不同土壤阳离子交换量测定方法的对比分析

王鹏 李彦标 武悦 王淑 赵春慧 王永行

摘 要：土壤阳离子交换量指土壤胶体所能吸附阳离子的总量，本文用乙酸铵离心交换法，测定214份土壤样本的CEC值，结果表明，氯化钡-硫酸强迫交换法测定结果重复性较强，不同方法测定CEC值差异大，氯化钡-硫酸强迫交换法测定结果受土壤pH值影响较大，乙酸铵离心交换法测定结果与土壤多个理化指标密切相关。

关键词：土壤交换量测量;乙酸铵;氯化钡

土壤胶体表面吸附的阳离子最大量为阳离子交换量，以每千克土壤厘摩尔数表示，是土壤缓冲性能的主要来源，是反映土壤负电荷总量的重要指标，目前常用的测定方法有IM中性乙酸铵淋洗法、氯化钡-硫酸强迫交换法、同位素表示跟踪法等。影响CEC数值的因素有土壤矿物的种类、盐溶液浓度的交换剂性质，检测方法及操作等。本文介绍用乙酸铵离心交换法测定土壤CEC值，分析不同测量方法对测定结果的影响。

一、测定方法与原理

土壤阳离子交换量测定受多种因素影响，如盐溶液浓度与PH值等，必须严格掌握操作技术才能获得可靠结果。检测方法中最经典的是中性乙酸铵法，中性乙酸法是我国土壤实验室采用的常规分析方法，对于酸性土壤，常规方法浸提液PH值偏低，与实际情况相差较大，所得结果较实际情况偏高。氯化钡-硫酸强迫交换法原理是土壤中存在各种阳离子可被氯化钡水溶液中的阳离子等价交换。土壤用BaBl2处理，与Ba2+饱和，用BaCl2溶液平衡土壤，用MgSO4交换Ba2+测定酸性土壤阳离子交换量。目前应用较多的是NH4Cl-NH4OAc法，其测定结果准确，重现性好，是目前国内广泛应用于石灰性土壤交换量测定的常规方法。

氯化钡-硫酸强迫交换法原理是利用被氯化钡水溶液中的阳离子等价交换，用电解质硫酸溶液交换Ba2+，通过测定交换反应前后硫酸含量变化，计算出消耗硫酸量。称取2mm筛孔土样2g至100ml离心管，加入30mlBaCl2溶液，用玻璃管搅拌以3000r/min的速度搅拌3min，加30mlBaCl2溶液重复操作，离心至下层土壤紧实为止。

在离心管内加50ml蒸馏水，搅拌3min后，离心沉降，重复数次，至无氯离子。移取2.100ml硫酸溶液至离心管，震荡15min，将离心管内溶液过滤入250ml锥形瓶中，至无硫酸根离子。锥形瓶中加2滴酚酞指示剂，用0.1mol标准氢氧化钠溶液滴定。

二、试剂及设备

氯化钡溶液：称取60.0g氯化钡溶于水，转移至500ml容量瓶中，定容;酚酞指示剂：称取0.1g酚酞溶于100ml 90%的乙醇溶液中，定容;标准氢氧化钠溶液：称取2.00g氢氧化钠用去二氧化碳蒸馏水溶解于500ml容量瓶中，定容;硫酸溶液：称取5.36ml硫酸至1000ml容量瓶中，用标准氢氧化钠溶液标定浓度。

称取两份0.150g邻苯二甲酸氢钾于250ml锥形瓶中，加100ml蒸馏水溶解，用配制好的氢氧化钠溶液滴定至淡红色，从滴定邻苯二甲酸氢钾氢氧化钠溶液的体积中扣除空白值。

三、结果及分析

统计分析采用SPSS统计软件，从214份土壤样本中随机抽取，重复5次测定CEC值。氯化钡法测定平均CEC值比乙酸铵法测定值大35.13%，氯化钡法测定结果比乙酸铵法测定结果重复性强。

将214份土壤样本的PH值，全氮，全磷及两种方法测定的CEC值进行相关分析，结果表明，乙酸铵法测定CEC值与水解氮等多个指标，氯化钡法测定CEC值在0.1001水平上显著相关。两种方法测定CEC值在0.1001水平上差异显著。在应用离子交换量数据时需注明测定方法，保持测定方法的一致性非常重要。

两种方法测定的CEC值与土壤pH值作散点图显示，氯化钡法测定CEC值均<31cmol/kg，的土壤样本氯化钡法测定的CEC值样本间差异较大。可能消耗额外的NaOH溶液导致。乙酸铵法测定CEC值散点图比较均匀，大于516的样本间的CEC值有差异变化大的趋势。

两种方法的CEC值分成两组进行检验分析， PH值>5.16组两种方法测定值在0.1001水平上差异显著。

阳离子交换量测定影响因素有很多，由于采用不同的实验方法对实验结果造成误差，部分方法实验使用剂量较大，造成待测成分损失较大。现行有效的标准方法采用复杂落后，实验人员操作造成误差。

经改良后方法可用于土壤阳离子交换量的测定，改良方法在用乙酸铵交换法实验原理，保证实验结果的精密度，运用抽滤装置快速分离土壤与乙酸铵溶液。抽滤过程有滤纸截留全部土壤样品，用现代的自动凯氏定氮仪代替传统定氮蒸馏装置，利用自动凯氏定氮仪添加试剂，对实验人员的操作要求相应降低。代替传统定氮装置测定测定酸性土壤阳离子交换量的实验过程，较少有研究。

改良后方法存在乙酸铵交换法的缺点，黏土矿物含有较强的吸附铵离子能力，乙酸铵溶液形成可溶性胶体后被乙醇洗脱，可能有部分铵离子无法蒸馏。部分铁含量较高的酸性土壤，胶体易吸附乙酸铵中的铵离子，土壤有机质含量对阳离子交换量会产生影响，有机质含量对阳离子交换量的测定是否存在相关性尚无报道。

改良后测定方法只能测定酸性土壤阳离子交换量。选用红壤与黑土标准成分分析物质作为实验材料，未考虑环境样品中可能存在干扰测定的含量物质。

四、结语

氯化钡-硫酸强迫交换法操作简单快捷，成本相对较低，兩种方法测定的CEC值差异较大，振荡法可减少离心次数，减少分析中乙酸铵的用量，节省了分析所用时间，但震荡中应注意防止样品外漏。100目的测定结果高于60目，测定结果无明显差别，可使用测量金属样品的100目测定土壤中阳离子交换量。实际土壤样品测定需要成倍增加洗涤次数，无钙离子，有个别样品需振荡离心10多次，为节省时间，建议适当减少样品的称样量，其相对偏差在允许范围内。

参考文献：

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[2]褚龙，贺斌.土壤阳离子交换量的测定方法[J].黑龙江环境通报，2009，33（01）：81-83.