土壤pH值及酸碱调节

土壤pH值及酸碱调节

测量酸度和碱度

土壤pH值是溶液中氢离子浓度（H+）的测量值。溶液中pH值的测量范围为1至14（pH值以氢离子活度的负对数表示）。pH值为7.0时，H+离子和羟基（OH-）离子平衡。因此，土水悬浮液被认为是中性的。由于pH测量是对数的，pH值每变化一个单位就代表酸度或碱度增加十倍。也就是说，pH为6.0的土壤溶液的活性H+是pH为7.0的土壤溶液的10倍。不含矿物质的纯水的H+活性为10-7克/升（0.0000001 g/L），这解释了为什么pH值7.0被视为中性。

任何溶液的pH值都是使用pH计和专门设计用于测量氢的电极（pH电极）进行的最简单的实验室测量之一。颜色指示剂和石蕊试纸是不太精确测量的快速替代品。土壤测试实验室将一定量的土壤与软化水或蒸馏水（通常是1:1的混合物）混合以确定土壤pH值。

酸性土壤不育

当pH值低于6.0时，大多数大量营养素（包括磷、钾、钙和镁）的利用率都会降低。然而，金属微量营养素锌、锰、铜和铁的可用性随着pH值的降低而增加。如果pH值远低于5.5，锰和铝的利用率就会增加，达到对植物有毒的程度。铝的毒性是酸性土壤中的一个主要问题。

影响土壤pH值的因素

土壤并不均匀，整个田地和不同土壤深度的pH值差异很大。由于不同的形成因素，不同地理区域的土壤也具有不同的pH值。

降雨和淋滤

降雨量会影响土壤pH值。流经土壤的水将碱性阳离子（例如Ca2+、Mg2+和K+）浸入排水中。酸性阳离子取代碱性阳离子，例如Al3+和H+。在高降雨条件下形成的土壤比在干旱条件下形成的土壤酸性更强。

化肥

化学肥料和有机肥料最终都会使土壤变得更酸。氢以氨基肥料（NH3）、尿素基肥料[CO(NH2)2]和有机肥料中蛋白质（氨基酸）的形式添加。这些氮源转化为硝酸盐（NO3-）并释放H+，从而产生更大的土壤酸度。因此，使用含铵肥料，甚至向土壤中添加大量有机物，最终都会增加土壤酸度，降低pH值。

植物吸收

植物吸收碱性阳离子，例如K+、Ca2+和Mg2+。当它们从土壤中移除时，它们会被H+取代以保持电中性。同样，这会产生酸性更强的溶液。

提高土壤pH值（施石灰）

添加石灰可以减少低pH值的有害影响，并为土壤提供钙和镁。达到所需pH值所需的石灰量取决于当前pH值和土壤的缓冲能力。

石灰通过将一些游离氢离子转变为水和二氧化碳（CO2）来降低土壤酸度或增加pH值。来自石灰的Ca2+离子取代了阳离子交换络合物上的两个H+离子。碳酸盐（CO32-）与水反应生成碳酸氢盐（HCO3-），碳酸氢盐与H+反应生成水和CO2。由于H+浓度降低，pH值升高。

该过程的相反过程也可能发生，形成酸性土壤。当碱性阳离子（例如Ca2+、Mg2+和K+）通常通过作物吸收或浸出而被去除并被H+取代时，就会发生这种情况。

石灰材料

最常见的石灰材料是方解石和白云石、农业石灰石，它们是由细磨的天然石灰石制成的天然产品。天然石灰石相当难溶于水，但当磨细时，它可以与土壤充分混合，从而与土壤的酸度发生反应。两者都会中和土壤酸度。

降低土壤pH值

通过向土壤中添加硫或硫酸铝[Al2(SO4)3] 或在几年内大量施用铵肥来降低土壤pH值。添加元素硫后，土壤细菌将硫氧化为硫酸盐，产生硫酸，从而降低pH值。硫酸铝中的铝置换土壤中的碱性阳离子并水解释放出H+，从而降低土壤pH值。

天然含有大量过量碱性物质（如天然石灰石或白垩（碳酸钙））的土壤的pH值不易降低。中和100斤石灰需要35斤硫磺。一些黑带土壤的碳酸钙含量可能达到50%，并且不易酸化。只有无意中过量施用石灰并用于种植蓝莓、杜鹃花或其他喜酸植物的土壤才可以实际酸化。