土壤酸度及施用石灰

土壤酸度及施用石灰

农业中所谓施用石灰是指在土壤中加入能降低土壤酸度的含钙或含钙镁的化合物。石灰在狭义上仅指氧化钙（CaO），但人们普遍认为氢氧化钙、碳酸钙、钙镁碳酸盐和硅酸钙炉渣等均为石灰物质。本章着重讨论土壤酸度理论、石灰施用技术以及所用的一些石灰物质。

第一节第一节什么是酸度?

酸指易于向其他物质放出质子（氢离子）的物质，而碱则是指易于接受质子的物质。这是Br?nsted和Lowry 提出的酸碱概念，通常用来描述在包括水的各种液体介质中的物质失去或得到质子的行为。早期阿伦纽斯（Arrhenius）的理论也曾描述化合物在水中的行为，把溶于水时产生氢离子（质子）的物质称为酸，而产生氢氧根离子的物质称为碱。显然，这种酸碱定义实际上是Br?nsted-Lowry广义酸碱理论定义中的一种特例。土壤中各种酸都处于水溶液系统中，因此，本书使用氢离子和氢氧根离子来表示酸碱性，而不用质子、质子供体和质子受体来表示。

一、活性酸度和潜在酸度

酸溶液的特性取决于氢离子（H+）活度。当酸与水混合时，解离或电离成氢离子及陪伴阴离子。对于酸HA 可表示为：

式中的H+为活性酸度，反应向右越彻底，H+活度越大，就称该酸酸度越强。式左面的HA为潜在酸度。

二、强酸和弱酸

依酸在水中的解离度可人为地将其归类，解离多的为强酸，如熟知的硝酸、硫酸和盐酸；解离微弱的为弱酸，如醋酸、碳酸和硼酸。

三、表示酸浓度的方法

溶液总酸度为活性酸度加潜在酸度之和。例如，假定某酸液的活性酸度为0.099摩尔/升（mol/L），潜在酸度为0.001 mol/L，则该溶液总酸度为0.100 mol/L，无疑是强酸。这是大多数强酸稀溶液的例证，其H+活度几乎等于总酸度，其实可直接以总酸度表示活度。换言之，对于强酸稀溶液，几乎没必要将活度和总酸度分别表示。

而对弱酸，总酸度对预测H+活度毫无意义，除非已知其电离常数。许多弱酸解离度小于1%。假定某弱酸HA酸度为0.1 mol/L，解离度1%，这就是说该溶液的H+活度为0.1×0.01=0.001 mol/L，显然总酸度值并不代表活性酸度。

四、pH值的概念

测定溶液H+活度的方法很多，可采用表示强酸活度的办法。但极弱的酸用此法表示甚为不便，因此H+浓度一般用pH值表示。这是很多年前瑞典化学家Sorenson提出的概念，现在几乎普遍用来描述极稀酸溶液的H+活度。pH值定义为H+活度倒数的对数，表达式为：

式中A H+为氢离子活度，单位为mol/L。H+活度为0.001 mol/L的溶液pH值为3.0；H+ 活度为0.0001 mol/L的溶液pH值则为4.0，等等。pH值的含义是土壤肥力术语中一项应当充分掌握的内容。

五、中和作用

中和作用在研究酸碱时相当重要，指酸和碱反应生成盐和水。假定HA和BOH分别表示酸和碱，则该反应可以下式表示：

HA + BOH →BA + HOH

如果用碱滴定一定量酸，在滴定过程中随时测定溶液pH值，以pH值对加入的碱量作图可得一条曲线。强酸和弱酸得到的滴定曲线截然不同（图11-1）。施用石灰可中和土壤酸度。

图11-1. 用0.10 N NaOH中和0.10 N CH3COOH和0.10 N HCl的滴定曲线199800018304

六、缓冲混合液

缓冲液或缓冲体系指加入少量酸碱后仍使溶液pH值保持在某一窄范围内的化合物。因此，缓冲作用定义为抵抗pH值改变的能力。广为人知的缓冲体系是醋酸和醋酸钠混合液。醋酸钠可完全解离，产生高浓度醋酸根离子。因该离子易形成未解离的醋酸，故通过质量作用定律抑制醋酸解离。

CH3COOH ←→H+ + CH3COO-

CH3COONa ←→Na+ + CH3COO-

如果向该体系加少量酸（如盐酸），则多余的醋酸根离子形成醋酸分子，结果该溶液活性酸度几乎不变。反之，若向该体系加氢氧化钠，氢氧根离子则被氢离子中和生成水。由于存在大量未解离的醋酸，平衡向右移动，补充前述中和作用移走的氢离子，结果该溶液活性酸度仍变化不大。加酸加碱后该体系表现出的抗御pH值改变的能力称为缓冲作用。因土壤的行为在许多方面很像有缓冲能力的弱酸，故扼要复习一下弱酸和缓冲作用。土壤中的腐殖质和硅铝盐粘粒具有固持铝及其他阳离子的能力，起缓冲介质的作用。

第二节第二节土壤酸度

50多年来，土壤学家一直在认真研究土壤酸度，建立了许多理论来解释观察到的土壤酸度类型及行为。事实上，这些解释几乎兜了一圈。关于这一点，美国加利福尼亚州的Hans Jenny在其杰出的综述文章《关于土壤酸度的思考》中说得很清楚。该文列于本章末的参考文献中，建议关注这一重要土壤性质理论发展的人们一阅。

一、土壤酸度的本质

普遍认为，土壤酸度有如下几种来源：腐殖质或有机质、硅铝酸盐粘粒、铁铝水合氧化物、交换性铝、可溶性盐类和二氧化碳。

(一)腐殖质

如第四章所述，土壤有机质或腐殖质含有类同弱酸的活性羧基和酚基，依所形成酸的解离常数和pH值状况，解离后放出H+。土壤中有机质分布不均匀，各处不同，因而其对土壤酸度的影响也不同。但有机质是个重要因素，在泥炭土、腐殖土和富含有机质的矿质土中尤为重要。

(二)硅铝酸盐粘土矿物

这是两层和三层粘土矿物，以高岭石和蒙脱石为代表。这些粘土矿物的电荷起源于晶格内低价阳离子同晶置换高价阳离子，其电荷也可能起源于晶格结构组分中羟基和束缚水氢离子的解离。

第四章和第六章曾谈及土壤胶体总电荷分为两类，一类为永久电荷，一类为pH值依变电荷，或称可变电荷，其产生机理可以由下述反应说明。

倍半氧化物（pH值依变电荷）：

粘土矿物（pH值依变电荷）：

有机质（pH值依变电荷）：

粘土矿物（由同晶置换产生的永久电荷）：

Mg2+取代八面体层的Al3+；

Al3+取代四面体层的Si4+。

大多数土壤学家认为，酸性土壤的发育是由于交换性Al3+与下述某个或几个因素共同作用的结果。这些因素有：淋洗或作物吸收耗竭钙、镁、钾和钠等盐基阳离子，有机残体的分解，肥料特别是铵态氮肥的施用及大气酸度（如酸雨等）。

(三)铁铝聚合物

某些阳离子从粘土矿物上取代出的Al3+水解成单体的和聚合的羟基铝复合体。单体羟基铝的水解可用下述逐步反应说明，每步反应均放出H+，降低pH值，除非被足够的OH-中和。随着pH值增高，每步反应就会顺序进行：

Al(H2O)63+ + H2O ←→Al(OH)(H2O)52+ + H3O+

Al(OH)(H2O)52+ + H2O ←→Al(OH)2(H2O)4++ H3O+

Al(OH)2(H2O)4++ H2O ←→Al(OH)3(H2O)30 + H3O+

Al(OH)3(H2O)30 + H2O ←→Al(OH)4(H2O)2- + H3O+

这些铝的水解产物再被粘土矿物吸附，进一步水解。铁铝化合物水解产生的H+与土壤矿物反应，将其溶解或分解。另外，将肥料所含的一些盐类加入倍半氧化物包被的间层矿物，会促进非交换性铁铝的水解，使土壤溶液中氢离子浓度增加，从而降低土壤pH值。

若给这种土壤加碱，首先中和H+。继续加碱，铝水解产生和铝等当量的H+离子。pH值低于4.7时，以Al3+离子为主；pH值在4.7~6.5时，主要为Al(OH)2+；pH值在6.5~8.0之间，主要以Al(OH)30存在；pH>8.0则Al(OH)4-占优势。pH值与这些可溶性铝形态之间的关系见图11-2。特别值得注意的是在整个pH值范围内，一旦超过溶度积都会产生Al(OH)3沉淀。

图11-2. pH值与水溶性铝的形态分布及平均电荷的关系 199800018307

[Marion等. Soil Sci., 121: 76 (1976)]

由于铝在土壤中具有两性，因此它能起酸或碱的作用，其反应式如下。

土壤铝作为碱：

Al(OH)3 + H+Cl-←→Al(OH)2+Cl- + H2O

Al(OH)2+Cl-+ H+Cl-←→Al(OH)2+2Cl-+ H2O

Al(OH)22+2Cl-+ H+Cl-←→Al3+3Cl-+ H2O

Al(OH)3 + 3H+3Cl-←→Al3+3Cl-+ 3H2O

土壤铝作为酸：

Al3+3X- + NaOH ←→Al(OH)2+2X-+ Na+X-

Al(OH)2+2X- + NaOH ←→Al(OH)+2X- + Na+X-

Al(OH)2+ X- + NaOH ←→Al(OH)3 + Na+X-

土壤铝作为阴离子：

Al(OH)3 + NaOH ←→Al(OH)4-Na+

单体六水合铝［Al(H2O)63+］是交换性离子，然而因其三价电荷而被许多土壤胶体强烈吸附。

前述反应式中的羟基铝离子易快速聚合形成巨大多电荷单元。这种聚合作用易在土壤胶体表面发生，其生成机制是邻近铝离子共享羟基基团，如下列反应式所示：

它们常常老化，放出H+：

或进一步聚合并牢固地束缚在胶体表面。这些多电荷聚合体带正电荷，基本不可交换。

土壤胶体表面形成的带正电多聚体影响其阳离子交换量。在高pH值条件下因解离出质子，这些聚合体的正电荷变少，甚至转变为负电荷，最终使土壤胶体-多聚复合体的阳离子交换量增加。在富含与土壤胶体紧密缔合的铝多聚物的土壤中降低土壤pH值，会因多聚体正电荷增加而降低土壤阳离子交换量。

下述方程式中铁的水解作用与铝的相似。尽管铁的这种反应比铝的反应酸性更强，但其产生的酸能被铝的反应缓冲，因此铁的水解对土壤pH值影响很小，除非土壤中绝大部分铝储备已反应完：

Fe(H2O)63+ + H2O ←→Fe(OH)(H2O)52+ + H3O+

这些铁铝多聚物可以非晶态或结晶态胶体形式包被粘粒和其他矿物颗粒。它们也可固持在膨胀性土壤矿物晶格间，避免晶格干燥失水或冷冻时塌陷。第七章已讨论过铁铝多聚物层间基团的产生及其对钾有效性的影响。

(四)可溶性盐类

土壤溶液中酸性、中性或碱性盐的存在是矿物风化、有机质分解或施肥的结果。这些可溶性盐类阳离子交换吸附的铝离子，增加土壤溶液酸度，这很容易由土壤pH值测出来。二价金属阳离子通常比一价金属离子对降低土壤pH值的影响大。

条施肥使条带中及条带周边可溶性盐浓度很高。这将进一步使铝、铁和锰进入土壤溶液，通过水解降低土壤pH值。条施肥量高对该条带土壤pH值的影响相当可观，对临界pH值的土壤，进一步酸化对植物生长可能有害。

(五)二氧化碳

近中性或含相当数量碳酸盐或重碳酸盐土壤的pH值在很大程度上受土壤空气二氧化碳分压的影响。含游离碳酸钙并与地表正常大气压下二氧化碳平衡的土壤，其pH值为8.5。如果这种土壤空气的二氧化碳分压升到0.02个大气压，土壤pH值将降至约7.5。

有机残体分解产生的二氧化碳与水结合形成碳酸。这种弱酸解离产生H+和HCO3-，成为又一个为土壤酸化提供H+的来源。根代谢活动也是个二氧化碳来源。

二、影响土壤酸度的因素

土壤酸度在作物生产系统中主要受以下因素影响：①化肥，特别是施用硝化过程中产生H+离子的铵态氮肥；

②作物移取盐基阳离子，包括交换H+的钙、镁、钾和钠离子；③先由H+，继而又被Al3+取代的盐基阳离子遭受淋失；④有机残体分解。

(一)肥料的酸碱度

一些肥料物质在土壤中留下酸性残余物，一些留下碱性残余物，还有一些似乎不影响土壤pH值。许多试验结果表明，植物氮、磷、钾三要素中以氮素肥料对土壤pH值和阳离子淋失影响最大，第五章讨论过铵态氮肥产生酸性的情况。

由可溶性磷肥，如重过磷酸钙（磷酸一钙）和磷酸一铵释出的磷酸能暂时使施肥区局部酸化，前者能使pH 值降至1.5，后者可使pH值降至3.5，这些酸能很快被中和，但其酸性反应产物可能继续影响土壤特性。

磷酸二铵刚施入土壤时会使施肥区的土壤pH值升至8左右，尽管在极酸土壤上这种变化很短暂，但所产生的碱性磷酸盐化合物可能会持续一段时间。磷酸二铵中铵硝化产生的酸度一般会抵消最初的碱效应。磷酸一铵的硝化也有相当的酸效应。

1933年Pierre建立了一种测定肥料酸碱度的方法，该法基于两种假设：

(a)肥料的酸效应是肥料中的全部硫和氯、1/3的磷和1/2的氮造成的；

(b)肥料中的钙、镁、钾和钠增加了土壤石灰性反应，从而增加了施肥土壤的pH值。

Pierre假定施入氮肥的一半以硝态氮被作物吸收，同时伴随吸收等当量的K+、Ca2+、Mg2+或Na+等盐基阳离子，并确信另一半硝态氮伴以H+被吸收，或代换植物根系上的HCO3-离子。尽管Pierre未明确考虑，植物确能直接利用大量NH4+，导致根际土壤酸化。

根据Pierre的计算，中和1公斤铵态氮所产生的酸需1.8公斤化学纯碳酸钙。硝酸钠或硝酸钙一类氮肥，因其陪伴盐基阳离子，而在土壤中留下碱性残余物。这种估算完全肥料当量酸碱度的修正方法已被官方农业化学家协会{Association of Official Agricultural Chemists(简称AOAC)}所采用，并被定为法定方法。

Pierre已证明，植物生长降低了铵态氮肥硝化产生的潜在酸度，即理论酸度。这是由于收获的作物或作物器官非等量地吸收无机阳离子和阴离子。

另一位研究者Andrews也研究过不同肥料对土壤酸碱度的影响。但他未考虑上述作物的影响，因此计算出的中和肥料产生酸度的石灰当量值比Pierre的高些。他们都认为，每公斤氮肥NH3转化成硝态氮时产生的酸度需3.57公斤化学纯碳酸钙才能中和，而且从土壤淋失每1公斤硝态氮带走3.57公斤化学纯碳酸钙或等当量盐基阳离子。据此计算出中和不同氮肥产生的酸度所需的石灰量。表11-1列出Andrews法与Pierre法的计算值。当前，列出的混合肥料和单一肥料酸碱度的数字是用法定的AOAC法即Pierre法确定的。

表11-1. 用Andrews和Pierre法计算的氮肥当量酸碱度*

资料来源：Andrews, The Response of Crops and Soils to Fertilizers and Manures, 2nd ed. Copyright 1954 by W·B·Andrews.

无论是哪一种方法（Pierre法还是Andrews法）估计不同形态氮肥的酸化效应更准确，但事实总是有些肥料产酸，有些不产。这一性质对管理有方的农场企业无关紧要，因这种生产体系强制施用适量石灰来保持适宜的土壤pH值，决定选用氮肥品种时只考虑施肥成本、市场货源和使用方法。

(二)盐基阳离子的损失

因种植和淋失使土壤盐基阳离子损失是土壤酸化的原因。作物吸收阳离子会降低或提高来自化肥、动植物残体或有机质等各种肥源的铵态氮硝化时产生的酸度，这在随后还将进一步说明。早期的推理认为，携有碱性盐基

阳离子的硝态氮应比铵态氮产酸少。SO42-等不像NO3-那样易迅速被作物吸收，故携有该酸性阴离子的铵态氮肥比氨或尿素等肥料产酸更多。试验结果证明了这一点。

Pierre及其同事评述了影响氮肥酸碱度的因素。温室研究结果表明，如果在测土壤pH值之前将非耕作土壤中可溶性盐类除去，则硝酸铵产生的酸度与其理论值基本相符。

Pierre及其同事的研究结果表明，与理论酸度值偏离程度与作物种类及作物的收获部分有关。结果表明，用植物或植物某部分吸收的氮（N）与吸收的过量盐基的化学当量数之差可定量说明这种偏差。过量盐基离子（EB）指阳离子总和（Ca2+、Mg2+、K+和Na+）减去阴离子总和（Cl－、SO42-、NO3－和H2PO4-）。

EB/N小于1.0的植物降低硝化产生的酸度，而EB/N大于1.0的植物增加硝化产生的酸度。选取了生长条件很不同的26种作物不同生育期的149个样本，测出EB/N比值。只有荞麦、烟草和菠菜等少数几种作物的EB/N 值略高于1.0，而禾谷类和牧草类作物的平均值分别为0.43和0.47，这就意味着分别只有43%和47%吸收的肥料氮产酸。作物不同部位的EB/N比也差异很大。

美国俄克拉荷马州立大学的Westerman计算了冬小麦生产系统中不同措施对施用铵态氮肥后产生酸度的影响，其值如表11-2所示。由于放牧和籽粒移取，所施用氮肥的理论潜在酸度分别降低了77%和97%；因移走麦秸（不含籽粒或不收获饲草），使所施用氮肥引起的理论酸度增加了120%。综合放牧与籽粒的移走、籽粒与麦秸的移走、放牧与籽粒及麦秸的移走等不同措施分别使其理论潜在酸度降低了87%、64%和70%。

表11-2. 冬小麦生产对施用铵态氮肥的理论潜在酸度的影响

资料来源：Westerman, Solutions, 25(3): 64 (1973).

(三)氮挥发

NH3挥发降低硝化作用，减弱土壤的酸化过程。反硝化损失N2、NO或N2O，在土壤中留下碱性残余物，生成的OH-离子与还原的NO3-等当量。

(四)硫的酸化作用

单质硫及其化合物形成硫酸酸化土壤。这一论题在第八章讨论酸雨时有相当的篇幅。这是某些地区土壤酸化的重要因素。

第三节第三节土壤缓冲体系

上述讨论表明，土壤酸度受许多因素影响。一个重要的因素是交换复合体上吸附的铝离子，这些铝离子在土壤溶液中水解成为不同电荷的多聚体，同时放出H+。有人指出，土壤表现得像具有缓冲作用的弱酸，抗拒土壤pH值的急剧变化，其缓冲机理可用下面简要的讨论来说明。

为便于讨论，可以假设土壤粘粒胶团是个大酸根，在主要被Al3+饱和时，其行为类同弱酸。吸附性铝离子与土壤溶液中的铝离子保持平衡，其水解增加土壤溶液中的H+，可用下式表示：

Al3+ + H2O →AlOH2+ + H+

如果加入少量碱来中和这些H+，溶液中的铝离子以Al(OH)3形式沉淀，则该体系的平衡及pH值将由吸附性铝离子向土壤溶液中移动来保持。这些铝离子又进一步水解，产生H+，使土壤pH值尽量维持加碱以前的水平。

然而，随着更多的碱加入该系统，上述反应继续使更多的吸附态铝中和，而加入的盐基阳离子则替换到土壤胶体上。结果该体系的pH值缓慢上升，而不像非缓冲体系或盐酸等强酸的中和反应那样以pH值的突变为特征。

上述反应也可逆向发生。不断向中性土壤加酸，溶液中的OH-被中和。当OH- 逐渐被加入的H+消耗，Al(OH)3溶解进入土壤溶液并逐渐交换土壤粘粒吸持的盐基阳离子，随着反应如此进行，土壤pH值连续缓慢下降。

土壤粘粒和有机质总量及粘土矿物性质决定土壤缓冲能力。一般认为，粘土矿物和有机质含量高的土壤缓冲能力强，比缓冲能力弱的土壤需要施用更多的石灰来提高土壤pH值。粘粒和有机质含量低的砂性土壤缓冲能力差，提高一定的土壤pH值所需石灰量少。一般以1∶1型粘土矿物为主的土壤（如老成土和氧化土）比以2∶1型粘土矿物为主的土壤（如淋溶土和软土）缓冲能力弱。

第四节第四节土壤活性酸度和潜在酸度的测定

一、活性酸度

土壤活性酸度可用数种方法进行测定。常用的有指示剂染色法，该法尤其在土壤速测中用得最多。采用这种方法，操作者技术必须娴熟，否则可能产生很大误差。目前，最精确、应用最广的是pH计法，有时也称为玻璃电极电位计法。

土壤pH W值是将pH值计的玻璃电极置于土壤-蒸馏水悬浮液中在pH值计刻度盘上读出的数值。在土壤水的悬浮液中常看到人所共知的悬液效应现象。搅拌土壤水悬浮液时，得到一个读数，悬浮液稳定后指针漂移到更高的pH W值。由于土壤胶体的行为很像弱酸，土壤胶体的非离子相由含有表面吸附性酸的固体构成。因此可以预见，当固体和电极紧密接触时给出较低的pH W值。这可由悬浮液的pH W值总是比上清液的pH W值低而得到证实。

并非所有研究人员都赞同上述机理造成悬液效应。一些人认为，这种效应由连接pH计两个电极所用盐桥产生的液接电位引起。用玻璃电极电位计成功地测量pH值要求K+和Cl-以相同的速率通过盐桥进行转移。如果盐桥和粘粒接触，带负电的粘粒吸引K+使之比Cl-扩散得快，这将产生一个高于H+活度产生电位的电位差。玻璃电极和盐桥周围的悬浮液越浓，液接电位就越大。为解决这一难题，将玻璃电极置于土壤悬浮液中，盐桥置入上清液中。

可溶性盐的存在影响土壤pH值，为了正确估测土壤酸度，测pH值前必须除去它们。通常用蒸馏水淋洗土样，再测无盐土壤的pH值。在样品多的常规分析时这要耗费许多时间。

另一种用于校正盐的酸化效应的方法是在土壤中加一种盐溶液，而不是加水。乍一看，加盐溶液来消除盐效应这很荒唐，但关于盐的主要难题是测不出其在土壤中究竟含多少，测出的pH值是否真实反映土壤酸度。因此，给土壤加0.01摩尔/升（mol/L）KCl或CaCl2溶液测定其pH S值。当然，这样测得的pH值比加水测定值要低，但土壤溶液含盐量与加入的盐溶液相比可忽略不计，因此与后者相比，其对悬浮液pH S值的影响微乎其微。这意味着由土壤溶液盐浓度的差别引起的pH值差异对测定加盐悬浮液的pH S值没有影响，因而比土壤水悬浊液测定的pH值更准确地估计土壤酸度状况。当然可以用蒸馏水淋洗土壤盐分，但向土壤加盐溶液测定pH S值更简便。英国一些研究人员已用此法计算出土壤石灰势。其计算公式如下：

pH - 0.5p(Ca2++Mg2+)

业已表明，对于特定土壤，在很宽的含盐量范围内该值相当恒定。

土壤pH值是交换性铝和氢离子的有用指标。pH值低于4时，通常有交换性氢离子；而pH值低于5.5时一般出现大量交换性铝；pH值在5.5~7.0时，以多电荷的铝多聚体为主。

二、潜在酸度

土壤pH值是土壤总体状况一个很好的指标。然而，类同弱酸介质中的酸活度不能指示所需施用的石灰量，因此必须考虑潜在酸度。一种加入已知量的酸或碱与土壤pH值变化相关的方法十分必要，该法称为石灰需要量测定法。

土壤石灰需要量不仅与土壤pH值有关，而且与土壤缓冲能力或阳离子交换量有关。如前所述，一些土壤比另一些土壤缓冲能力强，某一土壤测出的石灰需要量会与另一种土壤的迥异。土壤缓冲能力及交换量与其粘粒和有机质含量有关，两者含量越高，土壤缓冲能力越强。因此，粘土、泥炭土和腐殖土等土壤缓冲能力较强。若这类土壤呈酸性，则石灰需要量要高；而有机质含量低或不含有机质的粗质土壤缓冲能力弱。即使呈酸性，石灰需要量也低。

上述理论具有重要的实际意义。不加选择地为粗质地土壤施石灰可能导致过碱的严重后果，如缺铁、锰和其他微量元素。相反，同样的石灰施用量对砂土来说可能已经过量且对植物生长产生危害，但在酸性粘土上则完全

可能不足以把pH值提高到理想水平。必须根据已知土壤缓冲能力推荐石灰的合理用量。由于仅用pH值单一指标不能判定土壤石灰需要量，因此不熟悉土壤化学基本原理的人滥用pH值测试结果十分不妥。

三、土壤石灰需要量的确定

许多实验站和土壤测试实验室已为其服务的地区确定了主要土系和土类的石灰需要量。一旦完成这项工作，掌握了土壤pH值和土类的知识，使得及时推荐施石灰成为可能。如果尚未确定石灰需要量又必须做推荐时，必须考虑土壤质地和有机质含量。

确定土壤石灰需要量有数种方法。这里讨论的一种仅为说明测定机理，因其费时，所以并不常用。这一简易技术可阐明缓冲容量的意义和石灰需要量，此法也能用于确定降低土壤pH值所需要的酸或硫的用量。

该法是在一系列小烧杯或烧瓶中加入已知量的土样，再给每只烧杯加一定量酸或碱，常用的碱是氢氧化钙，酸是盐酸。为所有烧杯加水使溶液等容，待土样平衡后测定pH值，将pH值对加入酸或碱的毫克当量数作图，即可得出一条缓冲曲线。从这条曲线很容易确定石灰施用量。所得曲线如图11-3所示。

图11-3. Maumee砂壤土的石灰需要量曲线199800018312

如何使用这些资料可参考下面的例子。若某土壤不加酸碱的pH值是5.7，假定希望加足量石灰把土壤pH值提到6.2，未处理土壤时加入酸碱的毫克当量为零。从纵轴上pH值6.2处出发划一条横轴的平行线与石灰需要量曲线相交，再从交点向横轴划纵轴的平行线，该垂线在横轴的交点为0.067毫克当量（meq）的碱。因每只烧杯都加10.0克土，因此，这10克土的pH值从5.7提高到6.2必须加入0.067 meq的碱。如果决定使用方解石碎粉，其所需用量为0.067×0.05，即0.00335克。以亩计，假定耕层土壤重15万公斤，则需要50.25公斤方解石。

另一种更费时的方法是对一定量土壤加入已知量CaCO3。将混合物温育数月，待反应完全后测定样品pH值，可得出一条如上所述的缓冲曲线，表明了温育后的土壤pH值与该样品的CaCO3加入量之间的联系。美国俄亥俄州一例研究结果如图11-4所示。

图11-4. 俄亥俄州几种有代表性的土壤用CaCO3温育17个月后的滴定曲线 199800018313

[Shoemoker等, SSSA Proc., 25: 274 (1961)]

通常采用的方法是将土样加进一定量的缓冲溶液中改变溶液pH值。当酸性土样加进一定量溶液后，溶液pH 值的下降与原来土壤pH值及土壤缓冲容量成比例。通过加入已知量的酸校定缓冲溶液的pH值，能算出土壤pH 值提高到一定水平时的石灰需要量。

多年来已研究出许多缓冲方法。快速测定酸性土壤石灰需要量的Shoemoker、McLean和Pratt（SMP）单缓冲法（SB）已广为美国土壤测试实验室所采纳。其缓冲液由三乙醇胺、对硝基苯酚、铬酸钾和醋酸钙的稀溶液混配制成。

石灰需要量很不相同的土壤用SMP法都已得到一致的满意结果。此法尤其适用具有以下性质的土壤：石灰需要量大于4 meq/100 g土(>300公斤石灰/亩)、pH<5.8、有机质含量小于10%、并含相当数量的可溶性（可浸提）铝。然而，SMP-SB法用于石灰需要量低的土壤时有其局限性，用此法计算的值往往造成许多低盐基土壤过量施石灰。

比较过各种缓冲方法的可靠性。俄亥俄州立大学的McLean及其同事进行了综合研究，他们选择了美国12个州代表不同石灰需要量的54个土样来评价：①Y uan氏双缓冲法；②常规SMP-SB法；③修正的SMP法，即在几组pH值对和不同土壤/缓冲液比值条件下利用Y uan氏双缓冲性质修正；④Mehlich单缓冲法，此法依据以北卡罗来纳州老成土为主的一组土壤的交换性酸度。尽管不断修正SMP-SB法，令其具有双缓冲、快速测定和数学校正的特点，但对于石灰需要量极为不同的土壤来说，常规SMP-SB法在协调操作简便和结果准确性两方面仍是最令人满意的。对标准SMP-SB法的修正意见包括：缩小土壤溶液比，缩短振荡时间，以及对短时间“速测”间隔内的不完全反应加以校正。

热带地区可简单地根据降低铝的溶解度之需决定石灰用量。如在哥伦比亚，1meq/100g土交换性铝需推荐1吨石灰物质。在巴西，中和交换性铝所需石灰用量由下述关系式确定：

meq CaCO3/100g = 2×meq可交换Al/100g

美国北卡罗来纳州的Kamprath报道，降低1meqAl/100g土的铝溶解度所需石灰用量为0.25~0.54吨/亩。另一些研究者发现，在水成不饱和火山灰始成土和火山灰始成土上每中和1meq铝则需75公斤石灰/亩。

第五节作物生长的适宜土壤pH值

多年来，人们一直认为作物生长的适宜土壤pH值在6.5~7.0之间。然而，过去几年所做的研究已对这种假设的可靠性提出质疑。美国北卡罗来纳州的研究者提出，给温暖湿润的美国南部的氧化土和老成土施石灰将土壤pH 值提高到6.0~6.2以上，非但无益反而有害。这些研究者及其他科学家都认为，美国湿润温暖地区的红、黄壤需施足石灰来中和交换性铝。一些科学家在热带国家的研究也基本证实了这点。仅够中和大部分交换性铝铁的石灰用量足以使铁铝水化物含量高的大多数土壤的pH值升到约5.6或5.7，交换性铝少于有效CEC的10%。在一些水成不饱和火山灰始成土和火山灰始成土上，即使土壤pH值低于5.5，施石灰也是不必要的。相对于这种土壤的钙含量，其交换性铝水平不高。

美国北卡罗来纳州的研究人员提供的资料表明，施石灰使老成土和氧化土pH值达到7.0时的确有害。Kamprath报告了施石灰使红、黄壤的pH值达到7.0时会产生以下结果：

(a)降低透水性；

(b)减缓豆科和非豆科作物生长；

(c)减少植物吸收磷；

(d)减少植物微量元素的吸收。

加拿大艾伯塔省北部和不列颠哥伦比亚省东北部使用的石灰需长途运输，除苜蓿外，为敏感作物施用刚好足量的石灰将土壤中0.02摩尔升（mol/L）CaCl2浸提的水溶性铝降到1ppm毒害水平以下最经济。

美国中北部各州的研究人员，特别是俄亥俄州的McLean及其同事深信，淋溶土和软土类土壤施用石灰使土壤pH值提高到6.5~6.8最好。McLean指出，如果各种养分既供应充足又无任何元素达到毒害浓度，则土壤pH 值低于6.5时植物生长正常。由于并非大多数土壤普遍具备以上条件，因此美国中西部各州的淋溶土和软土上最好施用石灰使土壤pH值提高到6.5~6.8。这些研究者认为，对美国中西部各州的大多数土壤施石灰使pH值近于中性一般没有不良影响，这些地区作物吸收的主要是来自土壤释放的各种养分。

美国南部各州氧化土和老成土的理化性质主要受包被于粘粒表面的羟基铁铝（前面提到的多电荷多聚体）胶膜的影响，而软土这种包膜一般不多，这就解释了为何美国南部各州作物生长的最佳土壤pH值低于美国中西部及其他地区的理想pH值。必须注意，这只适用于一般大田作物，如玉米、小粒谷物、大豆、苜蓿、三叶草等类作物，而烟草、马铃薯及其他作物则除外，它们可能受与pH值高低有关的病害及微量元素缺乏的影响，故应满足其各自生长所需的pH值。

第六节石灰物质

通常土壤所用的石灰物质包括钙的或钙和镁的氧化物、氢氧化物、碳酸盐和硅酸盐。钙、镁单独存在不能称为石灰物质。除上述阳离子外，陪伴阴离子必须能降低土壤溶液中的氢离子活度，因而降低土壤溶液中铝离子活度。

石灰物质与酸性土壤反应的机理很复杂。对将要叙述的大多数普通石灰物质来说，反应始于石灰物质提供的OH-或SiO32-对土壤溶液中的H+的中和反应。石灰物质加入土壤后的基本反应可以碳酸钙为例说明，CaCO3在水中的行为如下：

CaCO3 + H2O →Ca2+ + HCO3-+ OH-

H+(土壤溶液中) + OH- →H2O

该反应的速率及CaCO3的溶解速率直接与OH-释出溶液的速率有关。只要土壤溶液中H+充足，Ca2+和HCO3-就源源不断进入溶液，而当H+浓度降低后，Ca2+和HCO3-的溶解也下降。

酸性土壤溶液的H+浓度与Al3+、羟基铝离子或羟基Fe3+离子的水解有关，而其水解又受该体系内粘粒和有机质含量影响。随着H+不断移出土壤溶液，最终铁、铝离子会沉淀，并被钙、镁离子或其他盐基阳离子从吸附位上置换出来。交换性铝和羟基铝、铁以Al(OH)3和Fe(OH)3沉淀后，土壤剩余的酸度仅来自本章前面所述的其他来源。

由于必须能中和土壤溶液H+的材料才属于石灰物质，故石膏（CaSO4·2H2O）和其他中性盐不属于石灰物质。事实上，施中性盐会降低土壤pH值，特别是条施这些中性盐，会取代土壤局部的吸附性Al3+，有时会明显降低该处土壤的pH值。

氧化钙（CaO）是惟一能确切称为石灰的物质。这就是通常所说的生石灰，是一种白色粉状物，不易处置。生石灰由在焦炉或熔炉中煅烧方解质石灰石而成。煅烧过程中放出二氧化碳剩下氧化钙。生石灰的纯度取决于原料的纯度。因该产品为粉状，且具腐蚀性，因此用纸袋装运。一旦施入土壤，立即发生反应。

当需要极快的施用效果时应选用氧化钙或氢氧化钙。但氧化钙可能很难和土壤混匀，因其施入土壤后吸收的水使其立即形成片状或球状颗粒，在颗粒表面形成一层碳酸钙使之硬化，在这种情况下，它可在土壤中保持很久。只有施用时与土壤充分混合才能防止其结块。

以质量计，所有常用石灰物质中氧化钙最有效。与纯碳酸钙比，纯氧化钙的中和值，即碳酸钙当量（CCE）为179%。讨论各种石灰物质的中和值时，这一点显得十分重要。

二、氢氧化钙

氢氧化钙［Ca(OH)2］常称为熟石灰。像氧化钙一样，也是一种白色粉状物，难于处置，施入土壤后很快发生中和反应。

氧化钙水化形成熟石灰，产生很多热量，一经反应完全，便可进行干燥，封装于纸袋中。产品纯度各不相同，化学纯化合物的中和值为136%，若以质量计，在常用的石灰物质中，氢氧化钙的效果位居第二。

三、碳酸钙和碳酸钙镁

钙镁碳酸盐在自然界中分布广、种类多。结晶碳酸钙（CaCO3）称为方解石或方解质石灰石。碳酸钙和碳酸镁以等分子比存在的结晶碳酸钙镁［CaMg(CO3)2］称为白云石，以其他比例存在的碳酸钙镁叫做白云质石灰石。高品位的石灰石经变质作用形成大理石。高品位石灰石矿床广泛分布于美国和加拿大。

常常露天开采石灰石。先挖去表被土壤和无用的岩石，然后用炸药爆破外露的石灰石，炸碎的岩块一般要能适合采掘和破碎设备的尺寸。采出的岩块压碎成2.5厘米或更小的岩块，以便碾磨和粉碎。经过一个或几个指定规格的网筛，将粉粹的石灰物质分级，农业品级的石灰物质格外需要分级，其规格相当严。经以上加工后一般就露天存放，可散装或袋装运走。

结晶石灰石的质量取决于所含粘土等杂质的数量。其中和值多在60%~70%或略高于100%。将化学纯碳酸钙的中和值人为地定为100%，因此理论上化学纯白云石的中和值近于109%。但因含有杂质，大多数农用石灰石的中和值（即碳酸钙当量）多在90%~98%之间。

四、泥灰岩

泥灰岩是松软、不坚固的碳酸钙矿床，常与泥土混在一起，通常很潮湿。美国东部许多州都有泥灰岩且易于开采。尽管已知岩层可厚达9米，但矿床往往很薄。挖去表土后，用索斗铲或挖掘机开采，新采出的泥灰岩堆放干燥后可施入土壤。

泥灰岩含镁量一般都不高，其作为石灰物质的价值取决于粘土的含量，中和值一般为70%~90%，与土壤的反应和方解石一样。

五、炉渣

属于炉渣的几种物质中有三种对农业很重要。

(一)高炉炉渣

第一种炉渣是高炉炉渣，它是生产生铁的副产品。碳酸钙在铁还原反应中失去二氧化碳形成的氧化钙再与熔融的硅结合形成炉渣，出炉后慢慢在空气中冷却，或浇水迅速冷却。冷却后的产物经磨碎、过筛后用敞车或卡车装运。

作为石灰物质，炉渣其实是硅酸钙起作用，施入酸性土壤后形成的偏硅酸微弱解离，提高了土壤pH值。高炉炉渣的中和值约在75%~90%之间。高炉炉渣常含相当数量的镁。田间试验结果表明，施入的钙镁量相等时，炉渣对作物的效果如同石灰石粉。

(二)钢渣磷肥

第二种炉渣叫做钢渣磷肥或酸性炉渣或托马斯磷肥，已在第六章讨论过。这种炉渣是碱性平炉法用高磷铁矿石生产的生铁炼钢的副产品。铁矿中硅和磷等杂质与石灰熔合成炉渣排出，冷却、磨细后多以36公斤或45公斤袋装销售。除含磷外，这种钢渣的中和值约为60%~70%。它通常作磷肥而不作石灰物质用，但因其具有一定的中和值，故用在酸性土壤上更好。是否可用它作磷肥取决于是否比其他磷肥更经济。

第三种炉渣来自电炉还原磷矿石制备单质磷。硅和氧化钙熔化时形成炉渣，产物主要是硅酸钙。出炉后用水冷却。炉渣是废料，售价低廉，一般仅施用于生产厂周围。它含有0.9%~2.3%的P2O5，不经磨碎。电炉炉渣的中和值在65%~80%之间，与土壤的反应同上述高炉炉渣的相似。

生铁和钢的冶炼过程中也可产生炉渣，主要由钙和硅组成，其中和值可达89%。表11-3中的温室长期试验结果，表明它是很好的石灰物质。

表11-3. 红三叶草对Kimberley电炉炉渣及其他石灰物质的反应

资料来源：Beaton等, Can. J. Plant Sci., 48: 455, 1968).

六、其他石灰物质

各地就近利用的其他一些石灰物质有：燃煤火电厂的煤尘、工业废水处理厂的污泥、水泥生产中的除尘（Cottrell式）石灰或烟道尘、葡糖钙、纸浆厂石灰、电石钙、乙炔钙、肉联厂石灰等等。这些副产品所含的钙、镁化合物及其他成分各不相同。

七、石灰物质的中和值

各种石灰物质中和酸的能力明显不同。就此而言，石灰物质的价值取决于其单位质量能中和的酸量。这一特性与石灰物质的分子组成及纯度有关，换言之，与其脱离惰性杂质（如粘土等）的自由度有关。纯碳酸钙是确定其他石灰物质中和值的标准，其中和值规定为100%。碳酸钙当量（CCE）定义为农用石灰物质的酸中和能力，以碳酸钙质量百分数表示。

分子组成是化学纯石灰物质中和值的决定因素，可用下列方程式阐明其反应：

CaCO3 + 2HCl →CaCl2 + H2O + CO2(1)

MgCO3 + 2HCl →MgCl2 + H2O + CO2(2)

以上两个方程式中分子的比例相同，即每分子碳酸盐中和2个分子酸。然而，碳酸钙的分子量为100，而碳酸镁（MgCO3）的只有84，也就是说84克碳酸镁与100克碳酸钙中和的酸等量。那么，100克碳酸镁比等量碳酸钙多中和多少酸呢?用下面简单的比例式很容易求出

84 : 100 = 100 : x

x = 119

因此，以质量计，等量的碳酸镁所中和的酸量是碳酸钙的1.19倍，与CaCO3的中和值（100%）相比，碳酸镁的中和值为(1.19/l)×100=119%。同样的方法可计算出其他石灰物质的中和值。几种化合物的中和值如表11-4所示。利用这些数值可简单直接地比较石灰物质之间的中和特性。这些数值是商用石灰物质的一种保证。后面还将讨论一些其他表示石灰物质价值的方法。

表11-4. 一些常用石灰物质纯组分的中和值

八、钙镁含量

石灰物质的组成有时用钙镁元素含量表示，如化学纯方解石含钙40%，化学纯碳酸镁含镁(24/84)×100=28.6%。显然，将含钙百分数换算成碳酸钙当量必须乘因数2.5；将含镁百分数换算成碳酸镁百分数则需乘以84/24=3.5。如果石灰石的保证含量以元素表示，计算与该元素百分含量等价的碳酸盐含量很简单。

九、钙镁氧化物含量

石灰石的品质也可用钙镁氧化物当量表示，例如纯方解石是100%的碳酸钙，含钙40%。假定我们并不想用碳酸钙或钙含量，而用氧化钙（CaO）表示，氧化钙的分子量为56，这无疑是16克氧与40克钙化合。如果碳酸钙中的钙含量以氧化钙表示，则含有(56/100)×100=56%的氧化钙当量。因此，将钙的百分含量换算成氧化钙百分数只需乘以1.4（即56/40）。若将碳酸钙的百分含量换算为氧化钙的百分含量只需要给碳酸钙的百分含量乘以0.56（即56/100），同样可求出含镁石灰石的各个因数。

十、碳酸盐总量

石灰品质的另一种表示是碳酸盐总量，即用石灰物质碳酸盐百分含量总和来表示。例如，假定石灰石含碳酸钙78%和碳酸镁12%，则其碳酸盐总量为90%。

十一、各种表示法的换算因数

上面已介绍了几种转化的换算因数，例如将钙的百分含量换算为氧化钙的百分含量。有时也需将氧化镁或碳酸镁的百分含量换算为碳酸钙当量，可由下例说明。假定石灰石保证含量为：

CaO 35%

MgO 15%

再假定期望用碳酸钙当量表示这一分析结果，如果没忘记56克氧化钙等价于100克碳酸钙，就得到换算因数，样品的氧化钙百分含量乘以100/56就是其碳酸钙当量62.5%（即35%×1.785）。

如何将氧化镁换算成碳酸钙当量呢?从两者分子组成可知，1摩尔氧化镁或碳酸钙能中和等量的酸。1摩尔（即1克分子量）氧化镁为40克，而1摩尔碳酸钙为100克，换句话说，40克氧化镁与100克碳酸钙中和等量的酸。因此，要做的是将该样品中15%的氧化镁乘以2.5（即100/40），氧化镁含量就换算成碳酸钙当量了。将得数37.5%加上62.5%就是该石灰石的总中和值，即碳酸钙当量为100%。

只要给定石灰石某种组分含量，就能通过换算因数以任何期望方式来表达石灰石的价值。表11-5列出一些换算因数，学生可推导出这些以及其他未列出的换算因数。

表11-5. 石灰石的换算系数

十二、石灰的细度

不仅分子组成和含惰性杂质限制农用石灰的有效性，石灰的细度也同样重要，因各种物质的反应速率取决于其与土壤的接触面。氧化钙和氢氧化钙等石灰物质本身为粉状，因而无细度问题，但结晶石灰石则全然不同。

一定量的粉碎石灰石与土壤混匀后，其反应视颗粒粒径而定。颗粒粗则反应微弱，颗粒细则反应剧烈，表11-6的资料充分说明了这点。颗粒细碎的显然比颗粒粗大的石灰石与土壤反应更快。研究结果清楚表明，与小于100目的颗粒相比，随着在土壤中停留时间延长，粗粒的有效性会持续上升。这些相对有效性依土壤pH值变化而变化，且受不同参照pH值的影响，参照pH值越低，则其与小于100目颗粒相比的相对效率越高。

表11-6. 田间条件下参照pH值与平衡时间对不同粒级白云质石灰石的相对有效性的影响(Withee粉壤，美国威斯康星州Marshfield)

资料来源：Love等, Trans. 7 Int. Congr. Soil Sci., IV. 37: 293 (1960).

图11-5表明施入土壤2年后使土壤pH值提高到一定水平所需特定粒级的石灰用量。从图中可看出，要达到一定的pH值，细粒石灰所需用量远少于粗粒的，低参照pH值时尤为明显。

图11-5. 田间条件下平衡2年后各种粒级白云质石灰石用量对Withee粉壤pH值的影响 199800018317

[Love等. Trans.7th Int. Congr. Soil Sci., IV. 37: 293 (1960)]

表11-6和图11-5表明，细碎的农用石灰对提高土壤pH值调节最快，但石灰石的成本随其粉碎的细度而增加。因此，要最低限度地粉碎石灰物质，使其仅含足够迅速改善土壤pH值的细粒，即农用石灰粗细颗粒并存。许多州要求75%~100%的石灰通过8~10目筛，20%~80%的石灰通过8~100目之间的任何一种筛。这样，石灰物质的粗细颗粒分布比例恰当。

第七节评价农用石灰的快速方法

评价农用石灰最好的标准是其在大田土壤中的效能。在实验室小容器内石灰与土壤的反应也是评判的有效方法。但因石灰和土壤进行反应要用2~6个月，所以这两种方法太耗时。石灰物质的反应能力不仅取决于纯度和粒径分布，还取决于硬度和镁含量。从大规模利用考虑，总是期望能对大量石灰样品快速评价，因为需要知道其反应能力以便制订完好的促销计划，同时保护消费者利益。

人们已研究出数种实验室测试法。美国马里兰州的研究者报道了EDTA钠盐沸液消化石灰样本的方法，根据相似方法处理纯方解石的分析结果来计算石灰的效能。再把这些石灰效能值与其改变土样pH值的效果对比，结果见表11-7。显然，这种化学方法能对大多数石灰物质的效果可做出良好估计。

表11-7. 石灰在土壤悬浊液中引起pH值改变的相对效能

资料来源：El Gibaly等, SSSA Proc., 19: 301 (1955).

Shaw和Robinson根据石灰物质在氯化铵中的溶解性研究出了另一种方法。将此法的结果与石灰物质和土壤一起温育的结果对比表明，氯化铵溶液溶解法能很好地评估石灰的农用价值。

上述方法测定不同粒径方解石和白云石反应能力的结果见图11-6。从图中可得出两条：第一，单个颗粒越粗，石灰物质反应能力越低，白云石和方解石均如此；第二，每种相同粒级互比，白云石的反应能力都不如方解石。

图11-6. 不同粒级方解石和白云石在5N 沸NH4Cl溶液中的反应速率 199800018320

[Shaw等. Soil Sci., 87: 262 (1959)]

石灰的反应能力部分地与其粉碎细度有关，暴露面积越大，与土壤的反应越快。但根据平滑固体颗粒算出的表观表面积不能代表其总表面积。正如USDA的研究者用惰性气体表面吸附技术发现的那样，石灰颗粒可能是多孔的。他们发现用气体吸附技术测出的总表面积比根据粒径测出的表面积大得多，还发现所得结果与用氯化铵技术测得的石灰反应能力密切相关。

第八节石灰物质的选用

石灰物质的优劣由中和值、含镁量、细度、反应能力和含水量等性质决定。普遍认为，粒径是选用石灰物质主要考虑的因素。美国一些州使用一种方法，即把通不过8目筛至2.5厘米的颗粒视为完全无效。规定其细度分级为零；规定能过8目而通不过60目筛的颗粒为50%有效。一般认为，能过60目筛的颗粒100%有效。加拿大使用的有效度分级系统是：通不过Tyler 10号筛的颗粒有效度为零；通过10号筛但通不过60号筛的为40%；能过60号筛的定为100%。这些有效度分级不可能准确代表石灰物质的实际溶解度，但确能用来客观评价各种石灰物质的适用性。

石灰物质有效碳酸钙（ECC）等级是其碳酸钙当量（纯度）和细度因子的乘积。细度为以上规定的三种粒级的百分含量与相应有效度因子乘积的总和。表11-8列出了具有不同效能的碳酸钙含量的两种石灰物质的例子。

表11-8. 细度对两种石灰物质有效碳酸钙(ECC)含量的影响

资料来源：Murphy 等, Situation 1978, TVA Fert. Conf. Bull. Y-131, Muscle Shoals, Ala.: National Fertilizer Development Center-Tennessee

V alley Authority, 1978.

还应该考虑石灰的含镁量。对许多缺镁土壤应鼓励使用白云质石灰石。对于粉碎到符合当地施用规格、含镁量大致相同的石灰石，施入土壤的单位中和值成本是最好的选择标准，成本计算方法已做过说明。第十五章将指出每一美元的石灰投资所获的报酬很大。

如果细度相同，一般应选用施入土壤的单位中和值成本最低的石灰物质。假定有可供选择的方解石（CCE=95%）和白云石（CCE=105%），而且它们具有相同的细度或机械组成；再假定两者施入土壤均花费12美元/吨。按中和值计算，每吨方解石成本为(105/95)×12=13.26

美元，而白云石每吨只花12美元。此外，白云石还含镁这种许多湿润地区土壤不太丰富的养分。

只要可能，就该按某种化学快速法测定石灰物质的反应能力。若没可能，消费者则应该以石灰物质的细度、中和值、含镁量和施入土壤每吨中和值的费用为依据。

第九节 农业中施用石灰

美国和加拿大许多地区的酸性土壤上施用石灰增产效果惊人。美国最需施用石灰的地区是东部、南部、中西部和远西部各州的湿润地区。加拿大需施石灰的土壤主要限于大西洋沿岸和中部各省的多雨地区和不列颠哥伦比亚省西部。

值得注意的是，美国华盛顿州东部和爱达荷州北部等太平洋西北内陆地区，土壤不断酸化是个较新的土壤管理问题。加拿大草原省份和不列颠哥伦比亚省东北旱农区土壤酸化也是新问题，那里土壤pH 值小于或等于6的耕地区有3500多万亩。

降雨量低和淋溶很少的地区几乎无需施石灰，如美国大平原各州的部分土壤，西南部、山间和远西部各州的旱地、灌溉盐土和盐碱土。加拿大草原省份的大多数土壤亦是如此。施石灰还有助于管理苏打土。

施用含氮、磷、钾等植物主要养分的肥料获得作物反应后，人们总能正确认为这种效应是克服缺乏某一养分的直接结果。然而，施用石灰的效应可能并不总能归为钙或镁的植物养分价值。

一、直接效益

铝毒害可能是许多酸性土壤限制作物生长最重要的因素，尤其是pH 值低于5.0~5.5的土壤。过量的铝会抑制植物根细胞分裂；使土壤、根内和根表的磷固定为低有效态；降低根呼吸；干扰某些控制细胞壁多糖沉积的酶；与果胶质联结使细胞壁变僵，抑制植物对钙、镁、磷几种元素和水分的吸收、运输和利用。因此，不能怀疑酸性土壤施用石灰最直接的效益可能是降低了铝和锰的活度（即溶解度）。铝和锰离子对大多数作物都有毒害作用，除非浓度很低。酸性土壤上看到作物不正常生长主要由于土壤溶液中铝和锰离子浓度大。石灰施入酸性土壤后铝和锰的活度降低并移出土壤溶液。表11-9说明酸性土壤施石灰对大麦生长的良好影响。显然，石灰处理提高了土壤pH 值又大大减少了可浸提铝。

表11-9. 石灰对Hudson 大麦及Tatum 表土pH 值和可浸提铝水平的影响

资料来源：Foy等, Agron. J., 57: 413 (1965).

铝和锰离子不仅毒害植物，而且土壤溶液中增加铝会降低植物吸收钙镁，铝限制植物吸收钙的影响如图8-16（见第8章）和图11-7所示。

图11-7. 非淋洗底土上棉花地上部铝和钙的浓度关系 199800018323

[Soileau等, SSSA Proc., 33: 919 (1969)]

当pH值低于或等于4.5时，施石灰的另一种好处是消除H+毒害，氢离子不仅对植物根细胞膜，而且对许多有益微生物的生长有害。

业已发现，不同作物甚至同一作物不同品种对铝毒害的敏感性差异很大。USDA的Foy及其同事发现大豆、小麦和大麦等作物的不同品种对土壤溶液中高铝浓度的忍耐性差别很大，图11-8是这种不同影响的一例。

图11-8. 铝对生长在含有2ppm钙的1/5 Steinberg溶液中Perry(a)和Chief(b)两个大豆品种根系的不同影响。从左到右分别为0、8、12ppm

的铝199800018324

[Foy等. Agron. J., 61: 505 (1969)]

作物对过量锰的耐受力也不同。如油菜对锰毒害很敏感，而大麦的耐性高得多。

二、间接效益

虽然没有人怀疑钙镁在植物营养中的重要性，但施石灰得到的效益远比加入某种缺乏的营养元素后预期得到的单一效应广泛得多。本书的其他论题中曾阐述过石灰物质许多的间接效益，这里再总结一下并列出几个方面。

(一)对磷有效性的影响

前面已论述过土壤有效磷和土壤pH值的关系。pH值低且铁铝含量高的土壤因磷和铁铝化合物反应使磷的有效性降低。为这些土壤施石灰令铁铝失去活性可提高植物有效磷水平。

若过量施用石灰使土壤pH值大大升高，因生成钙镁磷酸盐沉淀也会降低磷的有效性。施用石灰应计划周密，必须保持pH值在5.5~7.0之间，以获得最大的磷肥效益。但生产实践中一般避免施石灰使pH值升到6.5以上，因为前面已说过，这可能会降低某些微量元素的有效性。

(二)对微量元素有效性的影响

第九章讨论过土壤pH值影响微量元素的有效性。除钼外，微量元素有效性随pH值降低而增加。这可能有害，因为许多微量元素只有浓度很低时无毒害。铝、铁和锰的溶解度随酸度增加而增加，除毒害作用外，它们还影响植物对钙镁和其他盐基阳离子的吸收。适量施用石灰会使铝、铁和锰失去活性，从降低铝毒害和提高养分有效性考虑，一般土壤pH 5.6~6.0最好。高pH值对锰和铁有效性的影响前面已做过论述。

施石灰能改善作物的钼营养，土壤pH值超过7.0的土壤很少缺钼，但因影响其他元素的有效性，故对湿润地区大多数作物一般推荐施石灰时避免使土壤pH值达到或高于7.0。

(三)对硝化作用的影响

大多数使铵盐向硝酸盐转化的生物需大量活性钙。施石灰使pH值达到5.5~6.5会促进硝化作用，植物残体和土壤有机物在这样的pH值范围内比在更酸的土壤中分解快。施石灰对有机氮矿化和硝化作用的影响见表11-10。恰在温育前施石灰几乎可使有机氮的矿化增加1倍。而取样前1年或2年施入的石灰对其中两种土壤矿化氮的释

放很少或毫无影响。培养初始时加入石灰增加了硝化作用，但在本试验室试验中，原先大田施入的石灰对硝化作用的影响更大。

表11-10. 三种酸性土壤上施与不施石灰培养4周后土壤有机氮的矿化和硝化*

资料来源：Nyborg和Hoyt, Can. J. Soil Sci., 58: 331 (1978).

(四)对固氮的影响

适量施用石灰有利于共生和非共生固氮。如第五章指出的那样，土壤pH值低于6.0对某些豆科作物根瘤菌如苜蓿根瘤菌的活性影响很大（见图5-2）。由于施石灰增加固氮量，并有更多的有机物和氮还田，故能促进豆科作物生长。施用适量石灰的土壤中非共生固氮生物固定更多的大气氮，使玉米和小粒谷物等作物含碳残体迅速转变为腐殖质。土壤氮水平的提高意味着稳定态有机质含量更高，土壤肥力状况更好。

(五)对土壤物理条件的影响

施石灰可改善细质地土壤的结构，这主要是增加了有机质含量和钙饱和胶体絮凝作用的结果。石灰对土壤结构的良好作用包括减轻土壤板结、小粒种子作物出苗更齐和土壤耕作耗能更低。但若给氧化土和老成土过量施石灰（超过中和交换性铝所需量）会导致土壤结构恶化，继而降低土壤透水性。本章前边提过这点。

已知碳酸钙细粒能改善苏打土物理状况。碳酸钙溶解使电解质浓度增加似乎是防止粘粒分散和土壤导水性下降的主要原因。

(六)对病害的作用

施石灰改善土壤酸度对防治某些植物病原体可起重要作用。施石灰可减轻植物根肿病危害的效果见表11-11。这是一种降低甘蓝类作物产量、使浸染根肿大变形的病害。石灰不直接影响根肿病原微生物，但pH值大于7.0时，根肿病菌芽孢的萌发受到抑制。

表11-11. 施石灰对花椰菜根肿病危害的影响

资料来源：Waring, Proc. 22nd Annu. Lower Mainland Hort. Improvement Assoc. Grower’s Short Course, Lower Mainland Horticultural Improvement Association and Columbia Ministry of Agriculture, pp. 95-96 (1980).

另一方面，施石灰也增加一些病害的发生，如根茎作物斑点病。已知施石灰使土壤pH值近于中性时会加重小麦全蚀病侵染，造成减产。

第十节石灰物质的施用

一、施用位置

由于石灰在土壤中移动缓慢，最初其良好作用仅限于施用点周围。因此，表施不与土壤混合对改善底土酸度无直接效果。几项研究中已观察到表施石灰需10~14年才能提高15厘米深处土壤的pH值。

美国俄亥俄州Wooster粉壤上田间试验结果表明，阳离子明显地向深层运动（表11-12）。显然，使表层土壤pH值维持在6.0、6.5和7.2时能降低较深根层的酸度。其他一些试验点，包括缅因州的一个6年试验，也观察到类似结果。一定年限内使表土保持在适宜pH值水平至少是部分解决底土酸化问题的实用方法。

表11-12. 连续施用石灰对俄亥俄州Wooster粉壤pH值的影响

资料来源：Ohio Agronomy Guide 1983-84. Columbus, Ohio: Cooperative Extension Service, Ohio State Univ., 1983.

用现有耕作设备将表施石灰混入深层可中和底土的酸度。美国亚拉巴马州表施石灰混入深度对棉花和玉米生长的影响调查表明，把石灰混到45厘米深度促进了棉根生长量和根深（图11-9）。然而，有个试验点将石灰混至15厘米以下并未增加籽棉产量（图11-10）。另2个试验点把石灰混入30厘米以下也未增产。石灰混入土壤深层在一种土壤上对玉米籽粒和秸秆产量毫无影响，而在第二个地方又很见效。在一些情况下很可能是生育期中适宜的雨量及降雨分布补偿了根系发育过浅。

图11-9. 石灰混合深度对棉花根量和根深的影响。从左至右：未施石灰；施于0-15厘米；施于0-45厘米。

[Doss等. Agron. J., 71: 541 (1979)]

图11-10. 石灰混入深度对(a)籽棉和(b)玉米籽和秸秆产量的影响。Thorsby的试验始自1973年；Marvyn和HeadLand的试验始自1974

年 199800018330

[Doss等. Agron. J., 71: 541 (1979)]

巴西的研究结果见图11-11。将石灰混到更深，直至60厘米，仍显著增加玉米产量。

图11-11. 石灰混入深度对玉米产量的影响 199800018331

[Bouldin, Cornell Int. Agr. Bull. 74, Ithaca, N. Y. Cornell Univ. (1979)]

在免耕制度下，数年内表层2~5厘米的土壤酸度就变得很强，这主要是氮肥表施造成的结果（表11-13）。防止产酸效应的土壤管理措施是连作免耕行播作物生产系统的重要组成。幸运的是，这种酸化集中在土壤表层，易

于通过施石灰来纠正。

表11-13. Maury粉壤上不同耕作方法、施氮和施石灰连作7年玉米对土壤pH值的影响

资料来源：Blevins等, Agron. J., 40: 322 (1978).

美国俄勒冈州的研究者研究了石灰与土壤局部混合以降低石灰用量。在生长箱条件下，石灰与30%的土壤混合而不是完全混合时，获得了小麦干物质的最高产量（表11-14）。

表11-14. 在生长箱条件下石灰与不同体积的土壤混合对Nugaines冬小麦生长的影响*

资料来源：Kauffman和Gardner, Agron. J., 70: 331 (1978).

酸性土壤上产量低的原因之一是很难除草。在Maury粉壤上，pH值对撒施三嗪除草剂效果的影响见图11-12。效果差的原因与pH值低时西玛津降解和土壤吸收增强有关。

图11-12 在Maury粉壤土上pH值对玉米杂草防治的影响 199800018333

[Kells等. Agronomy Notes 12 (2), Univ. of Kentucky (1979)]

二、施用石灰的设备

供应商直接将石灰运到农田散装撒施非常有效。通常用旋转式卡车撒施机从卡车尾部扇面形撒施石灰，这种设备不如装备有盖漏斗车或输送机的设备将石灰施得匀。

各种水中或肥料溶液中悬浮的石灰制剂被称为“液体石灰”，是施石灰的新方法。用来制造传统悬液肥料的混拌设备能直接用于生产液体石灰。通过20号至325号筛的石灰颗粒最理想，但过100号筛的石灰可能最常用。石灰和水各50%的配法最流行。液体石灰的主要特点是：

(a)分布均匀，无粉尘；

(b)细碎的石灰颗粒与土壤反应迅速；

(c)每次施用只需很少量（如施37.5~75公斤/亩石灰物质）；

(d)能迅速改善pH值极低的土壤；

(e)每年常规施用有利于保持适宜pH值水平；

(f)该法施石灰成本一般高出干施2~4倍，因此必须考虑是否经济；

(g)液体肥料商可为难以得到普通石灰的地区供应液体石灰。

尿素硝酸铵溶液能用来悬浮石灰物质。只要没有CaO就没有氨挥发问题。悬液施入土壤后立即混合，能消除尿素水解造成的潜在氨损失。

氮-钾-石灰悬液正用得很成功，可否在石灰悬液中加磷还有待确定。美国堪萨斯州立大学的Winter进行的研究表明，石灰-除草剂悬液能安全地用于粒用高粱和大豆生产。

无论采用何种方法都应该注意保证均匀施用石灰。作业开始时检查其撒布情况有助于纠正撒施不匀，并且不漏行。撒布不匀可能造成一块地不同部位的石灰有多有少，作物相应地也长不齐。

第十一节影响选用施石灰方案的因素

显然许多因素影响石灰施用方案的选用：

(a)待种植作物的石灰需要量；

(b)土壤质地、有机质含量和pH值；

(c)石灰施用时间和次数；

(d)石灰物质的性质与价格；

(e)耕作深度。

一、作物石灰需要量

不同作物对施石灰的反应各不相同。正如前面所说，其反应特性并不总为人所知。但一般确能看到一些作物在酸性土壤上正常生长，而另一些则不能。制订土壤施石灰计划时首先要考虑待种作物种类。欧洲越桔、酸果蔓、杜鹃花和山茶等作物在酸性土壤上长得最好，而草木樨、苜蓿和甜菜等另一些作物在中性至微碱性土壤上长得好。在氧化土和老成土上，玉米和小麦作物在pH5.5~5.8的条件下生长良好；而在风化程度不如氧化土和老成土高的软土及同类土壤上它们可能在pH6.0~6.4的范围内才长得好。值得注意的是，软土上的结果主要依据轮作制的产量，其中豆科是玉米的氮源。

二、土壤质地和有机质含量

前面曾讨论过这一重要问题。如果土壤质地粗、有机质含量又低，改变相同的pH值需要的石灰用量肯定比细质地或富含有机质的土壤少。给粗质地土壤过量施石灰并非罕见，但是了解土壤基础化学知识，有助于避免过量施石灰。在土壤测试服务方便的地区应寻求指导；在缺少土壤测试机构的地区，有经验的人有一个土壤速测箱即可。

三、石灰施用时间和次数

在有豆科的作物轮作中，应在播前3~6个月施石灰，这对极酸土壤尤为重要。苜蓿播前几天才施石灰，结果可能令人失望，因施入的石灰没有充分的时间和土壤反应。如果冬小麦收后接着种三叶草，石灰最好施在种小麦时。应将苛性石灰［CaO和Ca(OH)2］在播前充分撒匀，以免损害出苗。散装撒施时，更便于在任何方便的时候施石灰，如在夏季和秋季收干草后或放牧时便是用卡车到田间施石灰的好时机，这也有助于分散石灰商的销售高峰。

石灰施用的次数取决于土壤质地、施氮、作物移取以及石灰用量。砂质土壤最好少量多次地施；而粘质土壤宜多量少次。石灰物质的种类一定程度上也决定施石灰次数，细碎的石灰与土壤反应快，但持续时间比含适量粗粒的石灰短。

确定是否再施石灰的最好办法是土壤测试。一般每3~5年取样一次，砂性土则应更勤些。

四、耕作深度

越来越多的农民将耕深由过去的15~18厘米增加到25厘米。目前，推荐施石灰主要针对15厘米耕层土壤，耕深加到25厘米时，推荐的石灰量至少要增加50%。

小结

(1)酸指易于向其他物质放出质子（氢离子）的物质；碱指易于接受质子的物质。

(2)酸分为强酸和弱酸。强酸指解离度大的酸，弱酸解离度微弱。本章讨论了酸活度及其表示法，叙述了pH 值概念，此概念扼要地描述了弱酸的活度，阐述了酸的中和作用，并以适宜的方程式来说明，揭示了缓冲原理及缓冲体系。

环境土壤学

土壤剖面：土壤垂直向下的一个切割平面，其深度一般达到基岩或达到地表沉积体为止。包括土壤形成过程中所产生的发生层和母质层。 粘粒矿物：基本结构由硅氧四面体（硅片）和铝氧八面体（铝片）构成，层状硅酸盐粘粒矿物一般粒径小于5um。同晶置换：矿物形成时，组成矿物的中心离子被电性相同、大小相近的离子所代替而晶体构造保持不变的现象。土壤有机质：来源于动植物及微生物的残体，主要为土壤腐殖质（90%）。 土壤腐殖质：是除未分解和半分解动植物残体及微生物以外的有机物质的总称。 腐殖化系数：土壤中单位有机物质经过一年后所形成的腐殖物质的数量。腐殖化系数=每年残留的碳（kg/hm2）/每年进入土壤的有机碳（kg/hm2） 土壤质地：根据机械组成来划分的土壤类型，是土壤粒级组合比例所表现的土壤粗细程度。 土壤结构体：自然界中土壤固体颗粒很少完全呈单粒存在，多数情况下土粒相互团聚成一定形状和大小且性质不同的团聚体，是土粒的规律性结合体。 土壤胶体：土壤中粒径小于1um的颗粒，它是土壤颗粒中最细小而最活跃的部分。 土壤pH：用土壤溶液是pH表示，是土壤性质的主要变量，对土壤的氧化还原、沉淀溶解、吸附解吸和配位反应起支配作用。 土壤缓冲性：广义上土壤自身多具有的各种调控能力，狭义上称为土壤的对酸碱的缓冲性，即抵御酸碱物质，缓解PH变化的能力，土壤是一个巨大的缓冲体系。 土壤退化：除土壤侵蚀和污染之外的所有其他利用管理不当所造成的土壤性质恶化和生产力下降的现象和过程。主要包括土壤沙化，次生盐渍化和次生潜育化等。 土壤沙化和沙漠化：在沙漠周边地区地区，由于植被破坏，或草地过度放牧，或开退为农田，土壤中水分状况变为缺水，土壤粒子分散缺乏凝聚，被风吹蚀；而在风力过后或减弱的地段，风沙颗粒逐渐堆积于土壤表层的过程。其中土壤沙化包括土壤沙漠化和砂砾化。 水土流失：由于水力以及水力加重力作用而搬运移走土壤物质的过程。 土壤侵蚀：土壤在风，水等外力作用下发生的剥蚀，搬运和沉积的现象。主要有流水侵蚀，重力侵蚀和冻融侵蚀等类型。 土壤盐渍化：易溶性盐分主要在土壤表层积累的现象或过程，主要发生在干旱，半干旱和半湿润地区。 次生盐渍化：由于不恰当的利用活动，是潜在盐渍化土壤中盐分趋向于表层积聚的过程，主要发生在干旱，半干旱地区。 土壤潜育化：土壤处于地下水位长期浸润状态下，在1m内土体中某些层段Eh<200mv，并出现因Fe，Mn还原而生成的灰色斑纹层，腐泥层，青泥层或泥炭层的土壤形成过程。 次生潜育化：因灌溉不当或排水差而引起的土壤Eh低，水土温较低，土烂泥深，还原物质过多，养分转移慢等不良的土壤性能。（因耕作或灌溉等人为原因，土壤从非潜育型转变为高位潜育型的过程，常表现为50cm土体内出现青泥层。） 简述土壤定义和特征。 土壤是历史的自然体。是位于地球露地表面和浅水底部具有生命力、生产力的疏松而不均匀的聚集层，是地球系统的组成部分和调控环境质量的中心要素。特征：生产力、生命力、环境净化能力、中心环境要素。 简述土壤在人类生产和自然环境中的重要性。 1）土壤是植物生长繁殖和人类生产的基地。作用：植物营养库、转化和循环养分、涵养雨水、支撑生物、稳定和缓解环境变化。2）土壤是自然地理环境的重要组成部分。3）土壤是地球陆地生态系统的基础。保持生物活性、多样性和生产性；对水体和溶质流动起重要作用；对有机、无机污染物具有过滤、缓冲、降解、固定和解毒作用；具有贮存并循环生物圈及地表的养分和其他元素的功能。4）土壤是最珍贵的自然资源。土壤资源数量的有限性，质量的可变性，空间分布上的固定性。 简要说明环境土壤学研究的主要方面。 1从环境学的角度研究土壤环境的物质组成、环境结构和土壤中的物理、化学和生物学过程。2从系统论和环境化学观点研究土壤内部各子系统之间、地球表层系统中土壤与其它环境系统之间的物质与能量交换、迁移和转化过程。3从生态系统观点研究土壤生态系统中污染物质的迁移转化对生物的生态效应和环境效应。4人类活动和全球变化对土壤环境的影响，土壤环境对人类活动和全球变化的相应和反馈作用。5土壤环境的评价、区域、规划和管理的原则和方法，土壤环境的预测与调控，土壤环境保护的方法、对策与措施研究。 自然成土因素包括哪些方面？

12%石灰土施工方案

12%石灰土施工方案 1准备工作 ①在石灰土基层施工前, 组织施工人员认真学习部颁《路面基层施工技术规范》和《工程质量检验评定标准》，深刻领会石灰土施工操作规程和质量要求。 ②制定操作程序，建立健全工地试验、质量检查等项制度，建立质保体系。 ③通过石灰土的 2 组标准击实平行试验确定其最大干密度最佳含水量，按试验值制备的试件，进行无侧限抗压强度试验，符合设计要求。 ④按施工方案，配足施工人员和机械设备，要求设备配套，性能良好。 ⑤按老路面高程进行放样测量。 2材料的标准试验 ①石灰质量应满足川级以上生石灰的技术指标，石灰应在使用前7-10天充 分消解，并保证一定的湿度，消石灰宜过孔径10mm勺筛，并尽快使用。 ②石灰土混合料采用重量配合比计算，以石灰：土=12: 100的重量比表示，灌砂法试验密实度应》95% ③无侧限抗压强度试件在25 ± 2 C温度条件保湿养生7天，进行试验无侧限抗压强度大于或等于设计强度。 3石灰土施工工艺流程如下： 施工放样——摊铺土——运输摊铺石灰——拌和——整平——碾压——养生。 石灰土底基层施工工序具体如下： ①施工测量：施工前对下承层路基顶面在验收合格之后每20M设一桩，并 在路面边缘外 0.3 - 0.5M处设一指示桩，在指示桩上用红漆标出底基层边缘设计标高及松铺厚

度。 ②备料：石灰必须达到川级以上的技术指标，尽量缩短石灰的存放时间，石 灰在野外堆放时间较长时，应妥善覆盖保管，不应遭日晒雨淋，充分消解后放置一星期后方可使用，要根据配合比计算每车料的摊铺面积及堆放距离。 ③摊铺、拌和、过筛、放灰土、整平。 将配备好的石灰按照要求均匀摊铺在已备好的土上，用旋耕机将土和石灰旋碎、旋匀，同时不得破坏下承层，过筛后保证灰土颗粒不大于 1.5CM,将原有未旋的素土夹层及其它杂物全部清出，过筛结束后，测定石灰含量不小于设计值，同时检查含水量不小于设计值。按照指示桩上的松铺厚度均匀摊铺，含水量略小时，适当洒些水，确保其含水量与最佳含水量接近，用旋耕机旋匀后，整平，用8-10T 光轮压路机稳压2遍后，再用重型压路机碾压。 碾压过程中，其表面应始终保质湿润，碾压严格按照“路基工程施工方案与施工工艺”。碾压时，如发现“弹簧” “松散” “起皮”等现象应及时翻开重新拌合或用其它方法处理，严禁“薄层补贴”。石灰土混合料从拌和、摊铺到碾压成型全过程不应超过 3 天，最好在24h 内完成。 4保湿养生： 养生期不少于7 天，保持表面湿润，养生期间，除洒水车外，应封闭交通。 5雨季施工措施： 如遇雨季，为了工程施工的连续性，各施工点相应地配备适量的防雨布，以 便在灰土施工期间的遮盖，对于已备好的未掺石灰的土，在雨前用压路机碾压1-2遍，同时注意排水，以防雨季将土浸透，待天晴时很快便可晒干、风干，投入施工。

土壤酸度及施用石灰

土壤酸度及施用石灰 农业中所谓施用石灰是指在土壤中加入能降低土壤酸度的含钙或含钙镁的化合物。石灰在狭义上仅指氧化钙（CaO），但人们普遍认为氢氧化钙、碳酸钙、钙镁碳酸盐和硅酸钙炉渣等均为石灰物质。本章着重讨论土壤酸度理论、石灰施用技术以及所用的一些石灰物质。 第一节第一节什么是酸度? 酸指易于向其他物质放出质子（氢离子）的物质，而碱则是指易于接受质子的物质。这是Br?nsted和Lowry 提出的酸碱概念，通常用来描述在包括水的各种液体介质中的物质失去或得到质子的行为。早期阿伦纽斯（Arrhenius）的理论也曾描述化合物在水中的行为，把溶于水时产生氢离子（质子）的物质称为酸，而产生氢氧根离子的物质称为碱。显然，这种酸碱定义实际上是Br?nsted-Lowry广义酸碱理论定义中的一种特例。土壤中各种酸都处于水溶液系统中，因此，本书使用氢离子和氢氧根离子来表示酸碱性，而不用质子、质子供体和质子受体来表示。 一、活性酸度和潜在酸度 酸溶液的特性取决于氢离子（H+）活度。当酸与水混合时，解离或电离成氢离子及陪伴阴离子。对于酸HA 可表示为： 式中的H+为活性酸度，反应向右越彻底，H+活度越大，就称该酸酸度越强。式左面的HA为潜在酸度。 二、强酸和弱酸 依酸在水中的解离度可人为地将其归类，解离多的为强酸，如熟知的硝酸、硫酸和盐酸；解离微弱的为弱酸，如醋酸、碳酸和硼酸。 三、表示酸浓度的方法 溶液总酸度为活性酸度加潜在酸度之和。例如，假定某酸液的活性酸度为0.099摩尔/升（mol/L），潜在酸度为0.001 mol/L，则该溶液总酸度为0.100 mol/L，无疑是强酸。这是大多数强酸稀溶液的例证，其H+活度几乎等于总酸度，其实可直接以总酸度表示活度。换言之，对于强酸稀溶液，几乎没必要将活度和总酸度分别表示。 而对弱酸，总酸度对预测H+活度毫无意义，除非已知其电离常数。许多弱酸解离度小于1%。假定某弱酸HA酸度为0.1 mol/L，解离度1%，这就是说该溶液的H+活度为0.1×0.01=0.001 mol/L，显然总酸度值并不代表活性酸度。 四、pH值的概念 测定溶液H+活度的方法很多，可采用表示强酸活度的办法。但极弱的酸用此法表示甚为不便，因此H+浓度一般用pH值表示。这是很多年前瑞典化学家Sorenson提出的概念，现在几乎普遍用来描述极稀酸溶液的H+活度。pH值定义为H+活度倒数的对数，表达式为： 式中A H+为氢离子活度，单位为mol/L。H+活度为0.001 mol/L的溶液pH值为3.0；H+ 活度为0.0001 mol/L的溶液pH值则为4.0，等等。pH值的含义是土壤肥力术语中一项应当充分掌握的内容。 五、中和作用 中和作用在研究酸碱时相当重要，指酸和碱反应生成盐和水。假定HA和BOH分别表示酸和碱，则该反应可以下式表示： HA + BOH →BA + HOH 如果用碱滴定一定量酸，在滴定过程中随时测定溶液pH值，以pH值对加入的碱量作图可得一条曲线。强酸和弱酸得到的滴定曲线截然不同（图11-1）。施用石灰可中和土壤酸度。 图11-1. 用0.10 N NaOH中和0.10 N CH3COOH和0.10 N HCl的滴定曲线199800018304 六、缓冲混合液

土壤学实验--土壤剖面的野外观察教学文稿

实验一土壤剖面的野外观察（3课时） 实验内容及步骤： 一、选择土壤剖面点 选择原则： 1、要有比较稳定的土壤发育条件，即具备有利于该土壤主要特征发育的环境，通常要求小地形平坦和稳定，在一定范围内土壤剖面具有代表性。 2、不宜在路旁、住宅四周、沟附近、粪坑附近等受人为扰动很大而没有代表性的地方挖掘剖面。 二、土壤剖面的挖掘

土壤剖面一般是在野外选择典型地段挖掘，剖面大小自然土壤要求长2米、宽1米、深2米（或达到地下水层），土层薄的土壤要求挖到基岩，一般耕种土壤长1.5米，宽0.8米，深1米。 挖掘剖面时应注意下列几点： （1）剖面的观察面要垂直并向阳，便于观察。 （2）挖掘的表土和底土应分别堆在土坑的两侧，不允许混乱，以便看完土壤以后分层填回，不致打乱土层影响肥力，特别是农田更要注意。 （3）观察面的上方不应堆土或走动，以免破坏表层结构，影响剖面的研究。 （4）在垄作田要使剖面垂直垄作方向，使剖面能同时看到垄背和垄沟部位表层的变化。 （5）春耕季节在稻田挖填土坑一定要把土坑下层土踏实，以免拖拉机下陷和折断牛脚。 三、土壤剖面发生学层次划分： 土壤剖面由不同的发生学土层组成，称土体构型，土体构型的排列入其厚度是鉴别土壤类型的重要依据，划分土层时首先用剖面刀挑出自然结构面，然后根据土壤颜色、湿度、质地、结构、松紧度、新生体、侵入体、植物根系等形态特征划分层次，并用尺量出每个土层的厚度，分别连续记载各层的形态特征。一般土壤类型根据发育程度，可分为A、B、C三个基本发生学层次，有时还可见母岩层（D），当剖面挖好以后，首先根据形态特征，分出A、B、C层，然后在各层中分别进一步细分和描述。 土层细分时，要根据土层的过渡情况确定和命名过渡层： （1）根据土层过渡的明显程度，可分为明显过度和逐渐过度。 （2）过渡层的命名，A层B层的逐渐过程可根据主次划分为A B或B A层。 （3）土层颜色不匀，呈舌状过渡，看不出主次，可用AB表示。 （4）反映淀积物质，如腐殖质淀积B h，粘粒淀积B t，铁质淀积B ir等。 四、土壤剖面描述

土壤PH的测定

土壤酸碱度的测定 一、土壤pH的测定 pH的化学定义是溶液中H+离子活度的负对数。土壤pH是土壤酸碱度的强度指标，是土壤的基本性质和肥力的重要影响因素之—。它直接影响土壤养分的存在状态、转化和有效性，从而影响植物的生长发育。土壤pH易于测定，常用作土壤分类、利用、管理和改良的重要参考。同时在土壤理化分析中，土壤pH与很多项目的分析方法和分析结果有密切关系，因而是审查其他项目结果的一个依据。 土壤pH分水浸pH和盐浸pH，前者是用蒸馏水浸提土壤测定的pH，代表土壤的活性酸度(碱度)，后者是用某种盐溶液浸提测定的pH，大体上反映土壤的潜在酸。盐浸提液常用 溶液，在浸提土壤时，其中的K+或Ca2+即与胶体表面1molL-1 KCl溶液或用0.5 molL-1 CaCl 2 吸附的Al3+和H+发生交换，使其相当部分被交换进入溶液，故盐浸pH较水浸pH低。 土壤pH的测定方法包括比色法和电位法。电位法的精确度较高。pH误差约为0.02单位，现已成为室内测定的常规方法。野外速测常用混合指示剂比色法，其精确度较差，pH 误差在0.5左右。 (一)混合指示剂比色法 1、方法原理：指示剂在不同pH的溶液中显示不同的颜色，故根据其颜色变化即可确定溶液的pH。混合指示剂是几种指示剂的混合液，能在—个较广的pH范围内，显示出与一系列不同pH相对应的颜色，据此测定该范围内的各种土壤pH。 2、操作步骤：在比色瓷盘孔内(室内要保持清洁干燥，野外可用待测土壤擦拭)，滴入混合指示剂8滴，放入黄豆大小的待测土壤，轻轻摇动使土粒与指示剂充分接触，约1分钟后将比色盘稍加倾斜用盘孔边缘显示的颜色与pH比色卡比较，以估读土壤的pH。 3、混合指示剂的配制：取麝草兰(T.B)0.025克，千里香兰(B.T.B)0.4克，甲基红(M.R)0.066克，酚酞0.25克，溶于500ml 95％的酒精中，加同体积蒸馏水，再以0.1molL-1 Na0H调至草绿色即可。pH比色卡用此混合指示剂制作。 (二)电位测定法 1、方法原理：以电位法测定土壤悬液pH，通用pH玻璃电极为指示电极，甘汞电极为参比电极。此二电极插入待测液时构成一电池反应，其间产生一电位差，因参比电极的电位是固定的，故此电位差之大小取决于待测液的H+离子活度或其负对数pH。因此可用电位计测定电动势。再换算成pH，一般用酸度计可直接测读pH。 2、操作步骤：称取通过1mm筛孔的风干土10克两份，各放在50ml的烧杯中，一份加 蒸馏水，另一份加1molL-1 KCl溶液各25ml(此时土水比为1：2.5，含有机质的土壤改无C0 2 为1:5)，间歇搅拌或摇动30分钟，放置30分钟后用酸度计测定。 附：PHS-3C型酸度计使用说明 （一）准备工作 把仪器电源线插入220V交流电源，玻璃电极和甘汞电极安装在电极架上的电极夹中，将甘汞电极的引线连接在后面的参比接线柱上。安装电极时玻璃电极球泡必须比甘汞电极陶瓷芯端稍高一些，以防止球泡碰坏。甘汞电极在使用时应把上部的小橡皮塞及下端橡皮套除下，在不用时仍用橡皮套将下端套住。 在玻璃电极插头没有插入仪器的状态下，接通仪器后面的电源开关，让仪器通电预热30分钟。将仪器面板上的按键开关置于mv位置，调节后面板的“零点”电位器使读数为±0之间。

环境土壤学试卷(期中考试)参考答案

三、名词解释：（每小题2分，共10分） 1、土壤质地：土壤中各粒级土粒含量的相对比例或质量分数，亦称土壤机械组成。 2、菌根：土壤中某些真菌与植物根的共生体。凡能引起植物形成菌根的真菌称为菌根真菌。 3、土壤的阳离子交换量：指每千克土壤或胶体吸附或代换周围溶液中阳离子的厘摩尔数，单位为cmol／1000g土。 4、土壤缓冲性能：指酸性或碱性物质加入土壤后，土壤具有缓和其酸碱反应变化的性能。 5、土壤肥力：指土壤为植物正常生长发育提供并协调营养物质和环境条件的能力。 四、简答题（每小题5分，共30分）： 1、简述简述土壤圈的功能。 答：（1）对大气圈：频繁的水、热、气地交换和平衡，是全球气候变化的重要方面。 （2）对生物圈：支撑和调节生物过程，提供植物生长的养分、水分与适宜的物理条件，决定自然植被的分布与演替。 （3）对水圈：降水在陆地的重新分配、元素的生物地球化学行为和水分平衡、分异、转化及水圈的化学组成。 （4）对岩石圈：具有一定的保护作用，以减少其受各种外营力破坏，与岩石圈进行物质交换与地质循环。（依内容酌情给分） 2、简述土壤的物质组成。 答：矿物质、有机质、水分、空气和土壤生物。土壤是一个由固相、液相和气相组成的多孔多相分散体系。（依内容酌情给分）3、简述菌根的作用。 答：①通过无数细长菌丝和菌索吸收土壤中的营养和水分，扩大根系的吸收面积，提高吸收能力。 ②菌根分泌的多种酶，能分解土壤中的有机物和矿物质，并把它们转化为植物能吸收的养分。 ③菌根还能产生多种植物激素和生长调节物质，调控植物生理活动，促进植物健康的生长，提高植物的抗病性和生存能力。 ④菌根的形成，提高了土壤活性和肥力，改良了土壤。（依内容酌情给分） 4、简述土壤微生物的分布特点。 答：1）绝大多数微生物分布在土壤矿物质和有机质颗粒的表面，附着或缠绕在土壤颗粒上，形成无机-有机-生物复合体或无机-有机-生物团聚体。 2）根系周围的土壤（根际土壤）比根外土壤更有利于微生物的旺盛生长。 3）表层土壤中微生物数量一般要比底层高。 4）土壤微生物在分布上也有地域特点，在不同气候、植被、土壤类型下，微生物的类群、数量都有很大不同。 5）土壤微生物的类群和数量，随土壤熟化程度的提高而增多。 6）土壤是个不均质体，能同时为要求不同的多种微生物类群提供生存条件。因此，土壤中同时存在着各种类群的微生物。（依内容酌情给分） 5、简述影响土壤氧化还原体系的因素。 答：1）土壤结构（土壤通气性）；2）微生物活动：好氧活动；3）易分解有机质的含量：好氧分解；4）植物根系的代谢作用：分泌物；5）土壤的pH：影响土壤Eh （每个因素1分） 6、何为盐基饱和度？其影响因素有哪些？

土壤学实验土壤质地的测定步骤

实验二土壤质地的测定/土壤机械组成的测定 一、实验时间： 二、实验地点： 三、小组成员： 四、实验目的： 土壤质地是土壤的重要特性，是影响土壤肥力高低、耕性好坏、生产性能优劣的基本因素之一。测定质地的方法有简易手测鉴定法、比重计法和吸管法。本实验介绍比重计法，要求掌握比重计法测定土壤质地的原理，技能和根据所测数据计算并确定土壤质地类别的方法。 五、试验方法：比重计速测法 1.方法原理： 将经化学物理处理而充分分散成单粒状的土粒在悬液中自由沉降，经过不同时间, 用甲种比重计<即鲍氏比重计)测定悬液的比重变化，比重计上的读数直接指示出悬浮在比重计所处深度的悬液中土粒含量（从比重计刻度上直接读出每升悬液中所含土粒的重量）。而这部分土粒的半径(或直径)可以根据司笃克斯定律计算，从已知的读数时间(即 沉降时间t)与比重计浮在悬液中所处的有效沉降深度(L)值(土粒实际沉降距离)计算出来，然后绘制颗粒分配曲线，确定土壤质地，而比重计速测法，可按不同温度下土粒沉降时间直接测出所需粒径的土粒含量，方法简便快速，对于一般地了解质地来说，结果还是可靠的。 六、试剂与仪器 试剂： l. 0.5N氧氧化钠(化学纯)溶液，0.5N草酸钠(化学纯)溶液，0.5N六偏磷酸钠(化学纯)溶液，这三种溶液因土壤pH值不同而选一种。 2．2%碳酸钠(化学纯)溶液。 3. 软水，其制备是将200毫升碳酸钠钠加入1500毫升自来水中，待静置一夜，沉清后，上部清液即为软水，2%碳酸钠的用量随自来水硬化度的加大而增加。 仪器： l.甲种比重计(即鲍氏比重计)；刻度范围0-60,最小刻度单位1.0克／升，使用前应进行校正。

12%灰土施工方案

海铁路桥空港新区纵一路道路新建工程 12%灰土基层施工 专 项 方 案 编制人： 复核人： 审批人： 海铁路桥工程有限公司空港新区项目部 2013年5月4日

12%灰土基层专项施工方案 一、编制说明 1、编制目的 为指导空港新区纵一路道路新建工程12%石灰土底基层工程施工，确保施工质量、安全和工期，降低工程造价，为施工提供科学的指导依据，特制定本施工方案。 2、适用范围 本施工方案仅适用于空港新区纵一路道路新建工程12%石灰土底基层工程施工。 3、编制依据 （1）空港新区纵一路道路新建工程道路工程施工图纸。 （2）《公路工程技术标准》JTGB01—2003 （3）《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004 （4）《公路路基施工技术规范》JTG F10-2006 (5)《公路路面基层施工技术规范》JTJ034-2000 （6）《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ 1-2008 4、编制原则 （1）严格执行工程施工过程中涉及的相关规范、规程和设计

标准。 （2）遵守、执行招标文件各款的具体要求，确保实现业主要求的日期、质量、安全、环境保护、文明施工和造价等各方面的工程管理目标。 （3）在认真、全面理解设计文件的基础上，结合工程情况，应用新技术成果，使施工方案具有技术先进、方案可靠、经济合理的特点。 （4）充分研究现场施工环境，妥善处理施工组织与周边接口问题，使施工对周边环境的影响最小化。 （5）施工方案编制尽可能做到总体施工部署和分项工程施工组织相结合，重点项目和一般项目相结合，特殊技术与普通技术相结合，总体上使施工方案具有重点突出，内容全面，思路清晰的特点。 二、工程概况 纵一路道路新建工程为运城空港南区一条南北向通道，总长为1878.902m，其中机动车道底基层为30cm厚，宽为22m的石灰剂量为12%的石灰土，非机动车道底基层为20cm厚，宽为6m×2石灰剂量为12%的石灰土，人行道为底基层15cm厚宽4m×2石灰剂量为12%的石灰土。 三、准备工作 1、材料准备 ①石灰：所用石灰在进场前先进行检验，检测结果必须符合技术规范要求，并且经监理验证检测合格；生石灰要在使用前7-10

土壤酸碱度知识

土壤酸碱度知识 各种作物的正常生长需要适宜的酸碱条件，同时，土壤的酸碱度直接影响土壤养分的有效化，对作物的生长发育有重要的影响。因此，于克勇老师将常见作物适宜的酸碱度列于表中，以便参考。 名称pH名称pH名称pH 农作物果树类蔬菜类 水稻 6.0~7.5 苹果 5.4~6.8 马铃薯 5.0~6.0 小麦 6.0~7.5 梨 5.6~7.2 西瓜 5.0~6.8 大麦 6.5~7.8 桃 5.2~6.8 生姜 5.0~7.0 玉米 6.0~7.5 葡萄 5.8~7.5 大蒜 5.5~6.5 谷子 6.0~7.0 板栗 5.6~6.5 韭菜 5.5~6.5 荞麦 5.0~7.5 枣 5.2~8.0 百合 5.5~6.5 甘薯 5.0~6.0 柑橘 5.5~6.5 花椰菜 5.5~6.8 棉花 6.0~8.0 橙 6.0~7.0 番茄 5.5~6.8 亚麻 6.0~7.0 柿 5.0~6.8 茄子 5.5~6.8 油菜 6.0~7.5 无花果7.2~7.5 黄瓜 5.5~6.8 花生 5.5~7.0 樱桃 6.5~7.5 南瓜 5.5~6.8 芝麻 6.0~7.0 山楂 6.0~7.5 甘蓝 5.5~6.8 大豆 6.5~7.0 杨梅 4.0~5.0 甜椒 5.5~6.8 蚕豆 6.0~8.0 杏 6.8~7.9 胡萝卜 5.5~6.8 向日葵 6.0~7.5 菠萝 4.5~5.5 芋艿 5.5~7.0 甜菜7.0~8.0 香蕉 6.0~6.5 草莓 5.8~6.5 甘蔗 6.0~7.5 油梨 6.0~7.0 莴苣 6.0左右 烟草 5.5~7.0 芒果 5.5~7.5 洋葱 6.0~6.8 茶 5.0~5.5 椰子7.0左右豌豆 6.0~6.8 桑 6.0~7.5 荔枝 6.0~7.5 菠菜 6.0~6.8 核桃 6.5~7.5 大白菜 6.0~6.8 龙眼 5.4~6.5 甜瓜 6.0~6.8 香榧 5.0~6.5 毛豆 6.0~6.8 橄榄 4.5~5.0 芹菜 6.0~7.5 猕猴桃 4.9~6.7 豇豆 6.2~7.0 枇杷 6.6~7.0 菜豆 6.2~7.0 银杏 6.5~7.5 芦笋 6.5~7.0 腰果 6.0~7.5 黄花菜 6.5~7.5 7.0左右 大葱

环境土壤学复习

一、名词解释 1.土壤微生物是指生活在土中借用光学显微镜才能看到的微小生 物。包括细胞核构造不完善的原核生物和具完善细胞核结构的真核生物。

19、土壤有机物质分解转化可以分为_有机质的矿化过程_、_腐殖化过程_、_有机残体的矿化_、__有机残体的腐殖化过程__。 20、禾本科秸秆C/N比值较高，在还田时，应同时向土壤补施_氮__肥，以防植物发生缺素症状。

3、农业土壤有机质来源包括（ A B C ）。 A. 作物根茬 B. 各种有机肥料 C. 工农业废水、废渣 D. 农田深井灌水 4、土壤腐殖物质的性质是（ A B D）。 A. 土壤有机质的主体 B. 呈胶体状态 C. 结构简单，分子量小 D. 黄色或棕黑色 5、矿质化过程特点（ B D ）。 O B. 分解产生矿质养分 C. 吸收能量 D. A. 最终产物只有H 2 微生物参与 6、蛋白质组分特点（ A B D ）。 A. 分解难 B. 好氧条件下，分解快

C. 嫌气条件下，经微生物作用，分解很快 D. 氨化过程形成的氨能够全部被吸收利用 7、下列土壤微生物最适于酸性条件下活动的是（ C ）。 A. 细菌 B. 放线菌 C. 真菌 D. 以上都不是 8、胡敏酸的特性是（D）。 A. 棕黑色 B. 分子量高，溶于碱 C. 结构复杂，溶于酸 D. 芳香族结构比例小 9、土壤容重是指（D）。 A．单位容积自然状态土壤的风干重B．单位容积自然状态土壤的烘干重 C．单位容积不包括孔隙土壤的风干重D．单位容积包括孔隙土壤的烘干重 10、下列土壤孔隙所吸附的土壤水，有效性最高的是（ C ）。 A．非活性孔隙B．通气孔隙 C．毛管孔隙D．无效孔隙 11、土壤耕作目的是（ A B C D）。 A 改良土壤结构 B 增厚犁底层 C 翻压残茬和肥料 D 控制杂草生长 12、土壤水分特征曲线特点是（ B D）。 A．土壤水吸力随含水量增加而增加 B．土壤水吸力随含水量增加而降低 C．与土壤质地无关 D．与土壤质地有关 13、土水势特点（ A B）。 A．一般情况下负值 B．土壤水由土水势高处流向低处 C．土壤水由土水势低处流向高处 D．表示土壤水分的能态 14、下列土壤水分类型属于无效水的是（ D ）。 A．毛管水 B．毛管上升水 C．吸湿水 D．重力水 15、下列引起土壤水自由能降低的土水势分势为（ C）。 A．重力势 B．压力势 C．溶质势 D．基质势 16、土壤胶体的基本构造有（ A B C D ）。 A 胶核 B 决定电位离子层 C 非活性补偿离子层 D 扩散层 17、阳离子交换作用特点是（ B D ）。

土壤学实验指导书

土壤样品的采集与处理 一、目的意义 土壤样品的采集与处理，是土壤分析工作的一个重要环节，直接关系到分析结果的正确性、可靠性。土壤是一个不均一体，受自然因素（包括地形高度、坡度、母质等）和人为因素（耕作、施肥等）影响，土壤养分分布不均匀。正确的采样方法是保证少量分析样品正确反映一定范围内土壤的真实情况的前提条件。 土壤样品的采集要求选择有代表性的地点和代表性的土壤，避免一切主观因素的干扰，根据采样目的及分析项目确定采样方法。土壤形成与土体发生研究，按土壤发生层次采样；土壤物理性质研究，需采原状土样品：农业土壤的理化性质、养分状况研究，则应选择代表性田块，在耕作层多点采取混合样品。 采集到的土样，应当场记好标签，带回室内后要逐袋进行登记，立即进行风干处理。处理样品的目的是：（1）使分析样品可较长期地保存，以防止微生物作用引起土壤生化性状发生变化；（2）挑去非去部分，使分析结果能代表土壤本身组成；（3）将样品适当磨细和充分混匀，使分析时所取的称样具有较高的代表性，减少称样的误差；（4）将样品磨细，增大土粒的表面积。使制备待试溶液时分解样品反应能够完全和匀致。 二、仪器设备 （1）土样采集使用工具 铁锹、小铁铲、小钢卷尺、剖面刀、样品袋(布袋、纸袋或塑料袋)、标签、铅笔。 （2）土样制备使用工具 牛皮纸、硬木板、木棒、台称、镊子、玛瑙研钵、广口瓶(或纸袋)、标签、土壤筛(孔径2mm、1mm 和0.25mm)等。 三、实验步骤 （一）土壤形成发育与土壤分类研究（土壤剖面样的采取) 1.采样点确定 在野外首先确定区域地形部位，及具体剖面位置，除在调查范围的草图上注明采集位置外，并在样

灰土施工方案

路基灰土专项方案报验申请表

临泉县2017年乡级公路畅通工程 三批四标 路 基 灰 土 专 项 施 工 方 案 施工单位：鲁山县永昌道桥有限公司 编制人： 编制日期：年月日

路基灰土施工方案 一、编制目的及适用范围 1、为确保本工程路基工程灰土的施工质量，使之达到设计及施工规范要求，提高产品质量，特制定方案。 2、本施工方案适用于临泉县境内临泉县2017年乡级公路畅通工程三批四标路基的灰土施工。 二、编制依据 1、《临泉县2017年乡级公路畅通工程三批四标段施工图》 2、《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80-1-2004） 3、《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000） 4、《公路工程技术标准》JTG B01-2003 5、《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000 6、《公路工程施工安全技术规范》JTJ 076-95 7、《公路工程集料试验规程》JTG E50-2006 8、《公路工程水泥及混凝土试验规程》JTG E30-2005 9、《公路工程石料试验规程》JTJ 054-94 10、其它涉及到的工程建设的各级政府和部门颁发的文件、通知和本工程建设单位编制的指导性管理和技术文件。 三、工程概况 1、工程概况如下： 1.1工程名称：临泉县2017年乡级公路畅通工程（第三批） 1.2工程地点：临泉县（庙岔至姜寨） 1.3工期： 210个日历天 1.4质量要求： 交工验收的质量评定：合格 竣工验收的质量评定：合格 1.5建设规模：全长5.88公里，道路路面宽度7米，路基宽度9米，路面采用 沥青混凝土路面，详见图纸和工程量清单。 2、道路结构： （1）10%石灰土/冷再生 （3）360mm水泥稳定碎石 （4）6cmAC-20中粒式沥青砼 （5）4cmAC-13细粒式沥青砼 3、其它建筑及结构设计详见施工图纸。 4、材料组成及技术要求 二级以下公路用石灰应不低于Ⅲ级技术要求，使用等外石灰时，有效氧化钙含量应在 20%

土壤学实验报告3

实验报告 课程名称： 土壤学实验 指导老师： 谢晓梅 成绩：__________________ 实验名称： 土壤有机质的测定 同组学生姓名： 金璐 一、实验目的和要求 二、实验内容和原理 三、实验材料与方法 四、实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析 七、讨论、心得 八、参考文献 一、实验目的和要求 1、了解土壤有机质测定对于农业生产的意义； 2、 掌握土壤有机质含量的测定方法。 二、实验内容和原理 1、实验内容：用稀释热法测定土壤有机质的含量。 2、实验原理： ①土壤有机质是指存在于土壤中的所以含碳有机物质，包括各种动植物残体，微生物及其分解和合成的各种有机物质（生命体和非生命体）。它是土壤的重要组成部分。并且土壤有机质的作用巨大，它是土壤肥力高低的一个重要指标，对生态环境中有机污染及全球碳平衡方面也有重要意义。 分析测定土壤有机质含量，包括部分分解很少的动植物残体、动植物残体的半分解产物及微生物代谢物和腐殖质类物质。并且不同土壤中有机质含量差异很大，低的不足0.5%，高的可达20-30%。其中，>20%称有机质土壤，<20%称矿质土壤。一般的，耕作土壤有机质含量<5%。 ②稀释热法是利用浓重铬酸钾迅速混合所产生的热来氧化有机质，剩余重铬酸钾用硫酸亚铁滴定，从所消耗的重铬酸钾量，计算有机碳的含量。但由于热量较低，对有机质的氧化程度较低，只有77%。 氧化过程： K 2Cr 2O 7 + C + H 2SO 4→K 2SO 4 + Cr 2(SO 4)3 + CO 2 + H 2O 橙色 绿色 滴定过程： K 2Cr 2O 7 + FeSO 4 + H 2SO 4→K 2SO 4 + Cr 2(SO 4)3 + Fe 2(SO 4)3 + H 2O 橙色 浅绿色 绿色 浅黄色 实验使用邻啡啰啉试剂作为指示剂，显示氧化还原状态。邻啡啰啉试剂与不同价态的铁形成不同颜色的络合物。 [(C 2H 8N 2)3Fe]3+?[(C 2H 8N 2)3Fe]2+ 淡蓝色 红色 滴定开始时以重铬酸钾的橙色为主，滴定过程中渐现Cr 3+的绿色，快到终点时变为灰绿色，如果标准亚铁溶液过量半滴，即变成红色，说明终点已到。 三、实验材料与方法 1、实验材料

(完整版)石灰土路基施工方案

石灰土基层 1．原材料试验 (1)应取所定料场中有代表性的土样进行下列试验：颗粒分析、液限和塑性指数、击实试验、碎石或砾石的压实值、有机质含量(必要时)、硫酸盐含量(必要时)。 (2)如使用碎石、碎石土、砂砾、砂砾土等级配不好的材料，宜先改善其级配。 (3)检验石灰的有效钙和氧化镁含量。 2．根据设计文件的要求，按土壤种类及石灰质量确定配合比。确定石灰土最佳含水量、最大干容重。 3．施工前进行100m～200m试验段施工，确定机械设备组合效果、压实虚铺系数和施工方法。 材料要求： 4.土 (1)稍具粘性的土壤(塑性指数大于4)砂性土、粉砂土、粘性土均可使用；以塑性指数10～20的粘性土为宜；用石灰稳定无塑性指数的级配砂砾、级配碎石、未筛分碎石时，应添加15％左右的粘性土；使用塑性指数偏大的粘性土时，应进行粉碎，粉碎后土块的最大尺寸不应大于15mm。 (2)土的有机含量超过10％，硫酸盐含量超过0．8％时不宜用石灰稳定。 (3)使用特殊类型的土壤如级配砾石、砂石、杂填土等应经试验决定。碎石或砾石的压碎值应符合以下要求：用于城市快速路及主干道基层应不大于30％；用于次干路基层应不大于35％。 5.石灰、水和掺加料应符合以下要求： (1)石灰宜用1～3级的新灰。对储存较久或经过雨期的消解石灰应经过试验，根据活性氧化物的含量，决定使用办法。考虑具体情况建议使用袋装熟石灰、磨细的生石灰，不宜在现场消解块灰，必要时对熟石灰进行筛分处理(10mm方孔)。 (2)水：凡饮用水(含牲畜饮用水)均可用于石灰土施工。

6. 机具设备 （1）石灰土施工主要机械：推土机、平地机、振动压路机、轮胎压路机、装载机、水车。厂拌时选用强制式拌合机，路拌时选用路拌机、圆盘耙、铧犁等。 （2）小型机具及检测设备：蛙夯或冲击夯、四齿耙、双轮手推车、铁锨；水准仪、全站仪、3m直尺、平整度仪、灌砂筒等。 7. 厂拌法施工 (1)石灰土拌和：原材料进场检验合格后，按照生产配合比生产石灰土，当原材料发生变化时，必须重新调试灰土配比。出场石灰土的含水量应根据当时天气情况综合考虑，晴天、有风天气一般稍大1％～2％，应对石灰土的含水量、灰剂量进行及时监控，检验合格后方能允许出场。 (2)石灰土运输：采用有覆盖装置的车辆进行运输，按照需求量、运距和生产能力合理配置车辆的数量，运输车按既定的路线进出现场，禁止在作业面上急刹车、急转弯、掉头、超速行驶： (3)石灰土摊铺：在湿润的下承层上按照设计厚度计算出每延米需要灰土的虚方数量，设专人按固定间隔、既定车型、既定的车数指挥卸料。卸料堆宜按照梅花桩形布置，以便于摊铺作业。摊铺前人工按虚铺厚度用白灰撒出高程点，用推土机、平地机进行摊铺作业，必要时用装载机配合。 (4)粗平整型：先用推土机进行粗平1～2遍，粗平后宜用推土机在路基全宽范围内进行排压1～2遍，以暴露潜在的不平整，其后用人工通过拉线法用白灰再次撒出高程点(预留松铺厚度)，根据大面的平整情况，对局部高程相差较大(一般指超出设计高程±50mm时)的面继续用推土机进行整型，推土机整平过程中本着“宁高勿低”的原则，大面基本平整高程相差不大时(一般指±30mm以内时)，再用平地机整型。 (5)稳压：先用平地机进行初平一次，质检人员及时检测其含水量，必要时通过洒水或晾晒来调整其含水量，含水量合适后，用轮胎压路机快速全宽静压一遍，为精平创造条件。 (6)精平整型：人工再次拉线用白灰撒出高程点，平地机进行精平1～2次，并及时检测高程、横坡度、平整度。对局部出现粗细集料集中的现象，人工及时处理。对局部高程稍低的灰土面严禁直接采取薄层找补，应先用人工或机械耕松

如何判断土壤的酸碱度

如何判断土壤的酸碱度 一看土源：一般采自山川，沟壑的腐殖土，多呈黑褐色，比较疏松，肥沃，通透性良好，是比较理想的酸性腐殖土。如：松针腐殖土，草炭腐殖土等。 二看土色：酸性土壤一般颜色较深，多为黑褐色，而碱性土壤颜色多呈白、黄等浅色。有些盐碱地区，土表经常有一层白粉状的碱性物质。 三看地表植物：在野外采掘花土时，可以观察一下地表生长的植物，一般生长野杜鹃、松树、杉类植物的土壤多为酸性土；而生长柽柳、谷子、高梁等地段的土多为碱性土。 四看质地：酸性土壤质地疏松，透气透水性强；碱性土壤质地坚硬，容易板结成块，通气透水性差。 五凭手感：酸性土壤握在手中有一种“松软”的感觉，松手以后，土壤容易散开，不易结块；碱性土壤握在手中有一种“硬实”的感觉，松手以后容易结块而不散开。 六看浇水后的情形：酸性土壤浇水以后下渗较快，不冒白泡，水面较浑；碱性土壤浇水后，下渗较慢，水面冒白泡，起白沫，有时花盆外围还有一层白色的碱性物质。 七用pH试纸来测土壤的酸碱性，方法为：取部分土样浸泡于凉开水中，将试纸的一部分浸入浸泡液，后取出，观察其颜色的变化，然后将试纸与比色卡相比较，若pH值＝7，土壤为中性；若pH值＜小，则为酸性；若pH值＞7，则为碱性。 另外，酸性土壤可以用多施有机肥、定期用硫酸亚铁浇土或使肥矾水等办法解决。 改良碱化土壤 对于北方地区的碱性土壤，或江淮之间呈微碱性的圃地，或为了配制酸性培养土，可采用下列方法改良碱化土壤： （1）施用硫磺粉每平方米的苗床，掺入100～200g的硫磺粉，其酸性有效期可维持2～3年。 （2）施用硫酸亚铁粉末每平方米施入150g的硫酸亚铁粉末，施后可降低0.5～1.0单位的pH值；对于特别粘重的土壤，用量可增加1/3。 （3）浇施食醋液家庭少量盆栽用土，若其pH值大于7时，则可用150～200倍的食醋液浇灌，以后每15～20天浇一次，效果良好。 （4）掺拌松针土掺拌松针土，是改良碱性土壤的快捷有效方法。松针叶土是由腐烂的

环境土壤学

环境土壤学 Environmental Soil Science 一、课程基本信息 学时：40（理论24，实验16） 学分：2.5 考核方式：考查，平时成绩占总成绩的30%（平时成绩包括考勤和实验）。 中文简介： 环境土壤学是研究土壤与环境相互关系及其调控技术的一门学科，主要讲授土壤在环境中的作用与地位，土壤的形成与分类，土壤的物质组成，土壤理化性质及其环境意义，土壤圈元素循环与环境效应，土壤污染及污染源，土壤环境质量评价，污染土壤的修复等内容。 环境土壤学是环境科学与土壤科学之间的边缘学科，既是环境地学的重要分支，也是土壤科学的重要组成部分。通过本课程的学习，使学生全面掌握作为自然体、生产资料和环境条件的“环境土壤”的基本理论和基础知识，理解、掌握化学物质在土壤环境系统中反应行为的基本原理和过程，土壤环境与人类活动的相互影响以及调节、控制和改善土壤环境质量的优化途径、有效防治技术及治理方法，为学好环境科学类专业课程奠定坚实的理论基础，并能应用这些理论与方法研究和解决农业生产实践中的问题，为农业环境生态建设、管理与可持续发展服务。 二、教学目的与要求 目的：学习环境土壤学的基本理论、基础知识，并通过实验，培养学生利用环境土壤学知识指导生产实践的能力，为本专业的后续课程学习、毕业论文及毕业后的工作打下基础。 要求：掌握土壤的物质组成和土壤的基本形成过程，正确认识土壤的基本性质和环境功能，理解、掌握土壤圈元素循环及其环境效应，掌握土壤污染的来源及污染类型，理解土壤环境质量评价方法，了解污染土壤修复的基本途径和方法。 三、教学方法与手段 教学方法：根据教学内容的不同，综合采用多种的教学方法，如课堂讲授、启发式教学、学生讲授等，以提高教学质量。通过讲授与提问、引导和自学、观察与实验相结合，使学生和教师之间能相互交流、从而激发学生的学习积极性，培养学生应用科学方法分析问题和解决问题的能力。 教学手段：实物、多媒体课件、图片、动画视频手段等有机结合，将原来抽象、复杂的理论知识用生动的图像、动画和视频表现出来，使学生可以更直观地理解教学内容，提高教学的时效性。 四、教学内容及目标

土壤学实验报告(总共)

) 总共(土壤学实验报告 土壤学实验报告

2 1512040006 蒲家庆土壤学实验 学院：农业科学学院 专业：土地资源管理 年级：15级 班级：15级土管一班

学号：1512040006 姓名：蒲家庆 土壤学实验报告（实验一）填写日期：201604 教师评分教师签名 日期 实验课名称：土壤学实验 实验项目名称：土壤样品的采集与处理 学生班级：15级土地资源管理一班学生姓名：蒲家庆学号：1512040006 一、实验目的 通过土壤样品的采集、处理和全磷含量的分析测定，了解生态学和环境科学的研究中，实验样品的采集、处理和分析测定过程中的注意事项，掌握土壤样品的采集、处理和分析的一般流 3 1512040006 蒲家庆土壤学实验 程，领会控制测定精度的措施。 二、实验原理 土壤样品的采集是土壤分析工作中的

一个重要环节，是关系到分析结果和由此得出的结论是否正确的一个先决条件。由于土壤特别是农业土壤的差异很大，采样误差要比分析误差大若干倍，因此必须十分重视采集具有代表性的样品。此外，应根据分析目的和要求采用不同的采样方法和处理方法。 三、仪器与药品 仪器：土钻、小土铲、米尺、布袋（盐碱土需用油布袋）、标签、铅笔、土筛、广口瓶、天平、胶塞（或圆木棍）、木板（或胶板）等。小土铲：任何情况下都可应用，但比较费工，多点混合采样，往往嫌它费工而不用它。管形土钻：下部系一圆形开口钢管，上部系柄架，根据工作需要可用不同管径的管形土钻。将土钻钻入土中，在一定土层深度处，取出一均匀土柱。管形土钻取土速度快，又少混杂，特别适用于大面积多点混合样品的采取。但它不太是用于沙性大的土壤，或干硬的粘重土壤。普通土钻：普通土钻使用起来也是比较方便的，但它一般只是用于湿润土壤，不适于很干的土壤，同样也不适用于砂土。另外普通土钻容易混

石灰土路基施工方案

石灰土路基施工要点 1、工程内容： 本工程为A30大修工程，其施工关键是施工进度，主要路基工程施工节点是路面拆除外运，灰土翻挖清理，底槽处理，灰土填筑等。根据以往大修施工经验，为保证施工质量，底槽必须采用原槽掺灰处理，而石灰土施工层次多工期长，受天气影响大，是路基施工中的关键工序 本工程路基填筑中采用20cm石灰土，压实度达到96%。石灰土路基施工采用堆场拌合+辅助路拌施工，堆场采用挖掘机拌和，二次路拌施工采用WBL21型稳定土拌和机。 2、施工内容： （1）拌灰 为快速降低土的含水量，石灰土的拌和采用2次拌灰，即第一次使用块灰集中拌灰，拌和采用挖机在堆场翻挖，拌灰时按设计剂量或比设计低1-2%左右掺拌，先初拌一遍闷料1-2天，再进行2次复拌，拌好后再闷料1-2天，再进行3次拌和闷料，应注意每次拌和均匀，土粒应尽量打碎，闷料充分；在上土前测定灰剂量以确定二次掺灰量。 第二次在现场初碾平整后使用路拌机第二次拌灰，要求将灰土充分打碎，拌和均匀。如堆场灰土运至现场含水量仍偏大，应先晾晒，待含水量合适后掺灰拌和；或根据灰剂量二次掺灰采用掺水泥处理。拌和能力要与运输和摊铺碾压能力相匹配，避免发生脱节现象。 （2）粉碎灰土 根据施工条件尽量提前充分闷料，以保证土方颗粒的细度及灰土的均匀性，对二次拌灰的，至施工段落后将采用路拌机对灰土进行充

分拌和，根据松铺系数确定方格内上灰量，使用路拌机进行灰土拌和，至此含水量损失为4%~5%。 （3）碾压 每一施工段至少配备XS220型振动压路机一台和18-21吨钢三轮一台碾压。同时施工2个断面则要求XS220振动压路机要达到2台、18~21T钢三轮压路机2-3台。 碾压遍数根据目前试验段确定，先用XS220型压路机静压一遍，再以弱振碾压一遍,接着用XS220型压路机以强振碾压4遍,再用18-21吨钢三轮进一步加压的混合作业方式。 遵循先边后中、先轻后重、先稳后振、先低后高、先慢后快的原则，碾压轮迹应重叠，宽度不少于后轮的一半，碾压速度不超过30m/分钟，碾压遍数6～8遍，以达到质量要求为准。石灰土压实后，表面应平整密实，无明显轮迹。严禁重型车辆机械在压好后的表面行驶，以免破坏已压实的土层。两块分块施工场地前一块施工到接缝处时要用木条分隔或在后一块施工时将接缝处因压实度不够的松散料铲除。弹簧处应整层翻挖后，用新料摊铺碾压。石灰土层施工时, 严禁用薄层贴补的方法进行找平。石灰土层施工时应根据施工能力划块施工，宜当天拌和，当天碾压完毕，最迟不得超过48小时。机械设备不得在碾压好的石灰固结土层上调头和停留。 （4）养生 碾压完成后灰土必须洒水养生, 不使土层表面干燥, 也不应过分潮湿。遇到突降暴雨，必须对灰土采用覆盖彩条布进行挡水，养生时间不少于7天。石灰土施工最终标高为路基顶面以下80cm。