一、土壤酸性的形成

（一）土壤酸化过程

土壤溶液中的H^＋取代土壤吸收性复合体上的金属离子，被土壤吸附，使土壤盐基饱和度下降、氢饱和度增加，引起土壤酸化的过程，称为土壤酸化。土壤酸化过程始于土壤溶液中的活性H⁺离子。土壤胶体上吸附的盐基离子被溶液中活性H^＋交换进入土壤溶液，然后遭雨水淋失，土壤胶体上的交换性H＋不断增加，土壤盐基饱和度下降、氢饱和度增加，并出现交换性铝，这样使得土壤酸化，形成酸性土壤。

1、土壤中H⁺的来源

a水的解离：HOH              H⁺+OH^-

b碳酸解离：H₂CO₃               H⁺+HCO₃^-

c有机酸的解离：R-COOH          H⁺+R-COO^-

d酸雨：pH＜5.6的酸性大气化学物质通过湿沉降到达地面，称为酸雨。

e其它无机酸：生理酸性肥料（NH4Cl）、酸性肥料（过磷酸钙）

f土壤中FeS₂氧化

g植物根系作用

2 、土壤中铝的活化

土壤胶体表面盐基饱和度逐渐下降，而氢离子饱和度逐渐提高，土壤胶体上交换性H⁺的饱和度达到一定限度，就会破坏硅酸盐黏粒晶体结构，水铝片（八面体片）中Al就脱离晶格束缚，转化为活性Al³⁺而被吸附在粘粒胶体的表面，进而取代交换性H⁺而成为交换性Al³⁺。交换性Al³⁺水解就产生H⁺。

（二）土壤酸的类型

1、活性酸(Active acid)

指与土壤固相处于平衡时土壤溶液中的H⁺。

2、潜性酸(Potential acid)

指吸附在土壤胶体表面的交换性H⁺和Al³⁺转移到溶液中，或羟基化表面、有机物表面水解释放出H⁺成为溶液中的H⁺时会显示的酸性。

土壤活性酸和潜性酸属于一个体系中的两种酸，始终处于动态平衡。土壤潜性酸是活性酸的主要来源和后备。

（三）土壤pH与交换性阳离子的关系

1、强酸性土壤

以交换性Al³⁺和以共价键紧缚的H⁺及Al³⁺占优势。交换性Al³⁺与土壤溶液中的Al³⁺处于平衡状态，通过土壤溶液中Al³⁺的水解，增强土壤酸性。在强酸性土壤中，铝的饱和度大，土壤溶液每一个Al³⁺水解可产生3个H⁺，即土壤活性酸（溶液H⁺）的主要来源是Al³⁺ ，而不是H⁺ 。

2、酸性和弱酸性土壤

致酸离子以羟基铝离子为主。土壤盐基饱和度大，铝不能以游离Al³⁺存在，而是以羟基铝离子如Al(OH)₂⁺、Al(OH)²⁺等形态存在。在酸性和弱酸性土壤中，土壤溶液中H⁺来源于羟基铝离子水解产生的H⁺和胶体交换性H⁺的解离两方面。

3、中性土和碱性土

交换性阳离子则以盐基离子为主。

（四）、土壤酸度的指标

1、土壤酸度的强度指标

a土壤pH。土壤pH代表与土壤固相处于平衡的溶液中的H⁺浓度的负对数。土壤pH有两种表示法：用水浸提得到的pH反应土壤活性酸的强弱，用KCl浸提得到的pH除反映土壤溶液中的氢离子外，还反映由K⁺交换出的氢离子和铝离子显出的酸性。pH水>pH盐。盐基饱和度高的土壤，pH水与pH盐的差值小；盐基饱和度低的土壤，pH水和pH盐的差值就大。测定土壤pH时的水土比，按国际土壤学会推荐用2.5:1，水土比大时，测出的pH稍偏大。土壤pH值可分为强酸性（<4.5）、酸性（4.5-5.5）、微酸性（5.5-6.5）、中性（6.5-7.5）、碱性（7.5-8.5）、强碱性（>8.5）等级别，我国土壤pH多数为4.5~8.5，地理分布呈“南酸北碱，沿海偏酸，内陆偏碱”的地带性分布特点。

b石灰位。土壤酸碱度不仅取决于土壤胶体上吸附的氢、铝两种离子，在很大程度上取决于这两种致酸离子与盐基离子的相对比例。而土壤胶体表面吸附的盐基离子中总是以Ca²⁺为主，在酸性土壤的盐基离子中， Ca²⁺占总量的65%~80%。为一定值，取负对数为pH-0.5pCa，定义为石灰位。 pH-0.5pCa是Ca(OH)₂(石灰)的化学位的简单函数，也称钙的养分位，比pH更全面和更明显地反映土壤酸度。

2、土壤酸度的数量指标

土壤胶体表面吸附的H⁺、Al³⁺所反映的潜性酸量，可用交换性酸或水解性酸表示。

a交换性酸(Exchangeable acid) 。土壤胶体吸附的氢离子或铝离子通过交换进入溶液后所反表现出的酸度。

用1 mol/L的KCl(pH5.5～6.0)或0.06 mol/L的BaCl₂溶液(pH7.0)处理土壤，K⁺或Ba²⁺交换出的氢离子或铝离子，通过滴定得到的酸度。单位为cmol(+)/kg。

b水解性酸(Hydrolytic acid)。又称非交换性酸，指土壤胶体羟基化表面的氢，通过解离作用，将氢离子释放到土壤溶液中所产生的酸度。用1mol/L的CH₃COONa(pH 8.2)处理土壤，然后测定土壤溶液中的酸度。

交换酸和水解酸的实质是不相同的。水解酸在实际测定时，用pH 8.2的CH₃COONa，既测定出羟基化表面解离的H⁺，也测出了因Na⁺交换出的氢和铝离子产生的酸度，还包括了土壤溶液中的活性酸。因此，测定的结果是土壤总酸度。

二、土壤碱性的形成

1、土壤碱性形成机理

碱性土壤的碱性物质主要是钙、镁、钠的碳酸盐和重碳酸盐，以及胶体表面吸附的交换性钠。形成碱性的主要机理是碱性物质的水解反应：

a碳酸钙的水解。石灰性土壤的pH主要受土壤空气中CO₂分压控制。

b碳酸钠的水解。碳酸钠的来源于土壤矿物质中钠的碳酸化、风化产物硅酸钠与碳酸作用(析出SiO₂)、盐渍土水溶性钠盐与碳酸钙共存时，形成碳酸钠。

c交换性钠的水解。当土壤胶体的交换性Na⁺积累到一定数量，土壤溶液盐浓度较低时，Na⁺离解进入溶液，水解产生NaOH，并进一步形成碳酸盐Na₂CO³、NaHCO₃。

*碱土形成条件：足够数量钠离子与钙、镁离子产生交换，交换性钠解吸并水解产生NaOH。

2、土壤碱性指标

除pH外，总碱度和碱化度也是反映土壤碱性强弱的指标。

a总碱度(Soil alkalinity)。指土壤溶液或灌溉水中碳酸根、重碳酸根的总量。     总碱度=[CO₃^2-]+[HCO₃^-][cmol(-)/L]。土壤碱性是由CO₃^2-和HCO₃^-的水溶性强碱(Na、K、Ca、Mg)盐水解产生的。CaCO₃、 MgCO₃溶解度很小，产生的碱度有限。在正常pCO₂下，石灰性土壤pH一般不超过8.5。Na₂CO₃，NaHCO₃及Ca(HCO₃)₂为水溶性盐类，在土壤溶液中产生的碱度高，导致很高的pH。

b碱化度（钠碱化度：ESP）。指土壤胶体吸附的交换性钠离子占阳离子交换量的百分数。碱化度=100%×交换性钠/阳离子交换量。土壤碱化度常被用作碱土分类及碱化土改良利用的指标和依据，碱化度5~10%为轻度碱化土壤，10~15%为中度碱化土壤，15~20%为强碱化土壤。当土壤碱化度达到一定程度，而可溶性盐含量较低，总碱度高，呈强碱性反应，并形成土粒高度分散、物理性质极差的碱化层。中国第二次土壤普查将碱化层碱化度＞30%、表层含盐量＜5g/kg和pH＞9.0定义为碱土。

三、影响土壤酸碱性的因素

土壤形成因素（气候、生物、母质）及人为活动都会影响土壤酸度。土壤酸度也受其它土壤因素的强烈影响：

1、成土因素

a气候。碱性土分布在干旱、半干旱地区。干旱、半干旱条件下，蒸发量大于降雨量，土壤中的盐基物质，随着蒸发而表聚，使土壤碱化。

b生物。Na、K 、Ca、Mg等盐基生物积累。一些植物适应在干旱条件下生长，有富集碱性物质的作用。如:海蓬子含Na₂CO₃ 3.75%，碱蒿含2.76%，盐蒿含2.14%，芦苇含0.49%。

c母质。碱性物质的基本来源。基性岩、超基性岩富含碱性物质，含盐基物质多，形成的土壤为碱性。

d施肥和灌溉。施用碱性肥料或用碱性水灌溉会使土壤碱化。

2、其它土壤因素

a盐基饱和度：在一定范围内，土壤pH随盐基饱和度增加而增高。

b土壤空气中的CO₂分压：石灰性土壤以及吸附Ca²⁺占优势的中性或微碱性土壤，pH的变化与土壤中CO₂分压有密切关系，土壤pH随pCO₂ 增大而增大，变化于6.8~8.5之间(田间) 。

c土壤水分含量：含水量影响离子在固液相间的分配、盐类溶解和解离以及交换性离子的解离度，从而影响pH。一般地，pH随含水量增加有升高趋势（稀释效应），酸性土壤中这种趋势尤为明显。土壤pH测定时应控制土水比(1:2.5)。

d土壤氧化还原条件：淹水或施有机肥促进土壤向还原方向发展，对土壤pH有明显影响。土壤淹水还原，pH向中性点趋近(酸性土pH升高，碱性土降低)。酸性土还原pH升高，由于Fe2O3、MnO2还原溶解度增大，显示碱性，有机质加快还原过程。碱性土还原pH下降，主要由于在嫌气条件下有机酸和CO2的积累过程及其综合作用。