衡水湖周邊土壤中有機(jī)質(zhì)含量的測定

王煥英

（衡水學(xué)院化工學(xué)院，河北衡水053000）

土壤中的有機(jī)質(zhì)是植物生長必需的礦質(zhì)養(yǎng)分和有機(jī)養(yǎng)分的源泉[1]，也是土壤能夠保持現(xiàn)有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的重要保證。土壤中的有機(jī)質(zhì)對植物、農(nóng)作物的生長具有直接或間接的作用[2]，但也會因?yàn)閰^(qū)域不同、土壤管理方式不同以及當(dāng)?shù)貧夂驐l件的差異而有所不同。因此要了解一個(gè)地區(qū)土壤的肥力狀況，以及在該地區(qū)種植作物的經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)劣，就需要對該地域的土壤有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行準(zhǔn)確的測定。文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果表明，當(dāng)前土壤有機(jī)質(zhì)含量測定方法有目視比色法[3]、灼燒法、分光光度法[4]等，目視比色法雖具有實(shí)驗(yàn)方法簡單，易于操作，儀器精簡，能快速給出結(jié)果等優(yōu)點(diǎn)，但測定誤差相對較大，準(zhǔn)確度不夠高；灼燒法測定方法簡單，但是灼燒過程需要的條件要求較高，灼燒所需的時(shí)間也較長，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且測定結(jié)果誤差也較大，有一定的局限性；分光光度法有實(shí)驗(yàn)溫度不好控制，油浴味道較大等缺點(diǎn)；重鉻酸鉀容量法[5]也稱為外加熱法，是國家標(biāo)準(zhǔn)指定的測定方法，該法需要的儀器簡單，實(shí)驗(yàn)要求的條件不高且易于操作，測得結(jié)果準(zhǔn)確度高，故本文采用重鉻酸鉀容量法來測定衡水湖周邊土壤中有機(jī)質(zhì)的含量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

重鉻酸鉀容量法是采用返滴定法測定土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，即在170℃～180℃溫度下，首先用稍過量的酸性K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液氧化土壤中的有機(jī)碳，再用標(biāo)準(zhǔn)FeSO4溶液滴定剩余的K2Cr2O7，根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中參與反應(yīng)的FeSO4標(biāo)液的體積，可計(jì)算出有機(jī)碳的含量,最后通過公式推算出有機(jī)質(zhì)的含量。

有關(guān)反應(yīng)方程式如下:

2K2Cr2O7+3C+8H2SO4

→K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O

K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4

→K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+8H2O

實(shí)驗(yàn)中，以鄰菲羅啉為顯色指示劑，F(xiàn)eSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液為滴定劑，開始時(shí)溶液為K2Cr2O7的橙色，滴定過程中溶液逐漸呈現(xiàn)為綠色（Cr3+），待到臨近實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)時(shí)溶液變?yōu)榛揖G色。當(dāng)FeSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液過量半滴時(shí)，溶液則變成棕紅色，且在30s內(nèi)溶液的顏色未發(fā)生改變則表示到達(dá)滴定終點(diǎn)。

土壤有機(jī)質(zhì)含量的計(jì)算公式如下：

有機(jī)質(zhì)（%）=[C（Vo-V）×0.003×1.724×1.1]/風(fēng)干樣重×100%

式中：C—FeSO4的濃度，mol/L；V0—空白試驗(yàn)中消耗FeSO4體積，mL；V—待測土樣消耗FeSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；0.003—1/4mmol碳的克數(shù)；1.724—土壤有機(jī)碳折算成土壤有機(jī)質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)；1.1—校正系數(shù)（用此法氧化率為90%）。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1 FeSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

準(zhǔn)確稱量55.60gFeSO4，將其溶解于適量的蒸餾水中，加入1.5mL6mol/LH2SO4溶液，配制于1000mL容量瓶中。

1.2.2 K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

準(zhǔn)確稱取9.800gK2Cr2O7,溶解于100mL蒸餾水中，微熱使之溶解，將溶解后的溶液配制于250mL容量瓶中。

1.2.3 指示劑的配制

準(zhǔn)確稱取0.3250gFeSO4和0.7425g鄰菲羅啉，溶于100mL蒸餾水中，完全溶解后貯存于棕色滴瓶中待用。

1.2.4 FeSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定

用移液管移取K2Cr2O7溶液5mL至250mL錐形瓶中，再用量筒分別量取5mL6mol/LH2SO4和15mL蒸餾水同樣加入到錐形瓶中，滴加鄰菲羅啉指示劑3～5滴，用配制好的FeSO4溶液滴定，待溶液恰好由橙色變?yōu)樽丶t色為止。平行測定三次。

1.2.5 空白實(shí)驗(yàn)與土樣測定

準(zhǔn)確稱取通過80～100目篩的土壤樣品（三種不同深度，預(yù)先處理好）0.5g[6]左右于小燒杯中，加入標(biāo)定好的K2Cr2O7溶液5mL，濃H2SO45mL，加熱至185℃～190℃[7]，保持溶液沸騰5min，靜置冷卻。冷卻后的燒杯內(nèi)容物轉(zhuǎn)移到250mL錐形瓶中，加入鄰菲羅啉指示劑3～5滴，搖勻待測。最后用標(biāo)定好的FeSO4溶液對樣品進(jìn)行滴定，溶液由橙色逐漸變至棕紅色，0.5mL不褪色即為終點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)過程中用二氧化硅或硅砂代替土壤樣品做兩組空白試驗(yàn)，取兩組實(shí)驗(yàn)所消耗的FeSO4溶液體積平均值。

2 結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.1.1 FeSO4溶液的標(biāo)定

表1 FeSO4標(biāo)定數(shù)據(jù)表

2.1.2 土樣測定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表2 土壤樣品測定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

2.1.3 空白實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表3 空白實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

2.2 結(jié)果計(jì)算

由以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及計(jì)算公式，計(jì)算得出衡水湖周邊土壤有機(jī)質(zhì)的含量為0.7%～1.1%。

2.3 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

按照1.2.5的實(shí)驗(yàn)方法對三種不同深度的土壤樣品分別測定三次，結(jié)果如表4～表6。

表4 土壤樣品1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表5 土壤樣品2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表6 土壤樣品3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

根據(jù)所得的計(jì)算結(jié)果表明，由重鉻酸鉀氧化法實(shí)驗(yàn)測得衡水湖周邊三種土壤有機(jī)質(zhì)深度按由淺到深，含量分別為1.07%、0.84%、0.72%，測定結(jié)果的RSD%值分別為0.93%、1.19%、0.93%，結(jié)果表明，通過氧化土壤中的有機(jī)碳，然后滴定出所消耗的標(biāo)定物，進(jìn)而換算出有機(jī)質(zhì)含量的實(shí)驗(yàn)方法能夠獲得比較滿意的結(jié)果，表明該方法的準(zhǔn)確度較好。

2.4 精密度試驗(yàn)（表7）

表7 精密度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

對取自衡水湖周邊的土壤樣品按照上面實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行分析測定，按計(jì)算公式得到土壤中的有機(jī)質(zhì)含量，將預(yù)先處理好的土樣樣品重復(fù)測定11次，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的數(shù)據(jù)計(jì)算出RSD%為0.94%，表明按照此種方法測得的數(shù)據(jù)精密度高。

3 結(jié)論

重鉻酸鉀容量法是土壤中有機(jī)質(zhì)含量測定的國家標(biāo)準(zhǔn)方法。該法相較于其他實(shí)驗(yàn)方法而言，操作較為簡單，儀器價(jià)格低廉，而且不需要對土壤樣品進(jìn)行過多復(fù)雜繁瑣的預(yù)處理，所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性好，精密度高。

實(shí)驗(yàn)測得衡水湖周邊土壤中有機(jī)質(zhì)的含量在0.7%～1.1%之間，從選取的三種有深度差異的土壤樣品的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)質(zhì)含量在土壤中的分布為自上而下逐步降低，具有明顯的遞變規(guī)律。土壤中有機(jī)質(zhì)含量作為表明土壤肥力豐沃或貧瘠的一個(gè)重要標(biāo)志，它和礦物質(zhì)的含量有著相當(dāng)重要的聯(lián)系。通過參閱文獻(xiàn)得知，一般耕地耕層中有機(jī)質(zhì)的含量僅僅占到土壤干重的0.5%～2.5%，耕層以下的有機(jī)質(zhì)含量就更少了。盡管如此，有機(jī)質(zhì)的作用依然不小。在農(nóng)民的日常耕作中，常常把有機(jī)質(zhì)含量比較多的土壤稱作為“油土”。通常有機(jī)質(zhì)占到土壤干重的1%左右，對于土壤來說是一種常態(tài)，而如果有機(jī)質(zhì)含量能夠達(dá)到土壤干重的5%則算很高了。