土壤的氧化还原性质

与酸碱反应一样，土壤的氧化还原反应也是发生在土壤溶液中的一项重要性质，土壤的氧化还原性对在土壤剖面中的移动和刻面分异，养分的生物有效性，污染物质的缓冲性能等方面都有深刻的影响，水稻土固干湿交替频繁，土壤的氧化还原，反应显得特别活跃。

一、土壤的氧化还原体系

土壤的氧化还原体系可分为无机体系和有机体系，比较重要的氧化还原体系，主要有以下一些方面。

土壤中氧化态物质和还原态物质并存，但是由于土壤所处的条件不同，土壤溶液中氧化态物质与还原态物质的相对浓度不同，直接测定这些物质的{jd1}数量很困难，一般是通过测定这些物质的氧化还原电位（Eh）来判断土壤的氧化还原状况。

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二、土壤的氧化还原电位

土壤溶液中氧化态物质与还原态物质的相对比例决定着土壤的氧化还原状况，当土壤中某一氧化态物质向还原态物质转化时，土壤溶液中这种氧化态物质的浓度减少而相对应的还原态物质的浓度会增加，随着氧化态物质和还原态物质浓度的相对改变，溶液的电位也随之改变，这种由土壤溶液中氧化态物质和还原态物质的浓度变化而产生的电位称为氧化还原电位，用Eh表示，单位，伏或毫伏。

    E₀：标准氧化还原电位；体系中氧化剂浓度和还原剂浓度相等时的电位。

n：反应中的电子转移数

所以，土壤Eh的大小取决于土壤中氧化态物质和还原态物质的性质与浓度，而氧化态物质和还原态物质的浓度直接受土壤通气性强弱的控制，所以氧化还原电位的高低是土壤通气性好坏的标志。

旱地土壤的Eh多在400—700mv之间，少数情况下也可低至200mv，如果大于750mv，标志土壤xx处于好气状态，可能会导致有机物好气分解过旺，有机物消耗过快，有些养分会因为高度氧化而形成高价化含物从而丧失有效性，应该适当灌水以降低氧的分压。如果土壤Eh低于200mv则表明土壤水分过多，通气不良，OM分解减慢，减少养分供应，同OM嫌气分解产生的大量有机酸会抑制根系的呼吸作用。

水田土壤Eh变动幅度比较大，在排水种植旱作期间，可高达500mv以上，淹水期间可低至－150mv以下，一般来讲水稻适宜在200—400mv的轻度还原状况下生长，如果土壤经常处于180mv以下或低于100mv，土壤溶液中Fe²⁺，Mn²⁺浓度会迅速提高，使水稻Fe、Mn中毒，分蘖停止，发育受阻，如果Eh降到负值，水田中会有H₂S、丁酸的累积，会抑制根系的呼吸作用，减少养分的吸收。

土壤氧化还原性

土壤中各种能传递电子的物质在动态变化或平衡时所表现的性质，对土壤肥力与植物生长有很大影响。

指标 　以土壤的氧化还原电位作为表示土壤氧化还原性程度的一个综合性指标。其含义是：当一支能传递电子的“惰性”的铂电极插入土壤中时，在土壤和电极之间建立一个电位差,称为氧化还原电位（以Eh表示,单位为毫伏）。它是由于土壤中存在着氧化性和还原性物质而产生的。氧化性物质（如 O2、N囶等）越多，土壤的氧化还原电位越高，表示其氧化性越强。从数量关系来说，根据奈恩斯脱公式，土壤的氧化还原电位是由土壤中的氧化还原体系的标准电位(E°)和氧化剂与还原剂的活度比所决定的。对于特定体系 (E°是固定的）氧化剂所占的比例越高，则Eh值越呈正值。

体系 　土壤中的氧化还原体系包括无机体系和有机体系两类。无机体系中又包括氧、铁、锰、硫等。有机体系组成分甚为复杂，包括多种有机酸、酚醛类和醣类等。在这些体系中以氧体系的E°为{zd0}，有机体系和硫体系的E°较小，其余的介于它们之间。土壤通气条件良好时，氧在土壤孔隙中占有一定的比例，并与大气中的氧交换平衡，维持较高浓度，还原性物质量少，电位高。土壤渍水或排水不良时，大气中氧的扩入受阻，加上微生物活动的耗氧，引起氧的缺乏或近于耗尽，则还原性物质数量增多，电位变低。土壤中氧化还原电位的变异范围很广，在干土中可以高到正600～700毫伏。在一般淹水土壤中可以低到0～200毫伏，特殊情况下可低至负200～300毫伏。根据土壤的Eh值，土壤的氧化还原状况可分为4级（表8）。

特点 　土壤中的氧化还原反应具有下列特点：①不仅包括纯化学反应，而且还有生物参与。如土壤中硫离子的氧化以xx的作用为重要动力；N喠氧化成NO3必须有硝化xx的直接参与；植物根系的分泌物以及藻类和土壤动物生命活动的产物也参与氧化还原反应，等等。②有可逆、半可逆和不可逆之分。有机体系的反应多为半可逆或不可逆的，其反应的速度也各不相同。这就决定了土壤中存在着极其错综复杂的氧化还原动态平衡，并常随外界因素而变动。如森林土随季节而变，水稻土随灌排水而变等等。③有微域变异现象。由于土壤是一个不均匀的多相体系，氧化性或还原性物质的数量和条件也有局部性变异,这不仅反映在土壤剖面的各层中,而且也反映在同一层内的各个不同位置上。这种微域差异还会引起物质之间的扩散。

影响因素 　土壤中的氧化还原性受土壤中易分解的有机质和易氧化或易还原的无机物质以及pH等因素的影响。土壤中易分解的有机质是土壤微生物的营养物质和能源物质，在嫌气的分解过程中，微生物夺取有机质中所含的氧，形成各种还原性物质。微生物细胞死后的自溶作用也能产生还原性较强的有机物质。结果就使土壤的氧化还原电位下降。土壤中易还原的无机物质较多时，可阻滞还原条件的发展。如土壤中的硝酸盐和氧化铁量高时，可使Eh值下降缓慢，并稳定在一定值。相反，易氧化的无机物质，如有机还原性物质和水溶性硫化物含量高时，则还原条件发达。由于土壤中的各种氧化还原反应大多有质子的参与，pH对氧化还原强度也有直接的影响。对于同一种土壤，pH越低，则氧化还原电位越高。理论上，在25℃时氧体系△Eh/△pH的值为-59毫伏/pH；其他体系的相关因数由反应时的H+/e比值来决定。土壤中此相关因数的变异范围一般为-50至-200毫伏/pH，这显然决定于各体系的本性。 

　　与肥力的关系 　土壤氧化还原性既受土壤的某些物理、化学性质的影响，反过来又影响土壤的一系列性质，是决定土壤中养分转化方向的一个重要因素。土壤的氧化还原性不同,营养元素的状态及其有效性也有异（表9）。土壤处于氧化状态时，可促进有机质的分解，但不利于有机态氮的累积。在中国南方红壤区，大量氧化铁的存在是磷的有效性低的一个重要原因；而还原条件可使土壤中的磷酸铁活化。在还原条件下，大量铁、锰离子的出现使一部分原被吸附的钙、钾离子成为xx性，但也促进了盐基（包括其本身）的向下移动。各种土壤的pH在还原条件下渐趋近于 7，一般可使养分的有效性达到{zg}。但在强烈还原条件下,缺氧和还原性物质(包括H2S、Fe2+、有机酸等)积累过多对植物生长也有害。在农业生产中，旱地土壤以氧化条件为主，一般不存在因还原性物质过多而引起对植物毒害的问题。水稻土则不同，它虽有周期性的氧化条件和还原条件的交替出现，但在水稻生长期间仍以还原条件为主。所以对水稻土，特别是某些排水不良的水稻土，应适当采取排水落干、降低地下水位、实行水旱轮作等措施,以改善其通气性,增强氧化性，xx过强的还原性质，以利水稻正常生长。

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