設施果蔬綠色栽培中土壤陽離子交換量的幾種優化測定方法概述

冮 爽

[沈陽市現代農業研發服務中心（沈陽市農業科學院），遼寧?沈陽?110034]

土壤陽離子交換量（簡稱CEC）是指土壤膠體所能吸附各類陽離子的總量，單位摩爾/公斤。陽離子主要為鈣、鎂、鉀、鈉、氫、銨等帶正電荷的養分離子。黏粒和有機質顆粒帶有土壤負電荷，可以吸引、保持或釋放帶正電的養分顆粒（陽離子）。土壤物理性狀得到改善時，土壤中的陽離子交換量可得到有效提升。因此，評價土壤保肥能力及土壤改良效果，可通過考察土壤陽離子交換量大小進行，土壤陽離子交換量的值越大，土壤的水化、膨脹和分散能力越強，土壤肥力水平越好。

同時，土壤陽離子交換量作為土壤環境質量評價重要參數，幾乎成為土壤質量檢測的必檢項，且土壤抽樣時常常需要多點位抽樣比對，檢測過程中面臨檢測數量龐大且樣品集中、用時較短的局面。因此采用快速、準確的檢測方法進行測定，對土壤質量評估，尤其是大面積土壤環境質量評價至關重要。此外，土壤陽離子交換量的檢測及應用涉及范圍廣泛，目前農業、林業、環境標準中均提出了土壤陽離子交換量測定的不同測定方法，但隨著新形勢要求，以及近年來新試劑、新儀器的發展應用，研究者在大量工作中不斷優化改進檢測方法，使得土壤陽離子交換量的測定更加快捷、準確，也為土壤評估及下一步土壤改良措施的制定提供更好支撐。

1 三氯化六氨合鈷浸提—分光光度法

1.1 試驗方法

稱取3克土壤樣品，將其放置于容量為150毫升的錐形瓶中，向內加入濃度為1.667?1/100/升的三氯化六氨合鈷（[Co(NH3)6]Cl3）溶液25毫升，并用濃度為1摩爾/升的氫氧化鈉溶液調節pH至7～8之間，充分搖勻，放置在水浴振蕩器內，使用180轉/分鐘轉速振蕩30分鐘。之后轉移至容量為50毫升的離心管中，離心20分鐘，取上清液。用水替代三氯化六氨合鈷溶液進行同樣的操作進行對照。獲得的兩種上清液，分別置于10毫米比色皿中，用分光光度計在波長475納米處，測定吸光度A，以及土壤樣品未與三氯化六氨合鈷交換時溶液的吸光度A0，由公式（1）進行計算。

1.2 方法特點

該檢測方法可以應用于比較寬泛的pH范圍（1～14），同時在474納米處有最大吸收峰，通過對HJ?889-2017標準方法的優化，解決了測定酸性土壤時誤差大的問題，減少了取樣量和檢測試劑使用量，提高了方法靈敏度，降低了方法檢出限，適用于不同酸堿度土壤的批量分析測試。

2 乙酸銨法

2.1 試驗方法

稱取過16目篩孔的土壤樣品1.00克，放置于容量為50毫升的離心管內，加入濃度為1摩爾/升的乙酸銨40毫升，放置于渦旋振蕩儀上振蕩1分鐘，再在轉速4500轉/分鐘的離心機中離心3分鐘，棄去上清液，重復3次。在最后一次渦旋、離心得到的上清液5毫升中，加入pH=10的緩沖液1毫升，適量鈣鎂指示劑，溶液反應后呈藍色（鈣離子已除盡），土樣開始進行下一步處理；若溶液反應后呈紫色，需重復上述洗滌過程，直至土壤中的鈣離子被除盡。

向離心管中加入40毫升濃度為?95%的乙醇，放置于渦旋振蕩儀上振蕩1分鐘，再在轉速4500轉/分鐘的離心機中離心3分鐘，棄去上清液，重復3次。在最后一次渦旋、離心得到的上清液，滴于白瓷盤中，立即加一滴納氏試劑，反應不呈現黃色（銨離子已除盡），土樣開始進行下一步處理；若出現黃色，需重復上述洗滌過程，直至土壤中的銨離子被除盡。

將離心管內處理好的土樣，用80毫升去離子水洗入定氮儀的消化管中，消化管中加入約1克氧化鎂，接收瓶中加入濃度為20克/升硼酸溶液10毫升，將消化管裝入定氮儀中進行蒸餾（定氮儀參數選擇：蒸餾時間4.5分鐘，蒸汽量70%）。取下接收瓶，在其中加入3滴甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑，用濃度為0.1摩爾/升的鹽酸標準溶液進行滴定。每份土樣至少做2次平行，同時做空白試驗。結果按烘干土重，通過公式（2）進行計算。

2.2 方法特點

該檢測方法適用于石灰性以外的土壤。通過定氮儀配合漩渦振蕩儀進行流程優化，可以加快樣品中鈣離子和銨離子的去除速度，減少洗滌次數，節約試劑成本，加快蒸餾時間，單批次樣品檢測效率提高45%，適用于需要大批量速測的樣品。

3 EDTA銨鹽快速測定法

3.1 試驗方法

稱取過10目篩孔的土壤樣品2.00克，放置于容量100毫升的離心管中，加入60毫升EDTA-乙酸銨混合液（0.005摩爾/升EDTA與1摩爾/升乙酸銨，酸性和中性土壤用pH=7.0，石灰性土壤用pH=8.5），攪拌1～2分鐘，放入離心機中3000轉/分鐘離心3～5分鐘，棄去上清液，重復1～3次。加入的60毫升95%乙醇溶液，攪拌1～2分鐘，放入離心機中3000轉/分鐘離心3～5分鐘，棄去上清液，重復3次，通過納氏試劑確定銨離子已除盡。用60毫升去離子水將樣品全部洗入消化管，加入1克氧化鎂，放在定氮儀上進行蒸餾。

接收瓶中加入25毫升濃度為2%的硼酸吸收液和兩滴甲基紅-溴甲酚綠指示劑，蒸餾5分鐘，用鹽酸標準溶液滴定至溶液微紅色為終點，同時做空白試驗。結果通過公式（3）進行計算。

3.2 方法特點

本方法可以對pH范圍在4.0～8.5之間的土壤進行檢測，通過對混合液酸堿度的處理，使用一種方法完成批量的土壤檢測，大大提高了檢測效率，且結果誤差都在標準規范允許的范圍內。特別是弱酸性、中性和弱堿性土壤，結果誤差較小。

4 結語

本文總結了目前設施果蔬綠色栽培中3種最有效的土壤陽離子優化檢測方法，其中，三氯化六氨合鈷浸提—分光光度法經過對土壤稱樣量、pH、浸提時間、浸提溫度和離心時間的優化后，檢測速度更快，精密度更高；乙酸銨法通過定氮儀和漩渦振蕩儀的配合，使得洗滌次數明顯減少，蒸餾時間顯著縮短，對照行業推薦標準，檢測效率提高45%；EDTA銨鹽快速測定法，利用EDTA和乙酸銨的混合液對土樣進行處理后，使檢測土壤的pH范圍，由酸性—中性，擴展為酸性—堿性，大大增加了方法適用條件范圍，尤其是檢測常見的弱酸性、中性和弱堿性土壤，結果誤差很小。

土壤陽離子交換量作為土壤質量監測與改良的重要參數，常常要求在短時間內開展大批量檢測，3種優化后的檢測方法，結合了時下較為先進的儀器設備，在大量實際工作中摸索優化而來，大大節省了時間和試劑，提高了檢測精密度，參考上述3種檢測方法，可以滿足不同情況的土壤環境質量評價、地區土壤抽樣調查等。