一種同時(shí)測(cè)定不同酸堿度土壤陽離子交換量的方法研究

（廣西泰誠土地咨詢有限公司，廣西 南寧 530000）

土壤陽離子交換量（cation exchange capacity即CEC ）是指土壤膠體所能吸附各種陽離子的總量，其數(shù)值單位用厘摩爾每千克(cmol/kg)表示。土壤陽離子交換量反應(yīng)土壤的緩沖能力，在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可用于評(píng)價(jià)土壤保肥能力，是改良土壤和合理施肥的重要科學(xué)依據(jù)[1-4]。

土壤陽離子交換量的測(cè)定受土壤pH值的影響，日常檢測(cè)需根據(jù)土壤不同的pH值選擇相適的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定。目前，常用的檢測(cè)方法有：乙酸銨交換法（適用于酸性和中性土壤）[5-6]、氯化銨—乙酸銨交換法[6]（適用于石灰性土壤）、鹽酸—乙酸鈣交換法（適用于石灰性土壤）[7]、BaCl2-三乙醇胺法[8]、EDTA-乙酸銨交換法。對(duì)于如何根據(jù)pH值來選擇檢測(cè)方法，研究小組參考劉兆禮[9]提出的利用EDTA銨鹽快速測(cè)定土壤交換量的方法，用0.005 M EDTA與1M NH4Ac作為混合交換劑，將交換劑分別調(diào)節(jié)至pH值7.0和8.5，之后再同時(shí)測(cè)定不同酸堿度土壤的陽離子交換量，并對(duì)其測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較。此方法是在前人的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，優(yōu)化試驗(yàn)方法，對(duì)一定pH值范圍內(nèi)（4.0～8.5）的土壤樣品可以采用一個(gè)方法同時(shí)進(jìn)行測(cè)定，無需根據(jù)土壤的酸堿性采用多種方法分別檢測(cè)。這一方法與其他方法相比，明確了方法適用的土壤pH值范圍，優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)方案，提高了檢測(cè)效率。

陽離子交換量的測(cè)定分為洗滌和蒸餾滴定2個(gè)部分，許多學(xué)者對(duì)凱氏定氮儀的蒸餾時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化研究。肖艷霞等[3]提出凱氏定氮儀最佳的蒸餾時(shí)間為5 min；秦琳[4]等提出乙酸銨交換法的蒸餾時(shí)間為 4 min，氯化銨—乙酸銨交換法的蒸餾時(shí)間為3 min；圓周[2]等人提出的蒸餾時(shí)間可以設(shè)置為160 s。此次研究選擇采用5 min的蒸餾時(shí)間。

1 原 理

在利用EDTA和乙酸銨混合液反復(fù)多次處理土壤時(shí)，混合液可與土壤中的Ca2+、Mg2+、Al3+等進(jìn)行交換，瞬間形成解離度很小而穩(wěn)定性很大的絡(luò)合物，且不會(huì)破壞土壤膠體。由于NH4+的存在，因此交換性H+、K+、Na+能交換完全，形成銨離子飽和土。首先用95%的乙醇多次洗去過量銨鹽，然后用去離子水把土壤膠體從離心管轉(zhuǎn)移到凱氏管中并添加固體氧化鎂，在定氮儀上蒸餾，再用加入甲基紅—溴甲酚綠混合指示劑的硼酸溶液吸收蒸餾出的氨，最后用標(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定氨量計(jì)算出土壤陽離子交換量。

2 實(shí) 驗(yàn)

2.1 儀器和試劑

2.1.1 儀 器

定氮儀采用上海纖檢儀器有限公司的KDN-815，離心機(jī)采用北京時(shí)代北利離心機(jī)有限公司的DT5-5，電子天平采用梅特勒—托利多儀器有限公司的ML204。

2.1.2 試 劑

實(shí)驗(yàn)使用到的試劑有：2% 硼酸吸收液、固體氧化鎂、0.005 mol/LEDTA與 1 mol/L乙酸銨混合溶液、95% 乙醇溶液、0.05 mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液、鈣鎂指示劑、甲基紅—溴甲酚綠混合指示劑、鈉氏試劑。實(shí)驗(yàn)使用的國家土壤有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)是：GBW07414a（ASA-3a）四川紫色土、GBW07415a（ASA-4a）湖北水稻土、GBW07458（ASA-7）黑龍江黑土、GBW07459（ASA-8）新疆灰鈣土、GBW07460（ASA-9）陜西黃綿土。

2.2 試驗(yàn)方法

（1）稱取過10目篩的土壤樣品2 g（精確至0.01 g），放入100 mL離心管中，加入EDTA-乙酸銨混合液60 mL，攪拌1～2 min，放入離心機(jī)中以3 000 r.min-1離心3～5 min，棄去清液，如此反復(fù)提取1～3次。

（2）向載有樣品的離心管中加入95%乙醇60 mL，攪拌1～2 min，放入離心機(jī)中以3 000 r.min-1離心3～5 min，棄去乙醇清液，如此反復(fù)提取3次。

（3）向管內(nèi)多次加入少量去離子水，將樣品無損的洗入消化管中，體積控制在60 mL左右。

（4）蒸餾前向消化管中加入1 g氧化鎂后，立即將消化管置于定氮儀上。

（5）向加有25 mL硼酸吸收液的三角燒杯內(nèi)加入2滴甲基紅—溴甲酚綠指示劑，置于冷凝器接管下，管口插入硼酸吸收液中，蒸餾5 min，用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液微紅色為終點(diǎn)，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 方法精密度和準(zhǔn)確度試驗(yàn)

稱取上述不同酸堿度的國家土壤有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)2.0 g，配制2組EDTA-乙酸銨混合溶液，pH值分別為7.0和8.5，并對(duì)樣品反復(fù)攪拌離心3次，再用95%乙醇反復(fù)攪拌離心3次，將其轉(zhuǎn)移到消化管中，蒸餾前加入1 g氧化鎂，在凱氏定氮儀上蒸餾5 min后測(cè)定。每個(gè)樣品進(jìn)行5次平行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1、表2所示。從表1、表2中得知，2組提取劑的測(cè)定結(jié)果都在有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差＜5%，精密度和準(zhǔn)確度滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。2組實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，交換劑pH值8.5的結(jié)果整體比pH值7.0的略高，這是因?yàn)榻粨Q劑在高pH值時(shí)，土壤中部分微溶性金屬離子被EDTA絡(luò)合，使得交換量的結(jié)果有偏高的趨勢(shì)[9]。

表1 混合液pH值為7.0時(shí)國家土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定的結(jié)果表

表2 混合液pH值為8.0時(shí)國家土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)定的結(jié)果表

3.2 樣品測(cè)試

廣西的土壤pH值范圍大部分在4.0～8.5之間，研究小組選取了8種不同pH值的土壤樣品用2組EDTA-乙酸銨溶液分別處理樣品，其方法與上述相同。測(cè)試結(jié)果如表3所示。2種pH值的提取劑對(duì)不同酸堿度的土壤樣品測(cè)定的結(jié)果都在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范允許的范圍內(nèi)。結(jié)合國家土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)pH值在4.0～8.5的樣品，用EDTA-乙酸銨溶液作為交換劑，調(diào)節(jié)pH值為7.0和8.5都能一次同時(shí)測(cè)定，獲得滿意的結(jié)果。

表3 不同pH值的土壤樣品在2組混合液中同時(shí)測(cè)定的結(jié)果

4 結(jié)語

在耕地提質(zhì)改造中，土壤陽離子交換量作為一個(gè)重要指標(biāo)，需要大批量檢測(cè)。廣西的土壤pH值范圍普遍在4.0～8.5之間，按照土壤酸堿度分級(jí)，從強(qiáng)酸性（pH＜5）到堿性（7.5 ≤pH ≤8.5），而強(qiáng)堿性（pH＞8.5）在日常檢測(cè)的大量樣品中極少出現(xiàn)。針對(duì)pH值在4.0～8.5之間的樣品，研究小組提出了一種可同時(shí)測(cè)定的方法，即用EDTA-乙酸銨混合溶液調(diào)節(jié)pH值為7.0和8.5作為交換劑處理土壤，在凱氏定氮儀上蒸餾滴定即可。這一方法避免使用多種方法來完成批量的土壤檢測(cè)，節(jié)省了時(shí)間和試劑成本。使用2種酸度的混合液處理樣品，結(jié)果誤差都在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范允許的范圍內(nèi)，尤其是弱酸性、中性和弱堿性土壤，結(jié)果誤差極小。整體上，pH值8.5的混合液處理樣品的結(jié)果有偏高的趨勢(shì)，pH值7.0的混合液處理樣品的結(jié)果更接近中值，推薦使用，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，能滿足廣西土壤樣品大批量的快速測(cè)定。

＜＜＜黃鈺茹/攝