電位法測定貴州黃壤pH值的影響因素研究

郝春玲 卜通達

摘 要：以貴州黃壤為研究對象，首先比較了國際、國內土壤pH值的測定標準，依據國內土壤pH值測定的標準方法，研究了不同浸提劑、震蕩時間、靜置時間等因素對黃壤pH值測定的影響。結果表明，國際、國內標準在以氯化鉀為浸提劑時的pHKCl值均較以水為浸提劑時的[pHH2O]值低。震蕩時間5～60min，靜置時間30～180min，震蕩時間和靜置時間對pHKCl的測定結果無顯著影響。在震蕩時間5～60min，靜置時間30～120min時[pHH2O]值處于穩定;當靜置時間達180min時，[pHH2O]值明顯降低。

關鍵詞：電位法;pH值;黃壤;影響因素

中圖分類號 S153文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）21-0103-03

Abstract：The acidity of soil is one of the important physical and chemical properties of soil.In this paper，the method to measure the acidityof yellow soil in guizhou province was studied using the international and domestic soil pH standards.The results attained were compared to study the differences between two methods.The results showed that the pH value measured when potassium chloride was used as extraction agent was lower than that measured when water was used as extraction agent in both international and domestic standardsto measure the soil pH.The determination of pHKCl （pH value measured with potassium chloride as extraction agent） was not affected by the oscillation time and the standing time.The results of [pHH2O] （pH value measured with water as extraction agent） were stable in the oscillation time of 5 min～60min，and the static time of 30～120min.When the static time reached 180min，the [pHH2O] value decreased significantly.

Key words：Potentiometric;pH;Yellow soil;Influence factors

酸堿度是土壤重要的理化性質之一[1]，土壤pH在植物養分的溶解性和有效性、微生物活性、土壤有機質分解、污染物的吸附及其他各種物理化學過程中扮演著重要的角色[2]。土壤pH值的測定可分為電位法和比色法兩大類。比色法操作簡便、不需要大型儀器、受測量條件限制較少，但測定結果準確度差，一般用于野外調查。電位法具有準確、快速、方便等優點，在國內外土壤學研究中得到了廣泛應用[3]。采用電位法測定土壤pH值時，易受到多種因素的影響，如土液比、浸提劑、提取和平衡時間、實驗溫度等。

黃壤是貴州省面積最大的土壤類型，占全省土壤總面積的46.4%，也是云、貴、川亞熱帶地區主要的酸性土壤[4]。本研究以貴州黃壤為實驗對象，首先比較了國際、國內測定土壤pH值的標準，然后依據國內測定土壤pH值的標準方法，研究了不同浸提劑、震蕩時間、靜置時間等因素對貴州黃壤pH值測定的影響，為精確測定貴州黃壤的pH值提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集、制備 供試土壤采自貴陽花溪區黃壤，母質第四紀紅色粘土。按“S”形路線多點混合取樣，采樣深度0～20cm，在室溫下自然風干，研磨過2mm孔徑篩備用。

1.2 實驗設計 在國際、國內土壤pH值測定標準比較實驗中，靜置時間均設置為60min，以滿足國際、國內標準靜置時間在1～3h內的要求。以國內標準（NY/T 1377-2007）為依據，研究浸提劑、震蕩時間、靜置時間等因素對貴州黃壤pH值測定的影響。浸提劑選用蒸餾水（去除CO2）和1mol/L氯化鉀，震蕩時間設置5min、10min、30min、60min4個水平，靜置時間設置30min、60min、120min、180min4個水平，重復3次，取平均值。在稱取土樣時，國際標準（ISO10390：2005）用量匙量取5mL土樣，土液比1∶5（V/V）。國內標準（NY/T1377-2007）用電子天平稱取（10.0±0.1）g土樣，土液比1∶2.5（m/V）。準確稱取土樣后置于聚乙烯廣口瓶（具塞）中，按照土液比加入浸提劑，在氣浴恒溫振蕩器上劇烈震蕩，靜置，此時要避免空氣中氨或揮發性酸性氣體等的影響，然后用pH計測定。實驗所用水為蒸餾水（去除CO2），實驗溫度（20±2）℃，實驗所用試劑為分析純試劑。

1.3 數據處理和分析 采用軟件Microsoft Excel 2007和SPSS12.0進行數據處理和統計分析，顯著水平0.05。

2 結果與分析

2.1 國際、國內土壤pH值測定標準比較 比較國際、國內土壤pH值測定標準的差異（表1）[5-6]，其差異主要表現在土液比、浸提和平衡時間、實驗溫度等方面。

2.2 國際、國內標準土壤pH值的測定結果 采用國際、國內標準測定貴州黃壤pH值的結果見圖1，由圖1可知，國際標準測得的[pHH2O]值、pHKCl值均高于國內標準。國際標準測得的[pHH2O]值、[pHH2O]值分別為4.73、3.90，而國內標準測得的[pHH2O]值、pHKCl值分別為4.63、3.74。國際、國內標準在以氯化鉀為浸提劑時的pHKCl值均較以水為浸提劑時的[pHH2O]值低，國際、國內標準的△pH（△pH=[pHH2O]-pHKCl）分別為0.83、0.89。

2.3 依據國內標準測定土壤[pHH2O]值的影響因素 依據國內標準（NY/T1377-2007），固定土液比（1∶2.5）及浸提劑（去除CO2的蒸餾水），研究不同震蕩時間和靜置時間對[pHH2O]值的影響，其結果見圖2。由圖2可知，相同震蕩時間下，當靜置時間在30～120min內，黃壤的[pHH2O]值處于穩定，當靜置時間達180min時，[pHH2O]值明顯降低。

2.4 依據國內標準測定土壤pHKCl值的影響因素 依據國內標準（NY/T1377-2007），固定土液比（1∶2.5）和浸提劑（1mol/L氯化鉀），研究震蕩時間和靜置時間對pHKCl值的影響。不同震蕩時間、靜置時間下土壤pHKCl的測定結果見表2，數據的方差分析結果見表3。由表2、表3可知，震蕩時間在5～60min，靜置時間在30～180min，黃壤的pHKCl值處于穩定。震蕩時間和靜置時間對黃壤pHKCl值的測定無顯著的影響，且二者間無顯著的交互作用（P>0.05）。

3 討論

本實驗依據國內標準（NY/T1377-2007），研究不同浸提時間和震蕩時間對貴州黃壤pH值測定的影響。結果表明，震蕩時間在5～60min，靜置時間在30～180min，震蕩時間和靜置時間對pHKCl的測定結果無顯著的影響。[pHH2O]在震蕩時間為5～60min，靜置時間為30～120min時處于穩定;當靜置時間達180min時，[pHH2O]值明顯降低。在制備土壤懸濁液時，若浸提和平衡時間過短，會影響土壤膠體擴散層與自由溶液之間氫離子分布狀況，從而影響測定結果;若平衡時間過長，懸濁液中微生物的活動及空氣中的CO2等也會干擾測定[1，3，7]。因此，用電位法測定黃壤pHKCl值和[pHH2O]值時，為提高實驗結果的準確性和測定效率，以震蕩5min、靜置30min最佳，大批量測定樣品時最好在2h內完成;同時制備土壤懸濁液所用的容器要能密封。

比較國際、國內土壤pH值測定標準，國際標準測得的[pHH2O]值、pHKCl值均高于國內標準，且2種標準在以氯化鉀為浸提劑時的pHKCl值均較以水為浸提劑時的值低。在非石灰性土壤及酸性土壤中，土壤膠體吸附了一部分H+和Al3+。當用中性鹽溶液1mol/L氯化鉀浸提時，土壤膠體表面吸附的H+和Al3+中有部分會被K+交換下來而進入溶液，此時，交換下來的H+以及Al3+的水解作用，使得pHKCl值較以蒸餾水（去除CO2）為浸提劑時的值低[8]。此外，土液比會影響土壤懸液中離子的濃度，進而影響離子活度及溶液平衡過程[3]。對于中性和酸性土壤，一般情況是土壤懸濁液越稀，pH值愈高[7]。國內標準中土液比一般采用質量對體積的混合比率，主要以1∶1、1∶2.5、1∶5居多。國際標準（ISO 10390：2005）中土液比采用體積對體積的混合比率1∶5。當采用質量對體積的比率時，對于密度較低的土壤，懸濁液因土壤濃度太高而呈糊狀，需要重新調整樣品加入量才能制備懸濁液，這樣會使測得的pH值的可比性下降[9]。因此，為使pH的測定結果具有可比性，需固定土液比，土液比宜采用體積對體積的混合比率。

國際標準（ISO10390：2005）中規定標準緩沖溶液和土壤待測液的溫度要控制在（20±2）℃，國內標準（NY/T 1377-2007）對此沒有要求。為提高測定結果的準確度、可比性，在測定土壤pH值時，應對溫度加以控制。此外，對于某些土壤，pH計的測定結果可能不穩定，導致數據產生漂移。在這種情況下，可在一個固定的時間間隔后讀取pH值，但在記錄結果時要注明[10]。

4 結論

（1）測定貴州黃壤pH值，建議震蕩5min、靜置30min，大批量測定樣品時最好在2h內完成。

（2）對溫度加以控制，可以提高實驗結果的可比性、準確度。

參考文獻

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[3]吳淑娟，任運濤，吳彩霞，等.草地土壤pH值測定方法比較研究[J].土壤通報，2018，49（2）：343-348.

[4]肖厚軍，王正銀，何佳芳，等.酸性黃壤施用磷石膏對高粱營養生長和膜保護酶的影響[J].中國生態農業學報，2009，17（4）：637-642.

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[8]黃昌勇，徐建明.土壤學[M].北京：中國農業出版社，2010.

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[10]Pansu，M.，Gautheyrou，J.Handbook of soil analysis：Inorganic Analysis[J].Springer，2006：566.

（責編：張宏民）