其它离子氧化物（M2O5、MO3）PZC<5
PZC也受专性吸附得影响，专性吸附阴离子（H2PO4-、F-….），则PZC降低，专性吸附阳离子（Cu2+、Zn2+…..），则PZC升高。
土壤酸化学
一、解释名词
二、问答题
1.为什么酸性矿质土壤施入石灰后pH显著升高，而后又逐渐降低，最后趋于平衡？
答：
石灰的一个Ca++置换阳离子交换复合体上的两个氢离子（H+）。
H+离子与氢氧根离子（OH-）结合生成水。
这样，由于H+离子浓度（土壤酸度来源）降低，pH值便增加。
随着碱性离子如Ca2+、Mg2+和K+的被带走，通常是被作物吸收带走，这些离子便被H+取代了。
这些碱性离子也可被淋失，由H+取代其位置,从而降低土壤pH值。
由于土壤中粘粒和有机质的数量以及粘土的种类决定土壤缓冲（即阻止）土壤pH值变化的能力，最终使pH趋于稳定。
2.阐述土壤各形态酸度之间的关系。
3.土壤酸化的类型及其成因
答：
土壤酸化是指土壤内部产生和外部输入的氢离子引起土壤pH值降低和盐基饱和度减小的过程
（一）自然酸化
植物吸收养分引起的土壤酸化：
一方面，植物对土壤中阴、阳离子的吸收不是按阴、阳离子等电荷性进行的，比如植物从土壤中吸收NH4+时，就向土壤中分泌出H+；从土壤中吸收NO3-时，就向土壤中分泌OH-或HCO3-。
另一方面，在土壤－植物系统中，通常植物从土壤吸收了养分，根系就向外分泌酸性物质，对根系附近的土壤进行酸化，随着作物收获物不断被带走，作物根系就不断向外分泌酸性物质，从而使土壤不断酸化。
土壤中生物的代谢活动：
生物代谢不断产生CO2、可溶性有机酸等弱酸性物质，它们解离出的质子可以与土壤胶体上吸附的盐基离子交换，被交换出的盐基离子进入土壤溶液，再以盐的形式从土壤中淋洗掉，从而造成土壤酸化。
还原态N和S的氧化：
土壤中还原态难溶性硫化物，曝露于空气中，就可被氧气氧化成硫酸；闪电能使大气中氮气氧化成一氧化氮，再进一步氧化成二氧化氮和硝酸。
（二）施肥引起的酸化
氮肥的施用：
氮肥比如硝酸铵、硫酸铵等，作物吸收NH4+的同时释放出一个H+，导致土壤酸化
过磷酸钙的施用：
长期施用过磷酸钙，一方面，其中含有的游离酸会逐渐酸化土壤；另一方面，H2PO4-水解产生的H+对土壤也有酸化作用。
其它：
施入土壤的含硫肥料，硫逐渐被氧化为硫酸，并与Al3+或Fe3+形成硫酸盐，如果这些硫酸盐水解生成氢氧化物沉淀，则形成的H+将导致土壤酸化
土壤盐化和碱化化学
一、解释名词
二、问答题
1.土壤盐渍化的起因。
答：
土壤盐渍化是自然或人类不合理的灌溉造成的含盐碱较多的地下水水位上升，同时随着地表蒸发，盐分在土壤中逐渐积累而形成的土壤退化现象，主要发生在地势低且气候干旱的地区。
防治办法主要是降低地下水位，修排碱渠，其次是增加有机肥，增加植被覆盖，减少蒸发。
土地盐渍化的原因：
（1）在比较干旱的地区大水漫灌或只灌不排，会导致地下水位上升。
地下水位上升时把地下的盐分带到地表面来，在强烈的阳光照射下水分蒸发，盐分留在地表，使地表土壤中盐分增多，出现盐渍化；
（2）在沿海地区，人们长期过度开采地下水导致海水入侵，使地下水质恶化。
再加上灌溉不合理地下水位上升，盐分随着上升，土地盐渍化；
（3）在一些比较干旱的地区河流上游的人们大量引水灌溉，使河流流向下游的水量减少、入海水量减少，海水倒灌导致沿海三角洲土壤盐渍化，如尼罗河三角洲地区；
（4）一些比较封闭的河口地区，在河流进入枯水期时，河口水位低海水上溯形成咸潮，导致河流两岸土地盐渍化。
2.盐渍化土壤的改良。
答：
土壤盐化主要发生在干旱、半干旱和半湿润地区，是指易溶性盐在土壤表层积累的现象或过程。
当表层土壤中的可溶性盐类的质量分数超过0.1%时，便开始对作物生长有抑制作用，从而影响作物的产量，这样的土壤称为盐化土壤。
措施：
1、科学调控水资源。
明沟或暗沟排水，井灌井排、洗盐、放淤压盐、种植水稻等水资源调控措施排出土壤盐分，抑制土壤返盐。
实施合理的灌溉制度，有条件的地方应发展滴灌、喷灌、渗灌等节水防盐的灌溉技术。
2建立生态农业结构。
对潜在盐化严重的土壤，应因地制宜改水田为旱田，改种植业为牧业，既节省了水资源，又发展了多种经营，可发挥最佳效益。
3合理耕作。
平整土地、深耕深翻、适时耕肥等耕作改良措施可以改善土壤结构，提高土壤肥力，巩固土壤改良结果，防治土壤盐渍化。
秸秆覆盖防止蒸发。
4增施有机肥料。
改善土壤结构，提高地温，增加土壤的保蓄性和通透性，加强淋盐作用，减少蒸发，抑制返盐。
有机质分解过程中产生的有机酸既可中和碱性，又能使土壤中的钙活化，消除盐碱害。
进展
3.碱化土壤的改良
答：
土壤表层碱性盐逐渐积累、交换性钠离子饱和度逐渐增高的现象。
一是有机改良法。
就是在土壤中掺针叶土或阔叶土。
针叶土是腐烂的松树的针叶、残枝或锯末沤制而成，是强酸性的，pH值3.5－4。
一般的碱性土掺1/5或1/6的针叶土，最适合喜酸性的花卉盆栽用。
阔叶土是各种阔叶树的落叶腐烂而成，pH值4.5－5.5。
有机改良的优点是有机物质自身腐烂后所含的多种元素，都是花卉生长所必需的，并使土壤疏松，透气性和透水保水性良好。
二是无机改良法。
即在1立方土中掺合100克－200克硫黄粉，效用可持续2年-3年。
土壤的氧化还原化学
一、解释名词
1.Eh：
eh通称氧化还原电位，氧化还原反应强度的指标。
土壤中有许多氧化还原体系，如氧体系、铁体系、锰体系、氮体系、硫体系及有机体系等。
2.Pe：
pE是氧化还原平衡体系电子浓度的负对数，其定义与pH=-lg[H+]相似。
pE0是氧化态和还原态浓度相等时的pE，或是lgk/n。
准确地讲，应用电子活度来代替上述的电子浓度。
二、问答题
1.pe在土壤氧化还原反应中的应用。
答：
pe和pH分别代表电子和质子活度的负对数，两者间关系为：
2.土壤环境中铁和锰的氧化还原转化。
答：
不同价态锰和pH、Pe的关系如下图。
对于任一Mn2+活度的溶液，其pH、Pe的关系如下：
当pH高于6时，溶解氧可以使亚铁离子很快氧化形成高铁氢氧化物，如果溶液
3.土壤中Eh的作用和测定方法
答：
Eh就是氧化还原点位，也简称ORP（Oxidation-ReductionPotential），作为介质（土壤、天然水、培养基）环境条件的一个综合性指标，它表征介质氧化性和还原性的相对程度，对土壤的化学和生物学过程有重要的影响，是理解土壤的性质和过程的重要参数。
氧化还原电位长期以来通常是采用铂电极直接测定的方法，即将铂电极和参比电极直接插入介质中来测定。
但在测定弱平衡体系时，由于铂电极并非绝对的惰性，其表面可形成氧化膜或吸附其它物质，影响各氧化还原电对在铂电极上的电子交换速率，因此平衡电位的建立极为缓慢，在有的介质中需经过几小时甚至一两天，而且测定误差甚大，通常40-100mV。
如果充分考虑了铂电极的表面性质和电极电位建立的动力学过程，对复杂的介质，如果采用了去极化法测定氧化还原电位，可以在较短的时间，3分钟内得到较为精确的结果，误差通常小于10mV或更好。
去极化法原理：
将极化电压调节到600或750mV,以银—氯化银电极作为辅助电极，铂电极接到电源的正端，阳极极化（极化时间5-15秒中自由选择），接着切断极化电源（去极化时间在20秒以上自由选择，通常20-30秒），去极化时监测铂电极相对参比电极（甘汞电极或银-氯化银电极）的电位。
电极电位E（毫伏）和去极化时间的对数logt之间存在直线关系。
以相同的方法进行阴极极化和随后的去极化监测。
阳极去极化曲线与阴极去极化曲线的延长线的交点相当于平衡电位。
二条曲线的方程为：
E阳=a1+b1logt阳
E阴=a2+b2logt阴
求解此二直线方程可得到平衡电位公式E=（a2b1-a1b2）/（b1-b2）平衡电位加上该温度下参比电极的电位值，即可求出ORP值。
4.Eh/Pe/pH之关系
答：
参考1答案
5.水稻土的特点及其主要氧化-还原反应
答：
水稻土在种稻灌水期间，耕作层为水分所饱和，呈还原状态；在排水、晾田、秋冬干田季节，耕作层呈氧化状态。
水稻土在淹水缺氧的情况下，有机质分解比较缓慢，腐殖质程度高，肥效比较稳长，养分损失较少。
水稻土的另一个特点是稻田淹水以后，pH值往往升高，氧化还原电位降低，从而促进磷酸铁的水解加强，高价铁的磷酸盐还原为低价铁的磷酸盐，铁、硅复合体也被还原。
水稻土的氧化还原状况与自然土壤和旱作土壤的最大差别是它的氧化还原状况的范围宽，包括了从氧化性到强还原性土壤类型。
根据地下水位高低及其对土壤氧化还原状况的影响，可分为三种类型：
（1）氧化性类型。
A-C型水稻土，渍水时间短，地下水位低，一年中土壤基本上为氧化过程控制，Eh很高，没有物质淋溶或很微弱，耕作层（A）以下，母质土壤（C）的特征十分明显，接近于旱作土壤。
（2）氧化还原类型。
A-P-B-G型水稻土，1m内出现永久地下水位，剖面底部形成潜育层（G），Eh很低，甚至为负值。
潜育层以上一段距离内，Eh仍较表层土壤为低，犁底层（P）下有发育良好的淀积层（B）。
（3）还原性类型。
A-G型水稻土，地下水位很高，无犁底层（P），耕作层（A）的Eh较低，以下土壤全处于强氧化还原状态，还原性物质大量积累。
土壤化学动力学
一、解释名词
1、电荷零点（ZPC）：
土壤颗粒表面所带净电荷为零时溶液的pH值。
2、双电层：
电极与电解质溶液界面上存在的大小相等符号相反的电荷层。
带有电荷的土壤胶体表面，吸引相邻液相的反号离子，在胶粒周围形成带反号电荷的离子层，它与胶粒表面的电荷层一起构成了双电层。
3、矿质化与腐殖质化：
有机质在微生物作用下，分解成简单的无机物同时释放矿质营养的过程.腐殖质化:
指矿质化过程的某些中间产物再合成或在原植物组织中聚合转变为组成和结构比原来有机化合物更为复杂的新的有机化合物——腐殖质的过程
4、氧化还原过程：
在氧化还原反应中，电子从还原剂（电子供体）转入氧化剂（电子受体），它不会在土壤溶液中游离存在，且电子供体的氧化反应必须与电子受体的还原反应相伴存在，两者共同构成一个完整的氧化还原过程。
5、混层矿物:
在土壤中存在较普遍。
系指两种以上的层状硅酸盐矿物，由于环境条件的变化，层状硅酸盐发生离子代换，形成新的矿物；新矿物和原来的矿物混在一起，即产生混层矿物。
6、交换吸附和专性吸附:
交换吸附:
由库仑引力引起,这种吸附是可逆的，并遵守质量作用定律，故又称为交换吸附。
专性吸附:
也称化学吸附或强选择性吸附，是指在吸附自由能中非静电因素的贡献比静电因素的贡献大时，这种吸附作用可称之为专性吸附。
7、土壤酸化和碱化：
土壤酸化是指土壤内部产生和外部输入的氢离子引起土壤pH值降低和盐基饱和度减小的过程。
8、自由基：
也称为“游离基”，是指化合物的分子在光热等外界条件下，共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团。
如氢自由基（H·，即氢原子）、氯自由基（Cl·，即氯原子）、甲基自由基（CH3·）
二、问答题
1、土壤有机质在土壤肥力和生态环境保护中的作用是什么？
答：
（一）有机质在土壤肥力上的作用
1、提供植物需要的养分：
直接提供：
土壤有机质是作物所需的氮、磷、硫、微量元素等各种养分的主要来源。
间接作用：
多种有机酸和腐殖酸对土壤矿质部分有一定的溶解能力，可以促进矿物风化，有利于某些养料的有效化。
一些与有机酸和富里酸络合的金属离子可以保留于土壤溶液中不致沉淀而增加有效性。
2、改善土壤物理化学性质：
物理性质：
土壤团聚体的形成过程和稳定性方面起着重要作用。
改善土壤结构，使土壤的透水性、蓄水性、通气性以及根系的生长环境有所改善。
腐殖物质具有巨大的比表面积和亲水基团，吸水量是粘土矿物的5倍，能改善土壤有效持水量，使得更多的水能为作物所利用。
颜色与热性质：
由于腐殖质是一种深色的物质，深色土壤吸热快，在同样日照条件下，其土温相对较高。
化学性质：
土壤中养料含量与保肥能力
在酸性土壤中，有机质通过与单体铝的复合，降低土壤交换性铝的含量，从而减轻铝的毒害。
养分的有效性：
如增加土壤中磷的有效性和提高磷肥的利用率、增加土壤微量元素的有效性。
提高土壤腐殖物质含量，就增强土壤对酸碱度变化的缓冲性能。
3、生物性质
土壤微生物生命活动所需养分和能量的主要来源，没有土壤有机质则不会有土壤中的所有生物化学过程。
蚯蚓通过掘洞、消化有机质、排泄粪便等直接改变土壤微生物和植物的生存环境。
通过刺激微生物和动物的活动还能增加土壤酶的活性，从而直接影响土壤养分转化的生物化学过程。
腐殖酸被证明是一类生理活性物质，它能加速种子发芽，增强根系活力，促进作物生长。
对土壤微生物而言，腐殖酸也是一种促进其生长发育的生理活性物质。
（二）、有机质在生态环境上的作用
1.影响全球的碳平衡
土壤有机质也是全球碳平衡过程中非常重要的碳库。
土壤有机质的损失对地球自然环境具有重大影响。
据估计全球土壤有机质的总碳量在14-15×1017g，大约是陆地生物总碳量（5.6×1017g）的2.5-3倍，
每年因土壤有机物质生物分解释放到大气的总碳量为68×1015g，全球每年因焚烧燃料释放到大气的碳远低得多，仅为6×1015g，是土壤呼吸作用释放碳的8-9%。
土壤碳库的较小变化可对大气碳库产生较大影响。
2.减少土壤中农药的残留量和重金属的毒害
1、有机质与重金属离子的作用
土壤腐殖物质含有多种功能基，这些功能基对重金属离子有较强络合和富集能力。
2、有机物质对农药等有机污染物的固定作用
土壤有机质对农药等有机污染物有强烈的亲和力
对有机污染物在土壤中的生物活性、残留、生物降解、迁移和蒸发等过程有重要的影响。
可溶性腐殖物质能增加农药从土壤向地下水的迁移能更有效地迁移农药和其它有机物质腐殖物质还能作为还原剂而改变农药的结构、活性降低毒性
2、高岭石，伊利石，蒙脱石矿物的结构有什么异同？
与土壤肥力有何关系？
3、利用离子吸附与交换平衡的原理，设计一个实验研究土壤养分的保存和供应能力。
答：
土壤表面主要有两个重要特性，巨大的比表面和表面电荷，土壤具有巨大的比表面，这使得土壤对养分离子的吸附能力大大加强，从而可将一部分植物暂时不能吸收或多余的养分以吸附的形式保存下来，减少了这一部分养分离子的迁移损失，当经过一段时间植物的吸收后，土壤溶液中养分离子减少时，通过离子交换，吸附在土壤表面的养分离子又可释放出来，供植物吸收利用，从而增加了养分离子的植物有效性。
土壤表面的另一重要性质是带有电荷，土壤表面电荷主要起源于矿物晶格内部离子的同晶转换（永久电荷）或土壤固相表面介质中吸附离子或向介质中释放离子（可变电荷）.土壤表面电荷保蓄了土壤养分，减少土壤养分的运移，增加了土壤养分的生物有效性。
此外，由于土壤电荷的存在，使土壤表面与溶液的截面上形成双电层，增加了土壤保持养分离子的能力，土壤表面电荷的另一重要作用是提高了土壤的酸碱缓冲容量，从而保持了土壤性质的稳定性，有利于植物的生长，从而提高了养分离子的生物有效性。
总之，土壤表面的两大重要特性有利于养分离子的保存，减少了养分离子的运移，提高了养分离子的生物有效性。
为讨论酸性硫酸盐土壤上施用磷矿粉对水稻养分有效性的影响，设计如下：
磷矿粉是一种适用于酸性土壤的磷肥，
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