不同土壤陽離子交換量測定方法的對比分析

王鵬 李彥標 武悅 王淑 趙春慧 王永行

摘 要：土壤陽離子交換量指土壤膠體所能吸附陽離子的總量，本文用乙酸銨離心交換法，測定214份土壤樣本的CEC值，結果表明，氯化鋇-硫酸強迫交換法測定結果重復性較強，不同方法測定CEC值差異大，氯化鋇-硫酸強迫交換法測定結果受土壤pH值影響較大，乙酸銨離心交換法測定結果與土壤多個理化指標密切相關。

關鍵詞：土壤交換量測量;乙酸銨;氯化鋇

土壤膠體表面吸附的陽離子最大量為陽離子交換量，以每千克土壤厘摩爾數表示，是土壤緩沖性能的主要來源，是反映土壤負電荷總量的重要指標，目前常用的測定方法有IM中性乙酸銨淋洗法、氯化鋇-硫酸強迫交換法、同位素表示跟蹤法等。影響CEC數值的因素有土壤礦物的種類、鹽溶液濃度的交換劑性質，檢測方法及操作等。本文介紹用乙酸銨離心交換法測定土壤CEC值，分析不同測量方法對測定結果的影響。

一、測定方法與原理

土壤陽離子交換量測定受多種因素影響，如鹽溶液濃度與PH值等，必須嚴格掌握操作技術才能獲得可靠結果。檢測方法中最經典的是中性乙酸銨法，中性乙酸法是我國土壤實驗室采用的常規分析方法，對于酸性土壤，常規方法浸提液PH值偏低，與實際情況相差較大，所得結果較實際情況偏高。氯化鋇-硫酸強迫交換法原理是土壤中存在各種陽離子可被氯化鋇水溶液中的陽離子等價交換。土壤用BaBl2處理，與Ba2+飽和，用BaCl2溶液平衡土壤，用MgSO4交換Ba2+測定酸性土壤陽離子交換量。目前應用較多的是NH4Cl-NH4OAc法，其測定結果準確，重現性好，是目前國內廣泛應用于石灰性土壤交換量測定的常規方法。

氯化鋇-硫酸強迫交換法原理是利用被氯化鋇水溶液中的陽離子等價交換，用電解質硫酸溶液交換Ba2+，通過測定交換反應前后硫酸含量變化，計算出消耗硫酸量。稱取2mm篩孔土樣2g至100ml離心管，加入30mlBaCl2溶液，用玻璃管攪拌以3000r/min的速度攪拌3min，加30mlBaCl2溶液重復操作，離心至下層土壤緊實為止。

在離心管內加50ml蒸餾水，攪拌3min后，離心沉降，重復數次，至無氯離子。移取2.100ml硫酸溶液至離心管，震蕩15min，將離心管內溶液過濾入250ml錐形瓶中，至無硫酸根離子。錐形瓶中加2滴酚酞指示劑，用0.1mol標準氫氧化鈉溶液滴定。

二、試劑及設備

氯化鋇溶液：稱取60.0g氯化鋇溶于水，轉移至500ml容量瓶中，定容;酚酞指示劑：稱取0.1g酚酞溶于100ml 90%的乙醇溶液中，定容;標準氫氧化鈉溶液：稱取2.00g氫氧化鈉用去二氧化碳蒸餾水溶解于500ml容量瓶中，定容;硫酸溶液：稱取5.36ml硫酸至1000ml容量瓶中，用標準氫氧化鈉溶液標定濃度。

稱取兩份0.150g鄰苯二甲酸氫鉀于250ml錐形瓶中，加100ml蒸餾水溶解，用配制好的氫氧化鈉溶液滴定至淡紅色，從滴定鄰苯二甲酸氫鉀氫氧化鈉溶液的體積中扣除空白值。

三、結果及分析

統計分析采用SPSS統計軟件，從214份土壤樣本中隨機抽取，重復5次測定CEC值。氯化鋇法測定平均CEC值比乙酸銨法測定值大35.13%，氯化鋇法測定結果比乙酸銨法測定結果重復性強。

將214份土壤樣本的PH值，全氮，全磷及兩種方法測定的CEC值進行相關分析，結果表明，乙酸銨法測定CEC值與水解氮等多個指標，氯化鋇法測定CEC值在0.1001水平上顯著相關。兩種方法測定CEC值在0.1001水平上差異顯著。在應用離子交換量數據時需注明測定方法，保持測定方法的一致性非常重要。

兩種方法測定的CEC值與土壤pH值作散點圖顯示，氯化鋇法測定CEC值均<31cmol/kg，的土壤樣本氯化鋇法測定的CEC值樣本間差異較大?？赡芟念~外的NaOH溶液導致。乙酸銨法測定CEC值散點圖比較均勻，大于516的樣本間的CEC值有差異變化大的趨勢。

兩種方法的CEC值分成兩組進行檢驗分析， PH值>5.16組兩種方法測定值在0.1001水平上差異顯著。

陽離子交換量測定影響因素有很多，由于采用不同的實驗方法對實驗結果造成誤差，部分方法實驗使用劑量較大，造成待測成分損失較大?，F行有效的標準方法采用復雜落后，實驗人員操作造成誤差。

經改良后方法可用于土壤陽離子交換量的測定，改良方法在用乙酸銨交換法實驗原理，保證實驗結果的精密度，運用抽濾裝置快速分離土壤與乙酸銨溶液。抽濾過程有濾紙截留全部土壤樣品，用現代的自動凱氏定氮儀代替傳統定氮蒸餾裝置，利用自動凱氏定氮儀添加試劑，對實驗人員的操作要求相應降低。代替傳統定氮裝置測定測定酸性土壤陽離子交換量的實驗過程，較少有研究。

改良后方法存在乙酸銨交換法的缺點，黏土礦物含有較強的吸附銨離子能力，乙酸銨溶液形成可溶性膠體后被乙醇洗脫，可能有部分銨離子無法蒸餾。部分鐵含量較高的酸性土壤，膠體易吸附乙酸銨中的銨離子，土壤有機質含量對陽離子交換量會產生影響，有機質含量對陽離子交換量的測定是否存在相關性尚無報道。

改良后測定方法只能測定酸性土壤陽離子交換量。選用紅壤與黑土標準成分分析物質作為實驗材料，未考慮環境樣品中可能存在干擾測定的含量物質。

四、結語

氯化鋇-硫酸強迫交換法操作簡單快捷，成本相對較低，兩種方法測定的CEC值差異較大，振蕩法可減少離心次數，減少分析中乙酸銨的用量，節省了分析所用時間，但震蕩中應注意防止樣品外漏。100目的測定結果高于60目，測定結果無明顯差別，可使用測量金屬樣品的100目測定土壤中陽離子交換量。實際土壤樣品測定需要成倍增加洗滌次數，無鈣離子，有個別樣品需振蕩離心10多次，為節省時間，建議適當減少樣品的稱樣量，其相對偏差在允許范圍內。

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