衡水湖周边土壤中有机质含量的测定

王焕英

（衡水学院化工学院，河北衡水053000）

土壤中的有机质是植物生长必需的矿质养分和有机养分的源泉[1]，也是土壤能够保持现有稳定结构的重要保证。土壤中的有机质对植物、农作物的生长具有直接或间接的作用[2]，但也会因为区域不同、土壤管理方式不同以及当地气候条件的差异而有所不同。因此要了解一个地区土壤的肥力状况，以及在该地区种植作物的经济效益的优劣，就需要对该地域的土壤有机质含量进行准确的测定。文献调研结果表明，当前土壤有机质含量测定方法有目视比色法[3]、灼烧法、分光光度法[4]等，目视比色法虽具有实验方法简单，易于操作，仪器精简，能快速给出结果等优点，但测定误差相对较大，准确度不够高；灼烧法测定方法简单，但是灼烧过程需要的条件要求较高，灼烧所需的时间也较长，费时费力，而且测定结果误差也较大，有一定的局限性；分光光度法有实验温度不好控制，油浴味道较大等缺点；重铬酸钾容量法[5]也称为外加热法，是国家标准指定的测定方法，该法需要的仪器简单，实验要求的条件不高且易于操作，测得结果准确度高，故本文采用重铬酸钾容量法来测定衡水湖周边土壤中有机质的含量。

1 实验部分

1.1 实验原理

重铬酸钾容量法是采用返滴定法测定土壤中有机质的含量，即在170℃～180℃温度下，首先用稍过量的酸性K2Cr2O7标准溶液氧化土壤中的有机碳，再用标准FeSO4溶液滴定剩余的K2Cr2O7，根据实验过程中参与反应的FeSO4标液的体积，可计算出有机碳的含量,最后通过公式推算出有机质的含量。

有关反应方程式如下:

2K2Cr2O7+3C+8H2SO4

→K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O

K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4

→K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+8H2O

实验中，以邻菲罗啉为显色指示剂，FeSO4标准溶液为滴定剂，开始时溶液为K2Cr2O7的橙色，滴定过程中溶液逐渐呈现为绿色（Cr3+），待到临近实验终点时溶液变为灰绿色。当FeSO4标准溶液过量半滴时，溶液则变成棕红色，且在30s内溶液的颜色未发生改变则表示到达滴定终点。

土壤有机质含量的计算公式如下：

有机质（%）=[C（Vo-V）×0.003×1.724×1.1]/风干样重×100%

式中：C—FeSO4的浓度，mol/L；V0—空白试验中消耗FeSO4体积，mL；V—待测土样消耗FeSO4标准溶液的体积，mL；0.003—1/4mmol碳的克数；1.724—土壤有机碳折算成土壤有机质的经验系数；1.1—校正系数（用此法氧化率为90%）。

1.2 实验步骤

1.2.1 FeSO4标准溶液的配制

准确称量55.60gFeSO4，将其溶解于适量的蒸馏水中，加入1.5mL6mol/LH2SO4溶液，配制于1000mL容量瓶中。

1.2.2 K2Cr2O7标准溶液的配制

准确称取9.800gK2Cr2O7,溶解于100mL蒸馏水中，微热使之溶解，将溶解后的溶液配制于250mL容量瓶中。

1.2.3 指示剂的配制

准确称取0.3250gFeSO4和0.7425g邻菲罗啉，溶于100mL蒸馏水中，完全溶解后贮存于棕色滴瓶中待用。

1.2.4 FeSO4标准溶液的标定

用移液管移取K2Cr2O7溶液5mL至250mL锥形瓶中，再用量筒分别量取5mL6mol/LH2SO4和15mL蒸馏水同样加入到锥形瓶中，滴加邻菲罗啉指示剂3～5滴，用配制好的FeSO4溶液滴定，待溶液恰好由橙色变为棕红色为止。平行测定三次。

1.2.5 空白实验与土样测定

准确称取通过80～100目筛的土壤样品（三种不同深度，预先处理好）0.5g[6]左右于小烧杯中，加入标定好的K2Cr2O7溶液5mL，浓H2SO45mL，加热至185℃～190℃[7]，保持溶液沸腾5min，静置冷却。冷却后的烧杯内容物转移到250mL锥形瓶中，加入邻菲罗啉指示剂3～5滴，摇匀待测。最后用标定好的FeSO4溶液对样品进行滴定，溶液由橙色逐渐变至棕红色，0.5mL不褪色即为终点。实验过程中用二氧化硅或硅砂代替土壤样品做两组空白试验，取两组实验所消耗的FeSO4溶液体积平均值。

2 结果与讨论

2.1 实验数据

2.1.1 FeSO4溶液的标定

表1 FeSO4标定数据表

2.1.2 土样测定实验数据表

表2 土壤样品测定实验数据表

2.1.3 空白实验数据表

表3 空白实验数据表

2.2 结果计算

由以上实验数据以及计算公式，计算得出衡水湖周边土壤有机质的含量为0.7%～1.1%。

2.3 准确度试验

按照1.2.5的实验方法对三种不同深度的土壤样品分别测定三次，结果如表4～表6。

表4 土壤样品1实验数据表

表5 土壤样品2实验数据表

表6 土壤样品3实验数据表

根据所得的计算结果表明，由重铬酸钾氧化法实验测得衡水湖周边三种土壤有机质深度按由浅到深，含量分别为1.07%、0.84%、0.72%，测定结果的RSD%值分别为0.93%、1.19%、0.93%，结果表明，通过氧化土壤中的有机碳，然后滴定出所消耗的标定物，进而换算出有机质含量的实验方法能够获得比较满意的结果，表明该方法的准确度较好。

2.4 精密度试验（表7）

表7 精密度实验数据表

对取自衡水湖周边的土壤样品按照上面实验方法进行分析测定，按计算公式得到土壤中的有机质含量，将预先处理好的土样样品重复测定11次，根据实验测得的数据计算出RSD%为0.94%，表明按照此种方法测得的数据精密度高。

3 结论

重铬酸钾容量法是土壤中有机质含量测定的国家标准方法。该法相较于其他实验方法而言，操作较为简单，仪器价格低廉，而且不需要对土壤样品进行过多复杂繁琐的预处理，所得的实验结果准确性好，精密度高。

实验测得衡水湖周边土壤中有机质的含量在0.7%～1.1%之间，从选取的三种有深度差异的土壤样品的实验数据发现，有机质含量在土壤中的分布为自上而下逐步降低，具有明显的递变规律。土壤中有机质含量作为表明土壤肥力丰沃或贫瘠的一个重要标志，它和矿物质的含量有着相当重要的联系。通过参阅文献得知，一般耕地耕层中有机质的含量仅仅占到土壤干重的0.5%～2.5%，耕层以下的有机质含量就更少了。尽管如此，有机质的作用依然不小。在农民的日常耕作中，常常把有机质含量比较多的土壤称作为“油土”。通常有机质占到土壤干重的1%左右，对于土壤来说是一种常态，而如果有机质含量能够达到土壤干重的5%则算很高了。