野外土壤pH值快速測(cè)定方法研究

鄧　強(qiáng)，楊定清，雷紹榮，周　婭，羅麗卉，王　棚

(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院分析測(cè)試中心，四川 成都 610066 )

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野外土壤pH值快速測(cè)定方法研究

鄧強(qiáng)，楊定清*，雷紹榮，周婭，羅麗卉，王棚

(四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院分析測(cè)試中心，四川 成都 610066 )

摘要：按照標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)土壤進(jìn)行前處理，分別用酸度計(jì)法(實(shí)驗(yàn)室常用經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)和便攜式酸度計(jì))、pH試紙法(廣泛pH試紙法和精密pH試紙法)測(cè)定了土壤pH，用以考察不同pH測(cè)定原理下土壤懸濁液酸度的準(zhǔn)確性，結(jié)果表明：酸度計(jì)法有較高的準(zhǔn)確性，且經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)和便攜式酸度計(jì)測(cè)定結(jié)果間無(wú)顯著差異，而試紙法則不適合土壤懸濁液酸度的測(cè)定。另外，用實(shí)驗(yàn)室去CO2超純水和超市出售的飲用純凈水進(jìn)行了前處理比較，并用便攜式酸度計(jì)測(cè)量了土壤pH，結(jié)果表明：兩種前處理間無(wú)顯著差異。因此，可采用飲用純凈水和便攜式酸度計(jì)進(jìn)行野外土壤pH測(cè)定，該法準(zhǔn)確可靠，簡(jiǎn)單易行，適合戶(hù)外操作。

關(guān)鍵詞：土壤pH；野外；測(cè)定

1 前言

pH 是判斷土壤理化性質(zhì)最重要的指標(biāo)之一[1]，測(cè)定土壤pH 是土壤農(nóng)化分析中常見(jiàn)的項(xiàng)目[2]。土壤pH不僅要影響土壤養(yǎng)分的有效性及土壤肥力, 而且要影響土壤中Cu 、 Zn 、Pb 、Cd 、Mn 、Cr 和Ni 等重金屬元素的存在形態(tài)、有效性及遷移轉(zhuǎn)化[3]。在自然條件下, 土壤酸化是一個(gè)非常緩慢的過(guò)程, 但由于人為活動(dòng)的影響, 比如酸雨、土壤高強(qiáng)度耕作和不當(dāng)?shù)霓r(nóng)田施肥措施等，加速了土壤酸化過(guò)程[4,5]，導(dǎo)致我國(guó)土壤酸化現(xiàn)象普遍。而土壤酸化是限制大多數(shù)作物生長(zhǎng)的一個(gè)主要環(huán)境脅迫因子[6]，同時(shí)pH是影響土壤吸附重金屬的重要因素之一[7]，其后果是導(dǎo)致土壤中有害重金屬活性增加，極易進(jìn)入生長(zhǎng)中的農(nóng)作物，通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，危害人類(lèi)身體健康，近年來(lái)湖南、廣東出現(xiàn)的“鎘米”風(fēng)波，很多米廠紛紛倒閉，幾乎成為社會(huì)問(wèn)題?，F(xiàn)在政府每年投入大量資金治理土壤鎘污染，其中一個(gè)重要內(nèi)容就是通過(guò)調(diào)節(jié)土壤酸度來(lái)“鈍化”土壤中重金屬鎘含量，使其不容易被水稻吸收，進(jìn)而生產(chǎn)出安全的稻米。因此，如何準(zhǔn)確快速測(cè)定土壤pH就顯得非常重要。

目前pH值的測(cè)定方法有電位法、比色法、pH值酸度計(jì)測(cè)定法、混合指示劑比色法[8]等。在測(cè)量土壤pH值時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)方法是采用酸度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，也有人把比色法用于土壤pH的測(cè)定[9]。酸度計(jì)法測(cè)量土壤pH值時(shí)一般在實(shí)驗(yàn)室完成，需具備電源和經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)，同時(shí)要求使用去CO2蒸餾水等。比色法簡(jiǎn)單快速，但由于試驗(yàn)人員的主觀誤差較大，同時(shí)土壤浸出液中含有大量其他各種陰陽(yáng)離子，由于這些離子的干擾會(huì)導(dǎo)致指示劑結(jié)構(gòu)變化的不確定性，進(jìn)而可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的測(cè)定結(jié)果。本研究通過(guò)對(duì)經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)、便攜式酸度計(jì)、廣泛pH試紙法和精密pH試紙法法進(jìn)行比對(duì)，并選用實(shí)驗(yàn)室去CO2超純水和市售純凈水做前處理比較，以期尋找一種準(zhǔn)確、可靠、簡(jiǎn)單易行的野外土壤pH測(cè)定方法。

2材料與方法

2.1供試材料

試驗(yàn)于2015年3月在四川省農(nóng)科院分析測(cè)試中心進(jìn)行。共采集了72個(gè)不同酸度范圍的土樣,土壤采集后經(jīng)風(fēng)干、磨細(xì)、過(guò)2mm篩后待用。實(shí)驗(yàn)室經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)(型號(hào)：PHS-3C+酸度計(jì))，便攜式酸度計(jì)(型號(hào)：SIN-PH-100)，廣泛 pH試紙(上海三愛(ài)思)，精密pH試紙(上海三愛(ài)思)，去CO2超純水，超市出售飲用純凈水。

2.2試驗(yàn)方法

2.2.1試紙法與儀器法的比較選取32個(gè)土樣嚴(yán)格按照農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1121.2-2006要求進(jìn)行前處理，分別用經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)，便攜式酸度計(jì)，廣泛 pH試紙和精密pH試紙對(duì)同一溶液進(jìn)行pH測(cè)定。

2.2.2實(shí)驗(yàn)室超純水與超市售純凈水前處理差異顯著性研究選取40個(gè)土樣分成2組，按照農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1121.2-2006要求，一組加入實(shí)驗(yàn)室去CO2超純水，一組加入超市售純凈水進(jìn)行前處理，統(tǒng)一用便攜式酸度計(jì)測(cè)定pH值。

3結(jié)果與討論

3.1不同檢測(cè)方法的比較

由表1可知，在測(cè)定pH=4.00和pH=6.86的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液時(shí)，酸度計(jì)法和試紙法均能較好地得出結(jié)果，說(shuō)明2種方法都適合純水溶液介質(zhì)的酸度測(cè)定。

以經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)為準(zhǔn)，其他方法與之比較，從圖1可以看出，32個(gè)土壤處理液中，便攜式酸度計(jì)與經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)測(cè)量值幾乎處于同一曲線(xiàn)上，兩者差異性不大，從圖2可以看出，精密pH試紙測(cè)定值幾乎就在5.4左右，與經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)測(cè)量結(jié)果相差巨大，從圖3可以看出，廣泛pH試紙測(cè)定值與經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)測(cè)定值部分吻合。

再進(jìn)一步使用IBM SPSS Statistics 19軟件進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，便攜式酸度計(jì)與經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)測(cè)量結(jié)果差異不著性，而精密pH試紙和廣泛pH試紙與經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)測(cè)量結(jié)果差異達(dá)極顯著水準(zhǔn)(P<0.001)。

從以上結(jié)果和分析可以看出，酸度計(jì)法和試紙法在測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)緩沖液時(shí)，結(jié)果間無(wú)明顯差異，說(shuō)明4種方法對(duì)純水溶液介質(zhì)的酸度測(cè)定無(wú)影響。但對(duì)土壤懸濁液進(jìn)行測(cè)定時(shí)，各種方法間就出現(xiàn)了差異，主化非常遲鈍。再進(jìn)一步使用IBM SPSS Statistics 19要與方法原理有關(guān)，便攜式酸度計(jì)和經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)原理一致，都是采用氫離子選擇性電極，通過(guò)玻璃膜產(chǎn)生的膜電位，來(lái)計(jì)算氫離子的濃度，不受溶液中氧化劑或還原劑的影響，玻璃膜不易因雜質(zhì)的作用而中毒，能在各種膠體溶液和有色溶液中應(yīng)用，因此便攜式酸度計(jì)和經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)無(wú)論是測(cè)定純粹的水溶液介質(zhì)還是含有其他各種干擾離子的溶液時(shí)結(jié)果都較穩(wěn)定可靠。而精密pH試紙和廣泛pH試紙的原理是指示劑在不同的酸度范圍因其結(jié)構(gòu)的改變而呈現(xiàn)不同的顏色來(lái)判斷溶液的酸度，純水溶液介質(zhì)簡(jiǎn)單，無(wú)其他氧化性或還原性干擾離子存在，因此在用pH4.00和6.86的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液驗(yàn)證其可靠性時(shí)，試紙法都能得到較好的結(jié)果，但土壤浸出液則很復(fù)雜，含有大量其他各種陰陽(yáng)離子，由于這些離子的干擾會(huì)導(dǎo)致指示劑結(jié)構(gòu)變化的不確定性，進(jìn)而影響測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性，特別是精密pH試紙，其測(cè)定值基本穩(wěn)定在5.4，對(duì)土壤溶液的酸度變軟件進(jìn)行差異顯著性比較后，只有便攜式酸度計(jì)與經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)結(jié)果接近，2組結(jié)果間無(wú)顯著性差異。

表1　不同檢測(cè)方法土壤pH測(cè)定結(jié)果

圖1　經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)與便攜式酸度計(jì)測(cè)量結(jié)果比較

圖2　經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)與精密pH試紙測(cè)量結(jié)果比較

圖3　經(jīng)計(jì)量認(rèn)證過(guò)的酸度計(jì)與廣泛 pH試紙測(cè)量結(jié)果比較

圖4　2種前處理測(cè)定結(jié)果比較

表2　不同檢測(cè)方法土壤pH測(cè)定結(jié)果的差異顯著性(LSD法，字母標(biāo)記法)

同列英文字母不同表示差異顯著。

表3　不同前處理測(cè)定結(jié)果

3.2浸提土壤所用水溶液比較

按照農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1121.2-2006要求，一組加入實(shí)驗(yàn)室去CO2超純水，一組加入超市售純凈水進(jìn)行前處理，統(tǒng)一用便攜式酸度計(jì)測(cè)定土壤懸濁液pH值。結(jié)果見(jiàn)表3。對(duì)表3數(shù)據(jù)作圖4，可以看出使用去CO2超純水和超市出售的飲用純凈水作為土壤浸出液得出的pH值幾乎處于同一曲線(xiàn)上，無(wú)明顯差異。在進(jìn)一步使用IBM SPSS Statistics 19軟件進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，兩組數(shù)據(jù)在α=0.05和α=0.01條件下均不存在顯著性差異。

從以上研究可以看出，在土壤pH測(cè)定中，市售飲用純凈水完全可以替代實(shí)驗(yàn)室去CO2超純水。

4 結(jié)論

采用便攜式酸度計(jì)和市售飲用純凈水完全可以代替實(shí)驗(yàn)室土壤pH測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法。該法準(zhǔn)確、可靠、簡(jiǎn)單易行，適合野外土壤pH快速測(cè)定。

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收稿日期：2016-2-1

基金項(xiàng)目：公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專(zhuān)項(xiàng)“農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)供安全過(guò)程管控技術(shù)研究與示范(201303088-6)”；國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估重大專(zhuān)項(xiàng)“糧油作物產(chǎn)品未知危害因子識(shí)別與已知危害因子安全性評(píng)估(GJFP201500701)”

作者簡(jiǎn)介：鄧強(qiáng)(1985-)，男，四川梓潼人，2008年畢業(yè)于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境專(zhuān)業(yè)，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)環(huán)境分析。*為通訊作者。