土壤电导率的测定影响因素研究

朱 丹，贾双琳

(贵州省地质矿产中心实验室，贵州 贵阳 550018)

在农业生产中，土壤对作物的正常生长以及优产高产起着至关重要的作用，土壤电导率是测定土壤水溶性盐的指标，在一定程度上可以指示土壤中钙、镁、钾、钠等主要盐类离子的含量变化[1]，一般来说土壤电导率值越高，土壤中盐的含量就越高。土壤电导率通常是判断土壤的表层土壤中无机营养物质可被植物迅速利用的一个重要指标，是判定土壤中盐类离子是否限制作物生长的因素。

土壤电导率、pH等都是反映土壤理化性质的指标，影响土壤结构及微生物组成，影响土壤中金属元素有效性，从而影响土壤肥力。目前国内外常用土壤电导率来表示土壤的盐渍化程度[2]。我国目前的农业生产中，部分地区仍存在过量施肥现象，尤其是大棚经济作物发展较好的地区，棚室土壤在经过十几甚至几十年的时间里，积聚了较多的盐分，这些土壤盐分会严重影响作物的正常生长，因此根据不同植物的不同特性合理调配土壤电导率值，可以更好地指导农业生产。

鉴于土壤电导率对土壤质量和农业生产有重要影响，因此开展土壤电导率测试方法的影响因素等方面的研究对农业生产和土壤盐渍化防治具有重要的指导意义。

土壤电导率的测定，通常采用的方法为中国国家环境保护部发布的标准《土壤电导率的测定电极法》(HJ 802-2016)[3]，这套方法使用电导率仪对土壤样品进行测试，方法比较简单，可操作性强。朱珠[4]称取土壤样品10 g放入锥形瓶中，以土水比1:5的比例加入去离子水50 mL，加塞盖好，置于震荡机充分震荡5 min，制备完成土壤待测液，静置半小时，用DDS-307A型电导率仪测定浸提液电导率。

杜鑫钰等[5]采用时域反射仪(TDR)测量沙土、沙壤土、黏土3种土壤在冻结过程中土壤液态含水率和电导率，其研究结果可以为我国季节性冻土区农业生产和土壤盐渍化防治提供参考。

李立平等[6]研究了华北平原某铅冶炼厂以北农田0～20 cm的土壤样品中土壤pH值和电导率与重金属有效性的关系，结果表明该铅冶炼厂造成附近农田土壤pH值下降、电导率升高，且重金属有效性增加。将水与土样按体积比5:1进行配比，利用DDS-11A型数字电导仪测定溶液的电导率。

黄博珠[7]针对HJ802-2016方法，研究了土壤电导率测定过程中的不确定度评定，表明土壤电导率测量结果不确定度主要来源于土壤浸提液的制备、电导率仪误差、电导率仪校准溶液、样品平行测定的重复性等方面。冯思敏[8]研究了土壤电导率的测定条件如测试时环境温度、样品固液分离效果、分离提取液放置时间等因素对测定结果的影响。

本文着重研究了土壤电导率测试过程中添加去离子水的水温、振荡时间、水土分离的方法、浸提液放置的时间等条件对测试结果的影响，并开展了相关的试验工作。

1 实 验

1.1 主要仪器设备和试剂

1.1.1 仪器设备

雷磁DDSJ-308T电导率仪，上海雷磁有限公司；ZQLY-300N恒温振荡器(转速：10～300 rpm功率：1300 W)，上海知楚仪器有限公司；TG18G-Ⅱ离心机(最高转速：13000 r/min)，盐城市凯特实验仪器有限公司；ME104E/02分析天平(量程：10 mg～120 g)，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；针头过滤器。

1.1.2 试 剂

水(25 ℃时其电导率值不高于0.2 mS/m)；氯化钾标准溶液(GSB07-2245-2008，批号：207132)；氯化钾标准溶液(GBW(E)130107批号：190723)，两件标准溶液均用于校准电导率仪。

1.2 实验方法

采集的土壤样品，去除枝干、杂草和碎石块等侵入物，风干、缩分、研磨至10目。

称取样品20.00 g于250 mL振荡瓶中，加入恒温的水100 mL，盖紧瓶盖后置于恒温振荡器中，恒温振荡30 min，取出振荡瓶静置10 min后，进行过滤处理，取过滤后溶液使用电导率仪进行测定。

采用上述方法制备两份空白试样，用以检测方法的空白值。

2 结果与讨论

2.1 土壤样品加入去离子水水温的影响

在前期实验中发现，溶解土壤的水的温度对电导率的测定结果有一定的影响。选取2件不同类型的土壤样品，分别使用15 ℃、20 ℃、25 ℃三种不同温度的去离子水按土液1:5的比例来溶解样品，经过恒温(25 ℃±1 ℃)振荡器振荡30 min并静置10 min后，浸出液离心后测定浸出液的电导率，实验结果见表1。

表1 加入三种不同温度的水后测得的电导率

由表1可以看出，对于低浓度电导率的土壤，加入的不同温度的去离子水对测试结果影响不大，相比而言对于土壤电导率值高的样品影响偏大。去离子水的水温与电导率的值在15 ℃至30 ℃区间成正比，土壤中的可溶性盐浸出率在加入水温为25 ℃的去离子水时浸提液的电导率最大。所以在测试时选择去离子水的水温为25 ℃最佳。

2.2 振荡时间对土壤电导率测试结果的影响

同样选择2种不同土壤样品，称取样品后加入25 ℃的去离子水，分别对其进行30 min、45 min、60 min振荡，取下静置10 min后对上清液进行离心后测量溶液电导率，实验数据见表2。

表2 不同振荡时间下土壤电导率结果

由表2可见三种不同振荡时间下测得的土壤电导率较为接近，这是因为恒温振荡30 min时，水中溶解的可溶性盐已达到平衡，所以土壤中的可溶性盐振荡浸出时间选择30 min即可。

2.3 样品分离对比实验

在上述条件不变的情况下，振荡过后静置10 min后取上清液需要过滤后才能进行测定。实验室采取三种方式：滤头过滤、滤纸过滤、离心分离。

滤头过滤：将上清液通过一次性针管吸出，在通过0.45 μm孔径的针头过滤器将上清液过滤至小烧杯里待测。

滤纸过滤：将定性滤纸折成小漏斗状放入漏斗中，漏斗下端紧靠小烧杯璧，再将样品上清液倒入漏斗中进行过滤后待测。

离心分离：将样品上清液直接倒入干净的离心管中，在转速4000 r/min的条件下离心20 min，取出后将上清液倒入小烧杯中待测。表3是土壤样品中电导率三种分离方法的测定结果。

表3 三种不同分离方法制得土壤电导率的结果

由表3可以看出，滤纸过滤得到的结果偏高，而滤头过滤和离心机过滤的效果基本相同，所以在样品量较少或者缺乏离心机设备时，采用一次性针管与滤膜结合的过滤方法可达到方法要求。但单批次样品量超过20件时，由于浸提液中含泥沙较多，滤头过滤法更加费力，此时宜采用离心法进行水土分离。

2.4 土壤样品浸出液放置时间的影响

取2种土壤样品各6份按上述条件进行实验，在恒温振荡器中振荡结束后，按测试方法取其中的2份进行测定，另外取2份封闭不接触空气下放置5 h后进行测定，最后2份封闭不接触空气下放置过夜后测定，实验结果见表4。

由表4的实验结果可以看出，土壤样品在浸出后3 h时间段测得的电导率值非常接近，所以土壤中的可溶性盐振荡浸出后放置的时间对其电导率的影响不大，但是也建议时间允许的情况下尽快测量获得检测结果。

表4 土壤样品的浸出液不同放置时间的结果

2.5 质量控制和保证

为保证测试结果准确，测试过程中需要特别注意空白样品的电导率值不应超过1 mS/m。为保证电导率仪的准确性，最好每次测试样品前使用电导率仪测试标准溶液，测试结果与标准溶液的结果满足：3次重复测量的电导率平均值与已知值相对误差不超过5%，若不满足要求，对电极进行清洗后重新测试，仍不满足要求，需要更换电极。

在实际样品测试过程中，因无法购买土壤电导率的土壤标准样品，除了定期验证样品空白和电导率仪的准确性，需要每批次样品插入平行样进行测试，测试结果允许误差满足HJ 802-2016要求，保证检测结果的准确可靠。

2.6 其它注意的问题

土壤样品的粒度需要特别注意，如果样品粒度过细，则会造成土壤样品的电导率结果偏高，这是因为土壤颗粒或孔隙越小，土壤固相表面导电通路增多，从而使土壤电导率越大。

3 结 论

本文考察了不同实验条件下，土壤中电导率测定的一些影响因素对结果的影响。测量土壤中电导率时在测试的第一步加入去离子水的水温最佳温度为25 ℃，在恒温振荡器中，振荡时间在30 min即可满足方法要求；土壤样品浸提液分离方法可根据实际情况选择离心分离或一次性注射器及滤膜过滤，而滤纸分离则会使电导率增加，不建议使用。土壤样品浸提液的电导率在14 h内变化不大，可放置过夜。