野外土壤pH值快速測定方法研究

鄧　強，楊定清，雷紹榮，周　婭，羅麗卉，王　棚

(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院分析測試中心，四川 成都 610066 )

?

野外土壤pH值快速測定方法研究

鄧強，楊定清*，雷紹榮，周婭，羅麗卉，王棚

(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院分析測試中心，四川 成都 610066 )

摘要：按照標(biāo)準方法對土壤進行前處理，分別用酸度計法(實驗室常用經(jīng)計量認證過的酸度計和便攜式酸度計)、pH試紙法(廣泛pH試紙法和精密pH試紙法)測定了土壤pH，用以考察不同pH測定原理下土壤懸濁液酸度的準確性，結(jié)果表明：酸度計法有較高的準確性，且經(jīng)計量認證過的酸度計和便攜式酸度計測定結(jié)果間無顯著差異，而試紙法則不適合土壤懸濁液酸度的測定。另外，用實驗室去CO2超純水和超市出售的飲用純凈水進行了前處理比較，并用便攜式酸度計測量了土壤pH，結(jié)果表明：兩種前處理間無顯著差異。因此，可采用飲用純凈水和便攜式酸度計進行野外土壤pH測定，該法準確可靠，簡單易行，適合戶外操作。

關(guān)鍵詞：土壤pH；野外；測定

1 前言

pH 是判斷土壤理化性質(zhì)最重要的指標(biāo)之一[1]，測定土壤pH 是土壤農(nóng)化分析中常見的項目[2]。土壤pH不僅要影響土壤養(yǎng)分的有效性及土壤肥力, 而且要影響土壤中Cu 、 Zn 、Pb 、Cd 、Mn 、Cr 和Ni 等重金屬元素的存在形態(tài)、有效性及遷移轉(zhuǎn)化[3]。在自然條件下, 土壤酸化是一個非常緩慢的過程, 但由于人為活動的影響, 比如酸雨、土壤高強度耕作和不當(dāng)?shù)霓r(nóng)田施肥措施等，加速了土壤酸化過程[4,5]，導(dǎo)致我國土壤酸化現(xiàn)象普遍。而土壤酸化是限制大多數(shù)作物生長的一個主要環(huán)境脅迫因子[6]，同時pH是影響土壤吸附重金屬的重要因素之一[7]，其后果是導(dǎo)致土壤中有害重金屬活性增加，極易進入生長中的農(nóng)作物，通過食物鏈進入人體，危害人類身體健康，近年來湖南、廣東出現(xiàn)的“鎘米”風(fēng)波，很多米廠紛紛倒閉，幾乎成為社會問題。現(xiàn)在政府每年投入大量資金治理土壤鎘污染，其中一個重要內(nèi)容就是通過調(diào)節(jié)土壤酸度來“鈍化”土壤中重金屬鎘含量，使其不容易被水稻吸收，進而生產(chǎn)出安全的稻米。因此，如何準確快速測定土壤pH就顯得非常重要。

目前pH值的測定方法有電位法、比色法、pH值酸度計測定法、混合指示劑比色法[8]等。在測量土壤pH值時，標(biāo)準方法是采用酸度計進行測量，也有人把比色法用于土壤pH的測定[9]。酸度計法測量土壤pH值時一般在實驗室完成，需具備電源和經(jīng)計量認證過的酸度計，同時要求使用去CO2蒸餾水等。比色法簡單快速，但由于試驗人員的主觀誤差較大，同時土壤浸出液中含有大量其他各種陰陽離子，由于這些離子的干擾會導(dǎo)致指示劑結(jié)構(gòu)變化的不確定性，進而可能導(dǎo)致錯誤的測定結(jié)果。本研究通過對經(jīng)計量認證過的酸度計、便攜式酸度計、廣泛pH試紙法和精密pH試紙法法進行比對，并選用實驗室去CO2超純水和市售純凈水做前處理比較，以期尋找一種準確、可靠、簡單易行的野外土壤pH測定方法。

2材料與方法

2.1供試材料

試驗于2015年3月在四川省農(nóng)科院分析測試中心進行。共采集了72個不同酸度范圍的土樣,土壤采集后經(jīng)風(fēng)干、磨細、過2mm篩后待用。實驗室經(jīng)計量認證過的酸度計(型號：PHS-3C+酸度計)，便攜式酸度計(型號：SIN-PH-100)，廣泛 pH試紙(上海三愛思)，精密pH試紙(上海三愛思)，去CO2超純水，超市出售飲用純凈水。

2.2試驗方法

2.2.1試紙法與儀器法的比較選取32個土樣嚴格按照農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準NY/T 1121.2-2006要求進行前處理，分別用經(jīng)計量認證過的酸度計，便攜式酸度計，廣泛 pH試紙和精密pH試紙對同一溶液進行pH測定。

2.2.2實驗室超純水與超市售純凈水前處理差異顯著性研究選取40個土樣分成2組，按照農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準NY/T 1121.2-2006要求，一組加入實驗室去CO2超純水，一組加入超市售純凈水進行前處理，統(tǒng)一用便攜式酸度計測定pH值。

3結(jié)果與討論

3.1不同檢測方法的比較

由表1可知，在測定pH=4.00和pH=6.86的標(biāo)準緩沖液時，酸度計法和試紙法均能較好地得出結(jié)果，說明2種方法都適合純水溶液介質(zhì)的酸度測定。

以經(jīng)計量認證過的酸度計為準，其他方法與之比較，從圖1可以看出，32個土壤處理液中，便攜式酸度計與經(jīng)計量認證過的酸度計測量值幾乎處于同一曲線上，兩者差異性不大，從圖2可以看出，精密pH試紙測定值幾乎就在5.4左右，與經(jīng)計量認證過的酸度計測量結(jié)果相差巨大，從圖3可以看出，廣泛pH試紙測定值與經(jīng)計量認證過的酸度計測定值部分吻合。

再進一步使用IBM SPSS Statistics 19軟件進行差異顯著性檢驗，結(jié)果見表2。由表2可知，便攜式酸度計與經(jīng)計量認證過的酸度計測量結(jié)果差異不著性，而精密pH試紙和廣泛pH試紙與經(jīng)計量認證過的酸度計測量結(jié)果差異達極顯著水準(P<0.001)。

從以上結(jié)果和分析可以看出，酸度計法和試紙法在測定標(biāo)準緩沖液時，結(jié)果間無明顯差異，說明4種方法對純水溶液介質(zhì)的酸度測定無影響。但對土壤懸濁液進行測定時，各種方法間就出現(xiàn)了差異，主化非常遲鈍。再進一步使用IBM SPSS Statistics 19要與方法原理有關(guān)，便攜式酸度計和經(jīng)計量認證過的酸度計原理一致，都是采用氫離子選擇性電極，通過玻璃膜產(chǎn)生的膜電位，來計算氫離子的濃度，不受溶液中氧化劑或還原劑的影響，玻璃膜不易因雜質(zhì)的作用而中毒，能在各種膠體溶液和有色溶液中應(yīng)用，因此便攜式酸度計和經(jīng)計量認證過的酸度計無論是測定純粹的水溶液介質(zhì)還是含有其他各種干擾離子的溶液時結(jié)果都較穩(wěn)定可靠。而精密pH試紙和廣泛pH試紙的原理是指示劑在不同的酸度范圍因其結(jié)構(gòu)的改變而呈現(xiàn)不同的顏色來判斷溶液的酸度，純水溶液介質(zhì)簡單，無其他氧化性或還原性干擾離子存在，因此在用pH4.00和6.86的標(biāo)準緩沖液驗證其可靠性時，試紙法都能得到較好的結(jié)果，但土壤浸出液則很復(fù)雜，含有大量其他各種陰陽離子，由于這些離子的干擾會導(dǎo)致指示劑結(jié)構(gòu)變化的不確定性，進而影響測定結(jié)果的準確性，特別是精密pH試紙，其測定值基本穩(wěn)定在5.4，對土壤溶液的酸度變軟件進行差異顯著性比較后，只有便攜式酸度計與經(jīng)計量認證過的酸度計結(jié)果接近，2組結(jié)果間無顯著性差異。

表1　不同檢測方法土壤pH測定結(jié)果

圖1　經(jīng)計量認證過的酸度計與便攜式酸度計測量結(jié)果比較

圖2　經(jīng)計量認證過的酸度計與精密pH試紙測量結(jié)果比較

圖3　經(jīng)計量認證過的酸度計與廣泛 pH試紙測量結(jié)果比較

圖4　2種前處理測定結(jié)果比較

表2　不同檢測方法土壤pH測定結(jié)果的差異顯著性(LSD法，字母標(biāo)記法)

同列英文字母不同表示差異顯著。

表3　不同前處理測定結(jié)果

3.2浸提土壤所用水溶液比較

按照農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準NY/T 1121.2-2006要求，一組加入實驗室去CO2超純水，一組加入超市售純凈水進行前處理，統(tǒng)一用便攜式酸度計測定土壤懸濁液pH值。結(jié)果見表3。對表3數(shù)據(jù)作圖4，可以看出使用去CO2超純水和超市出售的飲用純凈水作為土壤浸出液得出的pH值幾乎處于同一曲線上，無明顯差異。在進一步使用IBM SPSS Statistics 19軟件進行差異顯著性檢驗，兩組數(shù)據(jù)在α=0.05和α=0.01條件下均不存在顯著性差異。

從以上研究可以看出，在土壤pH測定中，市售飲用純凈水完全可以替代實驗室去CO2超純水。

4 結(jié)論

采用便攜式酸度計和市售飲用純凈水完全可以代替實驗室土壤pH測定的標(biāo)準方法。該法準確、可靠、簡單易行，適合野外土壤pH快速測定。

參考文獻：

[1]李學(xué)垣. 土壤化學(xué)[M]. 北京: 高教出版社, 2001.

[2]張敏,謝運球,馮英梅,等.浸提用水對測定土壤pH 值的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,(6):58-60.

[3]李婷, 張世熔, 干文芝. 成都平原土壤pH 的時空分布特征及影響因素研究[J]. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2006, 24(3):313-318.

[4] 許中堅, 劉廣深, 俞佳棟.氮循環(huán)的人為干擾與土壤酸化[J].地質(zhì)地球化學(xué), 2002, 30 (2):74 -78.

[5] 蔡澤江,孫楠,王伯仁,等.長期施肥對紅壤pH、作物產(chǎn)量及氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2011(01).

[6]CreganPD,ScottBJ.Soilacidification anagricultural and environmental problem.In:PratleyJE,RobertsonA.eds.Agriculture and the Environmental Imperative.Melbourne[J]. CSIRO Publishing, 1998.98-128.

[7] Anderson M A,Rubin A J.Adsorption of inorganics at solid-liquid interfaces[M].Ann Arbor,Mich.: Anm Arbor Science Publishers Inc,1981.1-357.

[8] 蔣實, 徐爭啟, 張成江. 四川省萬源市土壤pH 值測定及土壤酸堿度分析[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 37(25):12 105-12 108.

[9]高飛,李昌偉,于躍躍,等. 改進電位法測定土壤pH方法的探討[J].中國農(nóng)技推廣，2014(07).

收稿日期：2016-2-1

基金項目：公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項“農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)供安全過程管控技術(shù)研究與示范(201303088-6)”；國家農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險評估重大專項“糧油作物產(chǎn)品未知危害因子識別與已知危害因子安全性評估(GJFP201500701)”

作者簡介：鄧強(1985-)，男，四川梓潼人，2008年畢業(yè)于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專業(yè)，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)環(huán)境分析。*為通訊作者。