質。在母巖風化過程中所產生的鈣鎂鉀鈉等鹽基成分已被淋失，無石灰性，鹽基不飽和，呈微酸性至酸性反應。2.土壤本身是一種弱的膠體酸。粘土礦物是土壤酸的主要載體，硅氧四面體和鋁氧八面體中的同晶替代所產生的負電荷可以吸附質子而表現為酸基；腐殖質的羧基、羥基和稀醇羥基在一定條件下離解也表現為酸基。3.植物吸收養分引起的土壤酸化。植物根系從土壤吸收養分離子的同時，要向土壤溶液分泌H+或OH-和HCO3-，以保持體系的電荷平衡。通常分泌的是酸性物質。4.土壤中生物的代謝活動。根系、微生物和其他各種各樣生物有機體的代謝活動可以引起土壤的酸化。生物代謝不停地產生CO2、可溶性有機酸、酸性有機殘余物等弱酸性物質，它們解離出的質子，可以與土壤交換點位上的鹽基離子進行交換作用。5.膠體上吸附的H+和Al3+被其他置換到溶液中而使土壤呈酸性。氣候生物地形母質成土年齡“五大成土因素”+人為活動干擾46億年前38億年前地球的形成生命的出現經歷“滄海桑田”1902年合成氨自然過程人為干擾N肥的大量施用脫硅富鋁化硝化致酸、酸沉降豆科植物種植、茶樹致酸人為因素：由于肥料的大量施用，酸性氣體的大量排放，導致酸沉降的增加。排放到空氣中的SO2和NOx。有一部分直接滲入地表形成干沉降，另一部分經過一系列的化學反應最后形成強酸H2SO4和HNO3，雨水pH值隨之下降形成酸雨，引起土壤酸化加劇。NO3--N硝化作用硝酸反原作用反硝化淋洗損失NH4+-N氨揮發吸附固定生物固定生物固定NH3+H2ONH4HCO3NH4NO3(NH2)2CONH4H2PO4(NH4)2SO4(NH4)2HPO4NONO2NH3N2ONH4+N2NO3-NH3N2H2OH2O長期施肥“硝化致酸”煤炭的燃燒SO42-酸沉降硝化致酸：2NH4++3O2---NH2OH---?---2NO2-+2H2O+4H++Energy氨氧化細菌（AOB）被植物吸收2molH+有機氮的礦化：產生NH4++OH-（豆科植物固氮）SXOYNXOYNH3NH4+HNO3H2SO4破壞臭氧層PM2.5—OHN2O環境效應利：弊：沉降到河流里，水體富營養化沉降到土壤中，土壤酸化對于缺氮土壤，增加肥效滯空能力弱N2O二次源石油化工汽車尾氣和燃煤排放農田氨揮發土壤酸化的本質交換性氫學說：土壤酸度以土壤交換性氫為基礎，土壤溶液中的H+主要來土壤交換性氫。土壤交換性H+土壤溶液中H+但是這個學說是錯誤的，一直到上世紀50年代才得以糾正。土壤交換性鋁土壤溶液中Al3+溶液中Al3+水解產生H+交換性氫、鋁學說：土壤酸度是以交換性氫和交換性鋁的共同作用為基礎的，而且以交換性鋁為主。實際上礦質土壤中的交換性氫所占比例在5%以下。土壤遭受強烈淋溶作用，導致鹽基離子大量淋失，土壤表面被交換性氫鋁離子取代，土壤發生酸化。K+Cs+Ca2+Mg2+Na+Cd2+H+

H+Ca2+K+Cd2+氫鋁轉化Al3+Al3+Al3+Al3+H+Ca2+

H2O2H++OH-鋁硅酸鹽礦物Mg2+Na+

K+

Cs+土壤酸化的危害1.

酸化土壤可使土壤微生物種群變化，細菌個體生長變小，生長繁殖速度降低，如分解有機質及其蛋白質的主要微生物類群牙孢桿菌、極毛桿菌和有關真菌數量降低，影響營養元素的良性循環，造成農業減產。2.土壤結構被破壞，土壤板結，物理性狀差，抗逆能力下降，蔬菜抵御旱、澇自然災害的能力減弱。酸化土壤加速土壤礦物質營養元素的流失；改變土壤結構，導致土壤貧瘠，影響植物正常發育。3.酸性條件下，土壤中的氫離子增多，對蔬菜吸收其他陽離子產生頡頏作用。4.在酸性條件下，鋁、錳的溶解度增大。土壤酸化后，可加速土壤中含鋁的原生和次生礦物風化而釋放大量鋁離子，形成植物可吸收的形態鋁化合物。植物長期和過量地吸收鋁，會引起中毒，甚至死亡。pH=3.9pH=4.9Underfieldcondition,canolacannotgrowatpH3.9.WheatyielddecreasedwiththedecreasingpH.土壤酸化的改良1.酸雨的控制

我國的酸雨降水主要是以硫酸鹽為主要成分，分布在長江以南地區，以局部沖刷和中長距離傳輸為其形成機制，對土壤環境的影響主要表現在土壤酸化，鹽基離子大量流失，有毒金屬離子活化和土壤酸化，鹽基離子大量流失，有毒金屬離子活化和土壤酶活性受到抑制等方面。因此我們可以采取措施來減少酸性氣體的排出，如可以通過使用清潔煤技術或對酸量高的煤采用脫硫技術，從而減少SO2排放。對于NOx主要通過對汽車進行技術改造以減少尾氣中NOx的排放量。

2.化學改良劑

(1)石灰改良劑石灰可以中和土壤的活性酸和潛酸，生成氫氧化物沉淀，消除鋁毒，迅速有效的降低酸性土壤的酸度，還能增加土壤中交換性鈣的含量。但施用石灰后土壤存在復酸化過程，即石灰的堿性消耗后土壤再次發生酸化，而且酸化程度比施用石灰前有所加劇。其原因是施用石灰增加了HCO-的活度，加速了有機質的分解和增加了植物秸稈和籽粒移走的Ca2+。因此，用石灰改良酸性土壤時應與其他堿性肥料（草木灰，火燒土等）配合使用。(2)礦物和工業廢棄物的改良作用

近幾年來人們又發現了一些礦物質和工業副產物也能起到改良酸性土壤的效果。如：磷石膏，粉煤灰，堿渣，磷礦粉和廢液污染等工業廢棄物磷石膏的主要成分是硫酸鈣，還有一定量的PO43-,F-，Fe3+，Al3+及水解的磷礦粉和酸的不溶物等。磷石膏改良底層土壤可概括為“自動加石灰效應”，即土壤與硫酸鈣反應后，SO42-和OH-之間的配位基交換作用產生堿度。(3)生物改良

酸性土壤微生物改良主要是利用綠肥及土壤中的一些動物來達到改良土壤的目的。在農業上利用有機物料改良酸性土壤已經有千余年的歷史。土壤中施用有機物質不僅能提供作物需要的養分，提高土壤的肥力水平，還能增加土壤微生物的活性，增加土壤對酸的緩沖性能。有機物料還能與單體鋁復合，降低土壤交換性鋁的含量，減輕鋁對植物的毒害作用，用作改良土壤的有機物料種類很多，在農業中取材也比較方便，如各種農作物的莖稈，家禽的糞肥、綠肥和草木灰等等。AlkalineslagimprovecanolagrowthControlAlkalineslag+ricechaffAlkaline