不同粒徑土壤樣品速效鉀及緩效鉀檢測方法研究

范麗 黃耀蓉 趙迪 藍家田 曹舒蕾

四川省耕地質(zhì)量與肥料工作總站，四川成都

鉀是植物生長的必需元素，從植物營養(yǎng)的角度可以分為速效鉀、緩效鉀和礦物鉀。速效鉀是指土壤中易被作物吸收利用的鉀，其含量是表征土壤鉀素供應(yīng)狀況的重要指標(biāo)之一。緩效鉀是土壤速效鉀的直接來源，對土壤速效鉀的補給起著重要作用，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中尤為重要[1]。目前，針對速效鉀和緩效鉀較為常用測定方法分別為乙酸銨振蕩浸提-火焰光度法和熱硝酸浸提-火焰光度法[2]。該方法需要提供可通過1 mm 孔徑篩的風(fēng)干土壤樣品，而土壤其他有效態(tài)養(yǎng)分（如有效磷、有效硫、有效硅等）的檢測，通常要求供檢測的土壤樣品為通過2 mm 孔徑篩的風(fēng)干樣品[3-8]。這些有效態(tài)養(yǎng)分均是評價土壤肥力狀況重要的檢測指標(biāo)，但是因為方法要求的樣品粒徑不一致，除制備2 mm 粒徑的樣品外，還需特別制備1 mm 粒徑樣品，以供土壤速效鉀、緩效鉀的檢測，不僅耗時費力，還增加制樣成本。

本文通過選擇不同分布區(qū)域、不同含量范圍、不同土壤類型的9 種土壤，對其粒徑分別為1 mm 和2 mm 樣品的速效鉀、緩效鉀進行測定，并對結(jié)果進行分析，探討不同粒徑土壤樣品對檢測結(jié)果的影響，以優(yōu)化樣品制備要求，提高工作效率，降低檢測成本。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗樣品

供試土壤包括廣東赤紅壤（水稻土），湖南紅壤，貴州黃壤，四川水稻土（灰沖積母質(zhì)）、四川紫色土，河北褐土，陜西黃綿土，新疆灰漠土和吉林黑土等9種土壤，基本涵蓋了我國不同區(qū)域的典型土壤類型，風(fēng)干后進行處理。

1.1.2 試驗儀器

智能振蕩器（HZQ-QX），火焰光度計（FP410），恒溫油浴鍋（HH-S）。

1.1.3 試驗試劑

乙酸銨溶液，c(CH3COONH4)=1.0 mol/L，硝酸溶液，c(HNO3)=1 mol/L，c(HNO3)=0.1 mol/L，鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液，c(K)=100μg/mL。

1.2 方法

1.2.1 試驗方法

供試的9種風(fēng)干土壤分別制備成1 mm 和2 mm 兩種粒徑的樣品，測定其速效鉀和緩效鉀含量，每個粒徑的樣品重復(fù)測定6 次，統(tǒng)計6 次結(jié)果的平均值、相對標(biāo)準(zhǔn)偏差、平均值的相對偏差等數(shù)據(jù)。

1.2.2 試驗步驟

速效鉀的分析步驟：精確稱取樣品5.00 g 于200 mL塑料瓶中，加入50.0 mL 乙酸銨溶液，蓋緊瓶塞，在20～25 ℃、150 ～180 r/min 條件下振蕩30 min，立即干過濾，棄去最初濾液。濾液直接在火焰光度計上進行測定，同時做空白試驗。

繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：分別吸取鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00、3.00、6.00、9.00、12.00、15.00 mL 于50 mL 容量瓶中，用乙酸銨溶液定容，即為濃度0、6、12、18、24、30 μg/mL 的鉀標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。用火焰光度計進行測定，以鉀濃度為0的溶液調(diào)節(jié)儀器零點，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

緩效鉀的分析步驟：精確稱取樣品2.50 g 于100 mL消煮管中，加入25.0 mL 濃度為1 mol/L 的硝酸溶液，搖勻，在瓶口放置彎頸小漏斗，放入130～140 ℃的油浴中，煮沸10 min（從沸騰開始準(zhǔn)確計時，保持油浴溫度在120～130 ℃），取出消煮管，稍冷，趁熱干過濾于100 mL 容量瓶中，用0.1 mol/L 硝酸溶液洗滌消煮管3～4 次，冷卻后用0.1 mol/L 硝酸溶液定容，在火焰光度計上進行測定。同時做空白試驗。

繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：分別吸取鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00、3.00、6.00、9.00、12.00、15.00 mL 于50 mL 容量瓶中，加入15.5 mL濃度為1 mol/L 的硝酸溶液，用水定容，即為濃度0、6、12、18、24、30 μg/mL的鉀標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。用火焰光度汁測定，以鉀濃度為0的溶液調(diào)節(jié)儀器零點，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.3 結(jié)果計算

式中：c1——查標(biāo)準(zhǔn)曲線或求回歸方程而得待測液中鉀的濃度數(shù)值，μg/mL；

c0——查標(biāo)準(zhǔn)曲線或求回歸方程而得樣品空白中鉀的濃度數(shù)值，μg/mL；

V1——浸提劑體積，50.0 mL；

m1——樣品的質(zhì)量，5.00 g；

式中：c2——查標(biāo)準(zhǔn)曲線或求回歸方程而得待測液中鉀的濃度數(shù)值，μg/mL；

c0——查標(biāo)準(zhǔn)曲線或求回歸方程而得樣品空白中鉀的濃度數(shù)值，μg/mL；

V2——浸提劑體積，25.0 mL；

m2——樣品的質(zhì)量，2.50 g；

w1——速效鉀含量，mg/kg。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同粒徑土壤樣品速效鉀、緩效鉀檢測結(jié)果

從表1可以看出，供試的9種土壤速效鉀含量范圍在23～479 mg/kg 之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD（%）范圍在0～4.43%之間，1 mm 和2 mm 粒徑樣品相對偏差范圍在0.09%～3.81%之間。緩效鉀含量范圍在192～1 217 mg/kg之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD（%）范圍在0.15%～3.59%之間，1 mm 和2 mm 粒徑樣品相對偏差范圍在0.23%～2.55%之間。相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD（%）和相對偏差均小于5%，能滿足實驗室檢測精密度要求。

表1 9種土壤1 mm和2 mm粒徑速效鉀、緩效鉀檢測結(jié)果

2.2 不同粒徑土壤樣品速效鉀、緩效鉀檢測結(jié)果統(tǒng)計分析

對9 種土壤兩個粒徑速效鉀、緩效鉀6 次測定結(jié)果的平均值進行T 檢驗，結(jié)果見表2，速效鉀T=0.813，緩效鉀T=0.142，均小于查表值T(0.05,8)=2.31，可見不同粒徑土壤樣品速效鉀、緩效鉀的測定結(jié)果無顯著差異。

表2 9種土壤1 mm和2 mm粒徑速效鉀、緩效鉀測定結(jié)果T檢驗

3 結(jié)論與討論

供試的9 種土壤，速效鉀含量范圍在23～479 mg/kg之間，緩效鉀含量范圍在192～1 217 mg/kg之間，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD（%）和相對偏差均小于5%，能滿足實驗室的精密度要求，且通過T 檢驗，1 mm 和2 mm 粒徑的土壤樣品檢測結(jié)果無顯著差異。因此，可以用粒徑為2 mm 的土壤樣品代替粒徑為1 mm 的土壤樣品進行土壤速效鉀、緩效鉀的測定，與其它主要的土壤有效態(tài)成分測定粒徑保持一致，從而提高制樣工作效率，降低制樣成本。

土壤有效態(tài)養(yǎng)分的提取過程，是在確定的條件下，使用合適的浸提劑將土粒表面吸附的養(yǎng)分離子交換出來的過程，這一過程不僅與養(yǎng)分元素的種類有關(guān)，更與土壤樣品的粒徑有關(guān)[9]。人們通常認(rèn)為，土壤粒徑越小，其比表面積就會越大，浸提交換出來的有效態(tài)養(yǎng)分也會越多，養(yǎng)分元素的檢測結(jié)果也應(yīng)該更高，但實際的情況比較復(fù)雜，鐘清清等[10]的研究表明，粒徑對旱田與水田土壤理化指標(biāo)測定的影響不同，錢新標(biāo)等[11]的研究結(jié)果是，不同粒徑的樣品對土壤分析結(jié)果存在一定的影響，2 mm 的樣品檢測結(jié)果變異系數(shù)明顯大于1 mm 的樣品，趙會娥等[12]的研究發(fā)現(xiàn)，1 mm 粒徑土壤樣品的檢測結(jié)果精密度略高于2 mm粒徑土壤樣品。本研究僅對土壤速效鉀和緩效鉀的測定結(jié)果進行分析，結(jié)果表明1 mm 與2 mm 粒徑的土壤樣品檢測結(jié)果無顯著差異。

土壤有效態(tài)養(yǎng)分的含量指的是使用確定的浸提劑，在確定的檢測條件下，提取的養(yǎng)分含量，是相對含量，而不是絕對含量。檢測條件不僅關(guān)系到目前檢測結(jié)果的應(yīng)用，更關(guān)系到當(dāng)前數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)能否進行對比，因此，樣品粒徑這個檢測條件的選擇和確定具有重要意義。1927年國際土壤學(xué)會規(guī)定[13]，用于測定土壤有效態(tài)養(yǎng)分的樣品需要全部通過1 mm 孔徑篩，如pH值、有效磷、有效氮等，而用于測定土壤物理指標(biāo)的樣品則需要全部通過2 mm 孔徑篩，如土壤機械組成等，但從上世紀(jì)90 年代我國土壤顆粒分級采用國際制以來，用于測定土壤有效態(tài)養(yǎng)分的樣品的前處理由原來的全部通過1 mm 篩改為全部通過2 mm篩[14]，而且2011 年印發(fā)的《測土配方施肥技術(shù)規(guī)范（修訂版）》也要求用于測定土壤有效態(tài)養(yǎng)分的樣品需要全部通過2 mm 孔徑篩。因此，為了歷史數(shù)據(jù)的有效利用和傳承，在本文研究的基礎(chǔ)上，建議使用2 mm 粒徑的土壤樣品進行土壤速效鉀、緩效鉀的測定。