用流動分析儀測定酸性土壤有效磷

李朝英，鄭路,2*

(1.中國林業科學研究院熱帶林業實驗中心，廣西 憑祥 532600； 2.廣西友誼關森林生態系統國家定位觀測研究站，廣西 憑祥 532600)

磷是植物生長所需的大量元素之一。土壤有效磷是可被植物吸收利用的部分，其含量高低是反映土壤肥力的重要指標之一，對于指導合理施肥和土地的可持續發展具有參考意義[1-2]。現有的土壤有效磷浸提方法主要包括碳酸氫鈉法、氟化銨-鹽酸法、鹽酸-硫酸法等多種，檢測方法主要為鉬銻抗比色法。

流動分析儀是一種自動化程度高、檢測準確高效的現代儀器。相關資料中，流動分析儀法只見用于碳酸氫鈉浸提液、氟化銨-鹽酸浸提液的有效磷測定，未見用于鹽酸-硫酸浸提液的有效磷測定。相關標準，如NY/T 1121.25—2012、LY/T 1232—2015均指出，中性或堿性土壤有效磷測定適用碳酸氫鈉浸提法，風化程度中等的酸性土壤適用氟化銨-鹽酸浸提法，質地較輕的酸性土壤適用鹽酸-硫酸浸提法。不同浸提方法所測結果體現了各種形態磷中活性較高部分的不同數量和比例的組合，不同浸提方法所測的結果無可比性。鹽酸-硫酸浸提液有較強的浸提能力，可使土壤中固定性強的活性磷酸鐵、鋁鹽陸續溶解釋放，是用于無機磷形態研究的重要方法之一[3-4]。

鉬銻抗比色法與流動分析儀法測定有效磷均基于磷鉬藍比色原理，顯色酸度控制是磷鉬藍比色環節的關鍵，直接影響檢測結果的準確性。不同浸提方法所得的浸提液酸度不同，這對人工操作的鉬銻抗比色法來說，以常規方法即可調節酸堿度，操作簡單，易于滿足檢測需求。然而，流動分析儀所用試劑和待測液均由蠕動泵輸入不同管路，檢測前需對所用試劑和待測液的流速、濃度、酸度進行測算，根據相關情況確定適宜的檢測條件。對于不同浸提方法所得浸提液，流動分析儀測定有效磷的方法差異較大，相互之間難以參照[5-6]。因此，流動分析儀測定土壤有效磷的方法存在空白，適用于酸性土壤有效磷的測定方法尚不完善，迫切需要明確適用于鹽酸-硫酸液浸提的基于流動分析儀的有效磷測定方法。為此，以南亞熱帶赤壤為樣品，對基于鹽酸-硫酸浸提液的土壤有效磷測定進行研究，分析影響因素，以期為酸性土壤有效磷的準確、高效、自動化檢測提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器

BSA224S-CW型電子分析天平，賽多利斯科學儀器公司；AA3型流動分析儀，SEAL Anaylytical GmbH；UV756型紫外分光光度計，上海儀電儀器有限公司；BPG-9240A型烘箱，上海一恒儀器有限責任公司。

1.2 試劑與樣品

濃硫酸、鉬酸銨、酒石酸銻鉀、抗壞血酸、2,4-二硝基酚、磷酸二氫鉀、鹽酸，均為分析純；十二烷基硫酸鈉，電泳級。按照LY/T 1232—2015中的方法配制鉬銻抗顯色劑、鉬酸銨溶液、鹽酸-硫酸浸提劑。

2018年8月于廣西友誼關森林生態系統國家定位觀測研究站設置在青山實驗場人工林的10個樣地上取得27個樣品，土樣風干后碾壓過10目(2.00 mm)篩，密封于聚丙烯袋中，編號1～27。實驗室內標土壤3個，即土壤樣品S1～S3，以鉬銻抗比色法重復檢測10次，有效磷含量分別為(0.310±0.025)、(0.090±0.003 1)、(0.130±0.019)mg·L-1。

1.3 測定方法

對27個土壤樣品，各稱取5 g，加鹽酸-硫酸浸提劑25 mL，振蕩15 min，過濾。取濾液15 mL，加入1滴2,4-二硝基酚，逐滴加入2 mol·L-1氫氧化鈉至溶液變為淡黃色，逐滴加入0.5 mol·L-1硫酸使其變為無色，再加入2 mol·L-1氫氧化鈉至溶液恰變為淡黃色。加入2.5 mL顯色劑，定容25 mL，搖勻，靜置30 min，于700 nm波長處檢測吸光度。空白處理同上操作。

分別吸取0、0.05、0.10、0.15、0.25、0.50 mL配制好的100 mg·L-1磷標準溶液，加入1滴2,4-二硝基酚，同上操作，建立鉬銻抗比色法的標準曲線(y=1.855 0x+0.001 9，R2=0.999 5)。

另外吸取0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL配制好的100 mg·L-1磷標準溶液，鹽酸-硫酸浸提劑定容至25 mL，建立流動分析儀法的標準曲線(y=0.991 2x+0.003 0，R2=0.999 9)。

直接將樣品倒入進樣杯中，在鉬酸銨溶液中分別加入不同量的硫酸，使其在鉬酸銨溶液中的體積分數分別為2.05%、2.15%、2.25%，用流動分析儀進行測定。由于土壤有效磷含量較低，通常在0.5 mg·L-1以下，選擇低含量進樣管。流動分析儀透析膜上管路分別設有空氣、硫酸溶液、水，透析膜下管路分別設有空氣、鉬酸銨、待測液、水和抗壞血酸溶液。

取3個實驗室內標土壤分別按要求制備待測液6份，各加入25 mg·L-1磷標準液1 mL，定容至25 mL，取其中3份按鉬銻抗比色法檢測有效磷含量，另外3份使用流動分析儀檢測有效磷含量，計算回收率和相對標準偏差(RSD)。

取編號1～5的土壤樣品各制備1份待測液，分別使用流動分析儀重復測定4次有效磷含量，計算重復測量的標準差和變異系數(CV)。

1.4 數據分析

采用 Microsoft Excel 2013軟件進行數據整理與分析。利用Excel軟件對編號1～27的土壤使用鉬銻抗比色法和流動分析儀測定的有效磷含量進行相關性分析，建立回歸方程。

2 結果與分析

2.1 鉬酸銨溶液中硫酸體積分數對測定結果的影響

由表1可見，所設計的3種硫酸體積分數的情況下，流動分析儀對S1～S3樣品有效磷含量的檢測結果與鉬銻抗比色法10次重復測定的結果差異較小。綜合來看，確定鉬酸銨溶液中硫酸的體積分數為2.15%。

表1 鉬酸銨溶液中硫酸體積分數對有效磷含量測定結果的影響

2.2 流動分析儀法的準確性和精密度

加標回收率實驗結果(表2)顯示，流動分析儀法的加標回收率在95.6%～97.8%，RSD在1.93%～3.69%；鉬銻抗比色法的加標回收率在95.2%～105.4%，RSD在3.40%～4.72%。如表3所示，流動分析儀法重復性實驗的標準差(SD)約為0.01 mg·L-1，CV在1.57%～7.07%。綜上，流動分析儀法的精密度、準確性和重復性良好。

表2 加標回收率測定結果

表3 重復性測定的結果

2.3 2種方法的比較

圖1所示，27個樣品的有效磷含量在0.06～0.50 mg·L-1，2種方法經回歸分析，y=0.939x+0.006 3(R2=0.981 9*)，呈顯著性相關。

圖1 流動分析儀法與鉬銻抗比色法的測定結果對比

3 小結與討論

流動分析儀準確測定有效磷含量的關鍵是混合液的酸度控制。對于使用鹽酸-硫酸浸提的樣品，當鉬酸銨中的硫酸體積分數控制在2.05%～2.25%時，測定結果差異較小，且與鉬銻抗比色法的測定結果相符。本實驗所用樣品的有效磷含量在0.06～0.50 mg·L-1，具有一定的代表性。流動分析儀法的加標回收率在95.6%～97.8%，重復性實驗的CV在1.57%～7.07%，方法精密度與準確性良好，結果重現性好，與鉬銻抗比色法測定結果顯著性相關。流動分析儀法可避免鉬銻抗比色法中試劑加入量、酸度控制，及比色檢測等環節的人為誤差。同時，流動分析儀在一個工作日內就可完成100多個樣品的檢測，檢測效率更高，可為批量酸性土壤有效磷的準確快速檢測提供借鑒與參考。