野外土壤pH值快速测定方法研究

邓　强，杨定清，雷绍荣，周　娅，罗丽卉，王　棚

(四川省农业科学院分析测试中心，四川 成都 610066 )



野外土壤pH值快速测定方法研究

邓强，杨定清*，雷绍荣，周娅，罗丽卉，王棚

(四川省农业科学院分析测试中心，四川 成都 610066 )

摘要：按照标准方法对土壤进行前处理，分别用酸度计法(实验室常用经计量认证过的酸度计和便携式酸度计)、pH试纸法(广泛pH试纸法和精密pH试纸法)测定了土壤pH，用以考察不同pH测定原理下土壤悬浊液酸度的准确性，结果表明：酸度计法有较高的准确性，且经计量认证过的酸度计和便携式酸度计测定结果间无显著差异，而试纸法则不适合土壤悬浊液酸度的测定。另外，用实验室去CO2超纯水和超市出售的饮用纯净水进行了前处理比较，并用便携式酸度计测量了土壤pH，结果表明：两种前处理间无显著差异。因此，可采用饮用纯净水和便携式酸度计进行野外土壤pH测定，该法准确可靠，简单易行，适合户外操作。

关键词：土壤pH；野外；测定

1 前言

pH 是判断土壤理化性质最重要的指标之一[1]，测定土壤pH 是土壤农化分析中常见的项目[2]。土壤pH不仅要影响土壤养分的有效性及土壤肥力, 而且要影响土壤中Cu 、 Zn 、Pb 、Cd 、Mn 、Cr 和Ni 等重金属元素的存在形态、有效性及迁移转化[3]。在自然条件下, 土壤酸化是一个非常缓慢的过程, 但由于人为活动的影响, 比如酸雨、土壤高强度耕作和不当的农田施肥措施等，加速了土壤酸化过程[4,5]，导致我国土壤酸化现象普遍。而土壤酸化是限制大多数作物生长的一个主要环境胁迫因子[6]，同时pH是影响土壤吸附重金属的重要因素之一[7]，其后果是导致土壤中有害重金属活性增加，极易进入生长中的农作物，通过食物链进入人体，危害人类身体健康，近年来湖南、广东出现的“镉米”风波，很多米厂纷纷倒闭，几乎成为社会问题。现在政府每年投入大量资金治理土壤镉污染，其中一个重要内容就是通过调节土壤酸度来“钝化”土壤中重金属镉含量，使其不容易被水稻吸收，进而生产出安全的稻米。因此，如何准确快速测定土壤pH就显得非常重要。

目前pH值的测定方法有电位法、比色法、pH值酸度计测定法、混合指示剂比色法[8]等。在测量土壤pH值时，标准方法是采用酸度计进行测量，也有人把比色法用于土壤pH的测定[9]。酸度计法测量土壤pH值时一般在实验室完成，需具备电源和经计量认证过的酸度计，同时要求使用去CO2蒸馏水等。比色法简单快速，但由于试验人员的主观误差较大，同时土壤浸出液中含有大量其他各种阴阳离子，由于这些离子的干扰会导致指示剂结构变化的不确定性，进而可能导致错误的测定结果。本研究通过对经计量认证过的酸度计、便携式酸度计、广泛pH试纸法和精密pH试纸法法进行比对，并选用实验室去CO2超纯水和市售纯净水做前处理比较，以期寻找一种准确、可靠、简单易行的野外土壤pH测定方法。

2材料与方法

2.1供试材料

试验于2015年3月在四川省农科院分析测试中心进行。共采集了72个不同酸度范围的土样,土壤采集后经风干、磨细、过2mm筛后待用。实验室经计量认证过的酸度计(型号：PHS-3C+酸度计)，便携式酸度计(型号：SIN-PH-100)，广泛 pH试纸(上海三爱思)，精密pH试纸(上海三爱思)，去CO2超纯水，超市出售饮用纯净水。

2.2试验方法

2.2.1试纸法与仪器法的比较选取32个土样严格按照农业部行业标准NY/T 1121.2-2006要求进行前处理，分别用经计量认证过的酸度计，便携式酸度计，广泛 pH试纸和精密pH试纸对同一溶液进行pH测定。

2.2.2实验室超纯水与超市售纯净水前处理差异显著性研究选取40个土样分成2组，按照农业部行业标准NY/T 1121.2-2006要求，一组加入实验室去CO2超纯水，一组加入超市售纯净水进行前处理，统一用便携式酸度计测定pH值。

3结果与讨论

3.1不同检测方法的比较

由表1可知，在测定pH=4.00和pH=6.86的标准缓冲液时，酸度计法和试纸法均能较好地得出结果，说明2种方法都适合纯水溶液介质的酸度测定。

以经计量认证过的酸度计为准，其他方法与之比较，从图1可以看出，32个土壤处理液中，便携式酸度计与经计量认证过的酸度计测量值几乎处于同一曲线上，两者差异性不大，从图2可以看出，精密pH试纸测定值几乎就在5.4左右，与经计量认证过的酸度计测量结果相差巨大，从图3可以看出，广泛pH试纸测定值与经计量认证过的酸度计测定值部分吻合。

再进一步使用IBM SPSS Statistics 19软件进行差异显著性检验，结果见表2。由表2可知，便携式酸度计与经计量认证过的酸度计测量结果差异不著性，而精密pH试纸和广泛pH试纸与经计量认证过的酸度计测量结果差异达极显著水准(P<0.001)。

从以上结果和分析可以看出，酸度计法和试纸法在测定标准缓冲液时，结果间无明显差异，说明4种方法对纯水溶液介质的酸度测定无影响。但对土壤悬浊液进行测定时，各种方法间就出现了差异，主化非常迟钝。再进一步使用IBM SPSS Statistics 19要与方法原理有关，便携式酸度计和经计量认证过的酸度计原理一致，都是采用氢离子选择性电极，通过玻璃膜产生的膜电位，来计算氢离子的浓度，不受溶液中氧化剂或还原剂的影响，玻璃膜不易因杂质的作用而中毒，能在各种胶体溶液和有色溶液中应用，因此便携式酸度计和经计量认证过的酸度计无论是测定纯粹的水溶液介质还是含有其他各种干扰离子的溶液时结果都较稳定可靠。而精密pH试纸和广泛pH试纸的原理是指示剂在不同的酸度范围因其结构的改变而呈现不同的颜色来判断溶液的酸度，纯水溶液介质简单，无其他氧化性或还原性干扰离子存在，因此在用pH4.00和6.86的标准缓冲液验证其可靠性时，试纸法都能得到较好的结果，但土壤浸出液则很复杂，含有大量其他各种阴阳离子，由于这些离子的干扰会导致指示剂结构变化的不确定性，进而影响测定结果的准确性，特别是精密pH试纸，其测定值基本稳定在5.4，对土壤溶液的酸度变软件进行差异显著性比较后，只有便携式酸度计与经计量认证过的酸度计结果接近，2组结果间无显著性差异。

表1　不同检测方法土壤pH测定结果

图1　经计量认证过的酸度计与便携式酸度计测量结果比较

图2　经计量认证过的酸度计与精密pH试纸测量结果比较

图3　经计量认证过的酸度计与广泛 pH试纸测量结果比较

图4　2种前处理测定结果比较

表2　不同检测方法土壤pH测定结果的差异显著性(LSD法，字母标记法)

同列英文字母不同表示差异显著。

表3　不同前处理测定结果

3.2浸提土壤所用水溶液比较

按照农业部行业标准NY/T 1121.2-2006要求，一组加入实验室去CO2超纯水，一组加入超市售纯净水进行前处理，统一用便携式酸度计测定土壤悬浊液pH值。结果见表3。对表3数据作图4，可以看出使用去CO2超纯水和超市出售的饮用纯净水作为土壤浸出液得出的pH值几乎处于同一曲线上，无明显差异。在进一步使用IBM SPSS Statistics 19软件进行差异显著性检验，两组数据在α=0.05和α=0.01条件下均不存在显著性差异。

从以上研究可以看出，在土壤pH测定中，市售饮用纯净水完全可以替代实验室去CO2超纯水。

4 结论

采用便携式酸度计和市售饮用纯净水完全可以代替实验室土壤pH测定的标准方法。该法准确、可靠、简单易行，适合野外土壤pH快速测定。

参考文献：

[1]李学垣. 土壤化学[M]. 北京: 高教出版社, 2001.

[2]张敏,谢运球,冯英梅,等.浸提用水对测定土壤pH 值的影响[J].河南农业科学,2008,(6):58-60.

[3]李婷, 张世熔, 干文芝. 成都平原土壤pH 的时空分布特征及影响因素研究[J]. 四川农业大学学报, 2006, 24(3):313-318.

[4] 许中坚, 刘广深, 俞佳栋.氮循环的人为干扰与土壤酸化[J].地质地球化学, 2002, 30 (2):74 -78.

[5] 蔡泽江,孙楠,王伯仁,等.长期施肥对红壤pH、作物产量及氮、磷、钾养分吸收的影响[J].植物营养与肥料学报，2011(01).

[6]CreganPD,ScottBJ.Soilacidification anagricultural and environmental problem.In:PratleyJE,RobertsonA.eds.Agriculture and the Environmental Imperative.Melbourne[J]. CSIRO Publishing, 1998.98-128.

[7] Anderson M A,Rubin A J.Adsorption of inorganics at solid-liquid interfaces[M].Ann Arbor,Mich.: Anm Arbor Science Publishers Inc,1981.1-357.

[8] 蒋实, 徐争启, 张成江. 四川省万源市土壤pH 值测定及土壤酸碱度分析[J]. 安徽农业科学, 2009, 37(25):12 105-12 108.

[9]高飞,李昌伟,于跃跃,等. 改进电位法测定土壤pH方法的探讨[J].中国农技推广，2014(07).

收稿日期：2016-2-1

基金项目：公益性行业(农业)科研专项“农产品产供安全过程管控技术研究与示范(201303088-6)”；国家农产品质量安全风险评估重大专项“粮油作物产品未知危害因子识别与已知危害因子安全性评估(GJFP201500701)”

作者简介：邓强(1985-)，男，四川梓潼人，2008年毕业于四川农业大学农业资源与环境专业，农艺师，主要从事农业环境分析。*为通讯作者。