乙酸銨交換法測定中性、酸性土壤交換性鹽基組成的浸提方法改良

＊王勤勤 張大鵬 孫娟

（中檢西北生態技術（陜西）有限公司 陜西 710068）

土壤交換性鹽基是土壤吸收性能的指標之一，它關系到土壤的供肥、保肥和緩沖能力，影響著土壤的結構。交換性鹽基總量是指土壤復合體吸附的堿金屬和堿土金屬離子（K+、Na+、Ca2+、Mg2+）的總和，通過測定K+、Na+、Ca2+、Mg2+的含量，了解土壤鹽基離子的組成。目前，測定土壤的交換性鹽基最常用的是乙酸銨交換法。

乙酸銨的緩沖性強，不易破壞土壤復合體，先后交換出來的溶液的pH值基本不變；再者，乙酸銨交換法測定中性、酸性土壤交換性鹽基組成的結果穩定，重現性好，準確度高。但是，乙酸銨交換法測試樣品時要經乙酸銨多次交換，交換過程中攪拌是必不可少的關鍵環節，而目前國標采用的是用帶橡皮頭的玻璃棒行進傳統的手工攪拌，耗時較長，不可控因素較大，不適宜大批量樣品測試。

本研究是對乙酸銨交換法測定土壤交換性鹽基攪拌方法的改良探討，在實驗原理不變的前提下，對傳統攪拌方法進行改進，采用渦旋攪拌的方式進行交換性鹽基的分析研究，通過測定結果的分析比較從而確定一個效率高、精密度好、準確度高、實驗結果可靠的分析方法。

1.實驗部分

(1)實驗原理

①交換性鹽基總量。用pH為7.0的1mol/L乙酸銨溶液交換處理土壤樣品，其提取液經蒸干、灼燒，使NH4OAc分解逸去，其他的乙酸鹽（交換出來的金屬離子組成的鹽）轉化為碳酸鹽或氧化物。殘渣溶解于0.1mol/L的鹽酸標準溶液中，用0.05mol/L的氫氧化鈉標準溶液滴定過量的鹽酸，以消耗的鹽酸量計算交換性鹽基總量[1]。

②交換性鈣和鎂。取1mol/L乙酸銨溶液交換的提取液，用原子吸收分光光度法測定。測定時所用的鈣、鎂標準溶液中要加入等量的乙酸銨溶液，以消除基體效應。此外，在土壤中加入鍶，以消除鋁、磷和硅對鈣測定的干擾[1]。

③交換性鉀和鈉。取1mol/L乙酸銨溶液交換的提取液，用原子吸收分光光度法測定交換性鈉和鉀。鉀和鈉的標準溶液必須用1mol/L中性乙酸銨溶液配制。

(2)標準物質與儀器設備

①標準物質。根據土壤pH值，選擇酸性、中性土壤作為本實驗分析的標準物質，分別為江西鷹潭紅壤（ASA-12）、黑龍江綏化黑土（ASA-14）和吉林通化棕壤（ASA-18）。

②主要實驗儀器與設備。渦旋儀：精騏（蘇州）有限公司，VM-02U。電動離心機：湖南湘儀實驗室儀器開發有限公司，CH7210。數顯恒溫水浴鍋：常州智博瑞儀器有限公司，HH-8。原子吸收光譜儀：賽默飛世爾科技公司，ice 3500。

③試劑。乙酸銨、氯化鍶，均為分析純，天津市科密歐化學試劑有限公司；1.008mol/L鹽酸標準溶液，1.003mol/L氫氧化鈉標準溶液，1000μg/mL鉀標準溶液，1000μg/mL鈉標準溶液，北京北方偉業計量技術研究院；1000μg/mL鈣、鎂標準溶液，國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

2.實驗方法

(1)樣品處理

①傳統攪拌。稱取ASA-12、ASA-14、ASA-18土壤樣品各5g（精確至0.0lg），放入100mL離心管中，加約20mL lmol/L乙酸銨溶液，用帶橡皮頭玻璃棒充分攪拌均勻，再用1mol/L乙酸銨溶液清洗橡皮頭玻璃棒，將清洗后的溶液一并倒入離心管內，放置5min。將離心管對稱放入離心機中，轉速4000r/min，離心5min，離心后的清液收集在250mL容量瓶中[2]。重復處理，至檢查無Ca2+反應為止（檢查鈣離子的方法參照國標）。最后用1mol/L乙酸銨溶液定容。

②渦旋攪拌。稱取ASA-12、ASA-14、ASA-18土壤樣品各5g（精確至0.0lg），放入100mL離心管中，加約20mL lmol/L乙酸銨溶液，蓋上離心管蓋，用渦旋儀攪拌1min，設置轉速為4000r/min，放置5min，再用渦旋儀攪拌1min。將離心管對稱放入離心機中，轉速4000r/min，離心5min，離心后的清液收集在250mL容量瓶中。重復處理，至檢查無Ca2+反應為止。最后用1mol/L乙酸銨溶液定容。

③改良攪拌。稱取ASA-12、ASA-14、ASA-18土壤樣品各5g（精確至0.0lg），放入100mL離心管中，加約20mL lmol/L乙酸銨溶液，用傳統攪拌法進行第一次交換，后續用渦旋儀攪拌法進行處理，至檢查無Ca2+反應為止。最后用1mol/L乙酸銨溶液定容。

(2)樣品測試

①交換性鹽基總量。取上述交換液50mL放入瓷蒸發皿中，置于水浴上蒸干。蒸干后，將瓷蒸發皿放入500℃高溫爐灼燒15min。取出蒸發皿，冷卻，加入10mL 0.1mol/L鹽酸標準溶液，用帶橡皮頭玻璃棒小心擦拭瓷蒸發皿，溶解殘余物。低溫加熱5min。冷卻后用已除去CO2的水轉入250mL三角瓶中，加2滴甲基紅指示劑，用0.05mol/L氫氧化鈉標準溶液滴定至突變為黃色為終點。

②交換性鹽基組成。用乙酸銨處理土壤的交換液直接測定交換性鉀和鈉含量[3]。吸取上述乙酸銨處理土壤的交換液20mL于50mL容量瓶中，加入氯化鍶溶液5.0mL，再用乙酸銨溶液定容，測定交換性鈣和鎂含量。

3.實驗結果與討論

（1）校準曲線。用1mol/L乙酸銨溶液配制成含0.00μg/mL、1.00μg/mL、2.00μg/mL、4.00μg/mL、6.00μg/mL、8.00μg/mL、10.0μg/mL鉀和含0.00 μg/mL、0.500μg/mL、1.00μg/mL、2.00μg/mL、3.00μg/mL、4.00μg/mL、5.00μg/mL鈉的混合標準系列溶液。在加入（30g/L）5mL氯化鍶溶液的容量瓶中，用乙酸銨溶液配制成含鈣（Ca）0.00μg/mL、2.00μg/mL、4.00μg/mL、6.00μg/mL、8.00μg/mL、1 0.0 0 μ g/m L 和 含 鎂（M g）0.0 0 μ g/m L、1.00，2.00μg/mL、3.00μg/mL、4.00ug/mL、5.00ug/mL的混合標準系列溶液，用原子吸收光譜儀進行測定，以濃度為橫坐標，以吸光度響應值縱坐標，繪制標準曲線（y（鉀）=0.0277x-0.0042，R2=0.9991；y（鈉）=0.0315x-0.0013，R2=0.9996；y（鈣）=0.0 4 8 7 7 x+0.0 1 1 5,R2=0.9 9 9 1；y（鎂）=0.13387x+0.0041，R2=0.9999），K+、Na+、Ca2+、Mg2+的標準曲線相關系數在0.9991～0.9999之間，線性良好。

（2）攪拌方法的影響。采用三種不同攪拌方式對土壤交換性鹽基組成進行浸提處理，浸提后測定結果原始數據見表1。由表1可知，用三種不同攪拌方式浸提處理土壤交換性鹽基測定結果均滿足要求，且測定值在標準證書給出的范圍值內。但三種攪拌方式中，改良攪拌方式的測定結果更為準確，明顯優于前兩種攪拌方式。

表1 不同攪拌方式下的測定結果

（3）精密度和準確度。用改良的方法對三種不同類型的土壤樣品進行六次平行浸提、測定，用相對標準偏差來評價精密度。測定的結果如表2、表3所示。

表2 改良攪拌方式浸提 精密度測定結果

表3 改良攪拌方式浸提準確度測定結果

由表2和表3可知，三種不同類型的土壤樣品測定結果均在標準值范圍之內，測定結果的絕對偏差、相對標準偏差均滿足《森林土壤交換性鹽基總量的測定》LY/T 1244—1999、《中性土壤陽離子交換量和交換性鹽基的測定》NY/T 295—1995和《土壤分析技術規范》第二版中規定的允許偏差要求。

（4）浸提時間。本實驗以土壤樣品ASA-18為例，3種攪拌方式浸提1批樣品的耗時情況，如表4所示。

表4 不同攪拌方式的浸提耗時

由表4可知，在測定土壤交換性鹽基組成時，采用改良后的浸提方法，處理1批次耗時2.7h，每日可處理3個批次即48個樣品；采用傳統的攪拌方式進行處理耗時7.73h，每日可處理1個批次即16個樣品，改良的樣品前處理方法的處理效率是傳統方法的3倍。

4.結論

交換性鹽基組成樣品測定影響因素多，浸提處理對實驗效率的影響至關重要，傳統浸提攪拌方法過程復雜，耗時過長。采用改良方法代替傳統攪拌，樣品前處理浸提方法處理效率是傳統方法的3倍，且準確度和精密度都完全滿足《森林土壤交換性鹽基總量的測定》LY/T 1244—1999、《中性土壤陽離子交換量和交換性鹽基的測定》NY/T 295—1995和《土壤分析技術規范》要求，為大批量樣品測定提供一個可選擇的、節約人力、資源的方法。