土壤pH值（深度解析）
我们在选择种植地块时，都会进行土壤酸碱度（pH值）的测定，因为它是一个非常重要的指标，对于作物的健康生长，营养元素的吸收效率等都有影响。
一、土壤酸碱性的表达方式
根据电离和质子理论，土壤酸是由土壤水溶液中质子H+的存在而引起的。
纯水也有很微弱的导电能力，说明水分子也能微弱的电离：2H2O=H3O++OH-或简化为H2O=H++OH-。25℃时实验室测得：［H+］×［OH-］=10-14。故纯水中：［H+］=［OH-］=10–7（摩尔/升）。由于H+和OH-浓度很小，只有10-7，而未电离的水几乎是个常数÷18=55.摩尔/升。即在1升水中含H+=1×10–7克，含OH-=17×10–7克，含H2O=克。由于［H+］很小，如用摩尔浓度表示在对比或计算时不方便。索仑生（Sorensen）提出用H+浓度的负对数来表示，这个负对数值称为氢离子指数或pH值。
pH=-log[H+]
pH值用氢离子负对数表示，值的范围是1-14，pH降低一个单位，氢离子[H+]则增加10倍。
pH=7时，土壤溶液中氢离子[H+]和氢氧根离子[OH-]是相等的，通常认为土壤是中性的。
原生土壤的pH值取决于土壤矿物质和降雨量，通常降雨较多的地区土壤pH低呈酸性，土壤中钙质丰富，土壤pH值高呈碱性。
二、土壤酸度类型
1、活性酸
由土壤溶液中游离的H+引起的酸性，常用pH值表示。
土壤中的水分含有各种可溶的有机、无机成分，有离子态、分子态，还有胶体态的引起的酸性。通常用水来作为浸提液。
2、潜性酸
土壤胶体上吸附的氢离子或铝离子，进入溶液后显示出酸性。
（1）代换性酸：
用过量中性盐（氯化钾、氯化钙等）溶液，与土壤胶体发生交换作用，土壤胶体表面的氢离子或铝离子与浸提剂的阳离子所交换所表现出的酸性。通常用氯化钙浸提液测的土壤pH值比用水浸提低0.5-0.9。
（2）水解性酸：
用过量强碱弱酸盐（CH3COONa）浸提土壤，胶体上的氢或铝离子释放到溶液中表现的酸性。CH3COONa水解产生NaOH，pH值可达8.5，Na+可以把绝大部分的代换性的氢离子和铝离子代换下来，形成醋酸。
交换性酸和水解性酸的关系：交换性酸是水解性酸的一部分，水解能置换出更多的氢离子。
要改变土壤的酸性程度，就必须中和溶液中和胶体上的全部交换性氢离子和铝离子。在酸性土壤改良时，可根据水解性酸来计算所要施用的石灰的量。
三、土壤pH的分级
土壤pH的分级范围：根据土壤的活性酸划分（分级来源美国农业部网站）
土壤pH6.0-7.5适合多数作物生长；当土壤pH值小于5.5，或大于8.5，对于大多数作物不适合生长，需要进行土壤改良。pH小于5.5时，铝和锰的溶解性增强，容易对作物产生毒害；pH大于8.5时，说明土壤钠离子含量逐渐增多，对作物产生毒害。
四、不同土壤pH值下的养分有效性
各种资料上看到的不同土壤pH值下的元素有效性图片可能都存在一些差异，大家可以根据以下讲解进行分辨。
1、氮肥
植物以硝酸盐的形式吸收大部分氮，硝酸盐的有效性取决于硝化细菌的活性。当pH值在6.5到7.5之间时，负责硝化作用的微生物最活跃。如果pH值低于5.5且大于9.0，它们活性降低。
固氮细菌（如氮杂菌）在pH值低于6.0时无法发挥作用。在酸性条件下，作为氮的主要来源的有机物的分解也会减慢。
2、磷
当在6.5和7.5之间时，磷可利用性最高。当高于或低于此范围时，可用性降低。在强酸性土壤（pH值5.0或更低）中，铁、铝、锰和其它碱基以可溶状态存在，且数量更多。
磷酸盐离子与这些碱（铁、铝等）发生反应，形成这些元素的不溶性磷酸盐并变得不可用。
磷酸盐与水合铁和铝氧化物反应，形成不溶性的铁和铝磷酸盐，即为磷的固定。即使土壤呈碱性（高pH值），也会发生磷酸盐固定。磷离子与钙离子和碳酸钙（或镁）结合，形成不溶性磷酸钙（或镁）。
不同pH值下磷的有效性与土壤溶液中磷的离子形式有关。一价H2PO4-离子在高酸性（pH4.0-5.0）溶液中占主导地位。随着酸度的降低，二价HPO4-离子开始出现。在碱性土壤中，三价PO4-离子的含量极低。在pH值为9.0及以上时，PO4-对植物是有效的。
离子形态对植物磷的有效性有很大影响。H2PO4和HPO4离子被认为比PO4离子更有效。因此，与PO4离子相比，植物对这两种离子形式的磷需求更大；H2PO4–中性及以下（酸性范围）和HPO4–中性及以上（碱性范围）。
在pH值为6.0至7.0的范围内，磷酸盐固定非常轻微。在此pH范围内，磷的有效性最高。在这个pH范围内，如果在土壤中添加可溶性磷作为肥料，生长中的植物实际上只吸收20-30%的磷。人们认为钙的存在阻碍了植物对磷酸盐的吸收。
在酸性土壤（低pH值）中，磷通过阴离子交换变得可用。与铁和铝化合物反应的部分磷酸盐会被其他阴离子取代，例如羟基离子（OH-）。这种替换被称为阴离子交换。
这是酸性土壤中磷酸盐固定的反向反应，如上所述：
一个阴离子（OH）被另一个阴离子（H2PO4）交换。磷（H2PO4-）在酸性土壤中施入石灰后变得可用。
3、钾
钾的有效性在很大程度上不受土壤酸碱反应的影响。在酸性土壤中，钾会通过淋溶而流失。钾的不可用性是由于交换性钾转化为非交换性钾。在碱性土壤中，尤其是如果碱度是由CaCO3引起的（或由酸性土壤中的过量施用石灰引起），土壤钾的溶解度会降低（导致不可用）。
4、钙和镁
酸性土壤（碱性非饱和）缺乏有效钙和镁。
在碱性土壤（pH值不超过8.5）中，钙和镁养分的有效性始终很高。当pH值高于8.5时，这些营养元素的可用性再次降低。
5、铁、铝和锰
在低pH值时，铁、铝和锰化合物溶解度增加，容易被利用。在pH值为5.5至7.0的范围内，铁和锰以可溶性亚铁（Fe2+）和锰（Mn2+）的形式存在。当pH值低于5.5时，这些化合物的溶解度显著增加，从而对植物生长产生毒害。
在中性和碱性条件下，铁和锰通常以铁（Fe3+）和锰（Mn4+）状态存在。因此，pH值为7.5及以上的土壤变得不可用，有时会在植物中产生缺素病，如黄化病。
6、硫
硫的有效性不受土壤酸碱反应的影响，因为硫化合物在整个pH范围内都是可溶的。然而，它更易溶于酸性土壤，并在淋溶过程中流失。因此，阻碍有机物分解的酸性条件会阻碍有效硫的释放。有机物中硫的可用性取决于有机物的分解。
7、微量元素
一般来说，碱性土壤中硼、铜和锌的有效性降低，酸性土壤中钼的有效性降低。随着土壤pH值的增加，硼、铜和锌的有效性逐渐降低。在高酸性条件下，当pH值低于5.0时，它们的可用性也会降低。
碱性土壤中锌的有效性来自不溶性锌盐（锌酸钙），这降低了锌的有效性，锌和铜吸附在粘土胶体上，不容易被取代，因此植物生长不能利用。酸性土壤下钼的有效性降低，在中性和碱性土壤中更有效。
8、土壤微生物
土壤pH值影响微生物的丰度。细菌在碱性土壤中普遍存在，真菌在酸性土壤中占主导地位。这一点很重要，因为微生物负责养分的循环。在接近中性的土壤中发现了种类最多、数量最多的种群。此外，土壤pH值会影响病原微生物，种植者可以通过调节pH值来控制某些植物疾病。
五、德德沐农业建议土壤过酸过碱的改良
酸性土壤可能通过石灰来中和酸性，将土壤pH值调节到所需值的石灰数量称为“石灰要求”这数量取决于土壤的缓冲能力和需要多少pH值。粘土和有机物的含量越高，缓冲作用越强
需要更多石灰。石灰的来源很多，白云石石灰含有镁和钙，但比农业用石灰（碳酸钙）作用慢。
石膏是硫酸钙，对土壤pH值的影响很小，在钠含量过高的地区是个问题，它可以帮助改善土壤结构。
碱性土壤可以通过施入硫磺来降低土壤pH值。