全 文 ：　 　  河北省博士资金项目（０１５４７００３D）资助
 通讯作者
　 收稿日期 ：２００５０１２９ 　 改回日期 ：２００５０４０７
不同酸性物质对石灰性土壤的酸化效果研究 
姚晓芹 　马文奇  楚建周
（河北农业大学资源与环境学院 　保定 　 ０７１００１）
摘 　要 　采用室内模拟试验研究了酸性物质对石灰性土壤的酸化效果 。结果表明 ，磷酸能有效地降低石灰性土壤
的 pH ，要使土壤 pH由 ８８９降至 ６０左右 ，最佳酸用量为 ３２７g／１００g土 。对于 pH较高的石灰性土壤 ，只用低 pH
（pH ＝ ５５）的酸水溶液在短时间内降低土壤 pH是不切实际的 。磷酸二氢铵不仅具有很好的酸化效果 ，且具有很
好的缓冲性能 ，每 １００g土壤加入 ２３g磷酸二氢铵可使石灰性土壤 pH从 ８８９降低到 ６３９ ，并能维持较长的酸性
环境 。施用 ５ ％的硫磺可在 ３０d内使土壤 pH降低到 ７０ ～ ７５之间 。
关键词 　酸性物质 　酸化效果 　石灰性土壤 　缓冲能力
Effects of different acidic materials on pH value of calcareous soil ．YAO XiaoQin ，MA WenQi ，CHU JianZhou （Col
lege of Resources and Environmental Sciences ，Agricultural University of Hebei ，Baoding ０７１００１ ，China） ，CJEA ，２００６ ，
１４（４） ：６８ ～ ７１
Abstract 　 The effects of acidic material on calcareous soil pH were studied by soil culture experiments in lab ．The results
indicate that the phosphoric acid can effectively reduce the pH value of calcareous soil and the proper acid amount is
３２７g／１００g soil which can reduce soil pH from ８８９ to about ６０ ． It is not practical to use pH ５５ phosphoric acid or
sulfuric acid solutions to acidify calcareous soil ．NH４H２ PO４ not only presents better acidification effects ，but also has pH
buffer capability ． It can reduce soil pH value from ８８９ to ６３９ and keeps the acid condition longer as adding ２３g
NH４H２ PO４ pre １００g calcareous soil ．As an adding dosage of S is ５ ％ of soil ， the soil pH value can decrease from ８９０ to
７０ ～ ７５ in ３０ dyas ．
Key words 　 Acidic material ，Acidification effect ，Calcareous soil ，Buffer capacity
（Received Jan ．２９ ，２００５ ； revised April ７ ，２００５）
石灰性土壤广泛分布在南北纬 １０° ～ ４０°之间的干旱和半干旱地区 ，约占世界耕地面积的 ２１ ％ ～
２４ ％ ［１０］ 。我国石灰性土壤的分布也很广泛 ，南起四川盆地 、北至内蒙古高原 、东至淮北平原 、西到黄土高原
及甘肃 、青海 、新疆地区都有石灰性土壤分布［１］ 。
石灰性土壤绝大部分处在干旱 、半干旱地区 ，由于年降水量少 ，Ca 、Mg 等碱土金属离子很少淋出土体 ，
原生矿物风化后 ，以碳酸钙的形式沉淀 ，致使土壤中含有大量的游离碳酸钙 。 土壤溶液中游离碳酸钙与水
和 CO２ 反应生成钙离子和碳酸氢根离子 ，二者之间存在下列平衡 ：
CaCO３ ＋ CO２ ＋ H２O → Ca２ ＋ ＋ ２HCO －３ （１）
由于 HCO －３ 的存在 ，土壤 pH一般较高 ，约为 ７５ ～ ８５ 。统计分析表明 ，土壤 pH（ Y）与 CaCO３（ X）含量呈非
线性正相关 ，并符合非线性回归方程［２］ ：
Y ＝ （ a ＋ bX）／ X （２）
另外 ，由于石灰性土壤中大量游离碳酸钙的存在 ，土壤中的 Fe２ ＋ 和 Fe３ ＋ 都易与碳酸钙反应生成固体的铁氧
化物 ，反应如下［１１］ ：
４Fe２ ＋ ＋ O２ ＋ ４CaCO３ ＋ ２H２O → ４FeOOH ＋ ４Ca２ ＋ ＋ ４CO２ （３）
２Fe３ ＋ ＋ ３CaCO３ ＋ ３H２O → ２Fe（OH）３ ＋ ３Ca２ ＋ ＋ ２CO２ （４）
由于石灰性土壤的这些特点 ，导致许多嗜酸植物不能在其上正常生长 。 因此 ，石灰性土壤的酸化显得尤为
重要 。通过酸化降低土壤 pH 、提高土壤中微量元素的有效性 ，保证嗜酸植物正常生长 。 本研究在前人研究
第 １４卷第 ４期 中 国 生 态 农 业 学 报 Vol ．１４ 　 No ．４
２ ０ ０ ６年 １ ０月 Chinese Journal of EcoAgriculture Oct ．，　 ２００６
的基础上 ，通过室内模拟试验研究了不同酸性物质对石灰性土壤的酸化效果 ，从而为解决石灰性土壤的酸
化问题提供依据 。
1 　试验材料与方法
供试土壤为河北农业大学校园潮褐土 ，碳酸钙含量为 ９４５g／kg ，pH 值为 ８８９ 。 试验试剂磷酸
（H３PO４） 、硫酸（H２SO４） 、醋酸（HAc） 、磷酸二氢铵（NH４H２PO４） 、硫磺（S）等均采用分析纯化学试剂 。 共设置
４个试验 。其中不同浓度 H３PO４ 的酸化效果试验共设 ５ 个处理 ，H３PO４ 浓度分别为 ０mol／L（CK） 、１３３mol／
L 、１６７mol／L 、２００mol／L 、２３３mol／L ，每处理 ３ 次重复 。 采用室内模拟培养 ，塑料杯中装入过筛（２mm）的
风干土壤 １００g ，分别浇处理溶液 ２０mL ，培养 ５d测定 pH ，并添加 ２０mL 自来水（pH值为 ７７８） ，以后每 ５d测
１次 pH ，并补充自来水 ，直到 pH 趋于稳定 。 H３PO４ 和 H２SO４ 水溶液酸化效果试验共设 ３ 个处理 ，分别为
CK 、H３PO４ 水溶液（pH值为 ５５） 、H２SO４ 水溶液（pH值为 ５５） ，每个处理 ３次重复 。采用室内模拟培养 ，塑
料杯中装入过筛（２mm）的风干土壤 １００g ，分别浇处理溶液 ２０mL ，每 ５d测 １ 次 pH ，并补充处理溶液 ２０mL ，
观察酸化效果 。不同缓冲液对土壤的缓冲能力试验共设 ３ 个处理 ，分别为 CK 、HAc（１mol／L） 、NH４H２PO３
（１mol／L） ，每个处理 ３次重复 ，培养方法同 H３PO４ 的酸化效果试验 。 S 对土壤的酸化效果试验共设 ４ 个处
理 ，分别为 CK 、９５∶５（土壤∶S） 、９０∶１０ 、８５∶１５ ，每个处理设 ３次重复 ，浇自来水 ，每 ５d测 １次 pH值 ，并浇自来
水 １次 。土壤 pH测试采用 １∶５的土水比 ，将杯中培养 １周后的土风干 、混匀 ，取 ２g加入 １０mL 蒸馏水后 ，搅
拌 ２min ，静止 １０min ，用 PHS３C型酸度计测定［３］ 。数据处理采用 PC／SAS实用统计软件［４］ 。
2 　结果与分析
21 　不同浓度 H3PO4 的酸化效果
H３PO４ 是中强酸 ，在溶液中的电离度与浓度有关［５］ 。由表 １可知 ，不同浓度的 H３PO４ 处理后的土壤 pH
均比对照土壤降低 ２５ 以上 ，差异显著 ；H３PO４ 浓度为 ２mol／L 和 ２３３mol／L 处理后土壤 pH 之间无显著
差异 ，但与１３３mol／L 、１６７mol／L处理差异显著 。如果使土壤pH由８８９降至６０左右 ，合适的酸浓度为
１６７mol／L ，折合酸用量为
３２７g／１００g土 。 对照土壤 pH
在各浇水次数之间无差异 ，
其他各处理随着浇水次数的
增加 ，土壤 pH 逐渐升高 ，浇
４次水后趋于稳定 ，浇 ７ 次
水后土壤 pH 基本稳定在
７２９ ～ ７３６ 之间 。 说明浇
灌自 来水 可 使酸 化的 土
壤 pH逐渐升高至一稳定
表 1 　 H3PO4 对石灰性土壤的酸化效果
Tab１ 　 Effect of phosphoric acid on calcareous soil pH
酸浓度／mol·L － １ 土壤 pH 　 Soil pH
Acid concentration 酸化后土壤 浇水次数／次 Times of watering
Soil added acid １ ２ ３ ４ ５ ６ ７
CK ８９０Aa  ８８４Aa ８８３Aa ８８８Aa ８８５Aa ８８６Aa ８８９Aa ８８７Aa
１３３ ６３２Bd ７０５Bc ７３０Bb ７２７Bb ７３８Ba ７３７Ba ７４０Ba ７３６Ba
１６７ ６０７Ce ６９０Cd ７１６Cc ７１６Cc ７２７Cb ７２８Cb ７２９Cb ７３６Ba
２００ ５８３De ６８６Dd ７１２Cc ７１０Dc ７２６Cb ７２７Cb ７２４Db ７３２Ca
２３３ ５７５De ６８１Ed ７０２Dc ７０７Dc ７２１Cb ７２４Cb ７２３Db ７２９Ca
　 　  大写字母代表行间的比较 ，小写字母代表列间的比较 ，采用邓肯多重比较（ P ＝ ００５） ，表 ２ 、３ 、４均同 。
值 ，且随着浇水次数的增加 ，酸浓度的影响逐渐减小 。
22 　 pH值为 55 的 H3PO4 和 H2SO4 水溶液的酸化效果
表 2 　 pH值为 55的 H3PO4 、H2SO4 水溶液对石灰性土壤 pH的影响
Tab２ 　 pH value of calcareous soil irrigated with water solutions of
phosphoric acid and sulfuric acid at pH value ５５
处 　 理
T reatments
土壤 pH Soil pH
浇灌次数／次 Times of w atering
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７
CK ８９０Aa ８８４Aa ８８３Aa ８８８Aa ８８５Aa ８８６Aa ８８７Aa
H３PO ４ ８８９Aa ８８６Aba ８８５Ab ８７７Ac ８７６Bc ８７４Bc ８７２Bd
H２SO ４ ８８９Aa ８８３Ab ８８１Ab ８７７Ac ８７６Bc ８６７Bc ８７４Bc
　 　 花卉生产中常用 pH 值
为 ５５的 H３PO４ 、H２SO４ 水溶
液降低土壤 pH ，使土壤保持
pH 值为 ５５ ～ ６５ 的酸性环
境 ，使嗜酸植物能在其上正常
生长 。本试验表明（表 ２） ，第
１ 、２ 、３ 、４次浇酸溶液后 ，各处
理间均无显著差异 ；第 ５次浇
酸后 ，H３PO４ 和 H２SO４ 溶液处理分别与对照达显著差异 ，土壤 pH 比对照降低了 ００９ 。 对照各浇水次数间
无显著差异 ，随着浇灌次数的增加 ，酸溶液处理土壤 pH有所降低 ，浇灌 ７ 次后 ，趋于 ８６０ ～ ８８０ 之间 ，降低
了 ０１５ ～ ０２个单位 。由此可见 ，通过浇灌低 pH的酸化水降低石灰性土壤 pH是不切实际的 。为达到大幅
度降低土壤 pH值的目的 ，必须首先打破石灰性土壤的缓冲性 。
第 ４期 姚晓芹等 ：不同酸性物质对石灰性土壤的酸化效果研究 ６９　
23 　不同缓冲液对土壤缓冲能力的影响
表 3 　不同缓冲液对石灰性土壤的缓冲能力
Tab３ 　 Effects of different buffer solutions on pH buffer capacity of calcareous soil
处 　 理 酸化后土壤 土壤 pH Soil pH
T reatments Soil added acid 浇水次数／次 Times of watering
１ ２ ３ ４ ５ ６
CK ８９０Aa ８８４Aa ８８３Aa ８８８Aa ８８５Aa ８８６Aa ８８７Aa
HAc ８２２Bc ８１２Bd ８０４Be ８３５Bb ８３７Bb ８４３Ba ８４４Ba
NH ４H ２PO ４ ７０７Ca ６５２Cb ６２８Cd ６２６Cd ６２６Cd ６３７Cc ６３９Cc
　 　 石灰性土壤因含有大量
的 HCO －３ 而具有较高的 pH ，
并具有较大的缓冲性 ，如果用
酸性物质打破石灰性土壤的
缓冲性 ，重新在较低的 pH 下
建立 新 的 缓 冲 体 系 将 是
一种有效的酸化方法 。由表
３可知 ，用 HAc 、NH４H２PO３ 处理后土壤 pH 分别比对照降低 ０６８ 、１８３ ，并均达显著差异 ，NH４H２PO３ 处理
比 HAc处理使土壤 pH多降低 １１５ ，说明 NH４H２PO３ 对土壤的酸化效果高于 HAc 。随着浇灌自来水次数的
增加 ，各处理间 pH均保持显著差异 ，其中 HAc处理的土壤 pH在 ８１０ ～ ８４５之间波动 ，该 pH范围仍较高 ，
不适合喜酸植物的生长 ；而 NH４H２PO４ 能使土壤 pH 维持在 ６２０ ～ ６４０ 之间 ，该范围适合喜酸植物生长 。
表明 NH４H２PO４ 不仅能有效降低土壤 pH ，并且还具有很好的缓冲性 。
24 　硫磺对土壤的酸化效果
　 　硫磺酸化土壤的效果见表 ４ ，从
表 ４可以看出 ，第 １ 次浇水后各处理
土壤 pH与对照均达显著差异 ，但各
处理之间差异不显著 ；随着浇水次数
的增加 ，硫磺处理土壤 pH 逐渐降
低 ，土壤和硫磺之比为 ９５∶５ 与 ９０∶１０
处理之间的差异仍不显著 ，但它们与
８５∶１５处理之间的差异达显著水平 ，
表 4 　不同用量硫磺对石灰性土壤的酸化效果
Tab４ 　 Effects of different quantity S on calcareous soil pH
处理／（土∶硫）
T reatments （soil∶S）
土壤 pH Soil pH
浇水次数／次 Times of w atering
１ ２ ３ ４ ５ ６
CK ８９０Aa ８８４Aa ８８３Aa ８８８Aa ８８５Aa ８８６Aa
９５∶５ ８３８Ba ７８１Bb ７５２Bc ７４０Bdc ７２６Bd ７２４Bd
９０∶１０ ８３８Ba ７６６Cb ７４２BCc ７２５Cd ７１７Bde ７１０Be
８５∶１５ ８２６Ba ７５７Db ７３８Cc ７２１Cd ７０１Ce ６６８Cf
浇 ６次水后 ，９５∶５ 、９０∶１０ 和 ８５∶１５ 处理分别使土壤 pH 降低了 １６２ 、１７６ 、２１８ 。 由此可见 ，硫磺具有良好
的酸化性能 ，要想把土壤 pH降到 ７００ ～ ７５０之间 ，按 ９５∶５的土硫比施用 ３０d后即可达到酸化目的 。
3 　小结与讨论
本试验结果表明 ，随着土壤中加入的 H３PO４ 浓度的增加 ，酸化后土壤 pH 之间的差值越来越小 ，当酸浓
度由 ２mol／L 增加到 ２３３mol／L 时 ，酸化后的土壤 pH未达显著差异 ；且各处理随着浇自来水次数的增加 pH
逐渐升高 ，当浇水次数增加到 ５次时 ，各浇水次数间无显著差异 ，各处理土壤 pH值约 ７２０ ～ ７４０ ，随着浇水
次数的进一步增加 ，土壤 pH基本保持不变 。 土壤缓冲性强弱在土壤类型之间存在不同程度的差别 。 土壤
Ca（CO３）２ 含量 、交换性盐基总量 、土壤质地和有机质含量是影响土壤缓冲性强弱的主要因素 。 其中 Ca
（CO３）２ 含量对酸的缓冲性影响最大［６］ 。 当一定浓度的 H３PO４ 打破石灰性土壤固有的缓冲体系时 ，土壤会
形成新的缓冲体系 ，在本试验条件下 ，该缓冲体系使土壤 pH 维持在 ７２０ ～ ７４０ 之间 。 NH４H２PO３ 具有很
好的缓冲性［７］ ，本试验结果表明 ，NH４H２PO３ 使土壤 pH维持在 ６２５ ～ ６５２之间 。 这主要是因为 H２PO －３ 和
HPO２ －３ 的存在 ，使土壤具有抗酸碱变化的缓冲性 ，当土壤酸碱度变化时 ，土壤的缓冲作用使土壤 pH 在较小
的范围内波动 。硫磺（S）能降低石灰性土壤的 pH ，其酸化机理是硫磺在土壤中通过化学和生物学过程氧
化 ，氧化过程为 ：
S → S２O２ －３ → S４O２ －６ → SO２ －４ （５）
硫磺在土壤中的氧化过程释放出的氢离子使土壤酸化［８ ，９］ 。由本试验可知 ，合理的硫磺用量能降低土壤 pH ，施
用 ５ ％的硫磺在 ３０d内可使土壤 pH从 ８９０降低到 ７０ ～ ７５之间 。由于不同酸化剂的用量较高 ，若大田应用
则所需酸化剂成本较高 ，因此 ，进行大面积石灰性土壤酸化是不现实的 ；但在经济作物小面积栽培以及盆栽和
秧田中 ，为使一些经济价值比较高的嗜酸植物（如花卉）能更好地在石灰性土壤上生长 ，进行微域酸化是可
行的 。本研究结果对解决此类生产实践中的石灰性土壤酸化问题具有一定的指导意义 。
参 　考 　文 　献
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