饱和浸提法测定土壤有机改良材料EC值的适用性分析

周建强，梁 晶 ，方海兰

（上海市园林科学规划研究院，上海 200232）

饱和浸提法测定土壤有机改良材料EC值的适用性分析

周建强，梁 晶 ，方海兰

（上海市园林科学规划研究院，上海 200232）

选取典型有机改良材料进行了饱和浸提法和传统浸提法对EC值测定的比较研究，并通过种子发芽指数与不同有机改良材料EC值的相关性分析探讨了有机改良材料EC的阈值。结果表明：饱和浸提法和传统方法测得的EC值具有较好的相关性，且饱和浸提法对EC值测定不受浸提液固比、浸提用水中CO2及放置时间的影响，更接近样品实际情况，是一种适宜于土壤有机改良材料EC值测定的方法。发芽指数试验结果表明：采用饱和浸提法测定的土壤有机改良材料EC值应小于10 mS/cm。

EC值；有机改良材料；饱和浸提法；液固比

畜禽粪便、绿化植物废弃物、生活垃圾和生活污泥等城乡有机废弃物堆肥后进行土地利用，具有增加土壤肥力、改善土壤理化性质等作用［1］，但有机改良材料堆肥品质直接影响其土地利用效果，尤其是由于我国《有机肥料》标准（NY/T 525—2012）尚未有盐分控制指标要求［2］，致使许多生产厂家为达到有机肥总养分＞5%的标准要求，人为添加复合肥等化学肥料于有机改良材料中，导致盐分含量偏高，使其土地利用后引起土壤盐渍化。因此，为使有机改良材料合理、科学、安全地进行土地利用，必须控制其盐分含量［3］。

目前，为测定方便，常用EC值（电导率）来表征含盐量［4］，作为评价土壤有机改良材料品质的一项重要指标［5-6］。有机改良材料EC值高，虽然养分含量高，但含盐量也高，土地利用后易造成土壤盐渍化和植物损伤甚至死亡；反之，EC值低，有机改良材料速效养分低，其土地利用对提高土壤养分的作用不显著［1］。

虽然EC值能很好地表征有机改良材料中盐分含量高低，但目前尚未有统一的测定有机改良材料EC值的方法，大多借用土壤EC值的测定方法［7-8］，即采用5∶1的液固比浸提。由于不同材料与水的结合能力不同，有机改良材料与土壤有很大差异，且含水量的波动会影响可溶性盐含量，因此，即便采用同样的液固比，也会影响测定数据的可比性［9］；而且常规5∶1液固比较难使有机改良材料浸提出溶液，若将液固比放宽，则可能使液固比不同造成结果评价困难，给实际操作也带来了不便。因此，有必要寻求科学、通用、可比性强，且能反映有机改良材料实际盐分含量的EC值测定方法。

饱和浸提法是在水饱和状态下进行介质EC值测定，最接近样品的实际情况或自然状况，减少了不同液固比对测定结果的影响，已广泛应用于欧美各国［10］。但该方法在我国应用较少，鉴于此，本试验选取几种典型的有机改良材料，进行饱和浸提法和常规方法EC值测定的比较，以探讨饱和浸提法对有机改良材料EC值测定的可行性，并根据生物毒性-发芽指数来确定饱和浸提法EC值阈值，以期为我国有机废弃物土地利用提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试有机改良材料：绿化植物废弃物（上海市行道树、公园、公共绿地等修剪的枝条），经粉碎机粉碎成1—3 mm粒径后堆肥6个月，使废弃物腐熟；农作物秸秆堆肥、菌菇渣堆肥、栽培介质、椰糠基质、污泥堆肥、猪粪、鸡粪和牛粪，采自全国不同有机肥厂；草炭，采自黑龙江省佳木斯市、吉林省敦化市等林地沼泽化自然形成的不同草炭地，便于与上述人工制成有机改料材料作对比。所有供试材料经自然风干后，过2 mm筛备用。

1.2 测定方法

1.2.1 待测液的制备

饱和浸提液制备［11］：称取一定量过2 mm筛的供试材料于烧杯中，缓慢加入蒸馏水，边加水边搅拌，直至倾斜烧杯其中的糊状物能缓缓流下，且在灯光下有发亮现象，制备好放置24 h没有游离水出现后真空抽滤（若在放置过程中样品表面有游离水出现，则添加少许样品重新混合，若糊状物有明显变硬或失去光泽现象，则添加水重新混合）。

此外，为探讨饱和浸提时间对有机改良材料EC值测定的影响，选取鸡粪、绿化植物废弃物和草炭，分别放置2 h、4 h、8 h、16 h和24 h后进行EC值测定；为探讨蒸馏水CO2对有机改良材料EC值测定的影响，用去除和未除CO2蒸馏水放置24 h后进行EC值测定，饱和浸提液制备方法均同上。

1.2.2 EC值的测定

饱和浸提液EC值的测定：电导率仪校正后，直接将铂绒电极插入浸提液中测定EC值。

常规液固比法EC值的测定：鉴于液固比5∶1不能完全浸润部分改良材料，因此本研究有机改良材料EC值测定常规方法参照NY 525—2012中pH的液固比10∶1浸提［2］，用于比较饱和浸提法与常规方法EC值的相关性。

1.2.3 发芽指数的测定

选取上述所有供试材料的饱和浸提液，并与去离子水按1∶9比例稀释后，进行发芽指数测定，作物为小白菜。所有试验均设置5次重复，测试方法参照CJ/T 340—2011，计算公式为F＝（A1×A2）/（B1×B2），式中F为种子发芽指数；A1为土壤浸提液培养种子的发芽率，单位%；A2为土壤浸提液培养种子的根长，单位mm；B1为去离子水培养种子的发芽率，单位%；B2为去离子水培养种子的根长，单位mm。

1.3 数据处理和分析

数据处理和作图采用Excel 2007软件进行，相关性分析采用SPSS 17.0软件。

2 结果与分析

2.1 两种方法测定结果的比较

从表1可以发现，有机改良材料常规方法测定的EC值低于饱和浸提法测定的EC值，这可能是由于两种方法的液固比不同造成的，随着液固比的增加，盐分受到一定稀释。从两种方法测得的不同有机改良材料EC值的倍数和液固比的倍数可进一步看出，EC倍数的变化范围为0.19—0.51，液固比倍数的变化范围为2.03—5.44，液固比倍数为5.44时（最大），EC倍数为0.19，液固比相差倍数为2.03时（最小），EC相差倍数为0.44。可见，溶液EC值倍数与有机改良材料液固比倍数并不具有良好的倒数关系。分析其原因可能是由于液固比不同时，一方面难溶组分的溶解情况不同，浸提悬浊液中的悬浮物、胶体、大分子浓度不同，对其中的离子迁移运动（导电过程）的阻碍程度不同；另一方面悬浊液中的总离子浓度不同，总离子浓度越大，每种离子的活度越小，导致相同离子的导电性能下降［12］。

此外，有机改良材料的盐分一部分固定在颗粒上，一部分溶解在溶液中，在一定条件下两者处于动态平衡之中［13］，但由于不同有机改良材料的有机质含量、纤维素总类及结构有所不同，盐分被溶解到溶液中的难易程度也不同。相关研究已表明，未达到饱和状态时，随着水分的增多，盐分会进一步被溶解，有盐分增加的现象［14-15］，因此对不同有机改良材料采用同一液固比会使其EC值测定不准确，而饱和浸提法则根据不同有机改良材料特性添加不同量的蒸馏水，虽然不同有机改良材料EC值测定时液固比不同，但均在水饱和状态下进行测定，最接近样品的实际情况或自然状况，因此，相对而言，其测定结果与有机改良材料真实EC值最接近［11，16-17］。

表1 不同方法测定有机改良材料EC值的比较Table 1 Comparison of EC values of organic m odified materials by differentm ethods

比较两种方法测得的不同有机改良材料EC值的相关性，可以得知，两种方法测得的有机改良材料EC值之间存在极显著相关性（r0.01＝0.623，n＝14）。国外文献研究表明，饱和浸提法最接近自然状况，能较好地反应实际状况［10］，且用饱和浸提法可避免不同有机改良材料与水结合能力不同以及有机改良材料添加量多少对EC值测定结果的影响［9］。可见，用饱和浸提法测定有机改良材料EC值更具客观性。

2.2 饱和浸提法浸提用水中CO2对有机改良材料EC值测定的影响

目前国内相关标准均要求有机改良材料EC值测定时用驱除CO2的蒸馏水进行浸提，以免增大难溶碳酸盐的溶解度，但在测定过程中的剧烈搅拌和长时间放置会导致CO2再次进入样品中，从而与溶液发生交互作用。为了研究饱和浸提法中CO2对有机改良材料EC值测定的影响，选取鸡粪、绿化植物废弃物和草炭进行了驱除CO2的浸提水和未驱除CO2的浸提水条件下EC值的比较（图1），结果表明：CO2对有机改良材料EC测定的影响较小，即使是差别最大的鸡粪，经配对t检验，均表明二者不存在显著差异。可见，用饱和浸提法测定不同有机改良材料EC值时，无需驱除CO2。

图1 浸提用水中CO2对不同有机改良材料EC值测定的影响Fig.1 Effect of CO2in extraction water on EC determ ination of different organic m odified materials

2.3 饱和浸提法放置时间对有机改良材料EC值测定的影响

为了测得准确可靠的EC值，有机改良材料饱和浸提液需放置一段时间使其充分混合以及其内部交换达到平衡。李冬顺等［17］研究表明，饱和浸提法静置时间的长短对EC值有一定的影响，静置时间过短会使悬浊液内部交换没有完全达到平衡，静置时间过长，则浪费测定的时间。由图2可知，草炭和绿化植物废弃物在2 h后达到平衡，时间延长对有机改良材料EC值的影响较小，随放置时间增加，几乎呈一条直线；而鸡粪的EC随放置时间增加有一定的变化，到16 h后基本达到平衡，可能原因是有机肥来源复杂，其中的盐分交换平衡需要一定的时间。因此，为便于操作，24 h饱和浸提时间适基本用于所有有机改良材料。

2.4 饱和浸提法测定有机改良材料EC值与种子发芽指数的关系

从图3可以看出，当有机改良材料的EC＜5 mS/cm时，发芽指数较好，且高于100%，仅有个别样品低于80%；当5 mS/cm＜EC＜10 mS/cm时，大部分样品发芽指数约为80%，但明显较EC＜5 mS/cm时发芽指数低；而当EC＞10 mS/cm时，所有样品的发芽指数远远小于80%。一般认为，当发芽指数达到80%时，可认为有机改良材料没有毒性或毒性较小，不会影响植物生长［1］。因此，建议有机改良材料EC值应＜10 mS/cm。

图2 不同放置时间对不同有机改良材料EC值测定的影响Fig.2 Effect of extraction time on EC determ ination of different organic modified materials

图3 不同有机改良材料EC值与种子发芽指数的关系Fig.3 The relationship between EC value of organic m odified materials and germ ination index

由于有机改良材料EC值的大小直接影响其改良土壤时的添加量，参考绿化土壤相关质量标准［18］，建议当EC＜5 mS/cm时，种植盐分敏感的植物时，施用有机改良材料比例应＜30%，种植耐盐植物时，施用有机改良材料比例应＜60%；当5 mS/cm＜EC＜10 mS/cm时，种植盐分敏感植物时，施用有机改良材料比例应＜15%，种植耐盐植物时，施用有机改良材料比例应＜30%；当EC＞10 mS/cm时，种植盐分敏感植物的区域不建议施用有机改良材料，而种植耐盐植物时，施用有机改良材料比例应＜10%。

3 结论

通过饱和浸提法和常规浸提法测定不同有机改良材料的EC值，发现饱和浸提法和液固比10∶1浸提法具有极显著相关性；但饱和浸提法与传统方法相比，较接近样品的实际情况，减少了不同液固比、CO2驱除及放置时间对测定结果的影响，不仅简化了测定步骤，其结果也更具客观性，饱和浸提法是一种适宜土壤有机改良材料EC值测定的方法。此外，通过分析不同有机改良材料的发芽指数与EC值的关系，建议土壤有机改良材料EC值应＜10 mS/cm；而且可以根据饱和浸提法测定的有机改良材料的EC值来确定有机改良材料的施用比例。

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（责任编辑：闫其涛）

App licability analysis of saturation extraction method for EC value determ ination of soil organic modified materials

ZHOU Jian-qian，LIANG Jing ，FANG Hai-lan
（Shanghai Landscape Gardening Research Institute，Shanghai200232，China）

A comparative study on the determination of EC value was carried out by saturation extraction method and traditional extraction method.Through the correlation analysis of seed germination index and EC value of different organicmodifiedmaterials，the EC threshold value of organic modified materialwas discussed.The results showed that the EC value determined by saturation extraction method and traditionalmethod had a good correlation.Moreover，the EC value was not affected by the solid-liquid ratio，the CO2of the extraction water and the extraction time，and it was closer to the actual situation of the sample.Consequently，the method was suitable for the determination of EC value of soil organic modified materials.Germination index test results showed that the EC value of soil organic modified material determined by saturation extraction method should be less than 10 mS/cm.

EC value；Organic modified material；Saturation extraction method；Liquid-solid ratio

S141

：A

1000-3924（2017）02-043-05

10.15955j.issn1000-3924.2017.02.08

2016-02-22

上海市绿化和市容管理局攻关项目（G160203）

周建强（1989—），男，本科，助理工程师，主要从事土壤分析工作。E-mail：shylzjq1989＠126.com

，E-mail：liangjing336＠163.com