常規浸提劑與聯合浸提劑測定我國北方石灰性土壤有效磷鉀的比較①

劉婷娜，蘇永中，范桂萍，張 珂

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常規浸提劑與聯合浸提劑測定我國北方石灰性土壤有效磷鉀的比較①

劉婷娜，蘇永中，范桂萍，張 珂

(中國科學院西北生態環境資源研究院，中國科學院內陸河流域生態水文重點實驗室，蘭州 730000)

使用常規浸提劑與兩種聯合浸提劑Mehlich 3(M3)、ASI分別測定了中國8個地區10種土壤樣品的有效磷、速效鉀含量，分析比較了常規浸提劑與兩種聯合浸提劑測定土壤有效磷速效鉀的差異性及相關性。統計分析表明，對于有效磷，M3、ASI兩種聯合浸提劑的浸提結果均大于常規浸提劑的浸提結果，且M3浸提劑浸提結果的變幅較常規浸提劑浸提結果相對較小，而精確度較高。相關分析表明，常規浸提結果與M3浸提結果呈極顯著正相關(0.01)，相關系數為0.680。對于速效鉀，M3浸提劑的浸提量較常規浸提劑相近，常規浸提量與M3浸提量呈極顯著正相關(0.01)，相關系數為0.996。綜合而言，M3這種聯合浸提劑是測定土壤有效磷、速效鉀的理想浸提方法。

常規浸提劑；M3聯合浸提劑；ASI聯合浸提劑；土壤有效磷；土壤速效鉀

土壤有效養分的測試主要包括土壤有效磷、速效鉀浸提與測定，它是監控土壤肥力水平與土壤污染程度的有效手段，隨著現代分析技術和自動化精密分析儀器的快速發展，影響樣品有效磷、速效鉀測定的關鍵因素是有效磷、速效鉀的浸提。測定土壤有效磷的常規浸提劑主要是0.5 mol/L NaHCO3(Olsen-P)，浸出液中的磷可以通過鉬銻抗比色法測定；測定土壤速效鉀的常規浸提劑是1 mol/L NH4OAc，浸提液用火焰光度計測定[1]。在土壤養分常規測定中，針對不同的土壤類型采用不同的浸提劑，這種方法浸提時間長，操作復雜，費工、費時，效率低、成本高，從而不利于大批量和快速測定。

因此，為了提高測試工作效率，探索最佳的土壤聯合浸提劑已非常必要。國內外許多土壤專家一直在研究、尋找能浸提多種土壤有效養分的通用浸提劑或聯合浸提劑、多元素浸提劑等，主要包括AB –DTPA 和0.01 mol/ L CaCl2等試劑。當前對土壤聯合浸提劑的研究已經取得了一些顯著效果的有：Morgan 試劑、Mehlich 3 試劑(M3)、Mehlich 1試劑(M1)、Soltanpour-Swab試劑(AB-DTPA)和ASI 浸提劑[2-5]，其中M3、ASI這兩種聯合浸提劑適用于各種土壤。

為此，本研究采集10 種土壤類型分別用常規浸提劑和聯合浸提劑M3、ASI 分析其土壤有效磷、速效鉀的含量，并對常規浸提劑與聯合浸提劑的測定值進行比較，研究其差異性和相關性，評價其適用性，以期弄清兩者的差異性和適用性。

1 材料與方法

1.1 供試土樣

從中國8 個地區采集了10 種土壤樣品，采樣地點及供試土壤的基本性質見表1。本試驗統一采用0.25 mm 風干過篩的土樣進行測定。

1.2 儀器

紫外分光光度計和火焰光度計。

1.3 測定方法

1.3.1 常規法浸提劑 土壤有效磷：0.5 mol/L NaHCO3浸提(Olsen-P)，土壤速效鉀：1 mol/L中性NH4OAc 浸提(NH4OAc-K)。

1.3.2 聯合浸提劑 M3法浸提液[6]：0.001 mol/L EDTA + 0.015 mol/L NH4F + 0.25 mol/L NH4NO3+ 0.2 mol/L HOAc + 0.013 mol/L HNO3，pH2.5。ASI 法浸提液[6]：0.25 mol/L NaHCO3+ 0.01 mol/L EDTA + 0.01 mol/L NH4F。

1.4 操作步驟

常規法測定有效磷稱土2.5 g，加0.5 mol/L NaHCO3浸提液50 ml，液土比是20︰1。測定速效鉀稱土5 g，加入1 mol/L中性NH4OAc浸提液50 ml。聯合浸提劑測定時M3法的液土比是10:1，ASI法的液土比是20︰1。浸提后有效磷使用鉬銻抗比色法測定，速效鉀使用火焰光度法測定。

1.5 統計方法

使用SPSS 10.0對測定結果進行統計分析，其中不同方法測定結果的比較使用單因素方差分析(One-Way ANOVA)。

表1 供試土壤的基本化學性質

2 結果與討論

2.1 測定均值的比較

2.1.1 土壤有效磷 由表2可知，M3-P、ASI-P的測定值較大，平均值分別為17.64、24.03 mg/kg，而Olsen-P的測定值較小，平均值為7.18 mg/kg。M3-P、ASI-P平均值分別是Olsen-P的2.46倍和3.35倍。可見，M3-P、ASI-P兩種聯合浸提劑的浸提結果均大于常規浸提結果，沈仁芳和蔣柏藩[8]在研究中同樣發現M3-P的測定值比Olsen-P大，大約是后者的2.3倍。可見聯合浸提劑對土壤中不同形態的磷皆有浸提作用，這與成瑞喜和劉景福[9]、李貴華[10]研究結果一致。本試驗中ASI-P測定時采用與Olsen-P相同的水土比(20︰1)，結果發現除漠鈣土(H)、黃綿土(I)、麻灰黑土(K) 3種土壤以外，其他供試土壤的標準差均小于Olsen-P的標準差；而M3-P法的水土比為10︰1，其測定10種土壤的標準差也均小于Olsen-P，這與以前的研究中常規法Olsen-P的精確度高的結論不一致[11]。這可能是由于常規法采用的液土比是20︰1，因此，針對常規方法可在測定時適當降低水土比。從浸提土壤有效磷的測定結果、操作時間、方法來看，由于M3試劑不但本身穩定，便于實驗室人員大批測定配制和長期儲存，而且M3法震蕩時間短、操作方便、結果穩定。因此，3種浸提方法中M3浸提方法最好。

2.1.2 土壤速效鉀 由表3可知，M3-K的平均值211 mg/kg，NH4OAc-K的平均值為216.67 mg/kg，M3-K的浸提量較NH4OAc-K浸提量相近，ASI浸提結果普遍小于M3的浸提結果。即M3的測定值一般較高，便于養分水平的分級。M3-K浸提結果與NH4OAc-K提取的鉀之間結果相近，與其他研究結果一致[12-13]。因為M3法尚缺系統的豐缺指標，因此可依靠M3-K與NH4OAc-K的相關性換算出試用的豐缺指標。NH4OAc-K用1 mol/L乙酸銨浸提劑能提取土壤中有效性鉀，而且振蕩時間30 min；M3浸提劑能同時提取土壤中有效性的鉀及其他元素，僅需振蕩5 min，并可同時進行其他項目的分析。由此可見，M3這種聯合浸提劑是測定土壤速效鉀的理想浸提方法。

2.2 測定結果的準確度和變異

從試驗結果中還可以看到，M3-P、ASI-P測定結果變幅較大，最大值分別是最小值的11.13倍、26.49倍, 而Olsen-P的變幅相對較小，其最大值僅為最小值的5.44倍，這與前人研究中Olsen法測定有效磷變幅較小的結果相同[15]。這是因為常規法Olsen-P的測定值受溫度影響較大，在溫差大時需要采取補救措施，這一問題已有相關研究并提出經驗校正[16-17]。對于速效鉀，M3-K測定的土壤速效鉀的數值范圍為66 ~ 913 mg/kg，平均值211 mg/kg，1 mol/ L NH4OAc-K測定的土壤速效鉀的數值范圍為56 ~ 1 020 mg/kg，平均為216.67 mg/kg。可見M3法提取的土壤速效鉀量與NH4OAc法結果相近，這與以往國內外大量的研究結果相一致[12-13]。從試驗結果的標準差來看，對于有效磷，除后3種土壤外，常規浸提劑的結果最差，這可能是由于常規法中水土比為20:1，取樣量少，導致每次測定間的差異增大。M3浸提劑、ASI浸提劑測定有效磷的精確度較常規Olsen法高，且除土壤鉀外，兩種聯合浸提劑的測定方法較常規方法的結果有顯著差異，但有機質含量對測定結果的干擾在3種浸提測定方法的差異性比較上并不一致，如阿里潮砂土(C)有機質含量較低，而甘南草甸土(D)有機質含量較高，但3種浸提方法未出現顯著性差異，而其余土壤的測定結果表現出常規浸提劑與其中一種聯合浸提劑有顯著差異 (<0.05)。對于速效鉀，ASI浸提劑多次重復測定的結果重現性好，精密度高。

表2 三種分析方法土壤有效磷含量測定值的比較

注：同列數據大寫字母不同表示同一土樣不同測定方法間差異達到<0.05顯著水平，同行數據小寫字母不同表示同一測定方法不同土樣間差異達到<0.05顯著水平,下表同。

表3 三種分析方法土壤速效鉀含量測定值的比較(K2O, mg/kg)

2.3 測定結果的相關性分析

2.3.1 土壤有效磷 由表4可知，常規浸提劑與M3浸提劑測定結果呈極顯著正相關(0.01)，相關系數為0.680；M3浸提劑與ASI浸提劑測定結果呈極顯著正相關(0.01)，相關系數為0.616；而ASI浸提劑與常規浸提劑之間無顯著相關，這與熊桂云等[18]研究發現ASI-P與Olsen-P呈極顯著正相關的結果不一致。

2.3.2 土壤速效鉀 由表5可知，常規浸提劑與M3浸提劑測定結果呈極顯著正相關(0.01)，相關系數為0.996，這與國內外大量研究結果一致[3, 12]。常規浸提劑與ASI浸提劑測定結果呈極顯著正相關(0.01)，相關系數為0.910，這與熊桂云[18]的研究結果ASI-K 與NH4HOAc-K呈極顯著正相關的結果一致；與丁英等[19]，袁家富等[20]研究ASI浸提劑和常規浸提劑測定土壤有效磷和速效鉀的結果相近，認為兩種浸提劑測定的土壤養分有較好的相關性。同時本研究也發現M3浸提劑與ASI浸提劑測定結果呈極顯著正相關(0.01)，相關系數為0.920。

表4 不同測定方法所測土壤有效磷結果之間的相關性

注：* 表示相關性達到<0.05 顯著水平，** 表示相關性達到<0.01 顯著水平，下表同。

表5 不同測定方法所測土壤速效鉀結果之間的相關性

2.4 M3法、ASI法測定值與植物吸收的相關性

從本試驗的結果來看，對于土壤有效磷M3法與常規法呈極顯著正相關，對于土壤速效鉀M3法、ASI法均與常規法呈極顯著正相關，但是，無論是ASI法還是M3法在不同土壤類型上浸提的有效磷含量都有較大的變異，要想推廣ASI法和M3法還需要結合Olsen法的分級指標并根據田間栽培試驗建立相應的養分豐缺指標。因此，探討兩種聯合浸提劑測定有效磷、速效鉀與作物養分的吸收性十分必要。

目前，常規土壤速效養分的測定方法都是經過大量的研究證明了其土壤測定值與植物吸收具有較好的相關性，即浸提出的速效養分含量可以代表植物吸收速效性的水平，常規法已被廣泛應用于農業生產中。楊俐蘋等[21]的研究表明ASI法測定的土壤磷、鉀與作物吸收有良好的相關性。席家軍等[22]研究甘肅河西走廊灌漠土、隴中黃綿土、隴東黑壚土和隴南褐土的結果顯示ASI法和M3法的測定值與植物生物量的相關系數都大于Olsen法，說明兩種方法的測定值與植物吸收的相關性較好。甄清香等[23]的研究結果也顯示M3提取的磷與作物的產量有很好的相關性。成瑞喜等[9]測定中，酸性土壤有效磷含量的試驗表明，ASI法測定值與高粱幼苗生物產量、植物吸磷量均呈極顯著相關。金繼運[24]的報道顯示了ASI法已在我國13個省104個土壤中進行了盆栽試驗，且絕大部分的試驗是成功的，依據化學分析和吸附試驗所確定的最佳處理都獲取了最大的或接近于最大的干物質生物量。在山東、河北、吉林和黑龍江的十幾個土壤上，依據盆栽時研究結果，選擇1 ~ 4個元素進行了田間試驗研究，結果表明，盆栽試驗中發現的嚴重影響干物質產量的主要養分限制因子，在田間試驗中也都得到了驗證。楊佩珍等[25]應用ASI法施肥推薦，研究了上海松江區佘山鎮將鳳農場的耕地土壤養分，結果表明，麥子產量與土壤速效養分含量密切相關。但是，吳志鵬和張家俠[26]與胡德春等[27]的研究顯示在分析有效磷含量較低的土壤時，聯合浸提劑與常規方法沒有達到極顯著的相關性或無相關性，因此在診斷土壤缺磷狀況時可能存在一定的問題，這有待于進一步研究解決，這就需要我們進行進一步的田間試驗來研究其與植物吸收的相關性，確立ASI法和M3法在不同土壤類型上的養分豐缺指標和施肥推薦模型，最終來指導農業生產。

3 結論

采用常規浸提劑與兩種聯合浸提劑測定土壤有效磷，就10 種土壤整體而言，M3 浸提劑測定土壤有效磷的結果最好，且M3 浸提劑與常規浸提劑呈極顯著正相關。3 種浸提劑測定土壤速效鉀的結果來看，M3 浸提劑提取的土壤速效鉀量與常規浸提劑提取的鉀量結果相近，且3 種浸提劑之間兩兩呈極顯著正相關，說明M3、ASI 浸提劑均適合速效鉀的測定，而且與常規浸提劑呈極好的相關性。可見，M3 這種聯合浸提劑是測定土壤有效磷、速效鉀的理想浸提劑。

[1] 鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 北京: 中國農業出版社, 2005

[2] Benton J J. Soil test methods: Past, present and future use of soil extractants[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 1998, 29(11/12/13/14): 1543–1552

[3] Elrashidi M A, Mays M D, Lee C W. Assessment of Mehlich 3 and ammonium bicarbonate-DT PA extraction for simultaneous measurement of fifteen elements in soils[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2003, 34(19/20): 2817–2838

[4] Wang J J, Harrell D L, Henderson R E, et al. Comparisons of soil test extractants for phosphorus, potassium, magnesium, sodium, zinc, copper, manganese, and iron in Louisiana soils[J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 2004, 35(1/2): 145–160

[5] Zbral J, Nmec P. Comparison of Mehlich2, Mehlich3, CAL, Schachtschabel, 0.01M CaCl2and aquaregia extractants for determination of potassium in soils[J]. Communications in Soils Science and Plant Analysis, 2005, 36: 95–803

[6] 周建強, 伍海兵, 方海蘭, 等. AB-DTPA浸提法研究上海中心城區綠地土壤有效態養分特征[J]. 土壤, 2016, 48(5): 910–917

[7] 魯如坤. 土壤農業化學分析方法[ M]. 北京: 中國農業科技出版社, 2000

[8] 沈仁芳,蔣柏藩. Mehlich 3浸提磷與石灰性土壤有效磷的關系[J]. 土壤通報, 1994, 25(3): 141–144

[9] 成瑞喜, 劉景福. 用ASI法測定中、酸性土壤有效磷結果比較[J]. 華中農業大學學報, 1993, 12(4): 343–346

[10] 李貴華. 漠境土壤的有效磷測定方法[J]. 中國農業科學, 1991, 24(6): 58–65

[11] 韓瑯豐,李酉開. 石灰性土壤有效磷測定方法(GB/T 12297—1990) [S]. 北京: 中國標準出版社, 1990

[12] 喻華, 熊正輝, 王帥, 等. Mehlich 3與常規方法測定重慶土壤的對比研究[C]. 首屆全國測土配方施肥技術研討會, 2006

[13] 馮艷紅, 孫彭壽, 李偉, 等. 紫色土壤有效養分快速測定方法選擇研究[C]. 首屆全國測土配方施肥技術研討會, 2006

[14] 王新民,侯彥林,楊信廷, 等. 農學與環境學上磷素測定方法在石灰性潮土中的應用比較[J]. 農業環境科學學報, 2004, 23(5): 1030–1033

[15] 王永歡, 陳洪斌, 王麗, 等. Mehlich3方法與常規方法測定土壤養分相關性初步研究[J]. 土壤通報, 2008, 39(4): 917–920彭千濤, 欽繩武. 溫度對 Olsen法提取土壤有效磷量的影響[J]. 土壤, 1980, 12(10): 28–30

[16] 張鶴, 石軍. 溫度對Olsen法測定潮土有效磷的影響和校正方法的探討[J]．華北農學報, 1995, 10(3): 109–114

[17] 熊桂云, 劉冬碧, 陳防, 等. ASI法測定土壤有效磷、有效鉀和銨態氮與我國常規分析方法的相關性[J]. 中國土壤與肥料, 2007(3): 73–76

[18] 丁英, 劉德江, 張炎. ASI法和常規分析法在新疆土壤測試中的應用[J]. 新疆農業科學, 2007, 44(6): 820–823

[19] 袁家富, 趙書軍, 張繼銘. ASI法與常規法測定湖北旱地土壤有效養分的相關性研究[J]. 湖北農業科學, 2007, 46(3): 374–376

[20] 楊俐蘋, 金繼運, 梁鳴早. ASI法測定土壤有效 P, K, Zn, Cu, Mn與我國常規化學方法的相關性研究[J]. 土壤通報, 2000, 31(6): 277–279

[21] 席家軍, 聶凱華. M3法對土壤有效磷鉀錳銅鋅鐵的聯合測定結果[J]. 甘肅農業科技, 2007(7): 15–17

[22] 甄清香, 邵煜庭, 李增風. 四種測定有效磷方法在灌漠土上相關性的研究[J]. 土壤, 1988, 20(5): 247–250

[23] 金繼運. 土壤養分狀況系統研究法及其應用初報[J]. 土壤學報, 1995, 32(1): 84–90

[24] 楊佩珍, 王國忠, 干春娟, 等. 松江土壤養分精準管理試驗研究[J]. 土壤, 2005, 37(3): 312–316

[25] 吳志鵬, 張家俠. ASI法測定土壤有效磷、有效鉀與我國常規方法的相關性研究[J]. 河北農業科學, 2008, 12(5): 151–152

[26] 胡德春, 李賢勝, 楊平, 等. ASI與常規方法測定土壤養分速效P, K, Cu, Zn的相關性研究[J]. 安徽農業科學, 2007, 35(2): 477–478

[27] 胡德春, 李賢勝, 楊平, 等. ASI 與常規方法測定土壤養分速效P, K, Cu, Zn 的相關性研究[J]. 安徽農業科學,2007, 35(2): 477–478

Comparison Between General Extracting Agent and CombinedExtracting Agent in Determining Available-P and Available-K Contents in Calcareous Soil

LIU Tingna, SU Yongzhong, FAN Guiping, ZHANG Ke

(Northwest Institute of Ecological Environment Resources, Chinese Academy of Sciences; Key Laboratory of Eco-Hydrology in Inland River Basin, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China)

Soil available-P and available-K contents were measured and compared by two combined extracting agents and general extracting agent for 10 soil samples collected from different regions of China. The results showed that available-P determined by two combinedextracting agents of M3 and ASI are greater than that by general extracting agent, and M3 method has a smaller variation but a higher accuracy. Significant correlation was found between M3 method and general method (0.01) with a correlation coefficient of 0.680. Available-K contents determined by M3 method was similar to that by general method, and significant correlation was existed between the two methods (0.01) with a correlation coefficient of 0.996. In a word, M3 combined extracting agent is an ideal digestion method in measuring soil available-P and available-K for calcareous soil.

General extracting agent; M3 combinedextracting agent; ASI combinedextracting agent; Soil available-P; Soil available-K

國家重點研發計劃項目(1OY71OF71)和青年科學基金項目(1107Y511261)資助。

劉婷娜(1987—)，女，甘肅西峰人，碩士，工程師，主要從事土壤理化性狀研究。E-mail: 632711516@qq.com

10.13758/j.cnki.tr.2018.05.010

S151.9+5

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