主要指土壤中的物質(zhì)組成、組分之間和固液相之間的化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)過程，以及離子(或分子)在固液相界面上所發(fā)生的化學(xué)現(xiàn)象。包括土壤礦形成。
介紹
土壤化學(xué)性質(zhì)可以借助各種方法加以調(diào)節(jié)和改善。常用的農(nóng)物和有機(jī)質(zhì)的化學(xué)組成、土壤膠體、土壤溶液、土壤電荷特性、土壤吸附性能、土壤酸度、土壤緩沖性、土壤氧化還原性等。它們之間相互聯(lián)系、相互制約，而以土壤礦物和有機(jī)質(zhì)等居主導(dǎo)地位。
土壤化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)過程是影響土壤肥力水平的重要因素之一。除土壤酸度和氧化還原性對植物生長產(chǎn)生直接影響外，土壤化學(xué)性質(zhì)主要是通過對土壤結(jié)構(gòu)狀況和養(yǎng)分狀況的干預(yù)間接影響植物生長。土壤礦物的組成、有機(jī)質(zhì)的數(shù)量和組成、土壤交換性陽離子的數(shù)量和組成等都對土壤質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)直至土壤水分狀況和生物活性產(chǎn)生影響。進(jìn)入土壤中的污染物的轉(zhuǎn)化及其歸宿也受土壤化學(xué)性質(zhì)的制約。土壤物理性質(zhì)，如土壤質(zhì)地、土壤結(jié)構(gòu)和土壤水分狀況對土壤膠體數(shù)量和性質(zhì)、電荷特性、氧化還原程度和土壤溶液的組成有明顯影響；土壤生物，尤其是土壤微生物則影響到土壤有機(jī)質(zhì)的積累、分解和更新以及腐殖質(zhì)的業(yè)措施包括施用有機(jī)肥料、客（粘）土、耕作、灌水或排水等；化學(xué)措施包括對酸性土壤施用生石灰，對堿土施用石膏等。
土壤礦物
土壤固相物質(zhì)組成分之一，是巖石(礦物的天然集合體)風(fēng)化過程和成土過程的產(chǎn)物。約占土壤重量的95％。
土壤礦物中蘊(yùn)藏著植物和土壤生物生命活動(dòng)所必需的一切礦質(zhì)營養(yǎng)元素，與土壤肥力關(guān)系密切。土壤礦物的組成對土壤的質(zhì)地、結(jié)構(gòu)和陽離子交換量等的性質(zhì)影響也很大。每個(gè)發(fā)育正常的土壤剖面都有明顯的礦物層次。通常底土的礦物組成與母質(zhì)的關(guān)系最為密切，結(jié)晶度也最好；從心土層礦物的消長可看出母質(zhì)向土壤的轉(zhuǎn)變和淋溶、淀積作用的關(guān)系。表土的礦物是經(jīng)受成土作用深刻改造后的產(chǎn)物，因而地帶性特征也較明顯。在不同的生物氣候帶，土壤礦物的演變進(jìn)程不同。
類型? 土壤礦物分原生礦物和次生礦物兩類。原生礦物指火成巖或變質(zhì)巖風(fēng)化后殘存的碎屑，為構(gòu)成土壤砂粒和粉粒的主要組分。土壤中常見的原生礦物有石英、云母、堿性長石等。由于它們受蝕變作用較小，因而仍保存著結(jié)晶度高、顆粒粗和性質(zhì)遲鈍的特點(diǎn)。次生礦物指巖石風(fēng)化過程和成土過程中新形成的礦物，有時(shí)也稱粘土礦物或粘粒礦物，為構(gòu)成土壤粘粒的主要組分。由于它們形成于變動(dòng)頻繁的地表環(huán)境，因而具有化學(xué)成分復(fù)雜多變、結(jié)晶度低、顆粒纖薄等特點(diǎn)，以及表面發(fā)達(dá)、帶電荷、吸附離子等膠體活性。次生礦物顆粒直徑大多小于5微米，其中有些成膜狀包裹著粉砂和砂粒，結(jié)成聚集體。
按化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)，土壤中常見的次生礦物分為結(jié)晶質(zhì)和非結(jié)晶質(zhì)兩大類（表1）。
非結(jié)晶質(zhì)次生礦物主要包括蛋白石、水鐵礦、水鋁英石和伊毛石等。蛋白石（SiO2·nH2O）是已老化的氧化硅凝膠，植物體內(nèi)的氧化硅最后也成為蛋白石歸還土壤。水鐵礦是氫氧化鐵凝膠老化時(shí)最初出現(xiàn)的棕色雛晶。水鋁英石由帶負(fù)電的氧化硅膠體與帶正電的鐵鋁氧化物膠體共同絮凝而成，多見于火山玻璃風(fēng)化物中，略呈球形，成分不定，常用1-2SiO2·Al2O3·nH2O表示。伊毛縞石(1-1.5SiO2·Al2O3·nH2O)是細(xì)絲狀礦物,1962年發(fā)現(xiàn)于日本浮石質(zhì)火山灰土壤中。
結(jié)晶質(zhì)次生礦物主要包括赤鐵礦、磁赤鐵礦、沼鐵礦、纖鐵礦、三水鋁石、一水軟鋁石、水云母、蛭石、綠泥石、蒙皂石、凹凸棒石、埃洛石、高嶺石等。赤鐵礦(氧化鐵)和針鐵礦(FeOOH)是水鐵礦進(jìn)一步老化的產(chǎn)物。氣候干熱和通氣性好的土壤環(huán)境利于赤鐵礦的形成。針鐵礦在土壤中分布十分普遍。纖鐵礦是氫氧化氧鐵的同分異構(gòu)體，常見于溫帶濕潤地區(qū)的水成土中，在經(jīng)常有氧化還原交替或有機(jī)質(zhì)多的土層中含量較多。在含低價(jià)鐵的體系中,CO3和Al離子的存在利于針鐵礦的形成，而不利于纖鐵礦。在熱帶土壤中，纖鐵礦被赤鐵礦的同分異構(gòu)體磁赤鐵礦所取代。次生氧化鐵礦物常散布于土粒表面使之呈現(xiàn)紅、棕、黃等顏色，也常與鋁、錳、鈦等的氧化物一起聚集成斑紋或大小不一的結(jié)核甚至硬盤。三水鋁石【Al(OH)3】是含鋁礦物的分解產(chǎn)物在SiO2的活度很低時(shí)形成的一種最穩(wěn)定的氫氧化鋁，在基性母巖和石灰?guī)r上形成的富鋁化土壤中特別多。一水軟鋁石（AlOOH）僅見于石灰?guī)r土壤中。
結(jié)晶質(zhì)次生硅酸鹽礦物大多呈層片狀，可視為云母的衍生物。水云母泛指初步脫鉀的粘粒云母，其中伊來石是混有膨脹晶層的水云母。蛭石是云母高度脫鉀的產(chǎn)物，形成于排水良好的溫帶或亞熱帶土壤中。綠泥石從鐵鎂礦物變化而來，常見于變質(zhì)巖風(fēng)化物和沉積物中，較易風(fēng)化；層內(nèi)不含鉀，由帶正電的鎂、鐵、鋁的氫氧化物來平衡晶層負(fù)電荷。蒙皂石是一系列富鎂、富鋁、富鐵的高度膨脹性層狀硅酸鹽，土壤中常見的是來源于水云母風(fēng)化產(chǎn)物的貝得石，產(chǎn)生于鈣鎂含量較多的母質(zhì)的蒙滑石，可能還有富鐵的綠脫石。凹凸棒石的成分接近蒙脫石，也屬層狀硅酸鹽，但外形呈短纖維狀，見于漠境土壤中。高嶺石是層狀硅酸鹽中成分最簡單、結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定的礦物，可由各種層狀硅酸鹽經(jīng)脫鹽基和脫硅形成，也可由長石等非層狀硅酸鹽的分解產(chǎn)物合成，廣泛分布于風(fēng)化程度較高的酸性土壤中。埃洛石的含水量高于高嶺石，常由水鋁英石或風(fēng)化的斜長石中結(jié)晶而成，其結(jié)構(gòu)有序度較低，晶層卷曲成管狀。
原生礦物的風(fēng)化? 原生礦物中的離子價(jià)和晶體結(jié)構(gòu)不適應(yīng)地表的物理化學(xué)條件而向熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變，發(fā)生崩解和分解的現(xiàn)象稱為礦物風(fēng)化。風(fēng)化作用分物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化兩大范疇。物理風(fēng)化只使原生礦物破碎，并不改變礦物的成分和結(jié)構(gòu)，但可增大其比表面，從而加速風(fēng)化的進(jìn)程。礦物抗拒物理風(fēng)化的能力強(qiáng)弱與內(nèi)部原子排列的緊密度和結(jié)合力大小有關(guān)。化學(xué)風(fēng)化是指礦物在水解、水化、質(zhì)子化、離子交換、絡(luò)合、氧化、還原等化學(xué)作用下，其結(jié)構(gòu)發(fā)生局部改組直至徹底解體。這種作用為次生礦物的形成創(chuàng)造了條件。生物也在化學(xué)風(fēng)化中起積極作用。原生礦物的穩(wěn)定性順序大體上同巖漿冷卻時(shí)的結(jié)晶順序一致，即在溫度和壓力最高時(shí)結(jié)晶的礦物最先風(fēng)化。風(fēng)化度愈高的土壤所留下的原生礦物愈少，種類也愈單調(diào)；但穩(wěn)定性很高的副礦物幾乎能如數(shù)保留，并可作為研究母質(zhì)風(fēng)化和剖面發(fā)育的指示礦物。礦物的化學(xué)風(fēng)化速率與作用劑的多少、溶液中的離子活度和溶液在剖面內(nèi)移動(dòng)的速率有關(guān)。如化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)物在礦物表面淀積成薄膜，就會阻礙礦物繼續(xù)分解。由于土壤是一不均勻體系，各部位物理化學(xué)性質(zhì)和滲透速率的差異，造成礦物風(fēng)化速度的不同，故土壤剖面內(nèi)有處于各種風(fēng)化階段的礦物。
次生礦物的形成? 次生礦物主要通過新生過程或轉(zhuǎn)變過程形成。
新生過程? 即由原生礦物的化學(xué)風(fēng)化產(chǎn)物中沉淀或結(jié)晶而成礦物的過程。由原生礦物風(fēng)化產(chǎn)物中沉淀而來的如水鋁英石、伊毛縞石、埃洛石和蒙皂石等，其具有較大表面能的各種氧化物凝膠逐步趨向于結(jié)構(gòu)有序化而相繼形成次生礦物。聚集在土壤孔隙內(nèi)壁或原生礦物的溶蝕表面，排列松散、品質(zhì)純凈、形貌一致的微晶質(zhì)礦物則多從溶液中結(jié)晶而來。如礦物一邊進(jìn)行分解一邊又有新的合成，則新生礦物就呈宿主的假象。斜長石的埃洛石化、輝石和角閃石的綠泥石化或蛭石化以及橄欖石的蒙皂石化，就常以這種形式出現(xiàn)。新生礦物的種類取決于溶液內(nèi)的化學(xué)平衡。如火山玻璃和非層狀硅酸鹽礦物風(fēng)化時(shí)環(huán)境的淋溶作用微弱，而鉀又較充足，風(fēng)化產(chǎn)物中SiO2的濃度較高，即可與鐵鋁氫氧化物相結(jié)合而形成水云母；如鈣、鎂、鈉充足，則結(jié)合形成蒙皂石等等。
轉(zhuǎn)變過程? 即礦物結(jié)構(gòu)發(fā)生局部改組而轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N礦物的過程。如在淋溶環(huán)境下云母轉(zhuǎn)變?yōu)樨惖檬倪^程，就是云母從解脫結(jié)合力最弱的層間鉀開始風(fēng)化，然后沿邊緣向縱深發(fā)展，單元層本身只進(jìn)行局部改造，并無大的變化；但二價(jià)鐵氧化、四面體片內(nèi)鋁的脫離和質(zhì)子化都可引起云母的負(fù)電荷減少，促使邊緣楔狀開口處的鉀通過離子交換而被水化陽離子取代。云母就在降解過程中先變?yōu)樗颇福僮優(yōu)?a href="/hebeideji/7201155718908067880.html">蛭石或貝得石。在淋溶微弱的環(huán)境里，次生層狀硅酸鹽可發(fā)生復(fù)硅或復(fù)鹽基的轉(zhuǎn)變，而形成新的次生礦物。如埃洛石復(fù)硅變?yōu)?a href="/hebeideji/8234176528972625812.html">蒙皂石，蒙皂石在層間固定鉀變?yōu)?a href="/hebeideji/1201929695221057863.html">水云母，蛭石在層間固定羥基聚合氯化鋁離子成為次生綠泥石等。有時(shí)，由于有些晶層的轉(zhuǎn)變程度或方式不同，就會出現(xiàn)間層結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。此外，土壤母質(zhì)若系頁巖、沉積物或沖積物等，則其土壤粘粒所含的次生礦物的形成還有繼承作用，即繼承母質(zhì)所含的粘土礦物類型和特性，但實(shí)際上它們依然來源于新生過程和轉(zhuǎn)變過程。
土壤有機(jī)質(zhì)
土壤固相物質(zhì)組成之一。土壤中除碳酸根（C、HC）及二氧化碳(CO2)以外的各種含碳化合物的總稱。由土壤中（或加入土壤中）的植物、動(dòng)物和微生物等生物殘?bào)w（死亡組織）轉(zhuǎn)化而來。在轉(zhuǎn)化過程中，大部分生物殘?bào)w在微生物的作用下，以較快的速度被分解為二氧化碳(CO2)和水分(H2O)而消散于大氣之中；僅有一小部轉(zhuǎn)化為土壤有機(jī)質(zhì)。土壤有機(jī)質(zhì)與土壤性質(zhì)和作物營養(yǎng)關(guān)系密切，是影響土壤肥力水平的重要因素。
構(gòu)成? 土壤有機(jī)質(zhì)由下列各類物質(zhì)構(gòu)成（圖1）。
未分解和半分解的生物殘?bào)w? 指土壤中尚未受微生物分解、仍保持其原來形態(tài)特征的生物殘?bào)w和正處于分解之中（半分解）的生物殘?bào)w。它們與土壤礦質(zhì)部分尚未發(fā)生任何化學(xué)上或物理化學(xué)上的聯(lián)系，只是機(jī)械地混合于土壤之中，因而可用工具或借助靜電引力的方法將其從土壤中分離出去。
腐殖質(zhì)? 指已排除未分解和半分解生物殘?bào)w后，土壤中所保留的含碳化合物，是土壤有機(jī)質(zhì)的主要部分。它們以各種方式與土壤礦物質(zhì)結(jié)合在一起，形成腐殖質(zhì)－礦物質(zhì)配位化合物（或稱有機(jī)－無機(jī)化合物復(fù)合物）。必須借助各種有機(jī)或無機(jī)提取劑（通常用稀堿液）方能將它們從土壤中萃取、分離出來。
按化學(xué)上的復(fù)雜程度，腐殖質(zhì)可分為：①非腐殖物質(zhì)。指土壤腐殖質(zhì)中屬于生物化學(xué)上已知的各類化合物，如氨基酸、糖類和類脂化合物等，大多是生物殘?bào)w的分解產(chǎn)物。②腐殖物質(zhì)。指土壤腐殖物質(zhì)中棕色至黑色的、酸性的高分子化合物，為生物殘?bào)w的分解產(chǎn)物經(jīng)微生物的再合成作用而形成的產(chǎn)物。在土壤中，這兩類物質(zhì)難以截然區(qū)分，因非腐殖物質(zhì)如碳水化合物常與腐殖物質(zhì)以共價(jià)鍵的形式結(jié)合在一起，而腐殖物質(zhì)中又常含有非腐殖物質(zhì)中的各種生物化學(xué)化合物。腐殖物質(zhì)按其在酸、堿溶液中的溶解度，通常分為三個(gè)級分（圖2）:①胡敏素，即腐殖物質(zhì)中不溶于堿的部分；②胡敏酸，即腐殖質(zhì)中溶于堿不溶于酸的部分；③富里酸，即腐殖質(zhì)中既溶于堿又溶于酸的部分。此外，胡敏酸溶于乙醇的部分稱吉馬圖眉南酸。在電解質(zhì)存在的條件下，胡敏酸的堿溶液中加入電解質(zhì)還可分離出灰色胡敏酸和棕色胡敏酸，前者為沉淀部分，后者為溶解部分。胡敏素、胡敏酸和富啡酸 3個(gè)級分的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)基本相似，它們的分子中心是一稠環(huán)或易生稠環(huán)的芳香核，核外通過共價(jià)鍵、離子鍵或氫鍵連接著氨基酸（多肽）、糖類、簡單的酚酸和金屬離子（圖 3）。但分子的大小以及與土壤礦質(zhì)部分結(jié)合的牢固程度則各不相同，因而在各種溶劑中的溶解度也不一。
含量? 地表各類土壤有機(jī)質(zhì)含量（土壤有機(jī)質(zhì)含量％＝土壤全碳含量％×1.724）的變化幅度很大，主要取決于成土因素，即土壤有機(jī)質(zhì)含量是各種成土因素的函數(shù)：有機(jī)質(zhì)=f(氣候、植被、母質(zhì)、地形、時(shí)間……)。就世界范圍而言，土壤有機(jī)質(zhì)含量低的尚不及0.1％，高的幾可達(dá)到100％，但多數(shù)礦質(zhì)土壤的有機(jī)質(zhì)含量在5％以下。某些沼澤土、泥炭土或高山土壤，其表層有機(jī)質(zhì)含量在20％以上或更高（50％以上），此類土壤稱有機(jī)土壤。
由于成土因素中的氣候和植被兩因素具有明顯的地帶性，因而地表各土壤的有機(jī)質(zhì)含量也呈規(guī)律性變化。如中國除森林土壤和高山土壤外，自然植被下的土壤，以東北黑土有機(jī)質(zhì)含量為最高。由此向西延伸，按黑土－栗鈣土、棕鈣土－灰鈣土的順序逐步降低；由黑土帶向南推進(jìn)，則按黑土－暗棕壤（和白漿土）－棕壤－褐壤、黃棕壤的序列漸次減少。
耕地土壤的有機(jī)質(zhì)含量雖深受人為因素（施肥、耕作、灌溉）和土壤質(zhì)地的影響，但仍保留地帶性差異的痕跡。如東北地區(qū)黑土地區(qū)耕地土壤的有機(jī)質(zhì)含量仍居于各土壤之首；其次為華南、西南和青藏地區(qū)的土壤；黃淮海平原和黃土高原土壤又在其后。水稻土由于每年施入的有機(jī)肥料量常超過旱作土壤，加之在淹水環(huán)境下土壤中有機(jī)質(zhì)的分解速率較旱地為低，有機(jī)質(zhì)的含量一般高于相應(yīng)的旱地。但常年積水的沼澤型水稻土，其有機(jī)質(zhì)的品質(zhì)常較差。
此外，腐殖物質(zhì)中的胡敏酸／富啡酸 (H/F)比值，活性胡敏酸的含量和胡敏酸的光密度(E4)等也常表現(xiàn)出一定的地帶性差異。
與土壤肥力的關(guān)系? 中壤中有機(jī)質(zhì)的存在對提高土壤肥力有多方面的作用，主要表現(xiàn)在：①有機(jī)質(zhì)是一類深色、且具有很強(qiáng)吸水能力的物質(zhì)，它的存在有助于提高土溫和增強(qiáng)土壤保水性能。②有機(jī)質(zhì)常與土壤礦物質(zhì)發(fā)生各種反應(yīng)，有的可促進(jìn)土壤團(tuán)聚體和結(jié)構(gòu)的形成，增加土壤的滲透性；有的可提高 Cu2+、Mn2+和Zn2+等微量元素對植物的有效性。③土壤有機(jī)質(zhì)中的腐殖物質(zhì)分子上帶有各種含氧功能團(tuán)（羧基、酚羥基等）并有較大的表面積（800～900米2/克），具有電荷、吸附、離子交換、緩沖、絡(luò)合和生理活性等特性，有助于增強(qiáng)土壤的保肥性和緩沖性。④有機(jī)物質(zhì)在微生物作用下不斷地發(fā)生礦化作用,從而釋放出CO2、N喠、N囶、H2P和S等，可為植物提供大量有效養(yǎng)分。據(jù)研究，高產(chǎn)水稻一生所需氮約有50～70％來自土壤有機(jī)質(zhì)。⑤土壤有機(jī)質(zhì)中若干低分子脂肪酸、芳酸以至腐植酸等常因其性質(zhì)和濃度的不同，而對作物生長或起促進(jìn)作用或起抑制作用。⑥有機(jī)質(zhì)還可與進(jìn)入土壤中的化學(xué)農(nóng)藥(或其他合成有機(jī)化合物)結(jié)合，影響農(nóng)藥的生物活性、持續(xù)性、生物降解性、揮發(fā)性和淋溶狀況等。
鑒于上述作用，土壤有機(jī)質(zhì)的含量歷來被用作比較土壤肥力水平的一個(gè)指標(biāo)。但并非土壤有機(jī)質(zhì)含量越高越好。有機(jī)質(zhì)含量與土壤肥力之間呈曲線相關(guān)。只有當(dāng)土壤的有機(jī)質(zhì)含量貧乏或較低時(shí)，增加有機(jī)質(zhì)含量才能明顯提高土壤肥力水平；而在有機(jī)質(zhì)含量原已較高的土壤，其肥力水平并不會因有機(jī)質(zhì)含量的增加而相應(yīng)提高。因此在一定的生物－氣候條件和耕作條件下，每種土壤的有機(jī)質(zhì)含量都有其適宜值。
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，耕作活動(dòng)使土壤中原有的有機(jī)質(zhì)發(fā)生礦化作用而部分地被消耗；同時(shí)，土壤也從作物根茬和施入的有機(jī)肥料中得到有機(jī)質(zhì)的部分補(bǔ)償。土壤有機(jī)質(zhì)含量維持在原有水平或降低或提高，取決于消耗量與補(bǔ)償量之間的比值。中國多數(shù)耕作土壤中的有機(jī)質(zhì)含量偏低，因此，增施有機(jī)肥料是提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和提高土壤肥力的重要措施。但因有機(jī)肥料中所含生物殘?bào)w的化學(xué)組成不同，其效果也不盡一致。
土壤膠體
土壤固相物質(zhì)存在狀態(tài)之一。指土壤中活性最大的顆粒。其直徑通常在0.001～0.2微米之間。但由于土壤中直徑小于2微米的顆粒已顯露出膠體的許多性狀，土壤膠體實(shí)指土壤中直徑在0.001～2微米范圍內(nèi)(或小于2微米)的顆粒。其含量約為土壤重量的2～50％。
類型? 土壤膠體可分3類。
無機(jī)化合物膠體? 又稱礦質(zhì)膠體，即土壤粘粒。除少量石英、長石等原生礦物外，主要由次生礦物，即粘粒硅酸鹽和粘粒氧化物組成，包括蒙脫石、伊來石、蛭石、高嶺石和水鋁英石及鐵、錳、硅、鈦等氧化物及其水合物等。
有機(jī)膠體? 又稱腐殖質(zhì)膠體。來源于動(dòng)植物和微生物的殘?bào)w及其分解和合成產(chǎn)物，由多糖、蛋白質(zhì)和腐植酸組成。
有機(jī)無機(jī)復(fù)合膠體? 又稱有機(jī)礦質(zhì)復(fù)合體或有機(jī)粘粒復(fù)合體。由無機(jī)膠體與有機(jī)膠體通過離子間的庫侖引力和表面分子間的范德華引力緊密締合而成。土壤中以此類膠體居多。
特性? 土壤膠體除具有與其化學(xué)組成相對應(yīng)的一般性質(zhì)外，還有下述特性:①顆粒細(xì)小，因而表面積大。土壤膠體的表面有內(nèi)、外之分：內(nèi)表面指無機(jī)化合物膠體中具有膨脹性的粘粒礦物晶層間的表面；外表面指粘粒、有機(jī)膠體和游離氧化鐵、鋁的表面。土壤無機(jī)膠體晶核表面積與粘粒礦物的種類而異（表 2）。土壤膠體的巨大表面積使土壤具有物理吸附性能。②帶電荷。電荷的正、負(fù)取決于膠體物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)。硅酸鹽、水鋁石和胡敏酸的膠體表面帶負(fù)電荷，鐵、鋁水合氧化物和蛋白質(zhì)的電荷性質(zhì)視分散介質(zhì)的pH而定，可帶正電荷，也可帶負(fù)電荷，稱兩性膠體。土壤膠體的帶電性，使土壤具有離子吸附性能，對保蓄土壤養(yǎng)分有很大作用。③分可逆膠體與不可逆膠體。土壤膠體顆粒分散在水介質(zhì)中處于彼此分開狀態(tài)時(shí)的溶膠或水溶膠，在受到干燥、升溫、凍結(jié)、電解質(zhì)和長期貯存等諸因素中某一因素的影響時(shí)，其表面的電荷量和水膜厚度會趨向減少并逐漸凝聚成疏松雪片狀沉淀的凝膠。凝膠中容有大量水分(分散介質(zhì))的稱親水膠體，反之，稱疏水膠體。在促使溶膠成為凝膠的因素消失以后，親水膠體的凝膠通常可重新變?yōu)槿苣z，而疏水膠體則不易。前者稱可逆膠體；后者稱不可逆膠體。二者的存在有利于增強(qiáng)土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。
土壤膠體與土壤性質(zhì)的關(guān)系? 土壤膠體對土壤性質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在：
①土壤膠體含量影響土壤的保水保肥能力和耕性。膠體含量低的砂性土易于耕作，但不利于保水保肥；膠體含量高的粘性土保水保肥能力強(qiáng)，但透氣性差，耕作困難；只有膠體含量適中的壤質(zhì)土，才既有良好的耕性又有較好的保水保肥能力，且適耕期長，宜種作物多。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，常用增施有機(jī)肥料或客土的方法來調(diào)節(jié)粘性土和砂性土的不良性狀。
②以帶負(fù)電荷為主的土壤膠體有從土壤溶液中吸附各種陽離子的能力，其吸附量（交換量）的大小取決于膠體物質(zhì)的類別。這是土壤能保蓄養(yǎng)分和具有緩沖性能的基礎(chǔ)。土壤膠體還能吸附進(jìn)入土壤中的化學(xué)農(nóng)藥和重金屬離子，降低以至消除化學(xué)農(nóng)藥和重金屬離子的活性。
③土壤膠體所吸附的陽離子的組成影響土壤的酸堿性。在一般情況下，吸附的陽離子以鈣離子為主。如土壤膠體中所吸附的鈣離子不斷地被鈉離子所代換，土壤就趨向堿化，最終形成堿土；如鈣離子不斷地為鋁離子、氫離子所代換，土壤就趨向酸化，形成酸性土壤（如紅壤）。堿土和紅壤都不利于植物生長。施用石膏或其他能使土壤酸化的物質(zhì)是為了消除堿土中鈉離子的為害，施用生石灰則可消除紅壤中國鋁業(yè)離子和氫離子的為害。
④土壤膠體，尤其是有機(jī)無機(jī)化合物復(fù)合膠體影響土壤團(tuán)聚體的形成及其穩(wěn)定性。在土壤中，溶膠在變?yōu)槟z的過程中，常與粉砂、粗砂等土壤顆粒粘結(jié)，從而形成各種大小不一的團(tuán)聚體。團(tuán)聚體的穩(wěn)定性與膠體性質(zhì)有關(guān)。可逆膠體形成的團(tuán)聚體在水中易分散，穩(wěn)定性差；不可逆膠體形成的團(tuán)聚體在水中不易分散，穩(wěn)定性大，稱水穩(wěn)性團(tuán)聚體。
土壤溶液
土壤的液相部分。泛指含可溶性物質(zhì)的土壤水。也可嚴(yán)格定義為：在土壤水分不飽和條件下土壤中存在的可溶性物質(zhì)的均平衡溶液。可溶性物質(zhì)分氣體物質(zhì)、有機(jī)化合物和簡單的無機(jī)鹽等，其中有部分被土壤固相所吸附。土壤溶液處于土壤三相體系中固相與液相的界面上，土壤的一些化學(xué)過程，包括養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和遷移過程都在此進(jìn)行。土壤溶液中的無機(jī)化合物物質(zhì)是植物養(yǎng)分直接的給源。
土壤溶液的組成和濃度，主要取決于土壤固相和氣相的物質(zhì)組成，同時(shí)還因施肥、灌溉及其水質(zhì)、地下水水質(zhì)、降水、植物的吸收和淋溶作用等的影響而有變化，與土壤固相和氣相物質(zhì)處于準(zhǔn)平衡狀態(tài)。通常，土壤溶液的濃度是極其稀薄的，一般在200～1000ppm左右，其滲透壓也低于一個(gè)大氣壓，因而能使植物得到必要的水分。但在干旱或半干旱的鹽漬土區(qū)，由于土壤中含有大量可溶性鹽類，土壤溶液的濃度可高達(dá)0.1％以上，其滲透壓也隨之增大，因而植物吸收水分十分困難，影響正常生長。
土壤中各種鹽類的溶解度很大。如NaCl的溶解度較大，CaCO3的溶解度則較小。某些化合物，如ZnS,其溶度積PKs,即ZnS=Zn2++S2-反應(yīng)中平衡常數(shù)Ks的負(fù)對數(shù)為25.2；因此，土壤中有S2-存在時(shí)，植物常出現(xiàn)缺鋅癥。土壤溶液中的 Fe2+、Mn2+、ca(clo)2+等可與某些有機(jī)化合物相結(jié)合而形成穩(wěn)定性很高的螯合肥，使金屬離子沉淀難而活動(dòng)性大，提高了某些微量元素對植物的有效性。一般絡(luò)合反應(yīng)式如下：
M＋nAMAn
K=【MAn】/【M】【A】n
式中M為金屬離子;A為絡(luò)合劑;K為平衡常數(shù)，若改以logK表示，則為穩(wěn)定常數(shù)，土壤中一些金屬配位化合物的logK值約為 2～8 。受測定條件的影響，水稻土中Fe、Mn絡(luò)合物的logK值常在2.5～6.0之間。如土壤溶液中的金屬離子與含有R-NH、R-S-R2、R2-C=O、R-COOH等基因的有機(jī)化合物質(zhì)起反應(yīng)，則可形成合化合物。
土壤電荷性質(zhì)
土壤化學(xué)性質(zhì)之一。指土壤中細(xì)顆粒（主要是膠體顆粒）表現(xiàn)出的帶電行為。土壤膠體表現(xiàn)出的電泳現(xiàn)象，即分散在水中的膠體顆粒在電場的作用下向一個(gè)電極方向移動(dòng)的現(xiàn)象，是土壤帶有電荷的直接證明。
電荷的種類和產(chǎn)生? 土壤電荷分為永久負(fù)電荷（又稱內(nèi)電荷）、可變負(fù)電荷（又稱外電荷或添加電荷）和正電荷。負(fù)電荷和正電荷的代數(shù)和為凈電荷，它可表現(xiàn)為正電荷，亦表現(xiàn)為負(fù)電荷。永久負(fù)電荷產(chǎn)生于晶質(zhì)的層狀硅氫氧化鋁鹽中四價(jià)的硅離子被三價(jià)的鋁離子置換，或三價(jià)的鋁離子被二價(jià)的鎂、鐵等離子置換。可變負(fù)電荷產(chǎn)生于晶質(zhì)粘粒礦物邊面上的OH基和非晶物質(zhì)表面的OH基及土壤腐殖質(zhì)中的羧基 (-COOH)和酚羥基中H的離解作用。土壤中各種形態(tài)的氧化鐵、鋁上的OH基從介質(zhì)中接受質(zhì)子后產(chǎn)生正電荷。在某些熱帶地區(qū)的土壤中，也發(fā)現(xiàn)由于氧化物中的同晶置換而產(chǎn)生的永久正電荷。土壤中無機(jī)組成分表面可變負(fù)電荷和正電荷的產(chǎn)生可圖示如下：
電荷數(shù)量? 原用每百克土的毫克當(dāng)量表示。土壤電荷80％以上集中在膠體部分。土壤膠體的負(fù)電荷數(shù)量因各類土壤的粘粒礦物組成的不同而有很大的差異，且有明顯的地帶性，在中國有自南向北遞增的規(guī)律性。每百克土壤腐殖質(zhì)雖可帶一定量的負(fù)電荷，但由于一般土壤中的腐殖質(zhì)含量只有2～3％，它對土壤負(fù)電荷的貢獻(xiàn)小于無機(jī)化合物部分。中國北方中性和生石灰性土壤的膠體以永久負(fù)電荷為主，正電荷極少；南方酸性土壤的膠體上可變負(fù)電荷比例較大，且?guī)в幸欢〝?shù)量的正電荷。一般而言，礦質(zhì)土壤的負(fù)電荷數(shù)量與其質(zhì)地有密切關(guān)系，通常是質(zhì)地愈細(xì)，數(shù)量愈大。
pH對電荷數(shù)量的影響? 永久負(fù)電荷不受介質(zhì)pH的影響，具有這種電荷的表面稱為恒電荷表面。可變負(fù)電荷和正電荷則隨介質(zhì)pH而變，具有這種電荷的表面稱為兩性表面。兩性膠體的負(fù)電荷隨pH的升高而增加，正電荷隨pH的升高而減少。某些兩性膠體，在某一pH時(shí)，負(fù)電荷和正電荷的數(shù)量相等，此pH稱為該土壤膠體的等電點(diǎn)。在此pH時(shí)，凈可變電荷為零，所以也稱為零電荷點(diǎn)，它不受電解質(zhì)濃度的影響。對具有永久負(fù)電荷和可變電荷的混合型表面來說，其等電點(diǎn)和零電荷點(diǎn)則不相等。中國廣東的磚紅壤膠體的等電點(diǎn)為pH4.7，去除腐殖質(zhì)后，升高到5.6；再去除游離氧化鐵石，降低到4.2，表明腐殖質(zhì)使等電點(diǎn)降低，游離氧化鐵使等電點(diǎn)升高。
電荷密度? 指單位面積上的電荷數(shù)量，即土壤表面電荷密度＝土壤電荷量／土壤表面積。土壤膠體的表面電荷密度決定膠體顆粒周圍的電場強(qiáng)度，與膠體的雙電層構(gòu)造密切相關(guān)，從而影響膠體的一系列表面化學(xué)性質(zhì)。由于土壤膠體的復(fù)雜性和多樣性，電荷在膠體表面上的分布是不均勻的，各部位的電荷密度也不相同。粘粒礦物邊面上的負(fù)電荷密度比板面上的大得多，目前直接測定的結(jié)果只能代表平均值。電荷密度可用每平方厘米的微庫、每平方厘米的靜電單位或每個(gè)電荷點(diǎn)占有的平方埃表示。土壤膠體的凈負(fù)電荷密度在pH7時(shí)，每平方厘米一般為10～37微庫。盡管各種粘土礦物的負(fù)電荷數(shù)量相差較大，其表面電荷密度也基本在此范圍內(nèi)。pH升高則凈負(fù)電荷密度增大。去除游離氧化鐵后電荷密度也明顯增大，表明游離氧化鐵使電荷密度減小。兩個(gè)中國紅壤膠體在不同pH時(shí)表現(xiàn)出的表面電荷密度見表3。
電荷性質(zhì)的肥力意義? 土壤帶有電荷，因而能保持、儲蓄和不斷向植物供給養(yǎng)分離子。土壤電荷數(shù)量的多少相對地表明其保蓄養(yǎng)分離子能力的強(qiáng)弱，而其電荷密度的大小則相對地表明土壤保持養(yǎng)分離子的牢固程度。陽離子吸附量（即負(fù)電荷量）是影響土壤肥力的因素之一，如中國南方肥力水平較高的水稻土其負(fù)電荷量都在10毫克當(dāng)量以上。借助于增施有機(jī)肥料或生石灰等措施，可增加土壤腐殖質(zhì)的含量或提高pH進(jìn)而提高土壤的負(fù)電荷數(shù)量和電荷密度，增強(qiáng)保肥耐肥能力。這對于永久電荷數(shù)量少但可變電荷量大的紅壤尢為重要。
土壤吸附性
土壤化學(xué)性質(zhì)之一。指土壤吸附液體和溶解于液體中物質(zhì)的能力。是土壤保蓄養(yǎng)分和具有緩沖性的基礎(chǔ)；并能影響土壤的酸堿性、養(yǎng)分的有效性、土壤的結(jié)構(gòu)性以及土壤中生物的活性；在一定程度上還能反映成土過程的特點(diǎn)。此外，影響環(huán)境質(zhì)量的許多物質(zhì)，尤其是重金屬離子，在進(jìn)入土壤之后的動(dòng)向也均受土壤吸附性制約。
類型? 土壤吸附是土壤中固、液相界面上離子（或分子）的濃度高于該離子(或分子)在土壤溶液中的濃度時(shí)出現(xiàn)的界面化學(xué)行為。根據(jù)產(chǎn)生這種行為的機(jī)理，土壤吸附性可分為以下幾種類型：
物理性吸附? 又稱分子吸附或非極性吸附，指土壤顆粒表面對溶于水中的物質(zhì)分子的吸附，由土壤膠體系統(tǒng)力求降低其表面能所致。因此在土壤-溶液體系中，凡能降低溶液表面張力的物質(zhì)就被土壤吸附；而凡能增加表面張力的物質(zhì)則為負(fù)吸附。
交換性吸附? 指帶凈負(fù)電荷或凈正電荷的土壤細(xì)粒，借靜電引力而對溶液中帶異性電荷的離子或極性分子的吸附。交換性吸附是可逆的，當(dāng)土壤固相從溶液中吸附離子時(shí)，土壤固相必然發(fā)生另一類同號離子的解吸過程，且吸附和解吸是等當(dāng)量地進(jìn)行的。因而，離子的交換性吸附實(shí)際上即為固、液相上的離子交換過程。土壤帶凈負(fù)電荷時(shí)即為陽離子交換過程，帶凈正電荷時(shí)即為陰離子交換過程。富含三二氧化物的酸性土壤，可能發(fā)生對氯離子和硝酸離子的交換性吸附。這種吸附發(fā)生在雙電層的擴(kuò)散層中，與三二氧化物配位殼之間為1～2層水分子所隔，故鍵合很弱，易于解吸或?yàn)樗闯觥Ｍ寥滥z體對多價(jià)含氧酸也會發(fā)生交換性吸附，但有時(shí)會從擴(kuò)散層進(jìn)入內(nèi)層，而成為專性吸附，通常稱為固定。
專性吸附? 指非靜電因素引起的土壤對離子的吸附，主要由離子在土壤中的水合氧化物型表面上形成配位鍵合所致。土壤膠體表面不論帶正電荷、負(fù)電荷或不帶電荷，均可發(fā)生這類吸附。被專性吸附的重金屬離子，不能被鈉、鉀、等離子，有時(shí)也不能被鈣和鎂離子所置換，但可在pH1～2的溶液中解吸，或被親和力更大的金屬離子所置換。土壤粘粒中的礦物組成、離子本性和土壤體系的pH都會影響對重金屬離子的吸附。
對多價(jià)含氧酸根和氟化物的專性吸附，實(shí)質(zhì)是這些離子作為配位體與水合氧化物型表面的配位羥基或配位水合基的交換過程。凡被專性吸附的陰離子不能與氯離子或硝酸離子交換，但可部分地被離子或OH-離子或其他多價(jià)含氧酸根所置換，而凡能進(jìn)一步增加表面負(fù)電荷的陰離子都有較強(qiáng)的置換能力。陰離子的專性吸附與交換性吸附（非專性吸附）的區(qū)別如表4所示。
注：ZPC即電荷零點(diǎn)，指表面凈電荷為零時(shí)體系的pH，當(dāng)體系的pHZPC時(shí)帶負(fù)電荷。
化學(xué)吸附? 又稱化學(xué)沉淀，指外加入土壤中的物質(zhì)與土壤溶液中的離子或與土壤固相表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的難溶性化合物的現(xiàn)象。如銅、鋅、鎘等離子進(jìn)入石灰性土壤時(shí)形成難溶性的碳酸根沉淀。磷酸、砷酸、硒酸等陰離子被土壤中鐵、鋁氧化物強(qiáng)烈吸附的現(xiàn)象，也常用化學(xué)吸附來解釋。
吸附方程式? 描述土壤吸附離子過程及其數(shù)量關(guān)系的數(shù)學(xué)模式，因依據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的不同而有多種。其中較廣泛應(yīng)用的是以氣體吸附理論或經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)的等溫吸附方程式，常用的有(1)(2)兩式：
(1)
(2)
式中y為固相對某離子的吸附量(以每百克試樣的毫克數(shù)表示);c為離子交換反應(yīng)平衡時(shí)溶液中某離子的濃度(每升摩爾或毫克數(shù))；Μ為最大吸附量。式(1)中k和n為常數(shù)，式(2)中的k為與結(jié)合能有關(guān)的常數(shù)。
上述方程式均可描述等溫吸附特征，而其dy/dc成為導(dǎo)數(shù)也可表示離子的平衡濃度達(dá)某一給定值時(shí)土壤對該離子的緩沖容量。式(2)還可用以計(jì)算最大吸附量。
容量和組成? 土壤對離子的專性吸附或物理性吸附的吸附容量常以式 (2)中的最大吸附量表示。一般測定的主要是陽離子，其交換性吸附量常與體系的pH呈負(fù)相關(guān)，最大吸附量常在低于強(qiáng)酸性土壤的pH時(shí)出現(xiàn)，故無實(shí)際意義。
陽離子交換量(CEC)? 以每百克干土吸附陽離子的毫克當(dāng)量數(shù)表示(m.e/100g)。主要決定于土壤中粘粒的含量及其礦物類型；土壤有機(jī)質(zhì)的含量和組成在通常情況下也起一定作用。由于粘粒礦物類型和有機(jī)質(zhì)的組成受生物氣候影響，土壤粘粒的陽離子交換量具有一定的地帶性，在中國呈由南向北遞增現(xiàn)象（表5）。由于凈負(fù)電荷的總量是永久負(fù)電荷和可變負(fù)電荷之和，而后者又決定于介質(zhì)的pH值，因而土壤的CEC是一個(gè)變量，尤其在富含水合氧化物的土壤中變化更大。為了便于比較，聯(lián)合國糧農(nóng)組織在土壤分類中推薦用乙酸銨經(jīng)典法測定土壤的 CEC。對于富含水合氧化物的熱帶和亞熱帶地區(qū)的土壤，宜采用求和法中的有效交換量(ECEC)表示，即以pH7.0的1個(gè)當(dāng)量醋酸銨溶液提取的交換性鹽基與 1個(gè)當(dāng)量的中性氯化鉀溶液提取的交換性酸之和，作為陽離子有效交換量以代替CEC,以便更接近于自然狀況，并便于相互比較。
交換性陽離子組成? 土壤交換性陽離子經(jīng)常處于吸附-解吸的動(dòng)平衡中，極易受自然因素和人為措施的影響，加以成土母質(zhì)不同，因而土類的交換性陽離子的組成差異很大。這種差異主要表現(xiàn)在鹽基陽離子（主要是鈣、鎂、鉀、鈉）與氫、鋁離子的相對比例，以及鈉與其他陽離子的比例上。前一個(gè)相對比例通常以鹽基飽和度表示，即鹽基陽離子占CEC的百分比；后一比例以交換性鈉百分比(ESP)表示，即為交換性鈉占CEC的百分比。中國北方土壤多為鹽基飽和，而南方酸性土壤則鹽基飽和度很低。一般土壤的ESP都小于5％，但堿化土壤的比值可大于10％，大于20％時(shí)為強(qiáng)堿化土壤。
調(diào)節(jié)? 土壤吸附性能決定于土壤粘粒和有機(jī)質(zhì)的含量及其組成，也受土壤的pH和離子本性的制約。組成分的變化既影響吸附量，也影響土壤對離子的選擇性。如腐殖質(zhì)對鈣離子有強(qiáng)烈的選擇性，而水合氧化物則對兩價(jià)重金屬離子偏好。土壤中有機(jī)質(zhì)含量的增加，會提高土壤的CEC,降低對磷酸的固定，而有機(jī)質(zhì)對鈣離子的偏好則為良好土壤結(jié)構(gòu)的形成提供可能。改變土壤的pH可改變土壤中可變電荷的數(shù)量或符號，并影響專性吸附量及其對重金屬離子的選擇性。在土壤有機(jī)質(zhì)和水分狀況的聯(lián)合作用下，水合氧化物可增加活化或老化的程度，從而影響土壤的吸附性。因此，合理的輪作和耕作，包括增施有機(jī)肥料以及在酸性土壤中施用生石灰或碳酸鈣粉，可在不同程度上引起吸附性所包含的許多過程的變化，從而改善土壤化學(xué)環(huán)境。
土壤酸度
反映土壤溶液中氫離子濃度和土壤膠體上交換性氫、鋁離子數(shù)量狀況的一種化學(xué)性質(zhì)。又稱土壤酸堿度或酸堿性。土壤酸度包括強(qiáng)度和數(shù)量兩個(gè)方面。
酸度的強(qiáng)度? 酸度強(qiáng)度的主要指標(biāo)是pH。它表示與土壤固相處于平衡時(shí)的土壤溶液中的氫離子濃度的負(fù)對數(shù)，即：pH=－logH+，亦可寫作pH=log1/H1。
計(jì)算? 鑒于pH的概念是建立在水的離子積的基礎(chǔ)之上的，因而KH2O=【H+】【OH-】=10-14。若【H+】=【OH-】=10-7，則pH＝7,此時(shí)的溶液稱中性溶液；若【H+】>【OH-】,則pH<7，此時(shí)的溶液稱酸性溶液；若【H+】<【OH-】，則pH>7，此時(shí)的溶液稱堿性溶液。溶液的pH值愈小，則其氫離子濃度愈大，酸性愈強(qiáng)。因?yàn)閜H每相差一個(gè)單位時(shí)，氫離子濃度就相差10倍。如一個(gè)pH為6.0的溶液每升含10-6克離子氫，即為百萬分之一克離子氫；而一個(gè)pH為5的溶液每升含10-5克離子氫，即為十萬分之一克離子氫。兩種溶液的pH值僅相差一個(gè)單位，而氫離子濃度則相差10倍。這種由土壤溶液中的氫離子濃度直接反映的酸度，通常稱為土壤活性酸度。
土壤pH通常用pH計(jì)進(jìn)行測定，也可用pH指示劑或pH試紙進(jìn)行比色測定。
根據(jù)土壤pH的大小，可將土壤分為5級（表6）。
由于成土因素和具體成土過程的不同，土壤pH的差異很大。一般而言，凡發(fā)育于高溫多雨和森林植被下的土壤，其pH通常較低，呈酸性反應(yīng)；其他土壤的pH則多較高，呈中性或堿性反應(yīng)。土壤酸堿性常表現(xiàn)出一定的地帶性。如中國土壤的pH就有由西北向東南漸次降低的趨勢。西北堿土的pH可高達(dá)10.5左右；南方的黃壤，pH可低至3.6～3.8之間。
酸度的數(shù)量? 土壤的酸度數(shù)量代表土壤所含的交換性氫、鋁總量，一般用交換性酸表示。土壤膠體上吸附的這部分氫離子和鋁離子，被中性鹽置換到溶液中。鋁離子逐步水解產(chǎn)生的氫離子與置換下來的氫離子一起直接表現(xiàn)的土壤酸度，稱為潛性酸度。土壤活性酸（即交換性酸）和潛性酸的總和稱為土壤總酸度。在土壤－水體系中，活性酸和潛性酸之間處于可逆動(dòng)平衡狀態(tài)。潛性酸量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于活性酸量，因而前者決定著土壤總酸度。
酸度與作物生產(chǎn)? 不同作物對土壤酸堿性有不同的要求（表7）。除少數(shù)作物可在強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性土壤中生長外，多數(shù)作物只能在pH6～7 的土壤正常生長。酸度對土壤中礦質(zhì)養(yǎng)分的有效性也產(chǎn)生重要影響。在pH為6～7的范圍內(nèi)，多數(shù)礦質(zhì)養(yǎng)分的有效性均較高。在強(qiáng)酸性土壤中，鉀、磷、鈣、鎂、的有效性明顯增大，但對作物具有毒害的鋁離子也同時(shí)增多。此外，酸度還影響土壤中微生物的活性。各種微生物對環(huán)境pH的要求各異。大多數(shù)細(xì)菌、放射菌、藻類和原生動(dòng)物以中性或微堿性環(huán)境為宜，酵母菌和霉菌則喜愛酸性或微酸性環(huán)境。因而土壤偏酸或偏堿都會影響微生物的生長和土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的進(jìn)程，降低土壤有機(jī)質(zhì)的礦化速率，從而使土壤中可供作物吸收的礦質(zhì)養(yǎng)分的供給量減少。
為了使強(qiáng)酸性土壤和強(qiáng)堿性土壤改造成為作物生長的良好環(huán)境，通常在酸性土壤施加石灰(或石灰石粉)以提高其pH，施用量的大小取決于土壤潛在酸度的高低。石膏或硫則可降低堿性土壤的pH；廢硫酸和二價(jià)鐵也是改良堿性土壤常用的化學(xué)物質(zhì)。
土壤緩沖性
土壤化學(xué)性質(zhì)之一。指土壤抵制pH改變的能力，或土壤抵制土壤溶液中離子濃度改變的一種特性。產(chǎn)生于土壤中的粘粒和腐殖質(zhì)對離子的吸附。一定數(shù)量的碳酸根和磷酸鹽也有類似作用。土壤緩沖性可使土壤溶液中的離子轉(zhuǎn)變?yōu)殡y于解離的吸附態(tài)，或改變?nèi)芤褐械碾x子組成和活度。而有機(jī)物質(zhì)的絡(luò)合作用和氧化物的專性吸附，則是控制土壤溶液中重金屬離子濃度的一個(gè)重要因素。
土壤緩沖能力的大小，一般取決于陽離子交換量。土壤緩沖能力可用pH滴定曲線法測定(圖5)。由圖可見，黑土膠體的緩沖能力大于黃綿土和紅壤膠體。此外,Q/I曲線(溶液中陽離子Μ與其他陽離子的活度比I，對交換性陽離子Μ的變動(dòng)值Q作圖)的斜率，反映土壤對陽離子Μ的緩沖容量。吸附等溫線上任何一點(diǎn)的斜率(DY/DC,Y為吸附量，C為平衡濃度)也反映離子濃度達(dá)某一給定值時(shí)土壤的緩沖容量。一般而言，土壤溶液的緩沖能力的大小與其腐殖質(zhì)和粘粒的含量有關(guān)，因二者的陽離子交換量均較高。
土壤緩沖性對于因微生物、植物根的呼吸，有機(jī)物的分解和因化學(xué)肥料的施用而引起的土壤溶液中H+濃度的增大有穩(wěn)定作用，從而與保證植物正常生長有關(guān)。
土壤氧化還原性
土壤中各種能傳遞電子的物質(zhì)在動(dòng)態(tài)變化或平衡時(shí)所表現(xiàn)的性質(zhì)，對土壤肥力與植物生長有很大影響。
指標(biāo)? 以土壤的氧化還原電勢作為表示土壤氧化還原性程度的一個(gè)綜合性指標(biāo)。其含義是：當(dāng)一支能傳遞電子的“惰性”的鉑電極插入土壤中時(shí)，在土壤和電極之間建立一個(gè)電壓，稱為氧化還原電位（以Eh表示，單位為毫伏）。它是由于土壤中存在著氧化性和還原性物質(zhì)而產(chǎn)生的。氧化性物質(zhì)（如 O2、N囶等）越多，土壤的氧化還原電位越高，表示其氧化性越強(qiáng)。從數(shù)量關(guān)系來說，根據(jù)奈恩斯脫公式，土壤的氧化還原電位是由土壤中的氧化還原體系的標(biāo)準(zhǔn)電位(E°)和氧化劑與還原劑的活度比所決定的。對于特定體系 (E°是固定的）氧化劑所占的比例越高，則Eh值越呈正值。
體系? 土壤中的氧化還原體系包括無機(jī)化合物體系和有機(jī)體系兩類。無機(jī)體系中又包括氧、鐵、錳、硫等。有機(jī)體系組成分甚為復(fù)雜，包括多種有機(jī)酸、酚醛類和類等。在這些體系中以氧體系的E°為最大，有機(jī)體系和硫體系的E°較小，其余的介于它們之間。土壤通氣條件良好時(shí)，氧在土壤孔隙中占有一定的比例，并與大氣中的氧交換平衡，維持較高濃度，還原性物質(zhì)量少，電勢高。土壤漬水或排水不良時(shí)，大氣中氧的擴(kuò)入受阻，加上微生物活動(dòng)的耗氧，引起氧的缺乏或近于耗盡，則還原性物質(zhì)數(shù)量增多，電位變低。土壤中氧化還原電位的變異范圍很廣，在干土中可以高到正600～700毫伏。在一般淹水土壤中可以低到0～200毫伏，特殊情況下可低至負(fù)200～300毫伏。根據(jù)土壤的Eh值，土壤的氧化還原狀況可分為4級（表8）。
特點(diǎn)? 土壤中的氧化還原反應(yīng)具有下列特點(diǎn)：①不僅包括純化學(xué)反應(yīng)，而且還有生物參與。如土壤中硫化物的氧化以細(xì)菌的作用為重要?jiǎng)恿Γ籒喠氧化成NO3必須有硝化細(xì)菌的直接參與；植物根系的分泌物以及藻類和土壤動(dòng)物生命活動(dòng)的產(chǎn)物也參與氧化還原反應(yīng)，等等。②有可逆、半可逆和不可逆之分。有機(jī)體系的反應(yīng)多為半可逆或不可逆的，其反應(yīng)的速度也各不相同。這就決定了土壤中存在著極其錯(cuò)綜復(fù)雜的氧化還原動(dòng)態(tài)平衡，并常隨外界因素而變動(dòng)。如森林土隨季節(jié)而變，水稻土隨灌排水而變等等。③有微域變異現(xiàn)象。由于土壤是一個(gè)不均勻的多相體系，氧化性或還原性物質(zhì)的數(shù)量和條件也有局部性變異，這不僅反映在土壤剖面的各層中，而且也反映在同一層內(nèi)的各個(gè)不同位置上。這種微域差異還會引起物質(zhì)之間的擴(kuò)散。
影響因素? 土壤中的氧化還原性受土壤中易分解的有機(jī)質(zhì)和易氧化或易還原的無機(jī)化合物物質(zhì)以及pH等因素的影響。土壤中易分解的有機(jī)質(zhì)是土壤微生物的營養(yǎng)物質(zhì)和能源物質(zhì)，在嫌氣的分解過程中，微生物奪取有機(jī)質(zhì)中所含的氧，形成各種還原性物質(zhì)。微生物細(xì)胞死后的自溶作用也能產(chǎn)生還原性較強(qiáng)的有機(jī)物質(zhì)。結(jié)果就使土壤的氧化還原電勢下降。土壤中易還原的無機(jī)物質(zhì)較多時(shí)，可阻滯還原條件的發(fā)展。如土壤中的硝酸鹽和氧化鐵量高時(shí)，可使Eh值下降緩慢，并穩(wěn)定在一定值。相反，易氧化的無機(jī)物質(zhì)，如有機(jī)還原性物質(zhì)和水溶性硫化物含量高時(shí)，則還原條件發(fā)達(dá)。由于土壤中的各種氧化還原反應(yīng)大多有質(zhì)子的參與，pH對氧化還原強(qiáng)度也有直接的影響。對于同一種土壤，pH越低，則氧化還原電位越高。理論上，在25℃時(shí)氧體系△Eh/△pH的值為-59毫伏/pH；其他體系的相關(guān)因數(shù)由反應(yīng)時(shí)的H+/e比值來決定。土壤中此相關(guān)因數(shù)的變異范圍一般為-50至-200毫伏/pH，這顯然決定于各體系的本性。
與肥力的關(guān)系? 土壤氧化還原性既受土壤的某些物理、化學(xué)性質(zhì)的影響，反過來又影響土壤的一系列性質(zhì)，是決定土壤中養(yǎng)分轉(zhuǎn)化方向的一個(gè)重要因素。土壤的氧化還原性不同，營養(yǎng)元素的狀態(tài)及其有效性也有異（表9）。土壤處于氧化狀態(tài)時(shí)，可促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的分解，但不利于有機(jī)態(tài)氮的累積。在中國南方紅壤區(qū)，大量氧化鐵的存在是磷的有效性低的一個(gè)重要原因；而還原條件可使土壤中的磷酸鐵活化。在還原條件下，大量鐵、錳離子的出現(xiàn)使一部分原被吸附的鈣、鉀離子成為速效性，但也促進(jìn)了鹽基（包括其本身）的向下移動(dòng)。各種土壤的pH在還原條件下漸趨近于 7，一般可使養(yǎng)分的有效性達(dá)到最高。但在強(qiáng)烈還原條件下，缺氧和還原性物質(zhì)(包括硫化氫、Fe2+、有機(jī)酸等)積累過多對植物生長也有害。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，旱地土壤以氧化條件為主，一般不存在因還原性物質(zhì)過多而引起對植物毒害的問題。水稻土則不同，它雖有周期性的氧化條件和還原條件的交替出現(xiàn)，但在水稻生長期間仍以還原條件為主。所以對水稻土，特別是某些排水不良的水稻土，應(yīng)適當(dāng)采取排水落干、降低地下水位、實(shí)行水旱輪作等措施，以改善其通氣性，增強(qiáng)氧化性，消除過強(qiáng)的還原性質(zhì)，以利水稻正常生長。
參考書目
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