一种同时测定不同酸碱度土壤阳离子交换量的方法研究

（广西泰诚土地咨询有限公司，广西 南宁 530000）

土壤阳离子交换量（cation exchange capacity即CEC ）是指土壤胶体所能吸附各种阳离子的总量，其数值单位用厘摩尔每千克(cmol/kg)表示。土壤阳离子交换量反应土壤的缓冲能力，在实际农业生产中，可用于评价土壤保肥能力，是改良土壤和合理施肥的重要科学依据[1-4]。

土壤阳离子交换量的测定受土壤pH值的影响，日常检测需根据土壤不同的pH值选择相适的标准进行测定。目前，常用的检测方法有：乙酸铵交换法（适用于酸性和中性土壤）[5-6]、氯化铵—乙酸铵交换法[6]（适用于石灰性土壤）、盐酸—乙酸钙交换法（适用于石灰性土壤）[7]、BaCl2-三乙醇胺法[8]、EDTA-乙酸铵交换法。对于如何根据pH值来选择检测方法，研究小组参考刘兆礼[9]提出的利用EDTA铵盐快速测定土壤交换量的方法，用0.005 M EDTA与1M NH4Ac作为混合交换剂，将交换剂分别调节至pH值7.0和8.5，之后再同时测定不同酸碱度土壤的阳离子交换量，并对其测定结果进行比较。此方法是在前人的实验基础上，优化试验方法，对一定pH值范围内（4.0～8.5）的土壤样品可以采用一个方法同时进行测定，无需根据土壤的酸碱性采用多种方法分别检测。这一方法与其他方法相比，明确了方法适用的土壤pH值范围，优化了实验方案，提高了检测效率。

阳离子交换量的测定分为洗涤和蒸馏滴定2个部分，许多学者对凯氏定氮仪的蒸馏时间进行了优化研究。肖艳霞等[3]提出凯氏定氮仪最佳的蒸馏时间为5 min；秦琳[4]等提出乙酸铵交换法的蒸馏时间为 4 min，氯化铵—乙酸铵交换法的蒸馏时间为3 min；圆周[2]等人提出的蒸馏时间可以设置为160 s。此次研究选择采用5 min的蒸馏时间。

1 原 理

在利用EDTA和乙酸铵混合液反复多次处理土壤时，混合液可与土壤中的Ca2+、Mg2+、Al3+等进行交换，瞬间形成解离度很小而稳定性很大的络合物，且不会破坏土壤胶体。由于NH4+的存在，因此交换性H+、K+、Na+能交换完全，形成铵离子饱和土。首先用95%的乙醇多次洗去过量铵盐，然后用去离子水把土壤胶体从离心管转移到凯氏管中并添加固体氧化镁，在定氮仪上蒸馏，再用加入甲基红—溴甲酚绿混合指示剂的硼酸溶液吸收蒸馏出的氨，最后用标准酸溶液滴定氨量计算出土壤阳离子交换量。

2 实 验

2.1 仪器和试剂

2.1.1 仪 器

定氮仪采用上海纤检仪器有限公司的KDN-815，离心机采用北京时代北利离心机有限公司的DT5-5，电子天平采用梅特勒—托利多仪器有限公司的ML204。

2.1.2 试 剂

实验使用到的试剂有：2% 硼酸吸收液、固体氧化镁、0.005 mol/LEDTA与 1 mol/L乙酸铵混合溶液、95% 乙醇溶液、0.05 mol/L盐酸标准溶液、钙镁指示剂、甲基红—溴甲酚绿混合指示剂、钠氏试剂。实验使用的国家土壤有证标准物质是：GBW07414a（ASA-3a）四川紫色土、GBW07415a（ASA-4a）湖北水稻土、GBW07458（ASA-7）黑龙江黑土、GBW07459（ASA-8）新疆灰钙土、GBW07460（ASA-9）陕西黄绵土。

2.2 试验方法

（1）称取过10目筛的土壤样品2 g（精确至0.01 g），放入100 mL离心管中，加入EDTA-乙酸铵混合液60 mL，搅拌1～2 min，放入离心机中以3 000 r.min-1离心3～5 min，弃去清液，如此反复提取1～3次。

（2）向载有样品的离心管中加入95%乙醇60 mL，搅拌1～2 min，放入离心机中以3 000 r.min-1离心3～5 min，弃去乙醇清液，如此反复提取3次。

（3）向管内多次加入少量去离子水，将样品无损的洗入消化管中，体积控制在60 mL左右。

（4）蒸馏前向消化管中加入1 g氧化镁后，立即将消化管置于定氮仪上。

（5）向加有25 mL硼酸吸收液的三角烧杯内加入2滴甲基红—溴甲酚绿指示剂，置于冷凝器接管下，管口插入硼酸吸收液中，蒸馏5 min，用盐酸标准溶液滴定至溶液微红色为终点，同时做空白试验。

3 结果与分析

3.1 方法精密度和准确度试验

称取上述不同酸碱度的国家土壤有证标准物质2.0 g，配制2组EDTA-乙酸铵混合溶液，pH值分别为7.0和8.5，并对样品反复搅拌离心3次，再用95%乙醇反复搅拌离心3次，将其转移到消化管中，蒸馏前加入1 g氧化镁，在凯氏定氮仪上蒸馏5 min后测定。每个样品进行5次平行实验，实验结果如表1、表2所示。从表1、表2中得知，2组提取剂的测定结果都在有证标准物质的标准值范围内，相对标准偏差＜5%，精密度和准确度满足标准规范的要求。2组实验结果表明，交换剂pH值8.5的结果整体比pH值7.0的略高，这是因为交换剂在高pH值时，土壤中部分微溶性金属离子被EDTA络合，使得交换量的结果有偏高的趋势[9]。

表1 混合液pH值为7.0时国家土壤标准物质测定的结果表

表2 混合液pH值为8.0时国家土壤标准物质测定的结果表

3.2 样品测试

广西的土壤pH值范围大部分在4.0～8.5之间，研究小组选取了8种不同pH值的土壤样品用2组EDTA-乙酸铵溶液分别处理样品，其方法与上述相同。测试结果如表3所示。2种pH值的提取剂对不同酸碱度的土壤样品测定的结果都在标准规范允许的范围内。结合国家土壤标准样品的实验结果，对pH值在4.0～8.5的样品，用EDTA-乙酸铵溶液作为交换剂，调节pH值为7.0和8.5都能一次同时测定，获得满意的结果。

表3 不同pH值的土壤样品在2组混合液中同时测定的结果

4 结语

在耕地提质改造中，土壤阳离子交换量作为一个重要指标，需要大批量检测。广西的土壤pH值范围普遍在4.0～8.5之间，按照土壤酸碱度分级，从强酸性（pH＜5）到碱性（7.5 ≤pH ≤8.5），而强碱性（pH＞8.5）在日常检测的大量样品中极少出现。针对pH值在4.0～8.5之间的样品，研究小组提出了一种可同时测定的方法，即用EDTA-乙酸铵混合溶液调节pH值为7.0和8.5作为交换剂处理土壤，在凯氏定氮仪上蒸馏滴定即可。这一方法避免使用多种方法来完成批量的土壤检测，节省了时间和试剂成本。使用2种酸度的混合液处理样品，结果误差都在标准规范允许的范围内，尤其是弱酸性、中性和弱碱性土壤，结果误差极小。整体上，pH值8.5的混合液处理样品的结果有偏高的趋势，pH值7.0的混合液处理样品的结果更接近中值，推荐使用，结果准确可靠，能满足广西土壤样品大批量的快速测定。

＜＜＜黄钰茹/摄