電位法測定貴州黃壤pH值的影響因素研究

郝春玲 卜通達(dá)

摘 要：以貴州黃壤為研究對象，首先比較了國際、國內(nèi)土壤pH值的測定標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)國內(nèi)土壤pH值測定的標(biāo)準(zhǔn)方法，研究了不同浸提劑、震蕩時(shí)間、靜置時(shí)間等因素對黃壤pH值測定的影響。結(jié)果表明，國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)在以氯化鉀為浸提劑時(shí)的pHKCl值均較以水為浸提劑時(shí)的[pHH2O]值低。震蕩時(shí)間5～60min，靜置時(shí)間30～180min，震蕩時(shí)間和靜置時(shí)間對pHKCl的測定結(jié)果無顯著影響。在震蕩時(shí)間5～60min，靜置時(shí)間30～120min時(shí)[pHH2O]值處于穩(wěn)定;當(dāng)靜置時(shí)間達(dá)180min時(shí)，[pHH2O]值明顯降低。

關(guān)鍵詞：電位法;pH值;黃壤;影響因素

中圖分類號 S153文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2019）21-0103-03

Abstract：The acidity of soil is one of the important physical and chemical properties of soil.In this paper，the method to measure the acidityof yellow soil in guizhou province was studied using the international and domestic soil pH standards.The results attained were compared to study the differences between two methods.The results showed that the pH value measured when potassium chloride was used as extraction agent was lower than that measured when water was used as extraction agent in both international and domestic standardsto measure the soil pH.The determination of pHKCl （pH value measured with potassium chloride as extraction agent） was not affected by the oscillation time and the standing time.The results of [pHH2O] （pH value measured with water as extraction agent） were stable in the oscillation time of 5 min～60min，and the static time of 30～120min.When the static time reached 180min，the [pHH2O] value decreased significantly.

Key words：Potentiometric;pH;Yellow soil;Influence factors

酸堿度是土壤重要的理化性質(zhì)之一[1]，土壤pH在植物養(yǎng)分的溶解性和有效性、微生物活性、土壤有機(jī)質(zhì)分解、污染物的吸附及其他各種物理化學(xué)過程中扮演著重要的角色[2]。土壤pH值的測定可分為電位法和比色法兩大類。比色法操作簡便、不需要大型儀器、受測量條件限制較少，但測定結(jié)果準(zhǔn)確度差，一般用于野外調(diào)查。電位法具有準(zhǔn)確、快速、方便等優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)外土壤學(xué)研究中得到了廣泛應(yīng)用[3]。采用電位法測定土壤pH值時(shí)，易受到多種因素的影響，如土液比、浸提劑、提取和平衡時(shí)間、實(shí)驗(yàn)溫度等。

黃壤是貴州省面積最大的土壤類型，占全省土壤總面積的46.4%，也是云、貴、川亞熱帶地區(qū)主要的酸性土壤[4]。本研究以貴州黃壤為實(shí)驗(yàn)對象，首先比較了國際、國內(nèi)測定土壤pH值的標(biāo)準(zhǔn)，然后依據(jù)國內(nèi)測定土壤pH值的標(biāo)準(zhǔn)方法，研究了不同浸提劑、震蕩時(shí)間、靜置時(shí)間等因素對貴州黃壤pH值測定的影響，為精確測定貴州黃壤的pH值提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集、制備 供試土壤采自貴陽花溪區(qū)黃壤，母質(zhì)第四紀(jì)紅色粘土。按“S”形路線多點(diǎn)混合取樣，采樣深度0～20cm，在室溫下自然風(fēng)干，研磨過2mm孔徑篩備用。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在國際、國內(nèi)土壤pH值測定標(biāo)準(zhǔn)比較實(shí)驗(yàn)中，靜置時(shí)間均設(shè)置為60min，以滿足國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)靜置時(shí)間在1～3h內(nèi)的要求。以國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 1377-2007）為依據(jù)，研究浸提劑、震蕩時(shí)間、靜置時(shí)間等因素對貴州黃壤pH值測定的影響。浸提劑選用蒸餾水（去除CO2）和1mol/L氯化鉀，震蕩時(shí)間設(shè)置5min、10min、30min、60min4個(gè)水平，靜置時(shí)間設(shè)置30min、60min、120min、180min4個(gè)水平，重復(fù)3次，取平均值。在稱取土樣時(shí)，國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO10390：2005）用量匙量取5mL土樣，土液比1∶5（V/V）。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T1377-2007）用電子天平稱?。?0.0±0.1）g土樣，土液比1∶2.5（m/V）。準(zhǔn)確稱取土樣后置于聚乙烯廣口瓶（具塞）中，按照土液比加入浸提劑，在氣浴恒溫振蕩器上劇烈震蕩，靜置，此時(shí)要避免空氣中氨或揮發(fā)性酸性氣體等的影響，然后用pH計(jì)測定。實(shí)驗(yàn)所用水為蒸餾水（去除CO2），實(shí)驗(yàn)溫度（20±2）℃，實(shí)驗(yàn)所用試劑為分析純試劑。

1.3 數(shù)據(jù)處理和分析 采用軟件Microsoft Excel 2007和SPSS12.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，顯著水平0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 國際、國內(nèi)土壤pH值測定標(biāo)準(zhǔn)比較 比較國際、國內(nèi)土壤pH值測定標(biāo)準(zhǔn)的差異（表1）[5-6]，其差異主要表現(xiàn)在土液比、浸提和平衡時(shí)間、實(shí)驗(yàn)溫度等方面。

2.2 國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)土壤pH值的測定結(jié)果 采用國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測定貴州黃壤pH值的結(jié)果見圖1，由圖1可知，國際標(biāo)準(zhǔn)測得的[pHH2O]值、pHKCl值均高于國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)測得的[pHH2O]值、[pHH2O]值分別為4.73、3.90，而國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測得的[pHH2O]值、pHKCl值分別為4.63、3.74。國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)在以氯化鉀為浸提劑時(shí)的pHKCl值均較以水為浸提劑時(shí)的[pHH2O]值低，國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的△pH（△pH=[pHH2O]-pHKCl）分別為0.83、0.89。

2.3 依據(jù)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測定土壤[pHH2O]值的影響因素 依據(jù)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T1377-2007），固定土液比（1∶2.5）及浸提劑（去除CO2的蒸餾水），研究不同震蕩時(shí)間和靜置時(shí)間對[pHH2O]值的影響，其結(jié)果見圖2。由圖2可知，相同震蕩時(shí)間下，當(dāng)靜置時(shí)間在30～120min內(nèi)，黃壤的[pHH2O]值處于穩(wěn)定，當(dāng)靜置時(shí)間達(dá)180min時(shí)，[pHH2O]值明顯降低。

2.4 依據(jù)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測定土壤pHKCl值的影響因素 依據(jù)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T1377-2007），固定土液比（1∶2.5）和浸提劑（1mol/L氯化鉀），研究震蕩時(shí)間和靜置時(shí)間對pHKCl值的影響。不同震蕩時(shí)間、靜置時(shí)間下土壤pHKCl的測定結(jié)果見表2，數(shù)據(jù)的方差分析結(jié)果見表3。由表2、表3可知，震蕩時(shí)間在5～60min，靜置時(shí)間在30～180min，黃壤的pHKCl值處于穩(wěn)定。震蕩時(shí)間和靜置時(shí)間對黃壤pHKCl值的測定無顯著的影響，且二者間無顯著的交互作用（P>0.05）。

3 討論

本實(shí)驗(yàn)依據(jù)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T1377-2007），研究不同浸提時(shí)間和震蕩時(shí)間對貴州黃壤pH值測定的影響。結(jié)果表明，震蕩時(shí)間在5～60min，靜置時(shí)間在30～180min，震蕩時(shí)間和靜置時(shí)間對pHKCl的測定結(jié)果無顯著的影響。[pHH2O]在震蕩時(shí)間為5～60min，靜置時(shí)間為30～120min時(shí)處于穩(wěn)定;當(dāng)靜置時(shí)間達(dá)180min時(shí)，[pHH2O]值明顯降低。在制備土壤懸濁液時(shí)，若浸提和平衡時(shí)間過短，會影響土壤膠體擴(kuò)散層與自由溶液之間氫離子分布狀況，從而影響測定結(jié)果;若平衡時(shí)間過長，懸濁液中微生物的活動及空氣中的CO2等也會干擾測定[1，3，7]。因此，用電位法測定黃壤pHKCl值和[pHH2O]值時(shí)，為提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和測定效率，以震蕩5min、靜置30min最佳，大批量測定樣品時(shí)最好在2h內(nèi)完成;同時(shí)制備土壤懸濁液所用的容器要能密封。

比較國際、國內(nèi)土壤pH值測定標(biāo)準(zhǔn)，國際標(biāo)準(zhǔn)測得的[pHH2O]值、pHKCl值均高于國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，且2種標(biāo)準(zhǔn)在以氯化鉀為浸提劑時(shí)的pHKCl值均較以水為浸提劑時(shí)的值低。在非石灰性土壤及酸性土壤中，土壤膠體吸附了一部分H+和Al3+。當(dāng)用中性鹽溶液1mol/L氯化鉀浸提時(shí)，土壤膠體表面吸附的H+和Al3+中有部分會被K+交換下來而進(jìn)入溶液，此時(shí)，交換下來的H+以及Al3+的水解作用，使得pHKCl值較以蒸餾水（去除CO2）為浸提劑時(shí)的值低[8]。此外，土液比會影響土壤懸液中離子的濃度，進(jìn)而影響離子活度及溶液平衡過程[3]。對于中性和酸性土壤，一般情況是土壤懸濁液越稀，pH值愈高[7]。國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中土液比一般采用質(zhì)量對體積的混合比率，主要以1∶1、1∶2.5、1∶5居多。國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO 10390：2005）中土液比采用體積對體積的混合比率1∶5。當(dāng)采用質(zhì)量對體積的比率時(shí)，對于密度較低的土壤，懸濁液因土壤濃度太高而呈糊狀，需要重新調(diào)整樣品加入量才能制備懸濁液，這樣會使測得的pH值的可比性下降[9]。因此，為使pH的測定結(jié)果具有可比性，需固定土液比，土液比宜采用體積對體積的混合比率。

國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO10390：2005）中規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液和土壤待測液的溫度要控制在（20±2）℃，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 1377-2007）對此沒有要求。為提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確度、可比性，在測定土壤pH值時(shí)，應(yīng)對溫度加以控制。此外，對于某些土壤，pH計(jì)的測定結(jié)果可能不穩(wěn)定，導(dǎo)致數(shù)據(jù)產(chǎn)生漂移。在這種情況下，可在一個(gè)固定的時(shí)間間隔后讀取pH值，但在記錄結(jié)果時(shí)要注明[10]。

4 結(jié)論

（1）測定貴州黃壤pH值，建議震蕩5min、靜置30min，大批量測定樣品時(shí)最好在2h內(nèi)完成。

（2）對溫度加以控制，可以提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可比性、準(zhǔn)確度。

參考文獻(xiàn)

[1]魯如坤.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

[2]Georges Kogge Kome，Roger Kogge Enang，Bernard Palmer Kfuban Yerima，et al.Models relating soil pH measurements in H2O，KCl and CaCl2 for volcanic ash soilsof Cameroon[J].Geoderma Regional，2018，14：1-8e00185.

[3]吳淑娟，任運(yùn)濤，吳彩霞，等.草地土壤pH值測定方法比較研究[J].土壤通報(bào)，2018，49（2）：343-348.

[4]肖厚軍，王正銀，何佳芳，等.酸性黃壤施用磷石膏對高粱營養(yǎng)生長和膜保護(hù)酶的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，17（4）：637-642.

[5]ISO（International Standard Organization）.Soil Quality-Determination of pH（ISO 10390）[S].2005.

[6]中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.土壤pH的測定（NY/T1377-2007）[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[7]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[8]黃昌勇，徐建明.土壤學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2010.

[9]李強(qiáng)，文喚成，胡彩榮.土壤pH值的測定國際國內(nèi)方法差異研究[J].土壤，2007，39（3）：488-491.

[10]Pansu，M.，Gautheyrou，J.Handbook of soil analysis：Inorganic Analysis[J].Springer，2006：566.

（責(zé)編：張宏民）