淺談土壤陽離子交換量測試方法

李清林 杜宗明 王蒞 王向浩 陳延彬 王玲曼

【摘 要】簡要論述了影響土壤陽離子交換量的因素，并對標準上規定的方法進行優化，操作過程中的注意事項進行細節驗證。從而得出前處理“脫鈣-去銨”環節效果的好壞會直接影響最終的測定結果。測定過程中要采用嚴格的質控措施來保證實驗結果的準確。

【關鍵詞】土壤陽離子；交換量；測試

土壤顆粒，是由一定含量的水分、空氣、礦物質、有機質及一些動植物殘體組成。土壤膠體表面帶負電荷，表面可吸附陽離子，而這些陽離子可被土壤溶液中的其它陽離子替換下來。土壤陽離子交換量（簡稱CEC）的大小，代表了土壤可保持的養分數量，即保肥性的高低。因此測定CEC，可以作為改良土壤和合理施肥的重要依據。

土壤的陽離子交換量主要影響因素有：1.土壤的膠體類型；2.土壤的質地，質地越細，其CEC越高。3.土壤的粘性礦物含量；4.土壤溶液的pH值等。當介質pH降低時，土壤微粒表面所負電荷減少，CEC也降低。對酸堿度不同的土壤采用不同的前處理。

對于未知土樣，首先要確定其pH值。對于堿性土壤（pH≥7.5），要先氯化銨溶液預處理，對酸中性土樣則不需要。測定過程按“脫鈣-去銨-蒸餾滴定”的步驟進行。

“脫鈣-去銨-蒸餾滴定”環節中有以下技術要點：

1.脫鈣過程中所用的1mol/L乙酸銨溶液，要確保其pH值在7.0±0.5左右。為了確保乙酸銨溶液pH值的穩定性，用體積比為1：1的氨水和稀醋酸溶液逐滴滴加，充分搖勻，并用pH計測定準確值。此外，乙酸銨溶液pH值波動對土樣CEC值的影響，結果如表1所示。配制好的乙酸銨溶液至于每兩天進行一次pH值校核。此外，配制所用水要求是蒸餾水，電導率符合要求。

從表1中可看出，乙酸銨溶液若不為中性，不管酸性還是堿性標土，當其pH值偏低時，測定的結果都在范圍下限。可能原因是酸性環境中存在的自由氫離子較多，影響了土樣膠體中其他陽離子被銨根離子“替換”，最終浸提結束后，土壤并沒有變成飽和的“銨根離子聚合體”，從而使結果偏低。

脫鈣過程中，水土接觸后，可以直接蓋上離心管蓋子，沿著管子的方向慢速搖晃離心管2-3min，對稱放恒溫水浴振蕩器中，水平勻速振蕩蕩30min。每隔10min后，取上清液檢驗浸出液中有無Ca2+。用恒溫水浴振蕩器脫鈣的優點：一次可處理10-12個樣品，效率高；不用反復開停離心機就能取下離心管取出浸出液進行檢驗；離心法可能5-6次后仍能檢驗出Ca2+，而用振蕩法，土樣和乙酸銨溶液接觸面積大，浸提效率高，連續浸提30min即可保證鈣離子的洗脫干凈。連續浸提法和傳統離心法結果見表2所示。

從表2可知，連續振蕩浸提30min處理和浸提離心法處理，兩者測定的CEC值相對偏差不大，而且都能在標土限值范圍內。可見，在實際操作中可用振蕩法代替離心法，提高工作效率。

2.去銨過程。用無銨乙醇洗脫飽和了銨根離子的土壤膠體，主要是洗掉脫鈣過程中加入的過量游離態銨。先將脫鈣結束后的水土混合體用離心的方法進行分離，棄去上提液。再往載土的離心管中加入30-40ml乙醇，離心管對稱放入離心機中3000～4000r/min離心4-5min，棄去乙醇溶液，如此反復用乙醇洗4-5次，直到最后一次乙醇溶液中無銨離子為止。“去銨”過程一定要確保銨根離子的徹底去除，否則沒有被洗脫掉的游離態銨根離子在蒸餾過程中會溢出，最終使測定的結果偏高。

因為去銨過程所用到的乙醇要求無銨離子，所以在使用前要進行檢測。可以購買10L或者5L裝的無銨工業乙醇。

3.蒸餾，將盛有硼酸吸收液的錐形瓶用緩沖管連接在冷凝管的下端。把經過“脫鈣去銨”處理后的土樣全部轉移入凱氏蒸餾瓶中，控制洗入的水體積在50-80ml。蒸餾前往凱氏瓶中加入2ml液體石蠟和約1g氧化鎂固體。用電爐加熱蒸餾約20min，流出液到80mL后，用甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑檢查蒸餾是否完全。之后用鹽酸標準溶液滴定。樣品蒸餾環節，可以借助相關專業蒸餾設備完成樣品蒸餾工作，但需要確認蒸餾效果符合本方法要求。

4.待氨全部蒸餾完畢，用已經標定準確濃度的鹽酸溶液滴定，同時做空白實驗，分別記錄消耗的鹽酸的體積。鹽酸溶液的標定，需要準確稱量一定量的硼砂固體，用水配成一定濃度的標準溶液，多次標定取平均值。

5.實驗過程中的質控措施：實驗室內部質量控制選擇正確的方法進行了方法確認。準確度方面，酸性土壤和堿性土壤分別選用了兩個標準物質，測量結果都符合定值范圍；精密度方面，5%平行樣，合格率應達95%。異常樣品復檢，合格率要求應達到95%。

表3 四種不同標準土樣多次測定結果匯總

土壤陽離子交換量結果的準確與否還是在于脫鈣和去銨兩個過程。一些具體的操作過程，只有在實際實踐的過程中才會發現問題，通過不斷的優化和探究，可以大大節省成本和精力。

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