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1、酸性土壤(Acid Soils),酸性土壤之成因 a)降雨量蒸散量 b)硫化物之氧化 FeS2 H2SO4+Fe(OH)3 可造成 pH2 c)長時期之施用酸性肥料 NH4+2O2 NO3-+2H+H2O,d)酸雨(acid rain)含有H2SO4 和 HNO3pH5.6(rainwater equilibrium with pCO2=0.00033 atm)ex.Minnesota pH 0.2 unit 137 yrs.e)植物殘渣或有機廢棄物在還原狀態下分解生成有機酸。,酸性土壤或 clay 之化學行為密切地和 Al 之溶液化學有關 i)Al3+在水溶液中水解可產生 Monomeric
2、 Polymeric pK 5,hydroxyaluminum complexes,ii)Al3+之水解產物,Polymeric hydroxyaluminum complex,polymerization,這些polymer會被土壤膠體所吸附而成不可交換(nonexchangeable)。,pK 3,iii),Hydrolysis of iron could not effectively control soil pH,Al3+水解對於土壤性質之影響(i)對於 CEC 之影響,pH,Decrease positive charge on the polymers,(Source of pH
3、-dependent charge),CEC,(ii)對於 clay 之 Swelling 和 Shrinking 之影響,研究酸性土壤之些背景資料(Background),1.酸性土壤 H+soil?2.H+飽和 clay 之電位滴定曲線及 Conductimetric titration curve剛製備之 clay suspension 典型之強鹼滴定強酸曲線。Aged之 clay suspension 如多質子弱酸(H3PO4)以鹼滴定之曲線。3.H+飽和土壤和黏粒之不穩定性 氫飽和之礦物是非常不穩定的，他們會很快地崩解而從結晶格子裡釋放出 Al，Mg 和 Fe。氫飽和之土壤物質事實上
4、主要為三價陽離子 Al3+和 Fe3+所飽和。,Conductimetric Titration,Weak acid,CH3COOH titrated with NaOH,Na+OH-,AlCl3 titrated with NaOH,Al(OH)3,Al3+H2O,Na+OH-,Al(OH)2+H+,HCl&AlCl3 mixture titrated with NaOH,Agedacid clay,Al clay,土壤酸度之分類和測定(Classification&Determination),1.可滴定酸度(titratable acidity)或總酸度(Total acidity)提高
5、土壤 pH 至一指定之水準所需強鹼(如NaOH 或 Ca(OH)2)之量。a)惟有仔細地註明添加鹼之攪拌時間、方法和間隔，以及起始 pH 和最終的 pH，可滴定酸度之值才有意義。b)一般滴定終點通常在 pH 7 or pH 8.2。c)滴定並無法區分交換性或非交換性酸，然而總酸度對於石灰需要量之決定仍是有用的。,2.交換性和非交換性酸度(Exchangeable and nonexchangeable acidity)交換性酸 以 unbuffered 之中性鹽溶液，如 1M KCl or NaCl交換而得。包括 Exch.H+,monomeric Al or Fe。非交換性酸(可滴定但不可交
6、換),Hydroxy aluminum polymers,Weakly acidic organic functional groups,pH7 R-COOH,R-OH of soil org.matterConductimetric titration acid soil or clay 之 titration curve 類似 HCl+AlCl3 之 mixture，如此，也可將exch.H+和Al3+分開。,(1),(2),(3),Excess OH-,mobile,immobile,OH-,mobile,immobile,Soil pH measurements,KCl,KCl cry
7、stal,negative charged soil particle,1.意義2.影響 Soil pH 測定之因子 a.Soil-soln.ratio b.Equilibrium Salt Conc.c.Suspension Effect junction potential at low salt conc.,Calomel reference electrode,Recommend Approach,Percent Base Saturation(鹽基飽和度),(i)pH for Cation Exchange and CEC must be specified.(ii)事實上，Perc
8、ent Base Saturation用來表示土壤之pH-dependent charge比真正之鹽基離子佔有CEC之百分率更貼切。因為pH5.5,Soil should be 100%base saturated,但是所測得之percent base saturation100%因為提高pH至7 or 8.2增加pH-dependent charge 所以 Kaolinite(high pH-dependent charge)low percent base,saturation.,=,(iii)雖然此名詞並不是定義的很嚴謹，但其在實用 上仍可被用來做Soil classification之
9、標準或石灰 需要量之推薦。,Lime requirement(石灰需要量),1.,用來中和Soil acidity,2.如何測定石灰需要量a)直接滴定法(i)用standard base直接滴定土壤至specified pH.假如要使得估計正確，必須有足夠之時間讓 加入之base能和土壤充分之作用。(ii)如果要將實驗室由上法得到之結果用到田 間，通常需要乘以一Conversion factor。(iii)此法不實用。,pH buffer soln.,Soil,測定amount of buffer consumed or resultant pH,校正,Lime requirement 和 b
10、uffer method 結果之relationship,以田間實驗之lime requirement,b)Buffer method,pH低對植物之影響：Al和Mn之毒性 Al 3+濃度1 mgL-1限制或阻止根之生長。,pH和營養要素之有效性1)pH和macronutrientsN:NH4+-fixation with pHP:pH 6-7 greatest availability P-fixation acid condition Precipitation of highly insoluble iron and aluminum phosphates.alkaline condit
11、ions Precipitation of insoluble calcium phosphate compounds.,K:liming acid soil K availability 原因：增加K-fixation K availability Sandy soils or highly weathered tropical soils.,2)pH和micronutrients In general pH Availability of micronutrient and toxic metal cations(Fe,Mn,Cu,Zn,Co,Ni,Cd,Hg,Pb).pH Availability of anions(MoO42-),
