Olsen法測定土壤中有效磷的方法優(yōu)化及檢測研究

張飛龍

(西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測研究所·西藏拉薩·850032)

Olsen法測定土壤中有效磷的方法優(yōu)化及檢測研究

張飛龍*

(西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測研究所·西藏拉薩·850032)

土壤有效磷含量的測定最常用的方法是碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法(Olsen法)。該方法測定過程中有機(jī)質(zhì)對(duì)測定值影響比較大，一般采用無磷活性炭吸附的辦法去除有機(jī)質(zhì)的干擾。據(jù)《土壤分析技術(shù)規(guī)范》注釋,測定時(shí)可建議采用紫外可見分光光度計(jì)于波長880nm處比色，此波長處對(duì)浸出的有機(jī)質(zhì)已基本無吸收，浸提時(shí)可不加活性炭。本實(shí)驗(yàn)擬探討這兩種方法對(duì)土壤有效磷測定值的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在紫外波長880nm處對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)背景的干擾能夠有效的去除，測定值結(jié)果相較與傳統(tǒng)的活性炭法沒有顯著性差異，測定過程具有準(zhǔn)確、簡單、快捷、低成本的優(yōu)勢(shì)。故采用紫外可見分光光度計(jì)于波長880nm處比色能夠準(zhǔn)確的測定土壤有效磷。

有效磷 有機(jī)質(zhì) 紫外可見分光光度計(jì) 無磷活性炭

前言

磷是作物生長必須的大量營養(yǎng)元素之一，土壤有效磷的含量決定了是否繼續(xù)施用磷肥的主要因素，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一般采用土壤有效磷的指標(biāo)來指導(dǎo)施用磷肥[1-5]。土壤有效磷的測定通常采用碳酸氫鈉法-鉬銻抗比色法( Olsen法)進(jìn)行磷含量的測定，該方法是浸提土壤有 效磷最經(jīng)典、傳統(tǒng)的方法。由于該方法與作物對(duì)磷肥的反應(yīng)相關(guān)性好，在我國被作為常規(guī)土壤測 試方法被采用，該方法是 1954 年 Olsen 等人提出的，適合弱酸性到堿性 pH 范圍的土壤。其作用原理為磷酸根與鉬酸銨作用生成磷鉬雜多酸，加入還原劑將其還原成磷鉬雜多藍(lán)后可用分光光度法測定其含量[6-9]。磷鉬藍(lán)法常用的還原劑有氯化亞錫、1,2,4-胺基萘酚磺酸、硫酸聯(lián)氨、抗壞血酸等[10]。土壤有效磷的速測方法多用氯化亞錫作還原劑，氯化亞錫的靈敏度高，顯色快，但顏色不穩(wěn)定。抗壞血酸是近年被廣泛應(yīng)用的另一種還原劑，它的主要優(yōu)點(diǎn)是生成的顏色穩(wěn)定，干擾離子的影響較小，適用范圍較廣，但顯色慢，需要升溫，通常需要升溫至20℃到40℃。如果溶液中有一定的三價(jià)銻存在時(shí)，則可以大大加快抗壞血酸的還原反應(yīng)，在室溫下也能顯色，即鉬銻抗法[2，7，13-14]。

有機(jī)質(zhì)是土壤成分的重要組成部分，是土壤養(yǎng)分含量高低的重要標(biāo)志，對(duì)土壤磷具有多方面的影響，主要體現(xiàn)在以下幾方面：a.為土壤提供磷素新的吸附位點(diǎn)，極大的增強(qiáng)了土壤對(duì)溶液中磷素的吸附固定作用；b.有機(jī)質(zhì)與土壤黏土中礦物成分的相互作用，可以極大的占據(jù)部分磷的吸附位點(diǎn), 一定程度上減弱了土壤黏土礦物對(duì)磷的吸附固定的強(qiáng)度[10-11]；c.有機(jī)質(zhì)通過長時(shí)間的礦化作用釋放一定的磷素，具有對(duì)土壤水溶性磷補(bǔ)充更新的作用[12]；d.有機(jī)質(zhì)提供碳源，能夠促進(jìn)微生物生命活動(dòng)，起到吸收固定土壤溶液中的磷酸根的作用，故具有促進(jìn)磷的生物固定作用。

在有效磷的測定過程中，有機(jī)質(zhì)有很強(qiáng)的吸收背景，對(duì)有效磷的測定造成極大的干擾，必須去除其干擾，才可以準(zhǔn)確的測定有效磷的含量。碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法(Olsen法)測定過程中，傳統(tǒng)的方法一般采用活性炭吸附的方法對(duì)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行吸附，且具有很好的效果。但這種方法繁瑣，工作量大。而采用紫外可見分光光度計(jì)于880nm處就可以很好的去除有機(jī)質(zhì)背景對(duì)有效磷測定結(jié)果的干擾。本論文通過對(duì)Olsen法進(jìn)行優(yōu)化，得到了理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試材料

供試土壤采自自治區(qū)農(nóng)科院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測研究所檢測剩余土樣

1.1.2 儀器設(shè)備

TU-1901型紫外可見分光光度計(jì) 7200型可見分光光度計(jì) 恒溫水浴振蕩器

1.1.3 實(shí)驗(yàn)試劑

NaHCO3(PH8.5) 鉬銻貯存液 抗壞血酸(正旋) 磷標(biāo)準(zhǔn)溶液5μg/ml無磷活性炭：先用1:1的鹽酸溶液浸泡24小時(shí)，然后移置平板漏斗抽氣過濾，用水淋洗至無氯離子為止，這樣反復(fù)4-5次，再用碳酸氫鈉溶液浸泡長達(dá)24小時(shí)左右，然后移置平板漏斗抽氣過濾，用水洗盡碳酸氫鈉，并至無磷為止，烘干備用

1.2 方法

1.2.1 活性炭法( Olsen法)

稱取通過2mm孔徑篩的風(fēng)干試樣2.50g，置于200ml塑料瓶中，加入約1g無磷活性炭，加入25±1℃的碳酸氫鈉浸提劑50.0ml，搖勻，在25±1℃溫度下，于恒溫水浴搖床上用180r/min±20r/min的頻率振蕩30min±1min，立即用無磷濾紙過濾于干燥的150ml三角瓶中。

吸取濾液10ml于25ml比色管中，緩慢加入顯色劑5.0ml，慢慢搖動(dòng)，排出CO2后加水定容至刻度，充分搖勻。在室溫高于20℃處放置30min，用1cm光徑比色皿在7200型可見分光光度計(jì)波長700nm處比色，測量吸光度。 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：吸取5μg/ml的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液0，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00mL于25mL比色管中，加入浸提劑10.00ml，顯色劑5.00ml，慢慢搖勻，排出氣泡后加水定容至刻度。系列溶液中磷的濃度依次為0.00，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00，1.20μg/ml.測量吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線及回歸方程。

1.2.2 紫外法( Olsen法)

前處理不加活性炭；用1cm光徑比色皿在TU-1901型紫外可見分光光度計(jì)波長880nm處比色，測量吸光度。其余同上。

2 結(jié)果

在Olsen法測定有效磷的過程中，紫外法及活性炭法溶液中的含磷量與反應(yīng)生成鉬藍(lán)溶液的顏色的深淺成正比，顏色越深，說明含磷量越高。由于碳酸氫鈉土壤浸提液多數(shù)都帶有一定的顏色，多數(shù)為黃色，傳統(tǒng)采用活性炭吸附的方法消除顏色的干擾，但操作步驟繁瑣，且容易帶來二次污染。

2.1 紫外法不同波長處測定效果

實(shí)驗(yàn)采取12個(gè)有機(jī)質(zhì)含量范圍為5.34～50.35 g/kg土樣，每個(gè)土樣測定三個(gè)平行樣，采用紫外法(ZW法)對(duì)試驗(yàn)土樣有效磷含量值進(jìn)行測定，最后進(jìn)行測定結(jié)果平均值比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖：

土樣編號(hào)ZW法700nm處測定平均值(mg/kg)ZW法880nm處測定平均值(mg/kg)3-130.829.13-228.614.13-3138.9129.53-4133.1132.63-535.329.93-640.229.13-728.127.83-827.125.93-9150.6135.63-10114.51083-11136.7131.23-1218.913.1

通過上圖結(jié)果顯示，多數(shù)土壤在700nm 紫外波長處時(shí)土壤有效磷的測定結(jié)果高于紫外880nm 波長處的測定結(jié)果，產(chǎn)生了一定的正偏差。由此得知土壤有效磷的測定與有機(jī)質(zhì)背景存在著相關(guān)性，有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤有效磷的測定結(jié)果存在著干擾。

2.2 在低有機(jī)質(zhì)背景下有效磷測定效果

實(shí)驗(yàn)采取12個(gè)有機(jī)質(zhì)含量范圍 為5.34 ～10.35 g/kg土樣，每個(gè)土樣測定三個(gè)平行樣，分別采用活性炭法(HX法)及紫外法(ZW法)對(duì)試驗(yàn)土樣有效磷含量值進(jìn)行測定，最后進(jìn)行測定結(jié)果平均值比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖：

土樣編號(hào)HX法測定平均值(mg/kg)ZW法測定平均值(mg/kg)1-128.028.01-213.213.11-323.723.51-435.532.61-529.929.81-638.138.11-724.724.91-828.027.91-935.935.61-1068.268.01-1131.231.01-1233.033.1

上述兩組數(shù)據(jù)的測定結(jié)果通過差異顯著性方差分析得知，差異性P<0.05，表明兩組數(shù)據(jù)差異性不明顯。

2.3 在高有機(jī)質(zhì)背景下有效磷測定效果

實(shí)驗(yàn)采取12個(gè)有機(jī)質(zhì)含量范圍為27.34～50.35 g/kg土樣，每個(gè)土樣測定三個(gè)平行樣，分別采用活性炭法(HX法)及紫外法(ZW法)對(duì)試驗(yàn)土樣有效磷含量值進(jìn)行測定。其中活性炭法中將活性炭的用量減少至0.3g，最后進(jìn)行測定結(jié)果平均值比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖：

土樣編號(hào)HX法測定平均值(mg/kg)ZW法測定平均值(mg/kg)2-132.529.12-215.114.12-3134.6129.52-4136.0132.62-532.529.92-632.229.12-729.527.82-827.325.92-9136.9135.62-10110.21082-11134.5131.22-1213.913.1

對(duì)上述兩組數(shù)據(jù)的測定結(jié)果通過差異顯著性方差分析得知，產(chǎn)生了一定的正偏差，差異性P>0.05，表明兩組數(shù)據(jù)差異性明顯。由此得知在高有機(jī)質(zhì)背景下土壤有效磷的測定結(jié)果更準(zhǔn)確。

3 討論

通過方法優(yōu)化前后對(duì)有效磷測定過程及結(jié)果的分析得知，紫外法測定結(jié)果相較與傳統(tǒng)的活性炭法，測定結(jié)果顯著性差異不明顯。在高有機(jī)質(zhì)及低有機(jī)質(zhì)含量情況下，紫外法測定值基本與活性炭法測定值結(jié)果一致。在700nm紫外處測定值明顯存在一定的正偏差，這說明在880nm處紫外對(duì)有機(jī)質(zhì)基本沒有吸收，能夠準(zhǔn)確的對(duì)土壤有效磷進(jìn)行測定。

紫外法相較與活性炭法實(shí)驗(yàn)步驟簡單。無磷活性炭粉的制作，需要經(jīng)過繁瑣的步驟，多道工序，成本高昂，同時(shí)給科研人員帶來了極大的工作量及負(fù)擔(dān)。采用紫外法就為科研人員極大地減輕了工作量，有利于檢測效率的提高，同時(shí)降低了檢測成本。

紫外法相較與活性炭法測定結(jié)果穩(wěn)定性好，如果所測土樣，有機(jī)質(zhì)含量過高，活性炭不能夠完全去除有機(jī)質(zhì)背景，就會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性造成影響，而紫外就不需要面對(duì)這樣的問題。

本論文通過系列實(shí)驗(yàn)，證明了紫外法相較與活性炭法具有明顯的優(yōu)勢(shì)，為檢測人員在土壤有效磷檢測工作中，提供了一定的指導(dǎo)意義。

[1]張樹生，林咸永，章永松.氧化鐵試紙法測定土壤有效磷的條件探索[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào): 農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版，2003，29 ( 3) :251 -256.

[2]陳波浪，蔣平安，盛建東.磷肥對(duì)棉田土壤有效磷及土壤酶活性的影響[J].土壤通報(bào)，2014， 45(1) :185 -188.

[3]吳海英.土壤有效磷測定方法的比較研究—幼苗法[J].土壤肥料，2003(1) :38 -40.

[4]張雯雯，陳智文，李筱琳.測定石灰性土壤有效磷的影響因素分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010， 38(9) :4717 -4719.

[5]卜玉山.Magdoff F R． 十種土壤有效磷測定方法的比較[J].土壤學(xué)報(bào)，2003，40(1) :140 -146.

[6]張靜，樊俊珍.對(duì)土壤中有效磷測定的實(shí)驗(yàn)研究[J].山西科技，2003(1) :56 -57.

[7]武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心.分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社，2002，239 -242.

[8]祁生蘭，祁玲英． 時(shí)間和溫度對(duì)土壤有效磷測定值的影響[J].青海農(nóng)林科技，2000(4) :8 -9.

[9]何好啟，袁斌，呂松等.試紙法快速測定鍋爐水中磷酸鹽的研究[J].工業(yè)水處理，2007，27(5) :76 -78.

[10] 孟慶華, 李根英.山東主要土類有機(jī)質(zhì)及其與供磷特性的關(guān)系[J].土壤通報(bào), 2007, 38(1): 25-28.

[11] 胡克偉, 關(guān)連珠, 顏麗等. 施硅對(duì)水稻土磷素吸附與解吸特性的影響研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2002, 8(2): 214-218.

[12]楊春霞, 王圣瑞, 金相燦等. 輕組有機(jī)質(zhì)對(duì)太湖沉積物氮、磷礦化的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)研究, 2009, 22(9): 1001-1007.

[13]程樂明，陳良，劉建雷.碳酸氫鈉浸提 -鉬銻抗比色法測定土壤有效磷的注意事項(xiàng)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009(3) :205.

[14]中國標(biāo)準(zhǔn)出版社第一編輯室． 中國農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編． 土壤肥料卷( 第二版) [M] ． 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010：278 -280.

The Methods Optimization and Detection of the methods Olsen Determinate Soil Available Phosphorus

Zhang feilong

(Institutions of Agricultural Product Quality Standrad and Testing Research, Tibet Academy and Animal Husbandry Sciences, Lhasa 850032, China)

The most commonly used method of the Determination of soil available phosphorus content is sodium bicarbonate extraction Mo-Sb colorimetry (Olsen method). During the determination, Organic matter impact on the measured value is larger，Generally no phosphorus adsorption were used to remove the interference of organic matter。According to the annotation of《the technical specification for soil analysis》,It may recommend using ultraviolet-uisible spectrophotometer at the wavelength of 880nm at the determination of colorimetric,The wavelengths in the leaching of organic matter has been basically no absorption,extraction without activated carbon. This study intends to explore the two methods of measurements of available in soil. Experimental results show that the ultraviolet wavelength of 880 nm to effectively remove the interference of background of soil organic matter,The measurements results, There are no significant difference in comparison with the traditional method of activated carbon, the measurement process is accurate, simple, fast, low-cost advantages. The ultraviolet-uisible spectrophotometer is adopted 880 nm wavelengths of colorto the accurate determination of soil effective phosphorus.

Effective phosphorus Organic matter Ultraviolet-uisible spectrophotometer No phosphorus activated carbon

張飛龍(1987-)，男，研究實(shí)習(xí)員。主要從事土壤常規(guī)項(xiàng)目檢測。聯(lián)系電話：17809203127 E-mail：852051708@qq.com