不同類型農田土壤交換性鈣鎂測定方法的研究

趙玉婷 于鵬 祝賀鵬 賈成楠 趙云霞 鄧萬麗

(廣電計量檢測(沈陽)有限公司，遼寧 沈陽 110168)

鈣、鎂是農田作物必需的中量營養元素，對作物的生長、生理代謝，以及產量品質高低具有重要的影響。土壤內交換性鈣鎂含量的多少是反映土壤供鈣供鎂的重要指標，準確地測定土壤交換性鈣鎂對農田土壤精準地進行配方施肥具有重要的作用。目前，實驗室測定酸、中性土壤交換性鈣鎂采用的主要的標準方法為NY/T1121.13-2006，該標準中采用乙酸銨—離心浸提法提取待測液，需離心浸提3次以上，過程繁瑣，且離心機孔數對浸提樣品有所限制(4～6孔)，定容所需試劑量大(250mL)。該方法提取浸提液過程繁雜、耗費大量人力物力，不適于實驗室大批量樣品檢測。針對上述情況，近年來國內的技術研究人員對土壤交換性鈣鎂的測定方法進行了改進，采用振蕩浸提法替代傳統的離心浸提法提取待測液[1-6]，研究表明，在一定的試驗條件下使用振蕩法所提取的浸提液上機測定結果與離心法相比無顯著性差異，在精密度、準確度和加標回收率方面均可符合要求，具有在實驗室開展該方法測定的可行性，但是前人研究的結果之間存在一定差異性，包括振蕩時間、振蕩溫度，所加土壤樣品重量、浸提劑加入量(優化參數)等。這些差異性對試驗結果產生較大的影響，為實際分析定量土壤中鈣鎂帶來較大阻礙，因此有必要圍繞這些參數進行研究優化，即保證試驗結果的準確性，又降低試驗時間，減少試驗成本，確定一種適合于酸中堿性土壤中鈣、鎂元素測定的可行性方法。

前人研究的內容主要為酸、中性土壤交換性鈣鎂測定方法的改進，而堿性土壤測定方法的研究則鮮有報道。堿性土壤因屬于鹽基飽和土壤，交換性鈣、鎂的含量極高，一般來說不會影響作物的正常生長。對于堿化土，除測定交換性鈉外，基本不對其它交換性離子進行測定。總體而言，關于石灰性土、堿化土交換性鈣鎂測定方法較少。但是隨著鎂質堿土的發現，交換性鹽基組成的測定將成為必測指標[7]。紅梅等[8]研究表明，使用pH=8.5，1mol·L-1氯化銨-70%乙醇(CH3CH2OH)溶液較適合石灰性土壤交換性鹽的測定；該方法經過70%乙醇溶液洗鹽后，使用pH=8.5，1mol·L-1氯化銨(NH4Cl)-70%乙醇溶液進行一次性離心浸提處理，測定浸提液中鈣、鎂的濃度，并沒有針對振蕩法做相關的研究。因此在基礎上，采用振蕩法替換離心法一次性提取浸提液，通過研究振蕩時間、振蕩溫度，所加土壤樣品重量、浸提劑加入量等因素對結果的影響，優化相關參數，驗證其測定結果能否保證其精密度、準確性符合要求。

本研究將在前人的研究基礎上，對酸性、中性和堿性土壤中交換性鈣鎂的測定方法進行系統性研究，建立一種以振蕩浸提法來測定不同類型土壤中鈣鎂元素的方法，為高效準確測定鈣鎂元素提供理論和實踐支持。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試土壤樣品為酸性土壤(A、B)、中性土壤(C、D)、堿性土壤(E、F)，國家標準物質土壤酸性(NSA-5)、中性(NSA-1)、堿性(HTSB-1)。A、B、C、D、E、F的采樣深度為0～20cm，上述土壤樣品在自然條件下風干后去除雜質。過篩研磨至2mm。供試土壤pH和標土標準值如表1、2所示。

表1 供試土壤的pH

表2 供試標土交換性鈣、鎂標準值

1.2 試驗設計

1.2.1 酸、中性土壤交換性鈣鎂的測定

1.2.1.1 離心法

稱取通過2mm篩孔的風干土樣2.00g(酸性土2個、中性土2個，標土酸、中性各1個，每種土壤設2個平行)于100mL離心管中，加入少量乙酸銨溶液，用橡皮頭玻璃棒攪拌土樣，使其成為均勻泥漿狀。再加1mol·L-1乙酸銨溶液至總體積約60mL，并充分攪拌均勻，然后用1mol·L-1乙酸銨溶液清洗橡皮頭玻璃棒，溶液收入離心管內。將離心管成對放在粗天平的兩盤上，用乙酸銨溶液使之質量平衡。平衡好的離心管對稱放入離心機中，轉速4000r·min-1，離心5min，每次離心后的上清液收集在250mL容量瓶中，如此反復用1mol·L-1乙酸銨處理3～5次，直至最后浸出液中無鈣離子反應為止。

1.2.1.2 振蕩法

稱取通過2mm篩孔的風干土樣1.00g(酸性土2個、中性土2個，標土酸、中性各1個，每組設2個平行)于100mL塑料瓶，加入50mL 1mol·L-1乙酸銨溶液，在20℃、25℃、30℃下分別振蕩5min、10min、15min、30min、45min、60min，過濾，上機測定。

1.2.2 堿性土壤交換性鈣鎂的測定

1.2.2.1 離心法

洗可溶性鹽。稱取2mm篩孔的風干土樣1.00g(堿性土2個、標土1個，每種土壤設l個平行)于100mL離心管中，加入50mL 70%乙醇。用玻璃棒仔細攪拌1～2min,塞緊管口，放入離心機，離心轉速4000r·min-1，離心5min，將上清液棄掉，重復多次，直到Cl-和SO42-離子洗凈為止。將洗凈可溶性鹽的土樣加入少量pH=8.5 1mol·L-1氯化銨-70%乙醇溶液，用橡皮頭玻璃棒攪拌土樣，使其成為均勻泥漿狀。再加1mol·L-1氯化銨-70%乙醇溶液至總體積約60mL，并充分攪拌均勻，然后用1mol·L-1氯化銨-70%乙醇溶液清洗橡皮頭玻璃棒，溶液收入離心管內。將離心管成對放在粗天平的兩盤上，用1mol·L-1氯化銨-70%乙醇溶液使之質量平衡。平衡好的離心管對稱放入離心機中，轉速4000r·min-1，離心5min，每次離心后的上清液收集在250mL容量瓶中，如此反復用1mol·L-1氯化銨-70%乙醇溶液處理3～5次，直至最后浸出液中無鈣離子。

1.2.2.2 振蕩法

稱取2mm篩孔的風干土樣1.00g(堿性土2個、標土1個，每種土壤設3個平行)于100mL離心管中，加入50mL70%乙醇。振蕩離心，離心轉速4000r·min-1，離心5min，將上清液棄掉，重復多次，直到Cl-和SO42-離子洗凈為止。加入50mL 1mol·L-1氯化銨-70%乙醇溶液，在20℃、25℃、30℃下分別振蕩5min、10min、15min、30min、45min、60min，過濾，上機測定。

2 結果與分析

2.1 交換性鈣測定結果

2.1.1 離心法土壤交換性鈣測定結果

表3為離心法測定土壤交換性鈣的測定結果及6種土壤在離心法和浸提液50mL，溫度25℃，不同振蕩時間下交換性鎂鈣的RSD值。應用離心法，標土的標準值均在保證值范圍內。

表3 土壤交換性鈣測定結果

2.1.2 酸性土壤交換性鈣測定結果

表4分別為浸提液為50mL時，在不同振蕩時間及溫度下酸性土壤交換性鈣的測定結果。在浸提液為50mL，振蕩溫度為20℃、25℃、30℃時，標土(NSA-5)交換性鈣的測定值均在標準值范圍區間內。計算20℃、25℃和30℃時，3種土壤在不同振蕩時間下，交換性鈣測定結果的RSD值，RSD值的范圍為2.5%～6.8%，均小于10%。

表4 酸性土壤交換性鈣測定結果

2.1.3 中性土壤交換性鈣測定結果

表5分別為浸提液為50mL時，在不同振蕩時間及溫度下中性土壤交換性鈣的測定結果。當浸提液為50mL，振蕩溫度為20℃、25℃、30℃時，NSA-1交換性鈣的測定值均在標準值范圍區間內。計算3種土壤在不同振蕩時間下，交換性鈣測定結果的RSD值，RSD值的范圍為1.1%～4.9%，均小于10%。

表5 中性土壤交換性鈣測定結果

2.1.4 堿性土壤交換性鈣測定結果

表6為浸提液50mL時，在不同振蕩時間及溫度下堿性土壤交換性鈣的測定結果。測定結果表明，振蕩溫度為20℃、振蕩5min、15min、30min時，標土(HTSB-1)的交換性鈣測定值在標準值范圍內，但在10min、45min、60min時，測定值小于標準值。上述結果進一步表明，振蕩時溫度過低，會影響結果的準確性。振蕩溫度為25℃、30℃時，標土(HTSB-1)交換性鈣的測定值均在標準值范圍區間內。計算3種土壤在不同振蕩時間下，交換性鈣測定結果的RSD值，RSD值的范圍為3.6%～9.7%，均小于10%。

表6 堿性土壤交換性鈣測定結果

2.2 交換性鎂

2.2.1 離心法土壤交換性鎂測定結果

表7為離心法測定土壤交換性鎂的測定結果及6種土壤在離心法和浸提液50mL、溫度25℃，不同振蕩時間下交換性鎂的RSD值。應用離心法，標土的標準值均在保證值范圍內。

表7 土壤交換性鎂測定結果

2.2.2 酸性土壤交換性鎂測定結果

表8為浸提液50mL時，在不同振蕩時間及溫度下酸性土壤交換性鎂的測定結果。浸提液為50mL，振蕩溫度為30℃時，標土(NSA-5)在振蕩15min、30min、45min的測定值在標準值范圍內，而5min、10min、60min的測定則大于標準值。20℃、25℃時，NSA-5的交換性鎂的測定值均在標準值范圍區間內。計算20℃、25℃時，3種土壤在不同振蕩時間下，交換性鎂測定結果的RSD值，RSD值的范圍為2.3%～5.0%，均小于10%。

表8 酸性土壤交換性鎂測定結果

2.2.3 中性土壤交換性鎂測定結果

表9分別為浸提液50mL時，在不同振蕩時間及溫度下中性土壤交換性鎂的測定結果。測定結果表明，浸提液50mL、振蕩溫度30℃時，NSA-1的交換性鎂測定值大于標準值。振蕩溫度為20℃、25℃時，NSA-1交換性鎂的測定值均在標準值范圍區間內。計算20℃、25℃時，3種土壤在不同振蕩時間下，交換性鎂測定結果的RSD值，RSD值的范圍為0.8%～2.9%，均小于10%。

表9 中性土壤交換性鎂測定結果

2.2.4 堿性土壤交換性鎂測定結果

表10為浸提液為50mL時，在不同振蕩時間及溫度下堿性土壤交換性鈣的測定結果。測定結果表明，在浸提液為50mL、振蕩溫度為20℃時，HTSB-1的交換性鎂測定值小于標準值。結果表明，振蕩溫度為20℃時，振蕩法的測定結果可能無法保證數據的準確性。振蕩溫度為25℃和30℃時，HTSB-1交換性鈣的測定值均在標準值范圍區間內。分別計算25℃和30℃時，3種土壤在不同振蕩時間下，交換性鈣測定結果的RSD值，E土的RSD值的范圍為6.6%～8.2%，均小于10%。F土的RSD值的范圍為8.8%～10.5%，30℃時的RSD值為10.5，說明數據離散度稍大。

表10 堿性土壤交換性鎂測定結果

3 結論

本研究在前人的研究基礎上，對酸性、中性和堿性土壤中交換性鈣鎂的測定方法的改進進行研究，結論如下。對于酸、中性土壤，稱樣量為1.00g，在浸提液為50mL，振蕩溫度25℃、振蕩時間5min時，所得交換性鈣鎂的測定結果與離心法并無顯著性差異，可保證數據的準確性和精密度。堿性土壤，采用70%乙醇洗鹽，使用50mL pH=8.5 1mol·L-1氯化銨-70%乙醇溶液作為浸提液、振蕩溫度25℃，數據的穩定性較好，振蕩5min與振蕩較長時間的數據并無差異，可保證數據的準確性和精密度。