ICP-AES法測定堿性土壤中有效磷、速效鉀

梅連平，劉晨曦，李云東，楊曉龍，張 慧

（云南云天化股份有限公司 研發中心，云南 昆明 650228）

土壤有效磷、速效鉀等農化指標對于研究土壤的肥力有著至關重要的指導作用。傳統方法有效磷采用碳酸鈉提取、分光光度法或電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）測定［1-2］；速效鉀采用乙酸銨提取、原子吸收分光光度法測定［3-4］。為滿足磷、鉀快速測定需求，筆者采用NH4HCO3作為提取劑，同時提取堿性土壤中有效磷和速效鉀，大大縮短了分析時間。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

儀器：iCAP7400型全譜直讀等離子體光譜儀（ICP-AES），美國賽默飛世爾（Thermo Fisher）公司，中階梯光柵，二維陣列（CID）檢測器，耐氫氟酸霧化器；SHA-2制冷水浴恒溫振蕩器，江蘇金怡儀器科技有限公司。

試劑：標準物質GBW 07459（新疆灰鈣土）；磷標準溶液（1 000μg/mL），鋼鐵研究總院；鉀標準溶液（1 000μg/mL），鋼鐵研究總院；NH4HCO3溶液，稱取碳酸氫銨（GR）79.0 g溶于1 L容量瓶中，加去離子水定容，搖勻，并調節pH至7.6；去離子水，電阻率18MΩ·cm。

1.2 ICP-AES工作條件

高頻發射功率1 150W，冷卻氣流量12 L/min，輔助氣流量0.5 L/min，觀測高度12mm，樣品提升量1.5 L/min，沖洗泵轉速75 r/min，分析泵轉速75 r/min，積分時間短波7 s，積分時間長波5 s，光室溫度（38±1）℃。磷、鉀分析波長分別為177.495 nm、766.490 nm。

1.3 實驗原理

針對堿性土壤，采用NH4HCO3提取，由于碳酸根的同離子效應，碳酸鈣的溶解度降低，提取劑中HCO3-可和土壤溶液中的Ca2+形成碳酸鈣沉淀，從而降低了Ca2+的活度而使某些活性較大的Ca-P（磷酸鈣鹽）被浸提出來，此外，碳酸氫銨的堿溶液存在著OH-、HCO-3、CO32-等陰離子，有利于吸附態磷的置換；NH4+與K+的半徑相似，水化能也相似，所以NH4+能有效取代土壤礦物表面的交換性鉀，同時NH4+進入礦物層間，能有效地引起層間收縮，不會使礦物層間的非交換鉀釋放出來［5］。

1.4 實驗方法

稱取通過2mm尼龍篩的風干土樣5 g（精確到0.000 1 g）置于250mL三角瓶中，加入NH4HCO3溶液100mL，在室溫下于水浴恒溫振蕩器（振蕩速率為120次/min）中振蕩30min。取出后用干燥的漏斗和無磷濾紙過濾，濾液稀釋5倍后即為待測液。同時做空白實驗。

2 結果與討論

2.1 提取時間選擇

對同一個土壤樣品在室溫下提取不同時間，測定結果見表1。由表1可知，提取時間在30～90 min時有效磷和速效鉀測定結果保持平穩。振蕩時間過短，有效成分不能完全被提取出來，而振蕩時間太長不僅導致分析時間加長而且會使其他形式存在的磷、鉀釋放出來。為保證有效磷、速效鉀均被提取出來，本法選擇提取時間為30min。

表1 提取時間對測定結果的影響

2.2 提取溫度的選擇

對同一個土壤樣品在不同溫度下提取30min，測定結果見表2。由表2可知，隨著提取溫度升高，w（有效磷）、w（速效鉀）測定結果逐漸增加，溫度達到20～30℃時，趨于平穩，當溫度達到35℃以上時增加明顯，說明此時其他形式存在的磷、鉀也被提取出來。結合實驗數據和昆明的實際溫度，實驗選擇在室溫條件下進行提取。

表2 提取溫度對測定結果的影響

2.3 霧化器的選擇

玻璃同心霧化器孔徑最小，最容易堵塞；高鹽霧化器穩定性差，耐氫氟酸霧化器靈敏度最低。為了滿足大批量土壤檢測要求，本方法選擇采用耐氫氟酸霧化器進行測定。

2.4 方法標準曲線及檢出限

將購買的磷、鉀標準溶液，分別配制成質量濃度100 g/L的標準儲備液。然后利用標準儲備液配制成質量濃度0、0.1、1.0、2.0mg/L的P標準系列溶液和0、1.0、5.0、10.0mg/L的K標準系列溶液。按照儀器工作條件對P、K的標準系列溶液進行測定，并繪制標準曲線。重復測定空白溶液11次，以3倍標準偏差計算各元素的檢出限。線性方程、相關系數及檢出限見表3。

表3 線性方程、相關系數及檢出限

2.5 方法精密度及準確度

按照本法取11份有證標準物質GBW07459進行測定，其測定平均值與相對標準偏差見表4。由表4可知，有效磷、速效鉀測定結果相對標準偏差均小于1.82%，方法有較高的精密度，重復性好；測定結果與標準值吻合，方法準確度較高。

表4 精密度和準確度實驗結果

3 結語

針對堿性土壤，采用NH4HCO3提取有效磷、速效鉀，并采用ICP-AES進行快速測定，方法快速、簡便，準確度高、重現性好，適用于土壤農化指標的快速檢測。