土壤pH值和酸度

土壤pH值衡量土壤溶液的酸度或碱度，是控制养分有效性、铝等元素的毒性以及微生物活动的关键变量。

Definition

土壤pH值是土壤溶液中氢离子活度的负对数，是衡量土壤酸度或碱度的指标；土壤酸度包括溶液中的活性酸度以及吸附在交换复合体上的大量储备酸度。

Scope

本主题涵盖土壤酸度的来源和形式、活性酸度与储备酸度及pH缓冲、pH值对养分和金属有效性的强烈影响，以及通过施用石灰来管理酸度。它将土壤反应视为连接胶体化学与肥力的核心化学性质。

Core questions

• 什么原因导致土壤变酸或变碱？
• 活性酸度与储备酸度有什么区别？
• pH值如何控制养分有效性和铝毒性？
• 如何通过施用石灰来纠正土壤酸度？

Key concepts

• 土壤pH值和土壤反应
• 活性酸度和储备酸度
• pH缓冲能力
• 铝和锰毒性
• 养分有效性与pH值
• 施用石灰和石灰需求量

Key theories

活性酸度和储备酸度

土壤酸度以溶液中少量活性氢离子的形式存在，并由胶体上大量可交换铝和氢的储备所缓冲，因此改变pH值需要中和储备酸度，这决定了石灰需求量。

pH值对有效性和毒性的控制

土壤pH值控制着养分和有毒元素的溶解度和化学形态；大多数常量营养素在中性pH值附近最易获得，而强酸性会溶解有毒的铝和锰并固定磷。

Mechanisms

酸度形成的原因是碱性阳离子被淋洗并被氢和铝取代，根系和微生物释放酸，以及铵态肥料和酸沉降增加氢离子。大部分酸度以可交换铝的形式储存在交换复合体上，可交换铝水解释放氢离子，因此土壤能抵抗pH变化。施用石灰会增加碳酸盐，中和这种酸度，提高pH值，置换铝，并恢复许多养分的有效性。

Clinical relevance

土壤pH值是最具信息量且常规测量的土壤性质之一：它指导作物的选择、石灰的需求量和用量、养分缺乏症和金属毒性的诊断，并强烈影响养分和污染物在环境中的归趋。

History

20世纪中叶，人们认识到可交换铝而非单独的氢控制着大部分土壤酸度，这重塑了对施用石灰的理解，而养分和金属有效性对pH值的强烈依赖则成为土壤肥力和环境土壤化学的基石。

Key figures

• Donald L. Sparks
• Nyle C. Brady
• Ray R. Weil

Seminal works

• brady2016
• sparks2003

Frequently asked questions

为什么土壤pH值对植物很重要？

土壤pH值控制着养分和有毒元素的化学形态和溶解度；在中性pH值附近，大多数养分易于获得，但在强酸性土壤中，磷被固定并释放有毒铝，而在强碱性土壤中，铁和锌等微量元素变得不可用。

施用石灰如何提高土壤pH值？

磨碎的石灰石等石灰材料提供碳酸盐，与土壤酸度反应并中和，消耗氢离子并从胶体中置换可交换铝，从而提高pH值并降低铝毒性。