土壤陽離子交換量方法改進

＊劉顯 張寧 姚然 劉俊妙

（河北省地質實驗測試中心 河北 071000）

土壤陽離子交換量是指土壤膠體所能吸附各種陽離子的總量。土壤陽離子交換量可作為評價土壤保水保肥能力、緩沖能力的重要指標，是改良土壤和合理施肥的重要依據之一[1]。

目前測定土壤中陽離子交換量的分析方法有乙酸銨交換法[2]、氯化銨-乙酸銨交換法[3]、乙酸鈣交換法[4]、氯化鋇-硫酸鎂強迫交換法[5]、三氯化六氨合鈷浸提-分光光度法[6]等。中性乙酸銨法也是我國土壤和農化實驗室所采用的常規分析方法，石灰性土壤目前應用的較多、而且認為較好的是氯化銨-乙酸銨法，其測定結果準確、穩定、重現性好。但是樣品交換和清洗過程要多次攪拌處理，耗時長，交換不完全或乙酸銨殘留，導致滴定結果不準確[7-9]。

土壤根據pH值不同可分為強酸性、酸性、中性、堿性、強堿性，pH＜7.5按酸性處理，pH＞7.5按堿性處理。此次研究用電動攪拌裝置和凱氏定氮儀滴定對國家土壤標準物質和江蘇、安徽、福建、貴州、沈陽、山東，陜西地區農用地土壤可提取態一級標準物質陽離子交換量值進行比對分析。

1.原理

酸性及中性土壤NY/T295-1995和LY/T1243-1999的處理方法相同，用1mol/L乙酸銨溶液（pH7.0）反復處理土壤，使土壤成為銨離子飽和土。過量的乙酸銨用95%乙醇洗去，然后加氧化鎂，用定氮蒸餾的方法進行蒸餾。蒸餾出的氨用硼酸溶液吸收，以標準酸液滴定，根據氨離子的量計算土壤陽離子交換量。

堿性土壤NY/T1121.5-2006是先用鹽酸置換土壤中的交換性鹽，形成氫飽和土壤，用乙醇洗掉多余鹽酸，再用1mol/L乙酸鈣交換其中的氫離子，形成的乙酸用氫氧化鈉標準溶液滴定。LY/T1243-1999是先用1mol/L氯化銨溶液加熱處理樣品，分解出去碳酸鈣，后用1mol/L乙酸銨交換法測定土壤陽離子交換量。

2.主要儀器和試劑

(1)主要儀器

電動離心機（北京時代北利離心機有限公司）、凱氏定氮儀（山東海能儀器股份有限公司）、電熱板（天津拓至明實驗開發有限公司）、電動攪拌裝置（自動升降可調轉速可同時攪拌8個樣品）、分析天平。

(2)主要試劑

①LY/T1243-1999

1mol/L乙酸銨溶液（pH=7）：稱取77.09g乙酸銨用水溶解至1L、95%乙醇、輕質氧化鎂、20g/L硼酸溶液、甲基紅-溴甲酚混合指示劑、0.05mol/L鹽酸標準溶液。

②NY/T295-1995、NY/T1121.5-2006

0.5mol/L乙酸鈣溶液（pH=8.2）、0.25mol/L和0.05mol/L鹽酸溶液、40%乙醇溶液、pH10.0緩沖溶液、2mol/L氫氧化鈉溶液和0.02mol/L氫氧化鈉標準溶液、酚酞指示劑、硝酸銀指示劑。

3.實驗步驟

(1)中酸性土壤

①稱取5.00g風干樣，加入50mL1mol/L乙酸銨溶液，用攪拌裝置攪拌成泥漿狀態。

②離心5min，轉速4000r/min，清液棄去重復5次。

③加入乙醇50mL，攪拌成為泥漿狀態，并充分攪拌均勻。

④離心5min，轉速4000r/min，乙醇溶液棄去重復4次，檢查銨離子。

⑤加少量水攪拌成泥漿狀，洗入定氮儀消化管中，加1g氧化鎂，蒸餾5min，同時做空白實驗。

式中：CEC-陽離子交換量cmol(+)/kg；C-鹽酸標準溶液的濃度，mol/L；V-鹽酸標準溶液的用量，mL；V0-空白試驗鹽酸標準溶液的用量，mL。

(2)堿性土壤

①氯化銨-乙酸銨交換法

A.稱取風干樣品5.00g于150℃燒杯中，加入1mol/L氯化銨溶液，蓋上表面皿，低溫160℃煮沸，直到無氨味為止。

B.樣品用1mol/L氯化銨溶液轉移至離心管，平衡離心5min，棄去清液。

C.加入1mol/L乙酸銨溶液50ml，用攪拌裝置攪拌至泥漿狀，離心，重復2次。

D.加入95%乙醇溶液50ml，用攪拌裝置攪拌至泥漿狀，離心，重復4次。

E.加少量水并攪拌成泥漿狀，洗入定氮儀消化管中，加入1g氧化鎂，蒸餾5min。

H.結果計算與中酸性土壤的計算一樣。

②乙酸鈣交換法

操作過程與NY/T1121.5-2006相同，攪拌改為自動裝置攪拌。

4.實驗結果

按酸性和堿性對國家標準物質6次平行測定，計算精密度和準確度，結果見表1。

表1 精密度和準確度

由上述5組樣品的結果可以看出，改進后方法的精密度和準確度都能滿足實驗要求，適合土壤陽離子交換量的測定。

5.定值樣品實測分析

對農用地土壤可提取態一級標準物質陽離子交換量改進前后測定結果進行比較見表2。

表2 樣品分析結果比對

由6次測定的結果可以看出，改進后的方法測定結果與改進前測定無差異。

方法改進前后，中酸性土壤完成35個樣品測試用時統計見表3；堿性土壤用乙酸鈣交換法完成30個樣品測試用時見表4；堿性土壤用綠化銨-乙酸銨交換法完成30個樣品測試用時統計見表5。

表3 酸性土壤用時統計

表4 堿性土壤乙酸鈣交換法用時統計

表5 堿性土壤氯化銨-乙酸銨交換法用時統計

6.結語

電動攪拌裝置的使用對農業標準和林業標準規定的陽離子交換量的測定方法有極大的優化，工作效率大幅度提高，勞動強度大幅度降低，工作周期大幅度縮短4倍，凱氏定氮儀的使用也極大的縮短了滴定用時，提高了方法精密度，減少了傳統滴定法系統誤差。