飽和浸提法測定土壤有機改良材料EC值的適用性分析

周建強，梁 晶 ，方海蘭

（上海市園林科學規劃研究院，上海 200232）

飽和浸提法測定土壤有機改良材料EC值的適用性分析

周建強，梁 晶 ，方海蘭

（上海市園林科學規劃研究院，上海 200232）

選取典型有機改良材料進行了飽和浸提法和傳統浸提法對EC值測定的比較研究，并通過種子發芽指數與不同有機改良材料EC值的相關性分析探討了有機改良材料EC的閾值。結果表明：飽和浸提法和傳統方法測得的EC值具有較好的相關性，且飽和浸提法對EC值測定不受浸提液固比、浸提用水中CO2及放置時間的影響，更接近樣品實際情況，是一種適宜于土壤有機改良材料EC值測定的方法。發芽指數試驗結果表明：采用飽和浸提法測定的土壤有機改良材料EC值應小于10 mS/cm。

EC值；有機改良材料；飽和浸提法；液固比

畜禽糞便、綠化植物廢棄物、生活垃圾和生活污泥等城鄉有機廢棄物堆肥后進行土地利用，具有增加土壤肥力、改善土壤理化性質等作用［1］，但有機改良材料堆肥品質直接影響其土地利用效果，尤其是由于我國《有機肥料》標準（NY/T 525—2012）尚未有鹽分控制指標要求［2］，致使許多生產廠家為達到有機肥總養分＞5%的標準要求，人為添加復合肥等化學肥料于有機改良材料中，導致鹽分含量偏高，使其土地利用后引起土壤鹽漬化。因此，為使有機改良材料合理、科學、安全地進行土地利用，必須控制其鹽分含量［3］。

目前，為測定方便，常用EC值（電導率）來表征含鹽量［4］，作為評價土壤有機改良材料品質的一項重要指標［5-6］。有機改良材料EC值高，雖然養分含量高，但含鹽量也高，土地利用后易造成土壤鹽漬化和植物損傷甚至死亡；反之，EC值低，有機改良材料速效養分低，其土地利用對提高土壤養分的作用不顯著［1］。

雖然EC值能很好地表征有機改良材料中鹽分含量高低，但目前尚未有統一的測定有機改良材料EC值的方法，大多借用土壤EC值的測定方法［7-8］，即采用5∶1的液固比浸提。由于不同材料與水的結合能力不同，有機改良材料與土壤有很大差異，且含水量的波動會影響可溶性鹽含量，因此，即便采用同樣的液固比，也會影響測定數據的可比性［9］；而且常規5∶1液固比較難使有機改良材料浸提出溶液，若將液固比放寬，則可能使液固比不同造成結果評價困難，給實際操作也帶來了不便。因此，有必要尋求科學、通用、可比性強，且能反映有機改良材料實際鹽分含量的EC值測定方法。

飽和浸提法是在水飽和狀態下進行介質EC值測定，最接近樣品的實際情況或自然狀況，減少了不同液固比對測定結果的影響，已廣泛應用于歐美各國［10］。但該方法在我國應用較少，鑒于此，本試驗選取幾種典型的有機改良材料，進行飽和浸提法和常規方法EC值測定的比較，以探討飽和浸提法對有機改良材料EC值測定的可行性，并根據生物毒性-發芽指數來確定飽和浸提法EC值閾值，以期為我國有機廢棄物土地利用提供技術依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試有機改良材料：綠化植物廢棄物（上海市行道樹、公園、公共綠地等修剪的枝條），經粉碎機粉碎成1—3 mm粒徑后堆肥6個月，使廢棄物腐熟；農作物秸稈堆肥、菌菇渣堆肥、栽培介質、椰糠基質、污泥堆肥、豬糞、雞糞和牛糞，采自全國不同有機肥廠；草炭，采自黑龍江省佳木斯市、吉林省敦化市等林地沼澤化自然形成的不同草炭地，便于與上述人工制成有機改料材料作對比。所有供試材料經自然風干后，過2 mm篩備用。

1.2 測定方法

1.2.1 待測液的制備

飽和浸提液制備［11］：稱取一定量過2 mm篩的供試材料于燒杯中，緩慢加入蒸餾水，邊加水邊攪拌，直至傾斜燒杯其中的糊狀物能緩緩流下，且在燈光下有發亮現象，制備好放置24 h沒有游離水出現后真空抽濾（若在放置過程中樣品表面有游離水出現，則添加少許樣品重新混合，若糊狀物有明顯變硬或失去光澤現象，則添加水重新混合）。

此外，為探討飽和浸提時間對有機改良材料EC值測定的影響，選取雞糞、綠化植物廢棄物和草炭，分別放置2 h、4 h、8 h、16 h和24 h后進行EC值測定；為探討蒸餾水CO2對有機改良材料EC值測定的影響，用去除和未除CO2蒸餾水放置24 h后進行EC值測定，飽和浸提液制備方法均同上。

1.2.2 EC值的測定

飽和浸提液EC值的測定：電導率儀校正后，直接將鉑絨電極插入浸提液中測定EC值。

常規液固比法EC值的測定：鑒于液固比5∶1不能完全浸潤部分改良材料，因此本研究有機改良材料EC值測定常規方法參照NY 525—2012中pH的液固比10∶1浸提［2］，用于比較飽和浸提法與常規方法EC值的相關性。

1.2.3 發芽指數的測定

選取上述所有供試材料的飽和浸提液，并與去離子水按1∶9比例稀釋后，進行發芽指數測定，作物為小白菜。所有試驗均設置5次重復，測試方法參照CJ/T 340—2011，計算公式為F＝（A1×A2）/（B1×B2），式中F為種子發芽指數；A1為土壤浸提液培養種子的發芽率，單位%；A2為土壤浸提液培養種子的根長，單位mm；B1為去離子水培養種子的發芽率，單位%；B2為去離子水培養種子的根長，單位mm。

1.3 數據處理和分析

數據處理和作圖采用Excel 2007軟件進行，相關性分析采用SPSS 17.0軟件。

2 結果與分析

2.1 兩種方法測定結果的比較

從表1可以發現，有機改良材料常規方法測定的EC值低于飽和浸提法測定的EC值，這可能是由于兩種方法的液固比不同造成的，隨著液固比的增加，鹽分受到一定稀釋。從兩種方法測得的不同有機改良材料EC值的倍數和液固比的倍數可進一步看出，EC倍數的變化范圍為0.19—0.51，液固比倍數的變化范圍為2.03—5.44，液固比倍數為5.44時（最大），EC倍數為0.19，液固比相差倍數為2.03時（最小），EC相差倍數為0.44。可見，溶液EC值倍數與有機改良材料液固比倍數并不具有良好的倒數關系。分析其原因可能是由于液固比不同時，一方面難溶組分的溶解情況不同，浸提懸濁液中的懸浮物、膠體、大分子濃度不同，對其中的離子遷移運動（導電過程）的阻礙程度不同；另一方面懸濁液中的總離子濃度不同，總離子濃度越大，每種離子的活度越小，導致相同離子的導電性能下降［12］。

此外，有機改良材料的鹽分一部分固定在顆粒上，一部分溶解在溶液中，在一定條件下兩者處于動態平衡之中［13］，但由于不同有機改良材料的有機質含量、纖維素總類及結構有所不同，鹽分被溶解到溶液中的難易程度也不同。相關研究已表明，未達到飽和狀態時，隨著水分的增多，鹽分會進一步被溶解，有鹽分增加的現象［14-15］，因此對不同有機改良材料采用同一液固比會使其EC值測定不準確，而飽和浸提法則根據不同有機改良材料特性添加不同量的蒸餾水，雖然不同有機改良材料EC值測定時液固比不同，但均在水飽和狀態下進行測定，最接近樣品的實際情況或自然狀況，因此，相對而言，其測定結果與有機改良材料真實EC值最接近［11，16-17］。

表1 不同方法測定有機改良材料EC值的比較Table 1 Comparison of EC values of organic m odified materials by differentm ethods

比較兩種方法測得的不同有機改良材料EC值的相關性，可以得知，兩種方法測得的有機改良材料EC值之間存在極顯著相關性（r0.01＝0.623，n＝14）。國外文獻研究表明，飽和浸提法最接近自然狀況，能較好地反應實際狀況［10］，且用飽和浸提法可避免不同有機改良材料與水結合能力不同以及有機改良材料添加量多少對EC值測定結果的影響［9］。可見，用飽和浸提法測定有機改良材料EC值更具客觀性。

2.2 飽和浸提法浸提用水中CO2對有機改良材料EC值測定的影響

目前國內相關標準均要求有機改良材料EC值測定時用驅除CO2的蒸餾水進行浸提，以免增大難溶碳酸鹽的溶解度，但在測定過程中的劇烈攪拌和長時間放置會導致CO2再次進入樣品中，從而與溶液發生交互作用。為了研究飽和浸提法中CO2對有機改良材料EC值測定的影響，選取雞糞、綠化植物廢棄物和草炭進行了驅除CO2的浸提水和未驅除CO2的浸提水條件下EC值的比較（圖1），結果表明：CO2對有機改良材料EC測定的影響較小，即使是差別最大的雞糞，經配對t檢驗，均表明二者不存在顯著差異。可見，用飽和浸提法測定不同有機改良材料EC值時，無需驅除CO2。

圖1 浸提用水中CO2對不同有機改良材料EC值測定的影響Fig.1 Effect of CO2in extraction water on EC determ ination of different organic m odified materials

2.3 飽和浸提法放置時間對有機改良材料EC值測定的影響

為了測得準確可靠的EC值，有機改良材料飽和浸提液需放置一段時間使其充分混合以及其內部交換達到平衡。李冬順等［17］研究表明，飽和浸提法靜置時間的長短對EC值有一定的影響，靜置時間過短會使懸濁液內部交換沒有完全達到平衡，靜置時間過長，則浪費測定的時間。由圖2可知，草炭和綠化植物廢棄物在2 h后達到平衡，時間延長對有機改良材料EC值的影響較小，隨放置時間增加，幾乎呈一條直線；而雞糞的EC隨放置時間增加有一定的變化，到16 h后基本達到平衡，可能原因是有機肥來源復雜，其中的鹽分交換平衡需要一定的時間。因此，為便于操作，24 h飽和浸提時間適基本用于所有有機改良材料。

2.4 飽和浸提法測定有機改良材料EC值與種子發芽指數的關系

從圖3可以看出，當有機改良材料的EC＜5 mS/cm時，發芽指數較好，且高于100%，僅有個別樣品低于80%；當5 mS/cm＜EC＜10 mS/cm時，大部分樣品發芽指數約為80%，但明顯較EC＜5 mS/cm時發芽指數低；而當EC＞10 mS/cm時，所有樣品的發芽指數遠遠小于80%。一般認為，當發芽指數達到80%時，可認為有機改良材料沒有毒性或毒性較小，不會影響植物生長［1］。因此，建議有機改良材料EC值應＜10 mS/cm。

圖2 不同放置時間對不同有機改良材料EC值測定的影響Fig.2 Effect of extraction time on EC determ ination of different organic modified materials

圖3 不同有機改良材料EC值與種子發芽指數的關系Fig.3 The relationship between EC value of organic m odified materials and germ ination index

由于有機改良材料EC值的大小直接影響其改良土壤時的添加量，參考綠化土壤相關質量標準［18］，建議當EC＜5 mS/cm時，種植鹽分敏感的植物時，施用有機改良材料比例應＜30%，種植耐鹽植物時，施用有機改良材料比例應＜60%；當5 mS/cm＜EC＜10 mS/cm時，種植鹽分敏感植物時，施用有機改良材料比例應＜15%，種植耐鹽植物時，施用有機改良材料比例應＜30%；當EC＞10 mS/cm時，種植鹽分敏感植物的區域不建議施用有機改良材料，而種植耐鹽植物時，施用有機改良材料比例應＜10%。

3 結論

通過飽和浸提法和常規浸提法測定不同有機改良材料的EC值，發現飽和浸提法和液固比10∶1浸提法具有極顯著相關性；但飽和浸提法與傳統方法相比，較接近樣品的實際情況，減少了不同液固比、CO2驅除及放置時間對測定結果的影響，不僅簡化了測定步驟，其結果也更具客觀性，飽和浸提法是一種適宜土壤有機改良材料EC值測定的方法。此外，通過分析不同有機改良材料的發芽指數與EC值的關系，建議土壤有機改良材料EC值應＜10 mS/cm；而且可以根據飽和浸提法測定的有機改良材料的EC值來確定有機改良材料的施用比例。

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（責任編輯：閆其濤）

App licability analysis of saturation extraction method for EC value determ ination of soil organic modified materials

ZHOU Jian-qian，LIANG Jing ，FANG Hai-lan
（Shanghai Landscape Gardening Research Institute，Shanghai200232，China）

A comparative study on the determination of EC value was carried out by saturation extraction method and traditional extraction method.Through the correlation analysis of seed germination index and EC value of different organicmodifiedmaterials，the EC threshold value of organic modified materialwas discussed.The results showed that the EC value determined by saturation extraction method and traditionalmethod had a good correlation.Moreover，the EC value was not affected by the solid-liquid ratio，the CO2of the extraction water and the extraction time，and it was closer to the actual situation of the sample.Consequently，the method was suitable for the determination of EC value of soil organic modified materials.Germination index test results showed that the EC value of soil organic modified material determined by saturation extraction method should be less than 10 mS/cm.

EC value；Organic modified material；Saturation extraction method；Liquid-solid ratio

S141

：A

1000-3924（2017）02-043-05

10.15955j.issn1000-3924.2017.02.08

2016-02-22

上海市綠化和市容管理局攻關項目（G160203）

周建強（1989—），男，本科，助理工程師，主要從事土壤分析工作。E-mail：shylzjq1989＠126.com

，E-mail：liangjing336＠163.com