土壤酸堿度的調(diào)節(jié)

土壤酸堿度常常影響植物生長和施肥效果。它是土壤肥力的一項指標。
酸指易于向其它物質(zhì)釋放出質(zhì)子，即氫離子（H
）的物質(zhì)。堿指易于接受質(zhì)子的物質(zhì)。當酸與水混合時，解離或電離出氫離子和陪伴陰離子（又稱為酸根）。假定有酸HA，其陪伴陰離子為A-，它在水溶液中解離為：

式中H 為活性酸度，H
活度越大，該酸越強。硝酸（HNO3）、硫酸（H2SO4）、鹽酸（HCl）等都是強酸，而碳酸（H2CO3）、硼酸（H3BO3）、各種有機酸如醋酸（CH3COOH或表示為HOAc）等是弱酸。堿性物質(zhì)可以中和酸。中和作用指酸和堿反應(yīng)生成鹽和水：
HA BOH ——→ BA H2O （B為鹽基陽離子，OH為氫氧根離子，又叫羥基）
強酸幾乎可以全部解離。而弱酸在水溶液中只能部分解離，放出有限數(shù)量的H 。當這些H 遇到堿性物質(zhì)中和后，解離反應(yīng)向式右方向進行，解離出被中和掉數(shù)量的H
，再中和，再解離，直到弱酸被全部中和掉。因此弱酸不但具有活性酸度，還有潛在酸度，兩種酸度之和叫做總酸度。H
的活度（即活性酸的濃度）單位是摩爾/升（mol/L）。但通常用pH值來表示。pH值的定義為H 活度（AH ）倒數(shù)的對數(shù)：

假定H 活度為0.0001摩爾/升，根據(jù)上式計算，則pH值為4.0。pH值每變化一個單位，酸堿度的數(shù)量變化10倍。要中和這些H
所需要的堿性物質(zhì)數(shù)量急劇增加。
弱酸和弱酸鹽可以組成酸堿緩沖體系，這是指向該體系中加入少量酸或堿后仍能使溶液pH值保持在某一窄范圍內(nèi)，即抵抗pH值改變的能力。例如醋酸和醋酸鈉混合液，醋酸鈉高度解離，產(chǎn)生一定濃度醋酸根離子，該離子抑制醋酸分子解離。如果向該體系中加入少量酸，則醋酸根離子和氫離子反應(yīng)形成醋酸分子；若向體系中加少量氫氧化鈉（堿），氫氧根離子與溶液中的氫離子生成水，醋酸分子解離補充中和掉的氫離子，結(jié)果體系的活性酸度都幾乎不變。
土壤酸堿度由土壤pH值表示，即土壤被氫離子飽和的程度。土壤酸度主要來自土壤中的腐殖質(zhì)或有機質(zhì)、硅鋁酸鹽粘粒、鐵鋁水合氧化物、交換性鋁、可溶性鹽類和二氧化碳。土壤中的酸性物質(zhì)幾乎都是弱酸，因此會有一定的緩沖容量。土壤pH值除與土壤母質(zhì)和有機質(zhì)有關(guān)外，還與降雨有關(guān)，穿流土壤的水將堿性元素鈣、鎂等淋洗出去后，土壤酸度增高。收獲作物也會帶走一定數(shù)量的鈣、鎂。豆科植物中比非豆科植物中鈣、鎂含量高。豆科根瘤菌固氮也會使土壤酸化。施肥，尤其施氮肥，會使土壤酸化，在酸性土壤上這是有害的，而在石灰性土壤或缺鐵、錳或其它微量元素的土壤上這可能是有益的，降低土壤pH值可使這些元素有效性提高。
土壤酸度過高，即土壤pH值過低時，可能有一個或多個有害作用影響作物生長：（1）鋁和錳元素達到毒害水平；（2）分解有機質(zhì)和轉(zhuǎn)化氮、磷、硫的生物可能數(shù)量少、活性低；（3）土壤陽離子交換量極低時也可能缺鎂；（4）豆科共生固氮大大減少；（5）酸性強的粘質(zhì)土壤團聚差；（6）磷和鉬等養(yǎng)分的有效性低。許多作物在土壤pH值6.0~7.0范圍內(nèi)生長最好，有些作物則需要酸性土壤條件。
有機質(zhì)分解或施用銨態(tài)氮肥會增加土壤酸度，銨離子轉(zhuǎn)化為硝酸根時釋放H ：

對酸度過高的土壤一般用石灰來處理，達到適合作物生長的土壤酸度。石灰對土壤的作用遠遠超過中和土壤酸性。它還改善土壤物理性質(zhì)、刺激土壤微生物活性、使礦物質(zhì)對植物的有效性增強、為植物提供鈣和鎂、增加豆科作物共生固氮。
確定施用石灰量時，要從活性酸度和潛在酸度兩方面考慮。測定土壤pH值方法簡便，但只能測定活性酸度，還不能確定施石灰量。石灰需要量不僅與土壤pH值有關(guān)，還與土壤緩沖容量或陽離子交換量有關(guān)，陽離子交換量（CEC）指被土壤膠體保持的陽離子可被其它陽離子取代，或者說它們是可交換的，鈣可被鉀或鋁或氫交換，反之亦然。確定施用石灰量通常采用的方法是將土樣加進一定量的緩沖溶液中，改變?nèi)芤旱膒H值。這一改變量與原來的土壤pH值和緩沖容量成正比，由此經(jīng)過計算求出土壤pH值提高到一定水平時的石灰需要量。
常用的石灰材料有碳酸鈣、方解質(zhì)石灰石（結(jié)晶碳酸鈣）、白云質(zhì)石灰石（結(jié)晶碳酸鈣鎂）、生牡蠣殼、燒過的牡蠣殼、泥灰?guī)r、生石灰、熟石灰、鋼渣磷肥、石膏等。另外還有一些不太常用的石灰材料。
在有豆科作物的輪作制中，應(yīng)在豆科播種前3~6個月施石灰，在酸性土壤上種植豆科作物更需要施石灰。如果冬小麥收后接著種豆科作物（如三葉草），最好在種小麥時施石灰。施石灰應(yīng)與土壤充分混合。水分是石灰材料與土壤反應(yīng)必不可少的條件。干燥土壤中的石灰對pH值的作用很小。砂質(zhì)土壤宜少量多次施，粘質(zhì)土壤宜多量少次施，翻入20厘米土層中混勻。

參考文獻：
1. 酸性土壤施用石灰是一項良好的管理措施（肥料與農(nóng)業(yè)發(fā)展國際學術(shù)討論會論文集）
2. 土壤酸度及施用石灰（土壤肥力與肥料）