用流動分析儀測定酸性土壤有效磷

李朝英，鄭路,2*

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)實驗中心，廣西 憑祥 532600； 2.廣西友誼關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站，廣西 憑祥 532600)

磷是植物生長所需的大量元素之一。土壤有效磷是可被植物吸收利用的部分，其含量高低是反映土壤肥力的重要指標(biāo)之一，對于指導(dǎo)合理施肥和土地的可持續(xù)發(fā)展具有參考意義[1-2]。現(xiàn)有的土壤有效磷浸提方法主要包括碳酸氫鈉法、氟化銨-鹽酸法、鹽酸-硫酸法等多種，檢測方法主要為鉬銻抗比色法。

流動分析儀是一種自動化程度高、檢測準(zhǔn)確高效的現(xiàn)代儀器。相關(guān)資料中，流動分析儀法只見用于碳酸氫鈉浸提液、氟化銨-鹽酸浸提液的有效磷測定，未見用于鹽酸-硫酸浸提液的有效磷測定。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如NY/T 1121.25—2012、LY/T 1232—2015均指出，中性或堿性土壤有效磷測定適用碳酸氫鈉浸提法，風(fēng)化程度中等的酸性土壤適用氟化銨-鹽酸浸提法，質(zhì)地較輕的酸性土壤適用鹽酸-硫酸浸提法。不同浸提方法所測結(jié)果體現(xiàn)了各種形態(tài)磷中活性較高部分的不同數(shù)量和比例的組合，不同浸提方法所測的結(jié)果無可比性。鹽酸-硫酸浸提液有較強(qiáng)的浸提能力，可使土壤中固定性強(qiáng)的活性磷酸鐵、鋁鹽陸續(xù)溶解釋放，是用于無機(jī)磷形態(tài)研究的重要方法之一[3-4]。

鉬銻抗比色法與流動分析儀法測定有效磷均基于磷鉬藍(lán)比色原理，顯色酸度控制是磷鉬藍(lán)比色環(huán)節(jié)的關(guān)鍵，直接影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。不同浸提方法所得的浸提液酸度不同，這對人工操作的鉬銻抗比色法來說，以常規(guī)方法即可調(diào)節(jié)酸堿度，操作簡單，易于滿足檢測需求。然而，流動分析儀所用試劑和待測液均由蠕動泵輸入不同管路，檢測前需對所用試劑和待測液的流速、濃度、酸度進(jìn)行測算，根據(jù)相關(guān)情況確定適宜的檢測條件。對于不同浸提方法所得浸提液，流動分析儀測定有效磷的方法差異較大，相互之間難以參照[5-6]。因此，流動分析儀測定土壤有效磷的方法存在空白，適用于酸性土壤有效磷的測定方法尚不完善，迫切需要明確適用于鹽酸-硫酸液浸提的基于流動分析儀的有效磷測定方法。為此，以南亞熱帶赤壤為樣品，對基于鹽酸-硫酸浸提液的土壤有效磷測定進(jìn)行研究，分析影響因素，以期為酸性土壤有效磷的準(zhǔn)確、高效、自動化檢測提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器

BSA224S-CW型電子分析天平，賽多利斯科學(xué)儀器公司；AA3型流動分析儀，SEAL Anaylytical GmbH；UV756型紫外分光光度計，上海儀電儀器有限公司；BPG-9240A型烘箱，上海一恒儀器有限責(zé)任公司。

1.2 試劑與樣品

濃硫酸、鉬酸銨、酒石酸銻鉀、抗壞血酸、2,4-二硝基酚、磷酸二氫鉀、鹽酸，均為分析純；十二烷基硫酸鈉，電泳級。按照LY/T 1232—2015中的方法配制鉬銻抗顯色劑、鉬酸銨溶液、鹽酸-硫酸浸提劑。

2018年8月于廣西友誼關(guān)森林生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測研究站設(shè)置在青山實驗場人工林的10個樣地上取得27個樣品，土樣風(fēng)干后碾壓過10目(2.00 mm)篩，密封于聚丙烯袋中，編號1～27。實驗室內(nèi)標(biāo)土壤3個，即土壤樣品S1～S3，以鉬銻抗比色法重復(fù)檢測10次，有效磷含量分別為(0.310±0.025)、(0.090±0.003 1)、(0.130±0.019)mg·L-1。

1.3 測定方法

對27個土壤樣品，各稱取5 g，加鹽酸-硫酸浸提劑25 mL，振蕩15 min，過濾。取濾液15 mL，加入1滴2,4-二硝基酚，逐滴加入2 mol·L-1氫氧化鈉至溶液變?yōu)榈S色，逐滴加入0.5 mol·L-1硫酸使其變?yōu)闊o色，再加入2 mol·L-1氫氧化鈉至溶液恰變?yōu)榈S色。加入2.5 mL顯色劑，定容25 mL，搖勻，靜置30 min，于700 nm波長處檢測吸光度。空白處理同上操作。

分別吸取0、0.05、0.10、0.15、0.25、0.50 mL配制好的100 mg·L-1磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入1滴2,4-二硝基酚，同上操作，建立鉬銻抗比色法的標(biāo)準(zhǔn)曲線(y=1.855 0x+0.001 9，R2=0.999 5)。

另外吸取0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL配制好的100 mg·L-1磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，鹽酸-硫酸浸提劑定容至25 mL，建立流動分析儀法的標(biāo)準(zhǔn)曲線(y=0.991 2x+0.003 0，R2=0.999 9)。

直接將樣品倒入進(jìn)樣杯中，在鉬酸銨溶液中分別加入不同量的硫酸，使其在鉬酸銨溶液中的體積分?jǐn)?shù)分別為2.05%、2.15%、2.25%，用流動分析儀進(jìn)行測定。由于土壤有效磷含量較低，通常在0.5 mg·L-1以下，選擇低含量進(jìn)樣管。流動分析儀透析膜上管路分別設(shè)有空氣、硫酸溶液、水，透析膜下管路分別設(shè)有空氣、鉬酸銨、待測液、水和抗壞血酸溶液。

取3個實驗室內(nèi)標(biāo)土壤分別按要求制備待測液6份，各加入25 mg·L-1磷標(biāo)準(zhǔn)液1 mL，定容至25 mL，取其中3份按鉬銻抗比色法檢測有效磷含量，另外3份使用流動分析儀檢測有效磷含量，計算回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。

取編號1～5的土壤樣品各制備1份待測液，分別使用流動分析儀重復(fù)測定4次有效磷含量，計算重復(fù)測量的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)(CV)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用 Microsoft Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析。利用Excel軟件對編號1～27的土壤使用鉬銻抗比色法和流動分析儀測定的有效磷含量進(jìn)行相關(guān)性分析，建立回歸方程。

2 結(jié)果與分析

2.1 鉬酸銨溶液中硫酸體積分?jǐn)?shù)對測定結(jié)果的影響

由表1可見，所設(shè)計的3種硫酸體積分?jǐn)?shù)的情況下，流動分析儀對S1～S3樣品有效磷含量的檢測結(jié)果與鉬銻抗比色法10次重復(fù)測定的結(jié)果差異較小。綜合來看，確定鉬酸銨溶液中硫酸的體積分?jǐn)?shù)為2.15%。

表1 鉬酸銨溶液中硫酸體積分?jǐn)?shù)對有效磷含量測定結(jié)果的影響

2.2 流動分析儀法的準(zhǔn)確性和精密度

加標(biāo)回收率實驗結(jié)果(表2)顯示，流動分析儀法的加標(biāo)回收率在95.6%～97.8%，RSD在1.93%～3.69%；鉬銻抗比色法的加標(biāo)回收率在95.2%～105.4%，RSD在3.40%～4.72%。如表3所示，流動分析儀法重復(fù)性實驗的標(biāo)準(zhǔn)差(SD)約為0.01 mg·L-1，CV在1.57%～7.07%。綜上，流動分析儀法的精密度、準(zhǔn)確性和重復(fù)性良好。

表2 加標(biāo)回收率測定結(jié)果

表3 重復(fù)性測定的結(jié)果

2.3 2種方法的比較

圖1所示，27個樣品的有效磷含量在0.06～0.50 mg·L-1，2種方法經(jīng)回歸分析，y=0.939x+0.006 3(R2=0.981 9*)，呈顯著性相關(guān)。

圖1 流動分析儀法與鉬銻抗比色法的測定結(jié)果對比

3 小結(jié)與討論

流動分析儀準(zhǔn)確測定有效磷含量的關(guān)鍵是混合液的酸度控制。對于使用鹽酸-硫酸浸提的樣品，當(dāng)鉬酸銨中的硫酸體積分?jǐn)?shù)控制在2.05%～2.25%時，測定結(jié)果差異較小，且與鉬銻抗比色法的測定結(jié)果相符。本實驗所用樣品的有效磷含量在0.06～0.50 mg·L-1，具有一定的代表性。流動分析儀法的加標(biāo)回收率在95.6%～97.8%，重復(fù)性實驗的CV在1.57%～7.07%，方法精密度與準(zhǔn)確性良好，結(jié)果重現(xiàn)性好，與鉬銻抗比色法測定結(jié)果顯著性相關(guān)。流動分析儀法可避免鉬銻抗比色法中試劑加入量、酸度控制，及比色檢測等環(huán)節(jié)的人為誤差。同時，流動分析儀在一個工作日內(nèi)就可完成100多個樣品的檢測，檢測效率更高，可為批量酸性土壤有效磷的準(zhǔn)確快速檢測提供借鑒與參考。