设施果蔬绿色栽培中土壤阳离子交换量的几种优化测定方法概述

冮 爽

[沈阳市现代农业研发服务中心（沈阳市农业科学院），辽宁 沈阳 110034]

土壤阳离子交换量（简称CEC）是指土壤胶体所能吸附各类阳离子的总量，单位摩尔/公斤。阳离子主要为钙、镁、钾、钠、氢、铵等带正电荷的养分离子。黏粒和有机质颗粒带有土壤负电荷，可以吸引、保持或释放带正电的养分颗粒（阳离子）。土壤物理性状得到改善时，土壤中的阳离子交换量可得到有效提升。因此，评价土壤保肥能力及土壤改良效果，可通过考察土壤阳离子交换量大小进行，土壤阳离子交换量的值越大，土壤的水化、膨胀和分散能力越强，土壤肥力水平越好。

同时，土壤阳离子交换量作为土壤环境质量评价重要参数，几乎成为土壤质量检测的必检项，且土壤抽样时常常需要多点位抽样比对，检测过程中面临检测数量庞大且样品集中、用时较短的局面。因此采用快速、准确的检测方法进行测定，对土壤质量评估，尤其是大面积土壤环境质量评价至关重要。此外，土壤阳离子交换量的检测及应用涉及范围广泛，目前农业、林业、环境标准中均提出了土壤阳离子交换量测定的不同测定方法，但随着新形势要求，以及近年来新试剂、新仪器的发展应用，研究者在大量工作中不断优化改进检测方法，使得土壤阳离子交换量的测定更加快捷、准确，也为土壤评估及下一步土壤改良措施的制定提供更好支撑。

1 三氯化六氨合钴浸提—分光光度法

1.1 试验方法

称取3克土壤样品，将其放置于容量为150毫升的锥形瓶中，向内加入浓度为1.667 1/100/升的三氯化六氨合钴（[Co(NH3)6]Cl3）溶液25毫升，并用浓度为1摩尔/升的氢氧化钠溶液调节pH至7～8之间，充分摇匀，放置在水浴振荡器内，使用180转/分钟转速振荡30分钟。之后转移至容量为50毫升的离心管中，离心20分钟，取上清液。用水替代三氯化六氨合钴溶液进行同样的操作进行对照。获得的两种上清液，分别置于10毫米比色皿中，用分光光度计在波长475纳米处，测定吸光度A，以及土壤样品未与三氯化六氨合钴交换时溶液的吸光度A0，由公式（1）进行计算。

1.2 方法特点

该检测方法可以应用于比较宽泛的pH范围（1～14），同时在474纳米处有最大吸收峰，通过对HJ 889-2017标准方法的优化，解决了测定酸性土壤时误差大的问题，减少了取样量和检测试剂使用量，提高了方法灵敏度，降低了方法检出限，适用于不同酸碱度土壤的批量分析测试。

2 乙酸铵法

2.1 试验方法

称取过16目筛孔的土壤样品1.00克，放置于容量为50毫升的离心管内，加入浓度为1摩尔/升的乙酸铵40毫升，放置于涡旋振荡仪上振荡1分钟，再在转速4500转/分钟的离心机中离心3分钟，弃去上清液，重复3次。在最后一次涡旋、离心得到的上清液5毫升中，加入pH=10的缓冲液1毫升，适量钙镁指示剂，溶液反应后呈蓝色（钙离子已除尽），土样开始进行下一步处理；若溶液反应后呈紫色，需重复上述洗涤过程，直至土壤中的钙离子被除尽。

向离心管中加入40毫升浓度为 95%的乙醇，放置于涡旋振荡仪上振荡1分钟，再在转速4500转/分钟的离心机中离心3分钟，弃去上清液，重复3次。在最后一次涡旋、离心得到的上清液，滴于白瓷盘中，立即加一滴纳氏试剂，反应不呈现黄色（铵离子已除尽），土样开始进行下一步处理；若出现黄色，需重复上述洗涤过程，直至土壤中的铵离子被除尽。

将离心管内处理好的土样，用80毫升去离子水洗入定氮仪的消化管中，消化管中加入约1克氧化镁，接收瓶中加入浓度为20克/升硼酸溶液10毫升，将消化管装入定氮仪中进行蒸馏（定氮仪参数选择：蒸馏时间4.5分钟，蒸汽量70%）。取下接收瓶，在其中加入3滴甲基红-溴甲酚绿混合指示剂，用浓度为0.1摩尔/升的盐酸标准溶液进行滴定。每份土样至少做2次平行，同时做空白试验。结果按烘干土重，通过公式（2）进行计算。

2.2 方法特点

该检测方法适用于石灰性以外的土壤。通过定氮仪配合漩涡振荡仪进行流程优化，可以加快样品中钙离子和铵离子的去除速度，减少洗涤次数，节约试剂成本，加快蒸馏时间，单批次样品检测效率提高45%，适用于需要大批量速测的样品。

3 EDTA铵盐快速测定法

3.1 试验方法

称取过10目筛孔的土壤样品2.00克，放置于容量100毫升的离心管中，加入60毫升EDTA-乙酸铵混合液（0.005摩尔/升EDTA与1摩尔/升乙酸铵，酸性和中性土壤用pH=7.0，石灰性土壤用pH=8.5），搅拌1～2分钟，放入离心机中3000转/分钟离心3～5分钟，弃去上清液，重复1～3次。加入的60毫升95%乙醇溶液，搅拌1～2分钟，放入离心机中3000转/分钟离心3～5分钟，弃去上清液，重复3次，通过纳氏试剂确定铵离子已除尽。用60毫升去离子水将样品全部洗入消化管，加入1克氧化镁，放在定氮仪上进行蒸馏。

接收瓶中加入25毫升浓度为2%的硼酸吸收液和两滴甲基红-溴甲酚绿指示剂，蒸馏5分钟，用盐酸标准溶液滴定至溶液微红色为终点，同时做空白试验。结果通过公式（3）进行计算。

3.2 方法特点

本方法可以对pH范围在4.0～8.5之间的土壤进行检测，通过对混合液酸碱度的处理，使用一种方法完成批量的土壤检测，大大提高了检测效率，且结果误差都在标准规范允许的范围内。特别是弱酸性、中性和弱碱性土壤，结果误差较小。

4 结语

本文总结了目前设施果蔬绿色栽培中3种最有效的土壤阳离子优化检测方法，其中，三氯化六氨合钴浸提—分光光度法经过对土壤称样量、pH、浸提时间、浸提温度和离心时间的优化后，检测速度更快，精密度更高；乙酸铵法通过定氮仪和漩涡振荡仪的配合，使得洗涤次数明显减少，蒸馏时间显著缩短，对照行业推荐标准，检测效率提高45%；EDTA铵盐快速测定法，利用EDTA和乙酸铵的混合液对土样进行处理后，使检测土壤的pH范围，由酸性—中性，扩展为酸性—碱性，大大增加了方法适用条件范围，尤其是检测常见的弱酸性、中性和弱碱性土壤，结果误差很小。

土壤阳离子交换量作为土壤质量监测与改良的重要参数，常常要求在短时间内开展大批量检测，3种优化后的检测方法，结合了时下较为先进的仪器设备，在大量实际工作中摸索优化而来，大大节省了时间和试剂，提高了检测精密度，参考上述3种检测方法，可以满足不同情况的土壤环境质量评价、地区土壤抽样调查等。