浅谈土壤阳离子交换量测试方法

李清林 杜宗明 王莅 王向浩 陈延彬 王玲曼

【摘 要】简要论述了影响土壤阳离子交换量的因素，并对标准上规定的方法进行优化，操作过程中的注意事项进行细节验证。从而得出前处理“脱钙-去铵”环节效果的好坏会直接影响最终的测定结果。测定过程中要采用严格的质控措施来保证实验结果的准确。

【关键词】土壤阳离子；交换量；测试

土壤颗粒，是由一定含量的水分、空气、矿物质、有机质及一些动植物残体组成。土壤胶体表面带负电荷，表面可吸附阳离子，而这些阳离子可被土壤溶液中的其它阳离子替换下来。土壤阳离子交换量（简称CEC）的大小，代表了土壤可保持的養分数量，即保肥性的高低。因此测定CEC，可以作为改良土壤和合理施肥的重要依据。

土壤的阳离子交换量主要影响因素有：1.土壤的胶体类型；2.土壤的质地，质地越细，其CEC越高。3.土壤的粘性矿物含量；4.土壤溶液的pH值等。当介质pH降低时，土壤微粒表面所负电荷减少，CEC也降低。对酸碱度不同的土壤采用不同的前处理。

对于未知土样，首先要确定其pH值。对于碱性土壤（pH≥7.5），要先氯化铵溶液预处理，对酸中性土样则不需要。测定过程按“脱钙-去铵-蒸馏滴定”的步骤进行。

“脱钙-去铵-蒸馏滴定”环节中有以下技术要点：

1.脱钙过程中所用的1mol/L乙酸铵溶液，要确保其pH值在7.0±0.5左右。为了确保乙酸铵溶液pH值的稳定性，用体积比为1：1的氨水和稀醋酸溶液逐滴滴加，充分摇匀，并用pH计测定准确值。此外，乙酸铵溶液pH值波动对土样CEC值的影响，结果如表1所示。配制好的乙酸铵溶液至于每两天进行一次pH值校核。此外，配制所用水要求是蒸馏水，电导率符合要求。

从表1中可看出，乙酸铵溶液若不为中性，不管酸性还是碱性标土，当其pH值偏低时，测定的结果都在范围下限。可能原因是酸性环境中存在的自由氢离子较多，影响了土样胶体中其他阳离子被铵根离子“替换”，最终浸提结束后，土壤并没有变成饱和的“铵根离子聚合体”，从而使结果偏低。

脱钙过程中，水土接触后，可以直接盖上离心管盖子，沿着管子的方向慢速摇晃离心管2-3min，对称放恒温水浴振荡器中，水平匀速振荡荡30min。每隔10min后，取上清液检验浸出液中有无Ca2+。用恒温水浴振荡器脱钙的优点：一次可处理10-12个样品，效率高；不用反复开停离心机就能取下离心管取出浸出液进行检验；离心法可能5-6次后仍能检验出Ca2+，而用振荡法，土样和乙酸铵溶液接触面积大，浸提效率高，连续浸提30min即可保证钙离子的洗脱干净。连续浸提法和传统离心法结果见表2所示。

从表2可知，连续振荡浸提30min处理和浸提离心法处理，两者测定的CEC值相对偏差不大，而且都能在标土限值范围内。可见，在实际操作中可用振荡法代替离心法，提高工作效率。

2.去铵过程。用无铵乙醇洗脱饱和了铵根离子的土壤胶体，主要是洗掉脱钙过程中加入的过量游离态铵。先将脱钙结束后的水土混合体用离心的方法进行分离，弃去上提液。再往载土的离心管中加入30-40ml乙醇，离心管对称放入离心机中3000～4000r/min离心4-5min，弃去乙醇溶液，如此反复用乙醇洗4-5次，直到最后一次乙醇溶液中无铵离子为止。“去铵”过程一定要确保铵根离子的彻底去除，否则没有被洗脱掉的游离态铵根离子在蒸馏过程中会溢出，最终使测定的结果偏高。

因为去铵过程所用到的乙醇要求无铵离子，所以在使用前要进行检测。可以购买10L或者5L装的无铵工业乙醇。

3.蒸馏，将盛有硼酸吸收液的锥形瓶用缓冲管连接在冷凝管的下端。把经过“脱钙去铵”处理后的土样全部转移入凯氏蒸馏瓶中，控制洗入的水体积在50-80ml。蒸馏前往凯氏瓶中加入2ml液体石蜡和约1g氧化镁固体。用电炉加热蒸馏约20min，流出液到80mL后，用甲基红-溴甲酚绿混合指示剂检查蒸馏是否完全。之后用盐酸标准溶液滴定。样品蒸馏环节，可以借助相关专业蒸馏设备完成样品蒸馏工作，但需要确认蒸馏效果符合本方法要求。

4.待氨全部蒸馏完毕，用已经标定准确浓度的盐酸溶液滴定，同时做空白实验，分别记录消耗的盐酸的体积。盐酸溶液的标定，需要准确称量一定量的硼砂固体，用水配成一定浓度的标准溶液，多次标定取平均值。

5.实验过程中的质控措施：实验室内部质量控制选择正确的方法进行了方法确认。准确度方面，酸性土壤和碱性土壤分别选用了两个标准物质，测量结果都符合定值范围；精密度方面，5%平行样，合格率应达95%。异常样品复检，合格率要求应达到95%。

表3 四种不同标准土样多次测定结果汇总

土壤阳离子交换量结果的准确与否还是在于脱钙和去铵两个过程。一些具体的操作过程，只有在实际实践的过程中才会发现问题，通过不断的优化和探究，可以大大节省成本和精力。

【参考文献】

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