土壤酸鹼值

土壤中的酸性來自土壤溶液中吸附到土壤颗粒表面的氫離子和鋁離子。虽然酸度是指氢离子浓度，但铝离子在酸性土壤中同样起着重要作用。由于酸性环境下铝离子（Al³⁺）与水分子（H₂O）反应生成Al(OH)²⁺离子，并释放氢离子（H⁺），在pH值介于4-6的范围内，大约会有10^-8mol/L的铝离子参与反应。許多其他過程有助於形成酸性土壤，包括降雨量，肥料使用，植物根系活動和初級和次級土壤礦物的風化。酸性土壤也可能由污染物引起，例如酸雨和礦渣。

• 降雨：酸性土壤最常見於降雨量大的地區。 過量的降雨量從土壤中浸出鹼性陽離子。另外，由於雨水中的碳酸與 CO₂的反應，所以雨水俱有5.7的微酸性pH值。

• 肥料使用：銨 （NH₄⁺）肥料在稱為硝化的過程中在土壤中反應形成硝酸鹽（NO₃⁻），並在過程釋放氫離子。

• 植物根系活力：植物吸收離子形式的營養物質（NO₃⁻, NH₄⁺, Ca²⁺, H₂PO₄⁻, etc.）,吸收比例來說陽離子比陰離子吸收還多。然而植物必須在其根部保持中性電荷。為了補償額外的正電荷，它們將從根部釋放氫離子。 一些植物還將有機酸滲出到土壤中以酸化其根周圍的區域，以幫助溶解在中性pH下不溶的金屬營養物質，例如鐵 (Fe)。

• 風化作用:组成土壤的主要矿物和次要矿物都含有铝（Al）。随着风化作用的进行，诸如镁（Mg）、钙（Ca）、钾（K）等部分矿物元素流失或者被植物吸收，其余的诸如硅（Si）从土壤中析出，而由于化学性质的原因，铁（Fe）和铝（Al）会留在土层中。高度风化的土壤往往含有高浓度的铁氧化物和铝氧化物。

• 酸雨：當大氣中的水與工業過程產生的硫和氮化合物反應時，結果可能是雨水中形成硫酸和硝酸。

• 酸性礦井水：由於黃鐵礦的氧化，在礦井附近可能形成嚴重的酸性土壤。

• 酸性硫酸盐土壤：在经常积水的海岸和河口环境下，会自然形成富含酸性硫酸盐的土壤。这些土壤即使排水后或者采挖出来也具有很高的酸性。

• 通過微生物分解有機物質釋放 CO₂ 當其與土壤水混合時可形成碳酸 (H₂CO₃)。[2]

鹼性土壤具有高的鹼性陽離子飽和度 (K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ 和 Na⁺)。This is due to an accumulation of soluble salts which are classified as either 土壤鹽化, sodic soil, saline-sodic soil or alkaline soil。所有鹽水和鈉鹼土壤具有高鹽濃度，鹽鹼土以鈣和鎂鹽為主，鈉鹼土以鈉為主。鹼性土壤的特徵在於存在碳酸鹽。在靠近表面的石灰石區域中的土壤是來自石灰石中的碳酸鈣的鹼性土壤，與土壤不斷混合。[3]這些地區的地下水源含有溶解的石灰石。

[5] 在酸性土壤中生長的植物可能會有各種各樣的症狀出現，包括鋁 (Al)、氫 (H)、和/或錳 (Mn)的毒性， 以及鈣 (Ca) 和鎂 (Mg)的營養缺乏。

鋁的毒性是酸性土壤中最普遍的問題。鋁存在於所有土壤中，但溶解的 Al³⁺ 對植物有毒；Al³⁺在低pH下溶解性很高，大多数土壤中当pH高于5.2时Al³⁺才不易溶解。[6]

鋁不是植物養分，並且因此不被植物主動吸收，而是通過滲透被動地進入植物根。鋁抑制根生長；側根和根尖變粗、根缺乏精細分枝；根尖可變成棕色。在根中，已經顯示鋁干擾許多生理過程，包括鈣和其他必需營養物的攝取和轉運，細胞分裂，細胞壁形成和酶活性[7]

在含有錳含量高的礦物的土壤中，錳的毒性在pH5.6以下會成為問題。錳如鋁，隨著pH下降變得越來越可溶解，並且在pH水平低於5.6時可以看到錳的毒性症狀出現。錳是葉綠素的組成物之一，因此植物將錳轉運到葉中。錳毒性的經典症狀是葉子皺縮呈現托起狀態。

[8] 由植物大量需要的營養物被稱為大量營養素，包括氮 (N)、磷 (P)、鉀 (K)、鈣 (Ca)、鎂 (Mg) 和硫 (S)。植物需要微量的元素被稱為微量營養素或是微量營養素物。微量營養物不是植物組織的主要成分，但是對於生長是必需的。它們包括鐵 (Fe)、錳 (Mn)、鋅 (Zn)、銅 (Cu)、鈷 (Co)、鉬 (Mo)、和硼 (B)。

大量營養素和微量營養素的可用性受土壤pH的影響。在輕度到中度鹼性的土壤中，鉬和大量營養素（除了磷外）的可用性增加，但是 P、Fe、Mn、Zn Cu、和 Co水平降低並且可能不利地影響植物生長。

在酸性土壤种，微量营养素（除钼、硼外）的有效性会提高。氮通過固氮或肥料調節作為銨 (NH
4) 或硝酸鹽 (NO
3) 供應，溶解的氮在土壤pH為6.0至8.0時將具有最高濃度。

相对于磷元素而言，氮元素对pH较为不敏感。為了使磷能够被植物所利用，土壤pH需要在6.0至7.5的範圍內。

如果pH低於6.0，磷開始與鐵 (Fe) 和鋁 (Al) 形成不溶性化合物，如果pH高於7.5，則開始與鈣 (Ca)形成不溶性化合物。 在5.5至6.5的pH範圍內可以避免大多數養分缺乏，條件是土壤礦物質和有機物質含有開始的必需營養素。

The most common amendment to increase soil pH is lime (CaCO₃ or MgCO₃), usually in the form of finely ground agricultural lime. The amount of lime needed to change pH is determined by the mesh size of the lime (how finely it is ground)and the buffering capacity of the soil. A high mesh size (60–100) indicates a finely ground lime, that will react quickly with soil acidity. Buffering capacity of soils is a function of a soils cation exchange capacity, which is in turn determined by the clay content of the soil, the type of clay and the amount of organic matter present. Soils with high clay content, particularly shrink–swell clay, will have a higher buffering capacity than soils with little clay. Soils with high organic matter will also have a higher buffering capacity than those with low organic matter. Soils with high buffering capacity require a greater amount of lime to be added than a soil with a lower buffering capacity for the same incremental change in pH.

可用於增加土壤pH的其它修正包括木灰，工業 CaO （生石灰）和牡蠣殼。白木柴灰包括對於需要離子如 Na⁺ （鈉）, K⁺ （鉀）, Ca²⁺ （鈣）,的過程重要的金屬鹽，其對於選擇的菌群可能是或可能不是好的，但降低土壤的酸性質量。

這些產品通過 CO₃²⁻ 與 H⁺ 反應產生 CO₂ 和 H₂O，從而提高土壤的pH值。矽酸鈣通過除去游離氫離子來中和土壤中的活性酸度，從而增加pH。由於其矽酸鹽陰離子捕獲 H⁺離子（提高pH）, 它形成單矽酸 (H₄SiO₄)，中性溶質。

• 鐵硫酸鹽或硫酸鋁以及元素硫（S）通過形成硫酸來降低pH。
• 尿素、磷酸脲、硝酸銨、磷酸銨、硫酸銨和磷酸二氫鉀肥料。
• 植物凋落物，堆肥和糞肥形式的有機質將通過分解過程降低土壤pH值。 某些酸性有機物如松針，松木屑和酸性泥炭有效降低pH值。[14]