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同学们好！
在介绍完土壤的物理性质后，我们再介绍土壤的化学性质。也许土壤的物理性质可以单独介绍的，但在介绍土壤化学性质的时候，我们时不时会同其物理性质联系起来进行介绍，正如我们上一节在刚开始所说的，土壤物理性质是最基本的性质。我们在描述土壤特性的时候，往往会统称为土壤的理化性质。土壤学已经独立成为一门学科，该学科的主体，几乎是土壤化学的内容。相对来说，我们在自然地理学课程中，为了避免与其他学科在内容上的重复，我刻意将本节的内容精简一些。
在土壤中，那些最细微的颗粒，往往能影响到土壤的其他化学性质和肥力。这些颗粒，直径一般在1-1000nm之间，能表现出强烈的胶体特征。我们知道，胶体是指直径在1-100nm之间的颗粒。但实际上在土壤中呢，直径<1000nm的粘性颗粒，都具有了胶体的性质。土壤胶体的组成，包括矿物质组成的无机胶体，腐殖质及各种组分组成的有机胶体，以及二者的复合体。
土壤胶体是一种分散系，由土壤胶团及其之间的土壤溶液构成。土壤胶团在构造上可分为胶核和双电层组成的三层结构。胶核表面，因为分子的解离而产生一层离子并带有某种电荷，这个离子层称为决定电位离子层或双电层内层。由于决定电位离子层的存在，必然吸附介质中与其电荷相反的离子围绕在其周围，形成补偿电位离子层。补偿电位离子层按其被决定电位离子层吸引力的大小和活动力的强弱又可分为非活性层和扩散层。胶体微粒是电中性的，通常所说的胶体带电，是指胶粒带电。
比表面积，是指单位重量（或体积）物体的总表面积。容易理解的是，相同重量的物体，颗粒分得越小，其比表面积越大。土壤在风化及成土因素作用下，其固相颗粒都是在不断破碎的，粒径也逐渐变小，比表面积不断增加。由于表面的存在而产生的能量，叫做表面能。表面能可以做功，能够吸附其他物质，物质的比表面积越大，吸附能力也越强，由于土壤胶体具有巨大的表面积，因而具有巨大的表面能。
土壤胶体有两种存在状态，一种是胶体微粒非常充分地分散在介质中，形成一种外观类似溶液的胶体，称为溶胶。另一种是在外因作用下，胶体微粒聚合在一起，处于凝聚状态，称为凝胶。土壤胶体之所以能成为溶胶状态，是由于其带电荷，以及胶体微粒表面水膜的存在。土壤胶粒在同样的土壤环境中带有同种电荷，促使胶粒互相排斥成分散状态，而水膜的存在能阻止胶粒的互相碰撞，减少凝聚的机会。若向溶液中加入电解质，会中和胶粒上的电性，并减少土壤水分，促使溶胶凝聚。土壤中的胶体一般情况下带负电，所以加入阳离子能促使胶体凝聚。一些农业技术措施，如施肥、中耕、浇水、烤田等，都可使土壤中的电解质发生变化，从而使胶体的状态发生改变，或局部发生改变，尤其是施用钙质肥料，有可能导致土壤形成不可逆的凝聚作用，变得板结。
土壤具有吸收和保持土壤溶液中的悬浮颗粒、气体以及微生物的能力，但土壤胶体对所吸附的物质是有选择的，它只吸附那些可以降低其表面能的物质，有些物质不能降低其表面能，土粒则不吸附它们，甚至表现为排斥，如无机盐类和无机酸类在土壤中常常就是这样的表现。土壤的吸收性能，有可能是土壤对进入其中的固体物质的机械阻留作用，也有可能是土壤对分子态物质的吸附保持作用，也有可能是将易溶性盐转变为难溶性盐而保存在土壤中，或者土壤胶体与土壤溶液中的离子进行交换。不过，最重要的，还是生物吸收作用，土壤借助生活其中的微生物、植物根系以及一些小动物的生命活动，把植物营养元素积累并保存在土体中。
土壤酸碱度，是土壤盐基状况的一种综合反映。与其他物质一样，土壤酸碱度与H+和OH-的比例数量有关。H+大大超过OH-时，土壤溶液呈酸性；而OH-大大超过H+时，土壤溶液呈碱性；如果两者浓度相等，土壤呈中性。土壤的酸碱度，同样是用pH值表示。
气温高、降雨量大的气候条件下，母质、土壤中的盐基成分易于遭受淋失，使土壤逐渐酸化。反之，干旱气候，降雨量远远低于蒸发量，盐基成分积累于土壤及地下水，使土壤向碱化方向演化。在地理分布上会出现“南酸北碱”。该图就是中国土壤酸碱度的分布图，明显体现了这个特征。
如果雨水被大气中存在的酸性气体所污染，降水的pH值小于5.65，叫酸雨；还有酸雪和酸雾。不下雨时，大气中酸性物质被植被吸附或重力沉降到地面叫干沉降；下雨时，高空雨滴吸收包含酸性的物质，继而降下时再冲刷酸性物质降到地面，这叫湿沉降。干沉降和湿沉降都是指酸沉降。酸雨可导致土壤酸化，由于我国的南酸北碱，在南方土壤，会加速酸化过程，而北方土壤呈碱性，对酸雨有较强的缓冲能力，一时半时酸化不了。土壤中含有大量铝的氢氧化物，土壤酸化后，可加速土壤中含铝的原生和次生矿物风化而释放大量植物可吸收的铝化合物。植物长期和过量地吸收铝，会中毒，甚至死亡。酸雨还能加速土壤矿物质营养元素的流失，改变土壤结构，导致土壤贫脊化，影响植物正常发育，还可能诱发植物病虫害，使作物减产。
土壤显酸性，一方面与土壤溶液中的H+有关，另一方面又和土壤胶体上吸附的致酸离子有关。因此，土壤酸度，根据H+在土壤所在部位可分为两种类型：活性酸度和潜性酸度。活性酸度，是指与土壤固相处于平衡状态的土壤溶液中游离的H＋浓度所直接显示的酸度，一般用水的浸出液，通过指示剂就可以进行测定。而潜性酸度，是指土壤胶体上吸附着的H+和Al3+所引起的酸度。一般情况下，它无法显示出来，只有当被吸附的H+和Al3+被交换到溶液中后才能显示，通常用一千克烘干土中H+的摩尔数来表示。土壤呈碱性反应，主要是因为其溶液中含的一定数量的弱酸强碱盐，或者是土壤胶体表面吸附有碱金属及碱土金属的阳离子。碱度可以用平衡溶液的pH值表示，也可以用土壤中HCO3-和CO32-含量的重量百分数来表示。
我们说的土壤盐碱化，其实包括盐化和碱化两个方面。其中，盐化是指土壤底层或地下水的盐分随着毛管水上升到地表，水分蒸发后，使盐分积累在土壤表层。碱化是指土壤胶体上吸持较多碱金属和碱土金属，如交换性钠，使土壤呈碱性反应，这会引起土壤物理性质恶化。二者往往相伴发生，所以统称为盐碱化。盐碱化的产物是盐碱土，也是盐土和碱土的统称，是指含盐量在0.2%以上、碱化度在20%以上的土地。受地形、气候、生物因素、地下水位、河流、海水和人为活动等因素的影响，不同区域盐碱土的成因又有所不同。
上世纪50年代末，黄河下游的河北、河南和ft东掀起引黄河水灌溉的工程，由于当时缺乏经验，只搞灌水，而没有注意排水，到1962年时，这些地区一片白茫茫的盐碱化。出现了一年增产，两年平产，三年减产，四年绝产的状况。在经历这场盐碱化的浩劫后，人们吸取教训，开展大规模的洗盐治碱，土壤的盐渍化才逐渐恢复。人们在长期的盐碱地治理过程中，发现和总结了盐碱土中水盐运行的规律，即：“盐随水来，盐随水去；水去汽散，汽散盐存”。
另外，我国自1984年开始，粮食产量连续四年徘徊不前，十几亿人的吃饭问题成了当务之急。农业科技领域开始了“黄淮海战役”，引发了全社会的广泛关注。针对黄淮海平原旱涝盐碱的综合治理和农业发展，国家组织了长达20多年的科技大战役。战役的巨大成功，推动了涉及20个省市、3.8亿人口的低产田治理，为结束我国千百年缺粮历史做出了重大贡献。这场战役中，全面运用农业综合增产技术，将不毛地变成了米粮川。那么为了记住这段历史，温瑾、李振声等完成了一本著作，《从不毛地到米粮川》，2014年9月由湖南教育出版社出版。
20年后，也就是从2004年开始，至2015年，中国粮食Th产实现了“十二连增”。2016年，中国粮食产量并没有实现连增。据国家统计局解读，这是国家主动调整的，因为播种面积和单产都减少了。中国农业系统正在实施供给侧改革，要改变过去以追求产量为主的发展模式，转换成以提高质量，以更高效益为目标的发展方式。
我们再来看一个与我们的常识可能不太符合的观点。有人认为在ft东、江苏等沿海地区，农业综合条件比较好，治理盐碱地应该是有必要的，但是有些适合恢复洼地、湿地，湖面的地方，是否一定要改良成耕地呢？特别是中国粮食产量持续增长，东北的很多仓库都无法满足粮食的不断增加，地方政府大力支持盐碱地治理的可能性越来越小了，这个时候就要问一个问题了，目前我们改良盐碱地的意义究竟有多大？甚至有科学家认为，从区域生态学角度来说，应该留下一片不开发的盐碱地，否则那些流出来的盐该去哪儿呢？因为物质是不灭的。如果对这个盐碱地改良悖论有兴趣的同学，不妨扫一下右边的这个二维码，阅读相关的分析。
土壤缓冲性，主要来自土壤胶体及其吸附的阳离子和土壤所含的弱酸及其盐类。当向土壤中加入少量酸性或碱性物质时，土壤原来的pH值不会发生较大的改变。比如，当土壤溶液中的H+增加时，胶体表面的交换性盐基离子与其交换，使土壤溶液中的H+浓度基本不变。当土壤溶液中的OH-增加时，胶体表面的致酸离子与其交换，使土壤溶液中OH-浓度基本不变。土壤中大量存在的碳酸、磷酸、硅酸、腐殖酸和其他有机酸及其盐类构成许多缓冲对，也可以缓冲酸和碱的作用。在强酸性土壤中，游离的Al3+对碱有缓冲作用，这是由于Al3+结合的六个水分子能解离出2个H＋来中和土壤溶液和增加的OH-，而本身形成复合铝离子的结果。如果加入酸或碱的量过多时，则pH仍会改变，这表明土壤的缓冲能力是有限的。
土壤具有缓冲性，有非常重要的意义的，这样可以使土壤的pH不致因施肥、根系呼吸、有机质分解等引起剧烈变化，为植物生长和微生物活动创造一个稳定良好的土壤环境条件。所以，土壤缓冲性能也是土壤肥力的重要性质。
土壤中主要的氧化剂是大气中的氧进入土壤中，与土壤中的化合物起作用，得到两个电子而还原为O2-，土壤中生物化学过程的方向与强度，在很大程度上决定于土壤空气和溶液中氧的含量。在通气良好的土壤中，土壤空气与大气中的气体交换迅速，致使土壤中氧浓度增高，Eh值，也就是氧化还原电位变大。土壤中的还原剂主要是有机质。在淹水条件下施用新鲜的有机物料，土壤Eh值会急剧下降。土壤的Eh在400-700mv之间，多数作物可以正常发育，过高过低均对植物不利。土壤中的氧化还原电位，一般也是在线测量，就是通过类似的氧化还原电位计进行测定。
土壤呼吸，包括了未扰动土壤中产生二氧化碳的所有代谢作用。一般，包括土壤微生物呼吸、根系呼吸、土壤动物呼吸等三个生物学过程，还有一个非生物学过程，含碳矿物质的化学氧化作用。土壤微生物活动是土壤呼吸作用的主要来源，因此影响土壤微生物活动的诸因子，如土壤有机质含量、pH值、温度、水分，以及有效养分含量，都能影响土壤呼吸作用强度，并从土壤呼吸作用强度的变化中反映出来。因此，土壤呼吸作用强度也是评价土壤肥力的指标之一。测定土壤呼吸的装置比较复杂，我们上图所显示的是一些典型的测定土壤呼吸的装置。
有关土壤化学性质的内容呢，到此结束。虽然内容不多，但也许还是有些烧脑，特别对于没有学过大学化学和物理化学的同学来说，理解起来可能有些困难。虽然我已经想做到尽量通俗了，但作为一门理科课程，不得不采用理科的方式讲授。希望对本节内容还没有看明白的同学可以再找一些资料看看，加深一些理解。好，同学们，再见！
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