电位法测定贵州黄壤pH值的影响因素研究

郝春玲 卜通达

摘 要：以贵州黄壤为研究对象，首先比较了国际、国内土壤pH值的测定标准，依据国内土壤pH值测定的标准方法，研究了不同浸提剂、震荡时间、静置时间等因素对黄壤pH值测定的影响。结果表明，国际、国内标准在以氯化钾为浸提剂时的pHKCl值均较以水为浸提剂时的[pHH2O]值低。震荡时间5～60min，静置时间30～180min，震荡时间和静置时间对pHKCl的测定结果无显著影响。在震荡时间5～60min，静置时间30～120min时[pHH2O]值处于稳定;当静置时间达180min时，[pHH2O]值明显降低。

关键词：电位法;pH值;黄壤;影响因素

中图分类号 S153文献标识码 A文章编号 1007-7731（2019）21-0103-03

Abstract：The acidity of soil is one of the important physical and chemical properties of soil.In this paper，the method to measure the acidityof yellow soil in guizhou province was studied using the international and domestic soil pH standards.The results attained were compared to study the differences between two methods.The results showed that the pH value measured when potassium chloride was used as extraction agent was lower than that measured when water was used as extraction agent in both international and domestic standardsto measure the soil pH.The determination of pHKCl （pH value measured with potassium chloride as extraction agent） was not affected by the oscillation time and the standing time.The results of [pHH2O] （pH value measured with water as extraction agent） were stable in the oscillation time of 5 min～60min，and the static time of 30～120min.When the static time reached 180min，the [pHH2O] value decreased significantly.

Key words：Potentiometric;pH;Yellow soil;Influence factors

酸堿度是土壤重要的理化性质之一[1]，土壤pH在植物养分的溶解性和有效性、微生物活性、土壤有机质分解、污染物的吸附及其他各种物理化学过程中扮演着重要的角色[2]。土壤pH值的测定可分为电位法和比色法两大类。比色法操作简便、不需要大型仪器、受测量条件限制较少，但测定结果准确度差，一般用于野外调查。电位法具有准确、快速、方便等优点，在国内外土壤学研究中得到了广泛应用[3]。采用电位法测定土壤pH值时，易受到多种因素的影响，如土液比、浸提剂、提取和平衡时间、实验温度等。

黄壤是贵州省面积最大的土壤类型，占全省土壤总面积的46.4%，也是云、贵、川亚热带地区主要的酸性土壤[4]。本研究以贵州黄壤为实验对象，首先比较了国际、国内测定土壤pH值的标准，然后依据国内测定土壤pH值的标准方法，研究了不同浸提剂、震荡时间、静置时间等因素对贵州黄壤pH值测定的影响，为精确测定贵州黄壤的pH值提供参考。

1 材料与方法

1.1 样品的采集、制备 供试土壤采自贵阳花溪区黄壤，母质第四纪红色粘土。按“S”形路线多点混合取样，采样深度0～20cm，在室温下自然风干，研磨过2mm孔径筛备用。

1.2 实验设计 在国际、国内土壤pH值测定标准比较实验中，静置时间均设置为60min，以满足国际、国内标准静置时间在1～3h内的要求。以国内标准（NY/T 1377-2007）为依据，研究浸提剂、震荡时间、静置时间等因素对贵州黄壤pH值测定的影响。浸提剂选用蒸馏水（去除CO2）和1mol/L氯化钾，震荡时间设置5min、10min、30min、60min4个水平，静置时间设置30min、60min、120min、180min4个水平，重复3次，取平均值。在称取土样时，国际标准（ISO10390：2005）用量匙量取5mL土样，土液比1∶5（V/V）。国内标准（NY/T1377-2007）用电子天平称取（10.0±0.1）g土样，土液比1∶2.5（m/V）。准确称取土样后置于聚乙烯广口瓶（具塞）中，按照土液比加入浸提剂，在气浴恒温振荡器上剧烈震荡，静置，此时要避免空气中氨或挥发性酸性气体等的影响，然后用pH计测定。实验所用水为蒸馏水（去除CO2），实验温度（20±2）℃，实验所用试剂为分析纯试剂。

1.3 数据处理和分析 采用软件Microsoft Excel 2007和SPSS12.0进行数据处理和统计分析，显著水平0.05。

2 结果与分析

2.1 国际、国内土壤pH值测定标准比较 比较国际、国内土壤pH值测定标准的差异（表1）[5-6]，其差异主要表现在土液比、浸提和平衡时间、实验温度等方面。

2.2 国际、国内标准土壤pH值的测定结果 采用国际、国内标准测定贵州黄壤pH值的结果见图1，由图1可知，国际标准测得的[pHH2O]值、pHKCl值均高于国内标准。国际标准测得的[pHH2O]值、[pHH2O]值分别为4.73、3.90，而国内标准测得的[pHH2O]值、pHKCl值分别为4.63、3.74。国际、国内标准在以氯化钾为浸提剂时的pHKCl值均较以水为浸提剂时的[pHH2O]值低，国际、国内标准的△pH（△pH=[pHH2O]-pHKCl）分别为0.83、0.89。

2.3 依据国内标准测定土壤[pHH2O]值的影响因素 依据国内标准（NY/T1377-2007），固定土液比（1∶2.5）及浸提剂（去除CO2的蒸馏水），研究不同震荡时间和静置时间对[pHH2O]值的影响，其结果见图2。由图2可知，相同震荡时间下，当静置时间在30～120min内，黄壤的[pHH2O]值处于稳定，当静置时间达180min时，[pHH2O]值明显降低。

2.4 依据国内标准测定土壤pHKCl值的影响因素 依据国内标准（NY/T1377-2007），固定土液比（1∶2.5）和浸提剂（1mol/L氯化钾），研究震荡时间和静置时间对pHKCl值的影响。不同震荡时间、静置时间下土壤pHKCl的测定结果见表2，数据的方差分析结果见表3。由表2、表3可知，震荡时间在5～60min，静置时间在30～180min，黄壤的pHKCl值处于稳定。震荡时间和静置时间对黄壤pHKCl值的测定无显著的影响，且二者间无显著的交互作用（P>0.05）。

3 讨论

本实验依据国内标准（NY/T1377-2007），研究不同浸提时间和震荡时间对贵州黄壤pH值测定的影响。结果表明，震荡时间在5～60min，静置时间在30～180min，震荡时间和静置时间对pHKCl的测定结果无显著的影响。[pHH2O]在震荡时间为5～60min，静置时间为30～120min时处于稳定;当静置时间达180min时，[pHH2O]值明显降低。在制备土壤悬浊液时，若浸提和平衡时间过短，会影响土壤胶体扩散层与自由溶液之间氢离子分布状况，从而影响测定结果;若平衡时间过长，悬浊液中微生物的活动及空气中的CO2等也会干扰测定[1，3，7]。因此，用电位法测定黄壤pHKCl值和[pHH2O]值时，为提高实验结果的准确性和测定效率，以震荡5min、静置30min最佳，大批量测定样品时最好在2h内完成;同时制备土壤悬浊液所用的容器要能密封。

比较国际、国内土壤pH值测定标准，国际标准测得的[pHH2O]值、pHKCl值均高于國内标准，且2种标准在以氯化钾为浸提剂时的pHKCl值均较以水为浸提剂时的值低。在非石灰性土壤及酸性土壤中，土壤胶体吸附了一部分H+和Al3+。当用中性盐溶液1mol/L氯化钾浸提时，土壤胶体表面吸附的H+和Al3+中有部分会被K+交换下来而进入溶液，此时，交换下来的H+以及Al3+的水解作用，使得pHKCl值较以蒸馏水（去除CO2）为浸提剂时的值低[8]。此外，土液比会影响土壤悬液中离子的浓度，进而影响离子活度及溶液平衡过程[3]。对于中性和酸性土壤，一般情况是土壤悬浊液越稀，pH值愈高[7]。国内标准中土液比一般采用质量对体积的混合比率，主要以1∶1、1∶2.5、1∶5居多。国际标准（ISO 10390：2005）中土液比采用体积对体积的混合比率1∶5。当采用质量对体积的比率时，对于密度较低的土壤，悬浊液因土壤浓度太高而呈糊状，需要重新调整样品加入量才能制备悬浊液，这样会使测得的pH值的可比性下降[9]。因此，为使pH的测定结果具有可比性，需固定土液比，土液比宜采用体积对体积的混合比率。

国际标准（ISO10390：2005）中规定标准缓冲溶液和土壤待测液的温度要控制在（20±2）℃，国内标准（NY/T 1377-2007）对此没有要求。为提高测定结果的准确度、可比性，在测定土壤pH值时，应对温度加以控制。此外，对于某些土壤，pH计的测定结果可能不稳定，导致数据产生漂移。在这种情况下，可在一个固定的时间间隔后读取pH值，但在记录结果时要注明[10]。

4 结论

（1）测定贵州黄壤pH值，建议震荡5min、静置30min，大批量测定样品时最好在2h内完成。

（2）对温度加以控制，可以提高实验结果的可比性、准确度。

参考文献

[1]鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京：中国农业科技出版社，2000.

[2]Georges Kogge Kome，Roger Kogge Enang，Bernard Palmer Kfuban Yerima，et al.Models relating soil pH measurements in H2O，KCl and CaCl2 for volcanic ash soilsof Cameroon[J].Geoderma Regional，2018，14：1-8e00185.

[3]吴淑娟，任运涛，吴彩霞，等.草地土壤pH值测定方法比较研究[J].土壤通报，2018，49（2）：343-348.

[4]肖厚军，王正银，何佳芳，等.酸性黄壤施用磷石膏对高粱营养生长和膜保护酶的影响[J].中国生态农业学报，2009，17（4）：637-642.

[5]ISO（International Standard Organization）.Soil Quality-Determination of pH（ISO 10390）[S].2005.

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[7]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2000.

[8]黄昌勇，徐建明.土壤学[M].北京：中国农业出版社，2010.

[9]李强，文唤成，胡彩荣.土壤pH值的测定国际国内方法差异研究[J].土壤，2007，39（3）：488-491.

[10]Pansu，M.，Gautheyrou，J.Handbook of soil analysis：Inorganic Analysis[J].Springer，2006：566.

（责编：张宏民）