AB-DTPA法測定我國典型土壤多元素有效態含量的適用性分析

郝冠軍，周建強，方海蘭

（上海市園林科學規劃研究院，上海 200232）

AB-DTPA法測定我國典型土壤多元素有效態含量的適用性分析

郝冠軍，周建強，方海蘭*

（上海市園林科學規劃研究院，上海 200232）

采用AB-DTPA通用浸提劑聯合電感耦合等離子體發射光譜法，對我國21個地區8種典型土壤共39個土樣的11種元素有效態含量進行了測定，并與經典的土壤測定方法進行比較。結果顯示：AB-DTPA法提取的土壤有效磷和速效鉀均與經典方法測定結果達到極顯著相關，分別占其80%以上和90%以上；AB-DTPA法浸提的9種金屬元素有效態含量均高于CaCl2-DTPA法的浸提量，前者通常為后者的1.56—3倍，有個別土壤或個別元素會更高，兩種方法測定結果均達到極顯著相關，以pH低的土壤相關系數略低。結果表明，AB-DTPA法不但具有快速、精準的優勢，而且其測定結果與我國不同地區典型土壤中各元素含量分布趨勢基本一致，適用于我國典型土壤中多元素的有效態含量分析；但在具體應用時應注意與傳統測定方法測定數值和評價指標的差別。

AB-DTPA法；經典方法；CaCl2-DTPA法；典型土壤；元素有效態含量

隨著對土地養分利用率和環境質量要求的提高，土壤樣品快速分析尤顯重要［1］。目前我國土壤分析普遍采用經典方法，即每種元素采用一種浸提劑和測定方法［2］，操作繁瑣，難以滿足大數據分析需求；或采用土壤元素全量分析，不能真實反映土壤養分豐缺或污染毒害程度。元素有效態含量及其比例是決定其對環境及周圍生態系統造成影響的關鍵因素［3-4］。為簡單、快速、大批量地分析多種元素，測定結果又能客觀、真實地反映土壤實際情況，土壤多元素的有效態分析日益受到重視［4-5］。國際上常用的多元素聯合提取方法主要有Mehlich 3（簡稱M3）、CaCl2-DTPA和AB-DTPA法［6-8］；國內主要采用CaCl2-DTPA法，一些檢測標準和土壤金屬控制標準也采用該方法［9-11］。但CaCl2-DTPA法的主要缺陷是只適用于金屬類元素分析，而1977年SOLTANPOUR等［12］提出的AB-DTPA法則綜合了多種浸提劑優勢，其原理是利用DTPA螯合微量元素、HCO－3浸提磷、NH4+提取鉀、水溶液浸提NO－3，是一種非常有效的多元素浸提劑。尤其是與電感耦合等離子體發射光譜（ICP-OES）聯用，極大提高了土壤有效態元素的分析效率，在歐美等國已成為一種通用的土壤分析方法［13-15］。但AB-DTPA法在我國應用較少，只有少量報道證實AB-DTPA適合我國土壤中P、K、Fe、Mn、Cu、Zn等元素的測定，并與經典方法存在極顯著相關［16-17］；該方法還被證實能有效地評價污染土壤中Cu、Zn、Cd等重金屬有效態含量［18］；近年上海頒布的地方標準《綠化用表土保護和再利用技術規范》（DB31/T 661—2012）和《園林綠化工程種植土壤質量驗收規范》（DB31/T 769—2013）將AB-DTPA法作為土壤養分和重金屬有效態含量的檢測方法［19-20］。

總體而言，AB-DTPA浸提劑在國內應用較少，隨著ICP等大型分析儀器在我國逐步普及以及對土壤分析大數據的需求，AB-DTPA聯合ICP應用的優越性逐漸被大家所關注。為此，本研究選擇我國21個地區8種典型土壤共39個土樣，采用AB-DTPA聯合ICP法測定土壤中11種元素，并與傳統測試方法進行比較，以期為快速、準確的土壤現代化檢測提供科學依據。

1 材料與方法

1．1 材料

從黑龍江、吉林、遼寧、河北、北京、天津、山東、江蘇、上海、安徽、江西、浙江、福建、廣東、云南、海南、湖北、湖南、重慶、貴州和陜西等21個省市采集當地典型的地帶性土壤，共計暗棕壤、棕壤、褐土、黃棕壤、紫色土、紅壤、磚紅壤和潮土8種土壤類型39個樣本；其中暗棕壤5個、棕壤5個、褐土5個、黃棕壤5個、紫色土3個、潮土5個、紅壤6個、磚紅壤5個。樣品經風干后，過2 mm尼龍篩，備用。

1．2 分析方法

AB-DTPA-ICP-OES法按照上海市地方標準《綠化用表土保護和再利用技術規范》附錄F的要求進行P、K、Fe、Mg、Mn、Cu、Zn、Cd、Cr、Pb和Ni 11種元素的測定［19］。該方法的測定下限為P 0.05 mg/kg，K 0.12 mg/kg，Fe 0.03 mg/kg，Mg 0.01 mg/kg，Mn 0.01 mg/kg，Cu 0.01 mg/kg，Zn 0.01 mg/kg，Cd 0.002 mg/kg，Cr 0.003 mg/kg，Pb 0.03 mg/kg，Ni 0.01 mg/kg。

同時，采用經典方法對土樣進行11種元素的測定：土壤有效P采用NaHCO3浸提-硫酸-鉬銻抗比色法測定；速效K采用CH3COONH4浸提-火焰分光光度計法測定；微量元素Fe、Mg、Mn、Cu、Zn和重金屬Cd、Cr、Pb、Ni采用CaCl2-DTPA-TEA-ICP-OES法測定。CaCl2-DTPA-TEA-ICP-OES法測定下限為Fe 0.12 mg/kg，Mn 0.08 mg/kg，Cu 0.04 mg/kg，Zn 0.32 mg/kg，Cd 0.028 mg/kg，Pb 0.16 mg/kg，Ni 0.12 mg/kg［2，21］。

為進一步比較AB-DTPA和CaCl2-DTPA兩種方法的差異，也將CaCl2-DTPA法用于土壤有效P和速效K的測定。所有樣品的每個測試項目均重復2次。

1．3 數據分析

數據處理采用SPSS 13.0進行。

2 結果與分析

2．1 土壤有效磷的測定結果比較

由表1可以看出：無論何種類型土壤，經典的NaHCO3浸提法測定的土壤有效磷含量最高；AB-DTPA方法次之，測定結果占NaHCO3方法的80%以上，且兩種方法測定結果達到了極顯著相關（r＞0.698，P＜0.01）；有效磷CaCl2-DTPA法測定結果與NaHCO3法測定結果雖然達到極顯著相關（r＞0.703，P＜0.01），但測定的有效磷比例很低，僅占NaHCO3法的7%—13%。

表1 不同方法測定土壤有效磷含量的比較Table 1 Comparison of available phosphorus content in soil by different methods

本試驗有效磷AB-DTPA法占NaHCO3法的提取比率高于崔建宇等［16］報道的我國59個不同地區土樣品53%的比例；也高于ELSASHIDI等［22］報道的美國20種堿性土壤62%的比例。從表1還可以看出，不管何種類型的土壤，即便是強酸性的磚紅壤和紅壤，AB-DTPA法測定的有效磷與NaHCO3法的相關系數均達到極顯著相關；且土壤類型不同相關系數大小也不同，相對來說，pH低的磚紅壤、紅壤比pH略高的土壤略低。

進一步分析AB-DTPA法測定的土壤有效磷含量，可以看出，暗棕壤、棕壤、褐土、紫色土4種土壤有效磷含量相對較高，黃棕壤次之，而紅壤、磚紅壤和潮土含量相對較低；這與崔建宇等報道［16］的我國59個不同地區土壤中有效磷分布基本一致，也與我國不同地區地帶性土壤有效磷含量分布趨勢基本一致［23］。

2．2 土壤速效鉀的測定結果比較

由表2可以看出：無論何種類型土壤，經典的CH3COONH4浸提-火焰光度法測定的速效鉀含量最高；AB-DTPA法次之，并與CH3COONH4法測定結果達到極顯著相關（r＞0.932，P＜0.01），所有土壤均能提取出90%以上的速效鉀；CaCl2-DTPA法測定速效鉀與CH3COONH4法測定結果雖然達到極顯著相關（r＞0.929，P＜0.01），但提取比例低，僅為CH3COONH4法的10%—50%。本試驗速效鉀AB-DTPA法占CH3COONH4法的提取比率高于崔建宇等［16］報道的我國59個不同地區土樣品64%的比例。

從表2還可以看出，無論何種類型土壤，即便是強酸性的磚紅壤和紅壤，AB-DTPA法測定的速效鉀與CH3COONH4法的相關系數均達到極顯著相關；土壤類型不同其相關系數大小不一，pH值低的磚紅壤、紅壤比pH略高的土壤低。進一步分析AB-DTPA法測定的土壤速效鉀含量，可以看出，暗棕壤、棕壤、紫色土、潮土的速效鉀含量較高，褐土和黃棕壤較低；紅壤和磚紅壤最低；這也與我國典型土壤中速效鉀含量分布趨勢基本一致［23］。

表2 不同方法測定土壤速效鉀含量的比較Table 2 Comparison of available potassium content in soil by different methods

2．3 AB-DTPA與CaCl2-DTPA 2種方法測定土壤金屬元素的比較

2.3.1 Fe

從表3可以看出：無論何種類型土壤，AB-DTPA法浸提的Fe均大于CaCl2-DTPA浸提法，說明AB-DTPA法對Fe的浸提效率優于CaCl2-DTPA法；前者為后者的3.8—6.7倍，不同土壤之間沒有明顯規律。兩種方法的測定結果均達到極顯著相關（r＞0.829，P＜0.01），且pH低的磚紅壤、紅壤兩種方法的相關系數比pH略高的土壤略低。

進一步分析AB-DTPA法測定的土壤有效Fe含量，可以看出，暗棕壤、棕壤、黃棕壤、紫色土和褐土的有效鐵含量較高，紅壤和磚紅壤較低，這也與我國典型地帶性土壤中有效鐵含量分布趨勢基本一致［23］。

表3 AB-DTPA與CaCl2-DTPA法測定土壤有效鐵含量的比較Table 3 Comparison of available Fe content in soil by AB-DTPA and CaCl2-DTPA methods

2.3.2 Mg

從表4可以看出：無論何種類型土壤，AB-DTPA法浸提的有效Mg均大于CaCl2-DTPA浸提法，說明AB-DTPA法對Mg的浸提效率優于CaCl2-DTPA法；其中在暗棕壤、棕壤、褐土、黃棕壤、紫色土等有效Mg含量較高的樣品中，AB-DTPA法測定值一般為CaCl2-DTPA法的1.5—2.1倍；而AB-DTPA法浸提紅壤、磚紅壤、潮土等土樣的測定值一般為CaCl2-DTPA法的3.0—3.4倍。兩種方法的測定結果均達到極顯著相關（r＞0.785，P＜0.01），pH值低的磚紅壤、紅壤兩種方法的相關系數比pH略高的土壤低。

進一步分析AB-DTPA法測定的土壤有效Mg含量，可以看出，暗棕壤、棕壤、褐土、黃棕壤、紫色土和潮土6種土壤中含量較高，紅壤和磚紅壤含量較低；這也與我國典型地帶性土壤中有效Mg含量分布趨勢基本一致［23］。

表4 AB-DTPA與CaCl2-DTPA法測定土壤有效鎂含量的比較Table 4 Comparison of available Mg content in soil by AB-DTPA and CaCl2-DTPA methods

2.3.3 Mn

從表5可以看出：暗棕壤、棕壤、褐土、黃棕壤、紫色土、紅壤和磚紅壤等7種土壤樣中AB-DTPA浸提法提取的土壤有效Mn略高于CaCl2-DTPA法浸提量，只有潮土中AB-DTPA法測定值是CaCl2-DTPA法的3倍左右。兩種方法的測定結果均達到極顯著相關（r＞0.743，P＜0.01），其中暗棕壤、棕壤、褐土和紫色土4種土壤兩種方法的相關系數相對較高，其他土壤略低。從幾種土壤有效Mn的含量可以看出，暗棕壤、棕壤、褐土、紫色土含量相對較高，黃棕壤、潮土含量次之，紅壤和磚紅壤含量相對較低；這與我國典型地帶性土壤中有效Mn含量分布趨勢基本一致［23］，也與國外相關報道結果基本一致［24］。

2.3.4 Cu

從表6可以看出：無論何種類型土壤，AB-DTPA法浸提的Cu均大于CaCl2-DTPA法，前者為后者1.9倍以上，說明AB-DTPA法對Cu的浸提效率優于CaCl2-DTPA法。兩種方法的測定結果均達到極顯著相關（r＞0.885，P＜0.01），相關系數以pH值高的暗棕壤、棕壤、紫色土、褐土和潮土相對較高，黃棕壤、紅壤和磚紅壤相對較低。

表5 AB-DTPA與CaCl2-DTPA法測定土壤有效錳含量的比較Table 5 Comparison of available Mn content in soil by AB-DTPA and CaCl2-DTPA methods

表6 AB-DTPA與CaCl2-DTPA法測定土壤有效銅含量的比較Table 6 Comparison of available Cu content in soil by AB-DTPA and CaCl2-DTPA methods

2.3.5 Zn

從表7可以看出：無論何種類型土壤，AB-DTPA法浸提的Zn均大于CaCl2-DTPA法，說明AB-DTPA法對Zn的浸提效率略優于CaCl2-DTPA法。不同土壤兩種方法測定的有效Zn比例也不同，一般土壤ABDTPA法為CaCl2-DTPA法的1.9—2.2倍，有少數3倍以上，而紅壤、磚紅壤則達到5—6倍。兩種方法的測定結果均達到極顯著相關（r＞0.767，P＜0.01），相關系數以暗棕壤、棕壤、紫色土、褐土和黃棕壤相對較高，潮土、紅壤和磚紅壤相對較低。

表7 AB-DTPA與CaCl2-DTPA法測定土壤有效鋅含量的比較Table 7 Comparison of available Zncontent in soil by AB-DTPA and CaCl2-DTPA methods

2.3.6 Cd

從表8可以看出：無論何種類型土壤，AB-DTPA法浸提的Cd均大于CaCl2-DTPA法，前者為后者的2.3—4.8倍，說明AB-DTPA法對Zn的浸提效率優于CaCl2-DTPA法。兩種方法的測定結果均達到極顯著相關（r＞0.720，P＜0.01），不同土壤之間相關系數差別不大。

2.3.7 Pb

從表9可以看出：無論何種類型土壤，AB-DTPA法浸提的Pb均大于CaCl2-DTPA法，前者約為后者的5.0—6.1倍，說明AB-DTPA法對Pb的浸提效率優于CaCl2-DTPA法。兩種方法的測定結果均達到極顯著相關（r＞0.639，P＜0.01），不同土壤之間相關系數差別不大。

表8 AB-DTPA與CaCl2-DTPA法測定土壤有效鎘的比較Table 8 Comparison of available Cdcontent in soil by AB-DTPA and CaCl2-DTPA methods

表9 AB-DTPA與CaCl2-DTPA法測定土壤有效鉛的比較Table 9 Comparison of available Pb content in soil by AB-DTPA and CaCl2-DTPA methods

2.3.8 Ni

從表10可以看出：無論何種類型土壤，AB-DTPA法浸提的Ni均大于CaCl2-DTPA法，其中暗棕壤、棕壤、褐土、黃棕壤和紫色土中前者為后者的1.6—2.2倍，紅壤和磚紅壤為2.7—3.1倍，潮土則高達8.6—9.0倍。兩種方法的測定結果均達到極顯著相關（r＞0.816，P＜0.01），不同土壤之間相關系數也不同，其中暗棕壤、棕壤、褐土、黃棕壤和紫色土相對較高，潮土、紅壤和磚紅壤相對較低。

表10 AB-DTPA與CaCl2-DTPA法測定土壤有效鎳的比較Table 10 Comparison of available Ni content in soil by AB-DTPA and CaCl2-DTPA methods

2.3.9 Cr

從表11可以看出：無論何種類型土壤，AB-DTPA法浸提的Cr均大于CaCl2-DTPA法，其中暗棕壤、棕壤、褐土、黃棕壤、紫色土、紅壤和磚紅壤7種土壤中前者為后者的4.8—5.2倍，潮土則高達10倍左右。兩種方法的測定結果均達到極顯著相關（r＞0.651，P＜0.01），不同土壤之間相關系數也不同，以紅壤和磚紅壤相對較低。

表11 AB-DTPA與CaCl2-DTPA法測定土壤有效鉻的比較Table 11 Comparison of available Crcontent in soil by AB-DTPA and CaCl2-DTPA methods

3 討論

本研究表明，無論何種類型土壤，AB-DTPA法提取的土壤有效磷和速效鉀分別占經典方法的80%和90%以上，并與經典方法的測定結果達到極顯著相關，相關系數分別大于0.698和0.703。AB-DTPA法測定的Fe、Mg、Mn、Cu、Zn、Cd、Pb、Ni、Cr 9種金屬元素有效態含量均高于CaCl2-DTPA浸提法，除暗棕壤、棕壤、褐土、黃棕壤、紫色土、紅壤和磚紅壤7種土壤中兩種方法提取的有效Mn相當外，大部分土壤ABDTPA法浸提的大部分元素為CaCl2-DTPA的1.5—3倍，所有土壤AB-DTPA法浸提的有效Fe、Pb和Cr為CaCl2-DTPA法的3.8—6.7倍，部分土壤諸如潮土、紅壤和磚紅壤AB-DTPA法浸提的Zn、Ni、Cr和Zn則為CaCl2-DTPA法的5—10倍。AB-DTPA法浸提的所有樣品的所有元素均與CaCl2-DTPA法之間存在極顯著相關，相關系數均大于0.639。而且從AB-DTPA法浸提的大量營養元素P、K和微量營養元素Mg、Fe、Mn、Cu、Zn等的含量可以看出，其數值基本與我國典型土壤樣品中含量分布趨勢一致。以上分析均說明AB-DTPA法適宜我國典型土壤的多元素有效態含量分析，其分析結果可作為評價土壤元素有效態含量的重要依據。

SOLTANPOUR等［12］在1977年提出AB-DTPA方法適合中性和堿性土壤的測定。孫鳴鏑等［25］也通過對上海典型堿性土壤的AB-DTPA法測定詳細探討了該方法對上海典型土壤的適用性。近年來研究報道證實該方法也適合酸性土壤的分析。如ZHANG等［26］提出，AB-DTPA是適宜評價杭州酸性土壤生長的茶樹的重金屬毒害的浸提劑；MADURAPPERUMA等［27］研究也表明，AB-DTPA法能更好地評價斯里蘭卡酸性低地水稻土養分狀態，并且大大減少了時間和土壤分析的成本。從本試驗結果可以看出，AB-DTPA法與傳統的土壤測試方法相關系數雖然以pH較低的（酸性或強酸性）紅壤和磚紅壤略低，pH相對較高的（中性和堿性）暗棕壤、棕壤等的相對略高，但由于AB-DTPA法對酸性土壤各種元素的提取率比較高，也與CaCl2-DTPA法相關系數比較高，進一步說明AB-DTPA法對酸性土壤也基本適用。

綜合而言，AB-DTPA通用浸提劑聯合電感耦合等離子體發射光譜法，由于一次能提取多元素有效態含量，具有快速、精準的優勢，值得應用和推廣。由于我國已有的土壤普查和科學研究報道的數據都是基于傳統的土壤測試方法，AB-DTPA法在具體應用時應注意與傳統測定方法測定結果以及評價指標的差別。另外由于本試驗限制，沒有就AB-DTPA法對S、Mo、B、等營養元素以及Hg、As等常見的重金屬等元素檢測有效性進行驗證，國內至今也未見相關報道，以后需要進一步深入研究。

基于ICP儀器在國內逐步普及以及AB-DTPA浸提劑優勢，兩者聯用將大大改進我國現有土壤分析技術。

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（責任編輯：閆其濤）

Applicability of AB-DTPA method for determining the available content of multi-element in typical soils in China

HAO Guan-jun，ZHOU Jian-qiang，FANG Hai-lan*
（Shanghai Academy of Landscape Architecture Science and Planning，Shanghai 200232，China）

The available content of 11 elements in 8 soil samples of 39 typical soils in 21 regions of China were determined by combining the ammonium bicarbonate-DTPA extraction and the inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，and the determination results were compared with the classical methods of soil testing.The results showed that the contents of available phosphorus and potassium extracted by AB-DTPA method were significantly correlated with the results of classical methods，accounted for above 80%and 90%of them respectively.The available contents of 9 metal elements extracted by AB-DTPA were higher than those of CaCl2-DTPA.The former were usually 1.56—3 times of the latter，individual soil or individual elements were even higher.The results of the two methods were very significantly correlated，and the correlation coefficient of the soil with low pH was slightly lower.The experimental results proved that the AB-DTPA method had the advantage of rapid and accurate.The results of AB-DTPA were consistent with the distribution of the elements in the typical soil in different regions of China.The AB-DTPA method was suitable to analysis the available contents of multi-element in typical soils in China.However，we should pay attention to the difference between the numerical value and the evaluation index with the traditional method in specific application.

AB-DTPA method；Traditional method；CaCl2-DTPA method；Typical soils；Available content of element

S151.9

A

1000-3924（2016）06-100-08

2015-12-08

上海辰山植物園專項資助項目（G102402）

郝冠軍（1985—），男，本科，工程師，主要從事土壤分析研究。E-mail：championhao＠163.com

*通信作者，E-mail：fhl-1969＠126.com