農田土壤陽離子交換量與理化性質的相關性探析

劉純利 田文平 劉宇輝

摘 ? ?要：通過測定天津市3個地點的農田土壤陽離子交換量，進一步探尋土壤陽離子交換量與理化性質的相關關系。結果表明，土壤CEC值與有機質含量呈正相關關系，不同土壤質地對土壤養分的供應潛力是不同的。

關鍵詞：農田;土壤陽離子交換量;理化性質;相關性

文章編號： 1005-2690（2021）10-0036-02 ? ? ? 中國圖書分類號： S153 ? ? ? 文獻標志碼： B

土壤陽離子交換量（Cation Exchange Capacity，簡稱為CEC）是土壤溶液在一定的pH值時，每千克土壤中所含有的全部交換性陽離子（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、H+、Al3+等）的厘摩爾數，通常以每千克干土所含陽離子的厘摩爾數表示（cmol/kg）。土壤中陽離子交換吸附作用非常普遍，它是土壤中可溶性有效陽離子的主要保存形式。當陽離子吸附在膠體上時，表示陽離子養分的暫時保蓄，即保肥過程。當陽離子解離至土壤溶液中時，表示養分的釋放，即供肥過程[1-2]。

影響土壤陽離子交換量大小的因素有土壤機械組成、土壤腐殖質、土壤無機膠體的種類、土壤pH值等。

1 ? 土壤理化試驗

1.1 ? 土壤樣品來源

土壤樣品來自天津寶坻區東莊子爾王莊水庫、寶坻石化管線聯絡工程、天津漢沽東擴區3個工程環評項目。各采樣點按土壤發生層次采樣，共取得28個土壤樣品。土樣經實驗室室內風干和去雜、磨細、過篩處理后備用。

1.2 ? 土壤陽離子交換量試驗測定方法

土壤陽離子交換量常用的測定方法是酸性和中性土壤，采用乙酸銨交換法（森林土壤陽離子交換量的測定LY/T 1243—1999）;堿性土壤采用氯化銨—乙酸銨交換法。該試驗方法用乙酸銨溶液反復處理土壤，使土壤成為NH4+飽和土。用乙醇洗去多余的乙酸銨后，用水將土壤洗入凱式瓶中，加固體氧化鎂蒸餾。蒸餾出的氨用硼酸溶液吸收，然后用鹽酸溶液滴定。根據所用NH4+的量計算陽離子交換量。陽離子交換量的計算公式如下。

式中，CEC為陽離子交換量，單位：cmol/kg;C為鹽酸標準溶液所消耗鹽酸體積，單位：mol/L;V為滴定待測液所消耗鹽酸體積，單位：mL;V0為滴定空白所消耗鹽酸體積，單位：mL;m為風干土樣質量，單位：g; k為將風干土換算成烘干土的水分換算系數。

2 ? 土壤理化試驗結果及分析

28個土壤的試驗結果整體上看，天津地區土壤的pH值在7.50～9.26，呈現弱堿性至堿性。陽離子交換量數值在9.2～45.5 cmol/kg;交換量大于20 cmol/kg的為保肥力強的土壤;交換量在10～20 cmol/kg的為保肥力中等的土壤;小于10 cmol/kg的為保肥力弱的土壤。本文中試驗土壤20%是保肥能力強的土壤，80%是保肥能力中等的土壤。去除土壤有機質的影響，從土的機械組成上看，黏粒含量越高，交換量就越高。

3 ? 土壤CEC與土壤理化性質相關性

3.1 ? 土壤陽離子交換量與土壤機械組成的相關性

土壤機械組成是土質定名的重要依據，國際制土壤質地分級標準中將土粒分為沙粒、粉粒、黏粒3個粒級。沙粒和粉粒中SiO2含量高，此外，還有其他原生礦物和次生礦物;黏粒中Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、P2O5、K2O的含量較多。

土壤沙粒與土壤CEC的相關性見圖1，根據其線性關系趨勢線可見，土壤沙粒含量與陽離子交換量呈現負相關，相關系數為0.603。這是由于沙粒的顆粒較粗，比表面小，吸持性能較弱;隨著沙粒含量的逐漸增加，CEC值呈逐漸減小趨勢。

根據試驗土壤粉粒與其CEC的散點圖（圖2）可見，粉粒含量與土壤陽離子交換量沒有顯著的線性關系。

圖3顯示了土壤黏粒與其陽離子交換量的相關性，二者呈正相關關系，相關系數為0.554。也就是說土壤中黏粒含量越高，黏土的保肥力越高。這和黏粒的化學組成和微觀結構有很大關系。直徑小于0.002 mm的黏粒具有膠體的性質。土壤膠體具有巨大表面積，從而具有巨大的表面能;并且土壤膠體通常情況下以帶負電為主，其擴散層中吸收Ca2+、Mg2+、K+、Na+、H+等陽離子。

可見，隨著土壤中土粒粒徑變小，其比表面積和表面能不斷加大，土粒的黏結性和吸附能力由弱變強。土壤中各級土粒的組成不同，決定了不同土壤質地對土壤養分的供應潛力是不同的。 如沙質土通透性強、養分含量低，應少量多次及時施肥，防止苗木早衰。黏質土保水保肥性強，養分豐富，但容易板結，耕作費力。

3.2 ? 土壤陽離子交換量與有機質含量的相關性

研究表明，土壤有機質的含量與土壤肥力水平是密切相關的。在其他條件相同或相近的情況下，在一定含量范圍內，有機質的含量與土壤肥力水平呈正相關。從圖4可見，試驗土壤的有機質含量總體較小;但有機質含量與CEC有很好的相關性，相關系數為0.81。

土壤腐殖質中含有大量的-COOH、-OH等官能團，當它們解離出H+時，使膠體帶有大量負電荷，而且腐殖質分散度大，具有很大的吸收表面，使得腐殖質的陽離子交換量遠遠大于無機膠體。因此，施加有機肥可以改善土壤結構狀況，從而提高土壤肥力。

4 ? 結論

（1）測試區域土壤pH值以弱堿性至堿性為主;土壤的CEC值以10～20 cmol/kg為主，即土壤的保肥能力中等。

（2）測試區域土壤有機質含量與CEC有很好的相關性，呈正相關。因此，可通過施加有機肥的方法提高土壤的肥力。

（3）土壤機械組成中不同粒組與CEC具有不同的相關性。沙粒與陽離子交換量呈負相關;黏粒與陽離子交換量呈正相關，也就是說土壤中黏粒含量越高，保肥力越高。

參考文獻：

[ 1 ] 魏復盛.土壤環境監測分析方法[M].北京：環境出版社，2019.

[ 2 ] 孫向陽.土壤學[M].北京：中國林業出版社，2005.