酸性土壤中有效磷測(cè)定方法改進(jìn)

周冬梅，梁 攀，姜 穎，湯展鵬，尚建華，呂新新

（1.武漢盤古數(shù)字檢測(cè)有限公司，武漢 湖北 430200；2.中國(guó)科學(xué)院武漢植物園公共技術(shù)中心，武漢 湖北 430200）

土壤中的磷元素是植物健康生長(zhǎng)不可缺少的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一，了解土壤中有效磷含量，才能更好地指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。雖然有效磷只是一個(gè)相對(duì)指標(biāo)，但是其可以表征土壤的相對(duì)供磷水平，可用來(lái)判斷是否必要施用磷肥［1］。土壤中磷的測(cè)定方法有生物法［2］、同位素示蹤法［3］、樹(shù)脂法［4］和化學(xué)分析方法。其中最常見(jiàn)的是化學(xué)分析方法，除了國(guó)內(nèi)外使用較多的Bray 1法［1］、Olsen法（NaHCO3法）［1］、MehlichⅢ法［1］、ASI法（土壤養(yǎng)分系統(tǒng)分析法）［5］外，還有我國(guó)農(nóng)業(yè)部制定的有效磷測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1121.7—2014《土壤檢測(cè) 第7部分：土壤有效磷的測(cè)定》［6］和國(guó)家林業(yè)局制定的LY/T 1232—2015《森林土壤磷的測(cè)定》［7］。

筆者分別以NY/T 1121.7—2014標(biāo)準(zhǔn)方法和改進(jìn)的方法（土壤加浸提液后在離心管中浸提，浸提完畢后直接離心，用普通指示劑甲基橙替代管制試劑2，4-二硝基酚）測(cè)定酸性土壤中有效磷，并進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，發(fā)現(xiàn)用改進(jìn)方法與標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)得的結(jié)果在數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和精密度方面都非常好。另外，相比標(biāo)準(zhǔn)方法，改進(jìn)方法實(shí)驗(yàn)過(guò)程更簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)周期大幅度縮短，試劑安全、易得。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器及試劑

儀器：TU-1901紫外分光光度計(jì)，北京譜析通用儀器有限責(zé)任公司；超純水機(jī)；智能恒溫?fù)u床HWYC-100，常州丹瑞實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有限公司；離心機(jī)。

試劑：鹽酸、硫酸、氨水、氟化銨、硼酸，均為分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；酒石酸銻鉀，化學(xué)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；鉬酸銨，分析純，廣東光華科技股份有限公司；抗壞血酸，分析純，科密歐化學(xué)試劑有限公司；2，4-二硝基酚、甲基橙，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：土壤有效態(tài)成分標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)黑龍江黑土ASA-7（GBW07458），w（P2O5）（32±4）mg/kg，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所；磷標(biāo)準(zhǔn)試劑（203964），ρ（P2O5）（1.52±0.06）mg/L，環(huán)境保護(hù)部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所；磷標(biāo)準(zhǔn)溶液（199023-2），ρ（P2O5）1 000 mg/L，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。

1.2 樣品前處理

參照標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1121.1—2006［8］中的樣品制備方式，將風(fēng)干后的土壤平鋪在制樣板上，用木棍和塑料棒碾壓，并將植物殘?bào)w、石塊等侵入體和新生體剔除干凈，細(xì)小已斷的根須用靜電吸附的方法清除。壓碎的土樣要全部通過(guò)2 mm孔徑篩，混勻后備用。

準(zhǔn)確稱取2組過(guò)篩后的土壤樣品5.00 g（精確至0.01 g）。第1組完全參考標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1121.7—2014［6］進(jìn)行前處理操作。第2組將土壤樣品置于100 mL的離心管中，加入（25±1）℃的氟化銨-鹽酸浸提液50 mL，逐個(gè)置于連體杯中，然后放入恒溫振蕩箱，按照設(shè)定好的程序于25～35℃以190 r/min頻率振蕩30 min。將離心管取出放入離心機(jī)中離心5 min，離心完畢后迅速移取離心液進(jìn)行測(cè)定。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

將1 000 mg/L的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液用水分步稀釋成5 mg/L，分別吸取1.00、2.00、4.00、6.00、10.00 mL于50 mL容量瓶中，加入NH4F-HCl浸提液10 mL，再加入30 g/L的硼酸溶液10 mL，加水至30 mL。配制兩組相同的標(biāo)準(zhǔn)溶液。

第1組標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入2滴2，4-二硝基酚指示劑，用硫酸溶液或氨水溶液調(diào)節(jié)至溶液剛出現(xiàn)微黃色，加入鉬銻抗顯色劑5 mL，用水定容，搖勻。然后轉(zhuǎn)移至比色管，于25℃的恒溫?fù)u床中放置30 min后，用1 cm光徑比色皿在700 nm進(jìn)行比色測(cè)定。

第2組中加入1滴甲基橙指示劑，用硫酸溶液或氨水溶液調(diào)節(jié)至溶液剛出現(xiàn)橙黃色，其余步驟同第1組。

1.4 樣品測(cè)定

（1）國(guó)標(biāo)法：將1.2節(jié)中第1組試樣液取出10 mL至50 mL比色管中，加入2滴2，4-二硝基酚指示劑，用硫酸溶液或氨水溶液調(diào)節(jié)至溶液剛出現(xiàn)微黃色。其余步驟同標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制過(guò)程。

（2）改進(jìn)方法1：另取1.2節(jié)第1組試樣液10 mL至50 mL比色管中，加入1滴甲基橙指示劑，用硫酸溶液或氨水溶液調(diào)節(jié)至溶液剛出現(xiàn)橙黃色，其余步驟同標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制過(guò)程。

（3）改進(jìn)方法2：取1.2節(jié)中第2組試樣液10 mL至50 mL比色管中，加入1滴甲基橙指示劑，用硫酸溶液或氨水溶液調(diào)節(jié)至溶液顏色剛出現(xiàn)橙黃色。其余步驟同標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制過(guò)程。

2 實(shí)驗(yàn)條件的選擇

2.1 指示劑對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線線性及準(zhǔn)確度的影響

2，4-二硝基酚和甲基橙作為指示劑繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程、相關(guān)系數(shù)見(jiàn)圖1，磷標(biāo)準(zhǔn)試劑（203964）的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

圖1 不同指示劑對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線線性的影響

表1 指示劑對(duì)標(biāo)準(zhǔn)曲線準(zhǔn)確度的影響

從圖1可知，采用兩種指示劑繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程基本一致，且相關(guān)系數(shù)均大于0.999 5。從表1可知，采用2種指示劑測(cè)定值均在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書規(guī)定的真值范圍內(nèi)，即使用2，4-二硝基酚和甲基橙這兩種指示劑都可得到滿意的結(jié)果。但是2,4-二硝基酚性質(zhì)不穩(wěn)定，是一種易爆品，受到公安部門的管制，而且其有較大毒性，在環(huán)境中殘留時(shí)間長(zhǎng)，難以生化降解，是環(huán)境中典型有機(jī)污染物之一［9］。而甲基橙按規(guī)范使用性質(zhì)則較為穩(wěn)定，且其毒性較小，因此甲基橙作為指示劑更具優(yōu)勢(shì)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)方法與改進(jìn)方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定結(jié)果的影響

分別采用國(guó)標(biāo)法和改進(jìn)方法2對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品ASA-7中P2O5進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)試與精密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果 mg/kg

由表2可知，有證土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)ASA-7使用兩種不同的前處理方式的6次測(cè)定結(jié)果均在證書給定的范圍內(nèi)，且6次測(cè)定值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于2%，滿足NY/T 1121.7—2014規(guī)定的“＞20 mg/kg，相對(duì)偏差≤5%”的要求，精密度良好。

2.3 實(shí)際土壤樣品準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)和精密度實(shí)驗(yàn)

分別采用國(guó)標(biāo)法與2種改進(jìn)方法測(cè)定有效磷含量不同的20個(gè)實(shí)際土壤樣品，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 實(shí)際土壤樣品測(cè)定結(jié)果

從表3可知，3種方法測(cè)定結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于5%；標(biāo)準(zhǔn)方法，標(biāo)準(zhǔn)方法前處理、甲基橙為指示劑改進(jìn)方法，以及離心管浸提、甲基橙為指示劑改進(jìn)方法的RSD分別為0.90%～4.02%、0.56%～4.12%和0.56%～2.65%。改進(jìn)后方法可取得滿意結(jié)果，同時(shí)，采用離心方式分離精密度優(yōu)于過(guò)濾方式。

用F檢驗(yàn)分別來(lái)比較國(guó)標(biāo)法、改進(jìn)方法2測(cè)定結(jié)果的精密度，當(dāng)α=0.05時(shí)，根據(jù)表3數(shù)據(jù)可計(jì)算出F=1.02，查F檢驗(yàn)臨界值表，F(xiàn)0.05（19，19）=2.168，F(xiàn)0.05（19，19）＞F，說(shuō)明兩組結(jié)果的精密度無(wú)顯著差異。再用t檢驗(yàn)比較，根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)可計(jì)算出，當(dāng)α=0.05時(shí)，t=0.082，查t檢驗(yàn)臨界值表，t（38，95%）=2.024，t

通過(guò)實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)部分樣品采用標(biāo)準(zhǔn)方法浸提后的過(guò)濾液很渾濁，需要進(jìn)行二次過(guò)濾，降低檢測(cè)效率的同時(shí)也增加了樣品被污染的風(fēng)險(xiǎn)。而在離心管中浸提，浸提完成后直接離心，這種方式可大幅度縮短檢測(cè)時(shí)間，同時(shí)也降低了樣品被污染的可能性，提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)論

使用NY/T 1121.7—2014方法與改進(jìn)后的方法測(cè)定酸性土壤中的有效磷，分析了不同指示劑和前處理過(guò)程對(duì)酸性土壤中有效磷測(cè)定結(jié)果的影響。采用離心管中浸提，浸提完畢后直接離心，用普通指示劑甲基橙替代管制試劑2，4-二硝基酚的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，精密度、準(zhǔn)確度良好。此外實(shí)驗(yàn)過(guò)程簡(jiǎn)單，試劑安全易得，實(shí)驗(yàn)周期大幅度縮短，適用于酸性土壤中有效磷的分析檢測(cè)。