土壤活性酸度和潜性酸度的测定:实验原理

土壤酸度是影响土壤理化性质的重要参数。土壤的酸碱度一般用pH表示。土壤酸碱性的来源不仅决定于土壤溶液中H + 的浓度,也取决于土壤胶体上致酸离子(H + 和Al 3+ )或致碱离子(Na + )的数量,及土壤中酸性盐类或碱性盐的存在。土壤酸度根据其表现形式可分活性酸度和潜性酸度,前者即为土壤溶液中游离的H + 的浓度反映出来的酸度,常表示为土壤的pH;后者为致酸离子通过离子交换作用产生H + 才显示的酸性。一般而言,土壤的潜性酸度远大于其活性酸度。

实验原理

土壤活性酸度即为测定的土壤pH,它是土壤溶液中氢离子活度的负对数,是土壤最重要的物理化学性质之一。一般采用在水或一定背景电解质的土壤悬浊液中进行测定,其中酸性土壤常采用1 mol/L KCl溶液、中性或碱性土壤常采用0.01 mol/L CaCl 溶液。土壤在KCl或者CaCl 溶液中的pH较水中低,因此,测定结果应当注明所用盐溶液。测定土壤pH时,水土比对测定结果的有较大影响。水土比例越大,pH升愈高。国际土壤学会规定水土比为2.5∶1,在我国例行分析中以1∶1,2.5∶1,5∶1较多,为使测定结果更接近田间的实际情况,水土比以1∶1或2.5∶1较好,盐土用5∶1。悬浊液经充分搅拌后,静置一段时间,用pH计测定。测定时,常用玻璃电极为指示电极,甘汞电极为参比电极。玻璃电极浸没于下层土壤中,参比电极置于上层清液中。近年来出现的复合pH电极使用更为简便,直接将玻璃电极的球泡浸没于下层土壤悬浊液中即可。

潜性酸度是吸附在土壤胶体上的致酸离子(H + 和Al 3+ )引起的浓度,它只有在H + 和Al 3+ 被其他阳离子交换而转入土壤溶液之后,才显示其酸度,一般用mmol/100 g(或cmol/kg)表示。潜性酸度又分为代换性酸度和水解性酸度,前者采用中性盐(如KCl)交换测定,后者采用强碱弱酸盐(如CH COONa)进行测定。其中氯化钾法又可分平衡法和淋洗法两种。平衡法适用于潜性酸度较小的土壤,经实验比较,发现一次平衡法所测得的交换酸仅为淋洗法结果的45%~81%。

这种结果差异与土壤吸附交换性氢和铝的松紧程度有关,因此本实验中选用淋洗法。土壤胶体上的致酸离子(H + 和Al 3+ )淋洗时被K + 交换而进入溶液,当用NaOH标准溶液滴定淋洗液时,不但滴定了土壤中原有的交换性H + ,也滴定了交换性Al 3+ 水解产生的H + ,所得结果为交换H + 和Al 3+ 的总和,称为交换性酸总量。另取一份浸出液,加入足量的NaF溶液,F-与Al 3+ 形成络合离子[AlF ] 3- ,从而防止了Al 3+ 的水解。再用标准氢氧化钠溶液滴定,所得结果为交换性H + ,两者之差为交换性Al 3+ 

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