多孔电热板加热法测定土壤有机质的方法研究

邢应香 余兴 孙伟

摘要    由于油浴法操作过程繁琐，对人体健康和环境都会造成危害。国内测定土壤有机质含量的标准方法是重铬酸钾氧化外加热法，本文通过对部分国家一级土壤标准物质进行油浴法和多孔电热板加热法的比较，建立了一种带孔电热板加热法测定土壤有机质的方法。测定结果与标准值基本一致，相对标准偏差（RSD，n=4）小于5%。最后运用该方法对已通过专家验收的《和县地区土地质量地球化学调查》项目采集的1∶50 000的部分土壤样品进行了对比验证试验，结果与油浴法相吻合，均满足地球化学调查样品的分析要求，进一步验证了该方法的准确可行。

关键词    多孔电热板;土壤;有机质

中图分类号    S153.6        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）18-0136-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）

Abstract    The operation process of oil bath method is cumbersome，causing harm to human health and the environment，the standard method for the determination of soil organic matter in China is potassium dichromate oxidation heating method.In this paper，a method for the determination of soil organic matter was established by means of oil bath method and porous electrothermal plate heating method. The measurement results were basically the same as the standard values，and the relative standard deviation（RSD，n=4）was less than 5%. Finally，this method was used to compare and verify some of the 1∶50 000 soil samples collected by the project Survey of Land Quality and Geochemistry in Hexian County that had been accepted by experts. The results were consistent with the oil bath method and all met the requirements for the analysis of geochemical survey samples. The method is proved to be accurate and feasible.

Key words    porous electrothermal plate;soil;organic matter

土壤有機质泛指土壤中来源于生命的物质，是存在于土壤中的所有含碳的有机物质，包括土壤微生物、动物、植物残体及其分泌物。它能促进植物的生长发育、土壤微生物的活动及土壤中营养元素的分解，可以改善土壤的理化性质及生物学条件，提高土壤肥力和缓冲性能。它与土壤的结构性、通气性、渗透性、吸附性和缓冲性有密切的关系，通常在其他条件相同或相近的情况下，有机质的含量与土壤肥力水平成正相关[1]。尽管土壤有机质含量只占土壤总量的很小一部分，但它对土壤形成、土壤肥力、环境保护及农林业可持续发展等方面都有着极其重要的意义[2]。

我国现行的测定土壤有机质的标准方法有林业的《森林土壤有机质的测定及碳氮比的计算》（LY/T 1237—1999）与农业的《土壤检测 第6部分：土壤有机质的测定》（NY/T 1121.6—2006）。上述标准方法均为重铬酸钾氧化油浴法，是沿用多年的经典方法[3]，石蜡浴锅内的温度控制比较均匀，基本不受环境温度的影响，测定结果的准确度和精密度非常好，但是油浴法操作过程比较繁琐，消化管不好清洗，样品转移时容易带入消化管外部的石蜡，影响测定结果的准确性，同时在高温条件下，石蜡气化后产生浓烈的刺激味，对化验员健康和环境都会造成危害。近年来，不少学者成功地找到了替代油浴加热的新方法[4-11]，如微波消解法、消化炉加热法、恒沸水浴加热法、改进的稀释热法、烘箱加热法、恒温电加热法等，但这些方法有利有弊。本文拟通过对部分国家一级土壤标准物质进行2种不同消解方法的比较，建立一种简便、准确、安全、环保的测定土壤有机质的方法。

1    材料与方法

1.1    试验材料

1.1.1    试验试剂。重铬酸钾、硫酸亚铁、邻菲啰啉、浓硫酸、硫酸银、石蜡。

1.1.2    主要仪器设备。硬质试管、油浴锅、铁丝架、控温电热板（0～400 ℃）、70孔控温电热板（0～400 ℃）、锥形瓶（250 mL）、温度计（0～360 ℃）。

1.2    试验方法

1.2.1    油浴法。按顺序准确称取4份GBW07401、GBW07404、GBW07424、GBW07447、GBW07448、GBW07450各0.300 0 g于硬质试管中，同时向2个空白试管内加入约0.3 g石英砂做空白试验，加入0.1g固体粉末状硫酸银，用吸管加入5 mL 0.800 0 mol/L重铬酸钾标准溶液，用注射器加入5 mL浓硫酸，并小心旋转摇匀，在试管口放一小漏斗，将其插入铁丝架中置于预先升温至185～190 ℃的油浴锅内加热，此时应控制锅内温度 170～180 ℃，并使溶液保持沸腾5 min，然后取出铁丝笼架，待试管稍冷后，用纸将试管外部的油液擦净。将试管内的溶液及残渣无损地转入250 mL锥形瓶中，用水冲洗试管及小漏斗，洗液一并倒入锥形瓶中，控制总体积在60～70 mL。加入3～4滴邻菲啰啉指示剂，用0.2 mol/L硫酸亚铁标准液滴定剩余的K2Cr2O7，终点由橙黄→蓝绿→棕红色。

1.2.2    多孔电热板加热法。称量样品和加入试剂步骤同1.2.1，将加好试剂的试管插入预先升温至190～200 ℃的多孔式控温电热板内，并使溶液保持沸腾5 min，然后取出试管，转移样品和滴定步骤同1.2.1。

2    结果与分析

2.1    硫酸亚铁容量法测定2种消解方法制备液中的有机质

经油浴法消解和多孔电热板消解2种方法制备的溶液，用硫酸亚铁进行滴定，结果见表1。测定结果表明，2種消解方法的测定结果与标准值吻合度都较好，但是油浴法操作过程繁琐，消化管外部不好清洗，样品转移时容易带入消化管外部的石蜡，造成结果偏高，影响测定结果的准确性，同时在高温条件下，石蜡气化后产生浓烈的刺激味，对人体健康和环境都会造成危害。

2.2    土壤样品中有机质的测定方法选择

通过上述2组不同消解方法的试验，结果表明，在前处理过程中，由于采用了多孔电热板加热的方式，升温快，免去了擦拭试管的环节，试管易清洗，避免了转移样品时易带进的石蜡引起的误差，同时对环境和人体都没有危害;另外，电热板有70个孔，一次可以消解70个样品，非常适合大批量样品的快速分析。此方法大大缩短了工作流程，提高了工作效率。因此，本文选择多孔电热板加热法。

2.3    方法准确度和精密度

准确称取12份GBW07401、GBW07424、GBW07447、GBW07448各0.300 0 g于硬质试管中，同时向2个空白试管内加入约0.3 g石英砂做空白试验，采用多孔电热板加热-硫酸亚铁滴定法测定有机质的含量，取得平均值，测定结果见表2。可以看出，通过多孔电热板加热法对土壤样品进行消解，测定值均在标准物质标准差值范围内，且RSD<5%，表明该方法具有良好的准确度和精密度。

2.4    样品分析

应用确定的多孔电热板加热法，对已通过专家验收的《和县地区土地质量地球化学调查》项目采集的1∶50 000的部分土壤样品进行了试验，结果与油浴法吻合，测定结果（表3）均满足地球化学调查样品的分析要求，验证了该方法的准确性。该方法操作简便、准确、安全、环保，因而可作为1∶50 000地球化学调查土壤样品有机质含量测定的参考方法。

3    结论

采用多孔电热板加热法消解土壤样品不需要特殊仪器和装置，升温时间短且控制准确;操作简便、快速，试管外壁不需要擦拭，避免了误差的引入;测定结果具有良好的准确度和精密度，完全能满足地球化学调查样品的分析要求;避免了石蜡气化后对环境和人体的危害，非常环保;一次可消解很多样品，非常适合于大批量样品的快速分析。

4    参考文献

[1] 关连珠.普通土壤学[M].2版.北京：中国农业大学出版社，2016.

[2] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000.

[3] 刘凤枝，马锦秋.土壤监测分析实用手册[M].北京：化学工业出版社，2012.

[4] 刘会强.恒温电加热法对土壤有机质检测方法的改进[J].煤炭与化工，2017，40（9）：75-78.

[5] 杨喆，陈秋生，艾丹，等.土壤有机质检测技术的改进[J].天津农业科学，2016，22（12）：80-82.

[6] 李优琴，吕康.土壤有机质测定方法中消解条件优化[J].江苏农业科学，2013，41（9）：291-292.

[7] 李俊超.重铬酸钾容量法的改进技术研究[J].科技创新导报，2017，14（3）：69-70.

[8] 徐虎，申华平，周世伟，等.铝模块消解仪加热法测定土壤中有机质含量[J].中国土壤与肥料，2016（3）：140-144.

[9] 和振云，段九存，张旺强，等.干燥箱烘焙加热法测定土壤有机质的方法改进[J].甘肃地质，2013，22（3）：77-81.

[10] 郝国辉，邵劲松.土壤有机质含量测定方法的改进研究[J].农业资源与环境学报，2014，31（2）：202-204.

[11] 徐爽，杨凯，德永军，等.棕壤有机质测定方法研究[J].中国农学通报，2014，30（18）：89-94.