一種同時測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，其數值單位用厘摩爾每千克(cmol/kg)表示。土壤陽離子交換量反應土壤的緩沖能力，在實際農業生產中，可用于評價土壤保肥能力，是改良土壤和合理施肥的重要科學依據[1-4]。

土壤陽離子交換量的測定受土壤pH值的影響，日常檢測需根據土壤不同的pH值選擇相適的標準進行測定。目前，常用的檢測方法有：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。對于如何根據pH值來選擇檢測方法，研究小組參考劉兆禮[9]提出的利用EDTA銨鹽快速測定土壤交換量的方法，用0.005 M EDTA與1M NH4Ac作為混合交換劑，將交換劑分別調節至pH值7.0和8.5，之后再同時測定不同酸堿度土壤的陽離子交換量，并對其測定結果進行比較。此方法是在前人的實驗基礎上，優化試驗方法，對一定pH值范圍內（4.0～8.5）的土壤樣品可以采用一個方法同時進行測定，無需根據土壤的酸堿性采用多種方法分別檢測。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，優化了實驗方案，提高了檢測效率。

陽離子交換量的測定分為洗滌和蒸餾滴定2個部分，許多學者對凱氏定氮儀的蒸餾時間進行了優化研究。肖艷霞等[3]提出凱氏定氮儀最佳的蒸餾時間為5 min；秦琳[4]等提出乙酸銨交換法的蒸餾時間為 4 min，氯化銨—乙酸銨交換法的蒸餾時間為3 min；圓周[2]等人提出的蒸餾時間可以設置為160 s。此次研究選擇采用5 min的蒸餾時間。

1 原 理

在利用EDTA和乙酸銨混合液反復多次處理土壤時，混合液可與土壤中的Ca2+、Mg2+、Al3+等進行交換，瞬間形成解離度很小而穩定性很大的絡合物，且不會破壞土壤膠體。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，最后用標準酸溶液滴定氨量計算出土壤陽離子交換量。

2 實 驗

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，離心機采用北京時代北利離心機有限公司的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

實驗使用到的試劑有：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鹽酸標準溶液、鈣鎂指示劑、甲基紅—溴甲酚綠混合指示劑、鈉氏試劑。實驗使用的國家土壤有證標準物質是：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，放入離心機中以3 000 r.min-1離心3～5 min，棄去清液，如此反復提取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，放入離心機中以3 000 r.min-1離心3～5 min，棄去乙醇清液，如此反復提取3次。

（3）向管內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，用鹽酸標準溶液滴定至溶液微紅色為終點，同時做空白試驗。

3 結果與分析

3.1 方法精密度和準確度試驗

稱取上述不同酸堿度的國家土壤有證標準物質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，并對樣品反復攪拌離心3次，再用95%乙醇反復攪拌離心3次，將其轉移到消化管中，蒸餾前加入1 g氧化鎂，在凱氏定氮儀上蒸餾5 min后測定。每個樣品進行5次平行實驗，實驗結果如表1、表2所示。從表1、表2中得知，2組提取劑的測定結果都在有證標準物質的標準值范圍內，相對標準偏差＜5%，精密度和準確度滿足標準規范的要求。2組實驗結果表明，交換劑pH值8.5的結果整體比pH值7.0的略高，這是因為交換劑在高pH值時，土壤中部分微溶性金屬離子被EDTA絡合，使得交換量的結果有偏高的趨勢[9]。

表1 混合液pH值為7.0時國家土壤標準物質測定的結果表

表2 混合液pH值為8.0時國家土壤標準物質測定的結果表

3.2 樣品測試

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。測試結果如表3所示。2種pH值的提取劑對不同酸堿度的土壤樣品測定的結果都在標準規范允許的范圍內。結合國家土壤標準樣品的實驗結果，對pH值在4.0～8.5的樣品，用EDTA-乙酸銨溶液作為交換劑，調節pH值為7.0和8.5都能一次同時測定，獲得滿意的結果。

表3 不同pH值的土壤樣品在2組混合液中同時測定的結果

4 結語

在耕地提質改造中，土壤陽離子交換量作為一個重要指標，需要大批量檢測。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，從強酸性（pH＜5）到堿性（7.5 ≤pH ≤8.5），而強堿性（pH＞8.5）在日常檢測的大量樣品中極少出現。針對pH值在4.0～8.5之間的樣品，研究小組提出了一種可同時測定的方法，即用EDTA-乙酸銨混合溶液調節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，節省了時間和試劑成本。使用2種酸度的混合液處理樣品，結果誤差都在標準規范允許的范圍內，尤其是弱酸性、中性和弱堿性土壤，結果誤差極小。整體上，pH值8.5的混合液處理樣品的結果有偏高的趨勢，pH值7.0的混合液處理樣品的結果更接近中值，推薦使用，結果準確可靠，能滿足廣西土壤樣品大批量的快速測定。

＜＜＜黃鈺茹/攝