張飛龍

(西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)研究所·西藏拉薩·850032)

Olsen法測(cè)定土壤中有效磷的方法優(yōu)化及檢測(cè)研究

張飛龍*

(西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)研究所·西藏拉薩·850032)

土壤有效磷含量的測(cè)定最常用的方法是碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法(Olsen法)。該方法測(cè)定過(guò)程中有機(jī)質(zhì)對(duì)測(cè)定值影響比較大，一般采用無(wú)磷活性炭吸附的辦法去除有機(jī)質(zhì)的干擾。據(jù)《土壤分析技術(shù)規(guī)范》注釋,測(cè)定時(shí)可建議采用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)于波長(zhǎng)880nm處比色，此波長(zhǎng)處對(duì)浸出的有機(jī)質(zhì)已基本無(wú)吸收，浸提時(shí)可不加活性炭。本實(shí)驗(yàn)擬探討這兩種方法對(duì)土壤有效磷測(cè)定值的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在紫外波長(zhǎng)880nm處對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)背景的干擾能夠有效的去除，測(cè)定值結(jié)果相較與傳統(tǒng)的活性炭法沒(méi)有顯著性差異，測(cè)定過(guò)程具有準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單、快捷、低成本的優(yōu)勢(shì)。故采用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)于波長(zhǎng)880nm處比色能夠準(zhǔn)確的測(cè)定土壤有效磷。

有效磷 有機(jī)質(zhì) 紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 無(wú)磷活性炭

前言

磷是作物生長(zhǎng)必須的大量營(yíng)養(yǎng)元素之一，土壤有效磷的含量決定了是否繼續(xù)施用磷肥的主要因素，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一般采用土壤有效磷的指標(biāo)來(lái)指導(dǎo)施用磷肥[1-5]。土壤有效磷的測(cè)定通常采用碳酸氫鈉法-鉬銻抗比色法( Olsen法)進(jìn)行磷含量的測(cè)定，該方法是浸提土壤有 效磷最經(jīng)典、傳統(tǒng)的方法。由于該方法與作物對(duì)磷肥的反應(yīng)相關(guān)性好，在我國(guó)被作為常規(guī)土壤測(cè) 試方法被采用，該方法是 1954 年 Olsen 等人提出的，適合弱酸性到堿性 pH 范圍的土壤。其作用原理為磷酸根與鉬酸銨作用生成磷鉬雜多酸，加入還原劑將其還原成磷鉬雜多藍(lán)后可用分光光度法測(cè)定其含量[6-9]。磷鉬藍(lán)法常用的還原劑有氯化亞錫、1,2,4-胺基萘酚磺酸、硫酸聯(lián)氨、抗壞血酸等[10]。土壤有效磷的速測(cè)方法多用氯化亞錫作還原劑，氯化亞錫的靈敏度高，顯色快，但顏色不穩(wěn)定?？箟难崾墙瓯粡V泛應(yīng)用的另一種還原劑，它的主要優(yōu)點(diǎn)是生成的顏色穩(wěn)定，干擾離子的影響較小，適用范圍較廣，但顯色慢，需要升溫，通常需要升溫至20℃到40℃。如果溶液中有一定的三價(jià)銻存在時(shí)，則可以大大加快抗壞血酸的還原反應(yīng)，在室溫下也能顯色，即鉬銻抗法[2，7，13-14]。

有機(jī)質(zhì)是土壤成分的重要組成部分，是土壤養(yǎng)分含量高低的重要標(biāo)志，對(duì)土壤磷具有多方面的影響，主要體現(xiàn)在以下幾方面：a.為土壤提供磷素新的吸附位點(diǎn)，極大的增強(qiáng)了土壤對(duì)溶液中磷素的吸附固定作用；b.有機(jī)質(zhì)與土壤黏土中礦物成分的相互作用，可以極大的占據(jù)部分磷的吸附位點(diǎn), 一定程度上減弱了土壤黏土礦物對(duì)磷的吸附固定的強(qiáng)度[10-11]；c.有機(jī)質(zhì)通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的礦化作用釋放一定的磷素，具有對(duì)土壤水溶性磷補(bǔ)充更新的作用[12]；d.有機(jī)質(zhì)提供碳源，能夠促進(jìn)微生物生命活動(dòng)，起到吸收固定土壤溶液中的磷酸根的作用，故具有促進(jìn)磷的生物固定作用。

在有效磷的測(cè)定過(guò)程中，有機(jī)質(zhì)有很強(qiáng)的吸收背景，對(duì)有效磷的測(cè)定造成極大的干擾，必須去除其干擾，才可以準(zhǔn)確的測(cè)定有效磷的含量。碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法(Olsen法)測(cè)定過(guò)程中，傳統(tǒng)的方法一般采用活性炭吸附的方法對(duì)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行吸附，且具有很好的效果。但這種方法繁瑣，工作量大。而采用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)于880nm處就可以很好的去除有機(jī)質(zhì)背景對(duì)有效磷測(cè)定結(jié)果的干擾。本論文通過(guò)對(duì)Olsen法進(jìn)行優(yōu)化，得到了理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試材料

供試土壤采自自治區(qū)農(nóng)科院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)研究所檢測(cè)剩余土樣

1.1.2 儀器設(shè)備

TU-1901型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 7200型可見(jiàn)分光光度計(jì) 恒溫水浴振蕩器

1.1.3 實(shí)驗(yàn)試劑

NaHCO3(PH8.5) 鉬銻貯存液 抗壞血酸(正旋) 磷標(biāo)準(zhǔn)溶液5μg/ml無(wú)磷活性炭：先用1:1的鹽酸溶液浸泡24小時(shí)，然后移置平板漏斗抽氣過(guò)濾，用水淋洗至無(wú)氯離子為止，這樣反復(fù)4-5次，再用碳酸氫鈉溶液浸泡長(zhǎng)達(dá)24小時(shí)左右，然后移置平板漏斗抽氣過(guò)濾，用水洗盡碳酸氫鈉，并至無(wú)磷為止，烘干備用

1.2 方法

1.2.1 活性炭法( Olsen法)

稱(chēng)取通過(guò)2mm孔徑篩的風(fēng)干試樣2.50g，置于200ml塑料瓶中，加入約1g無(wú)磷活性炭，加入25±1℃的碳酸氫鈉浸提劑50.0ml，搖勻，在25±1℃溫度下，于恒溫水浴搖床上用180r/min±20r/min的頻率振蕩30min±1min，立即用無(wú)磷濾紙過(guò)濾于干燥的150ml三角瓶中。

吸取濾液10ml于25ml比色管中，緩慢加入顯色劑5.0ml，慢慢搖動(dòng)，排出CO2后加水定容至刻度，充分搖勻。在室溫高于20℃處放置30min，用1cm光徑比色皿在7200型可見(jiàn)分光光度計(jì)波長(zhǎng)700nm處比色，測(cè)量吸光度。 標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制：吸取5μg/ml的磷標(biāo)準(zhǔn)溶液0，1.00，2.00，3.00，4.00，5.00，6.00mL于25mL比色管中，加入浸提劑10.00ml，顯色劑5.00ml，慢慢搖勻，排出氣泡后加水定容至刻度。系列溶液中磷的濃度依次為0.00，0.20，0.40，0.60，0.80，1.00，1.20μg/ml.測(cè)量吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)及回歸方程。

1.2.2 紫外法( Olsen法)

前處理不加活性炭；用1cm光徑比色皿在TU-1901型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)波長(zhǎng)880nm處比色，測(cè)量吸光度。其余同上。

2 結(jié)果

在Olsen法測(cè)定有效磷的過(guò)程中，紫外法及活性炭法溶液中的含磷量與反應(yīng)生成鉬藍(lán)溶液的顏色的深淺成正比，顏色越深，說(shuō)明含磷量越高。由于碳酸氫鈉土壤浸提液多數(shù)都帶有一定的顏色，多數(shù)為黃色，傳統(tǒng)采用活性炭吸附的方法消除顏色的干擾，但操作步驟繁瑣，且容易帶來(lái)二次污染。

2.1 紫外法不同波長(zhǎng)處測(cè)定效果

實(shí)驗(yàn)采取12個(gè)有機(jī)質(zhì)含量范圍為5.34～50.35 g/kg土樣，每個(gè)土樣測(cè)定三個(gè)平行樣，采用紫外法(ZW法)對(duì)試驗(yàn)土樣有效磷含量值進(jìn)行測(cè)定，最后進(jìn)行測(cè)定結(jié)果平均值比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖：

土樣編號(hào)ZW法700nm處測(cè)定平均值(mg/kg)ZW法880nm處測(cè)定平均值(mg/kg)3-130.829.13-228.614.13-3138.9129.53-4133.1132.63-535.329.93-640.229.13-728.127.83-827.125.93-9150.6135.63-10114.51083-11136.7131.23-1218.913.1

通過(guò)上圖結(jié)果顯示，多數(shù)土壤在700nm 紫外波長(zhǎng)處時(shí)土壤有效磷的測(cè)定結(jié)果高于紫外880nm 波長(zhǎng)處的測(cè)定結(jié)果，產(chǎn)生了一定的正偏差。由此得知土壤有效磷的測(cè)定與有機(jī)質(zhì)背景存在著相關(guān)性，有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤有效磷的測(cè)定結(jié)果存在著干擾。

2.2 在低有機(jī)質(zhì)背景下有效磷測(cè)定效果

實(shí)驗(yàn)采取12個(gè)有機(jī)質(zhì)含量范圍 為5.34 ～10.35 g/kg土樣，每個(gè)土樣測(cè)定三個(gè)平行樣，分別采用活性炭法(HX法)及紫外法(ZW法)對(duì)試驗(yàn)土樣有效磷含量值進(jìn)行測(cè)定，最后進(jìn)行測(cè)定結(jié)果平均值比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖：

土樣編號(hào)HX法測(cè)定平均值(mg/kg)ZW法測(cè)定平均值(mg/kg)1-128.028.01-213.213.11-323.723.51-435.532.61-529.929.81-638.138.11-724.724.91-828.027.91-935.935.61-1068.268.01-1131.231.01-1233.033.1

上述兩組數(shù)據(jù)的測(cè)定結(jié)果通過(guò)差異顯著性方差分析得知，差異性P<0.05，表明兩組數(shù)據(jù)差異性不明顯。

2.3 在高有機(jī)質(zhì)背景下有效磷測(cè)定效果

實(shí)驗(yàn)采取12個(gè)有機(jī)質(zhì)含量范圍為27.34～50.35 g/kg土樣，每個(gè)土樣測(cè)定三個(gè)平行樣，分別采用活性炭法(HX法)及紫外法(ZW法)對(duì)試驗(yàn)土樣有效磷含量值進(jìn)行測(cè)定。其中活性炭法中將活性炭的用量減少至0.3g，最后進(jìn)行測(cè)定結(jié)果平均值比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖：

土樣編號(hào)HX法測(cè)定平均值(mg/kg)ZW法測(cè)定平均值(mg/kg)2-132.529.12-215.114.12-3134.6129.52-4136.0132.62-532.529.92-632.229.12-729.527.82-827.325.92-9136.9135.62-10110.21082-11134.5131.22-1213.913.1

對(duì)上述兩組數(shù)據(jù)的測(cè)定結(jié)果通過(guò)差異顯著性方差分析得知，產(chǎn)生了一定的正偏差，差異性P>0.05，表明兩組數(shù)據(jù)差異性明顯。由此得知在高有機(jī)質(zhì)背景下土壤有效磷的測(cè)定結(jié)果更準(zhǔn)確。

3 討論

通過(guò)方法優(yōu)化前后對(duì)有效磷測(cè)定過(guò)程及結(jié)果的分析得知，紫外法測(cè)定結(jié)果相較與傳統(tǒng)的活性炭法，測(cè)定結(jié)果顯著性差異不明顯。在高有機(jī)質(zhì)及低有機(jī)質(zhì)含量情況下，紫外法測(cè)定值基本與活性炭法測(cè)定值結(jié)果一致。在700nm紫外處測(cè)定值明顯存在一定的正偏差，這說(shuō)明在880nm處紫外對(duì)有機(jī)質(zhì)基本沒(méi)有吸收，能夠準(zhǔn)確的對(duì)土壤有效磷進(jìn)行測(cè)定。

紫外法相較與活性炭法實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)單。無(wú)磷活性炭粉的制作，需要經(jīng)過(guò)繁瑣的步驟，多道工序，成本高昂，同時(shí)給科研人員帶來(lái)了極大的工作量及負(fù)擔(dān)。采用紫外法就為科研人員極大地減輕了工作量，有利于檢測(cè)效率的提高，同時(shí)降低了檢測(cè)成本。

紫外法相較與活性炭法測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定性好，如果所測(cè)土樣，有機(jī)質(zhì)含量過(guò)高，活性炭不能夠完全去除有機(jī)質(zhì)背景，就會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性造成影響，而紫外就不需要面對(duì)這樣的問(wèn)題。

本論文通過(guò)系列實(shí)驗(yàn)，證明了紫外法相較與活性炭法具有明顯的優(yōu)勢(shì)，為檢測(cè)人員在土壤有效磷檢測(cè)工作中，提供了一定的指導(dǎo)意義。

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The Methods Optimization and Detection of the methods Olsen Determinate Soil Available Phosphorus

Zhang feilong

(Institutions of Agricultural Product Quality Standrad and Testing Research, Tibet Academy and Animal Husbandry Sciences, Lhasa 850032, China)

The most commonly used method of the Determination of soil available phosphorus content is sodium bicarbonate extraction Mo-Sb colorimetry (Olsen method). During the determination, Organic matter impact on the measured value is larger，Generally no phosphorus adsorption were used to remove the interference of organic matter。According to the annotation of《the technical specification for soil analysis》,It may recommend using ultraviolet-uisible spectrophotometer at the wavelength of 880nm at the determination of colorimetric,The wavelengths in the leaching of organic matter has been basically no absorption,extraction without activated carbon. This study intends to explore the two methods of measurements of available in soil. Experimental results show that the ultraviolet wavelength of 880 nm to effectively remove the interference of background of soil organic matter,The measurements results, There are no significant difference in comparison with the traditional method of activated carbon, the measurement process is accurate, simple, fast, low-cost advantages. The ultraviolet-uisible spectrophotometer is adopted 880 nm wavelengths of colorto the accurate determination of soil effective phosphorus.

Effective phosphorus Organic matter Ultraviolet-uisible spectrophotometer No phosphorus activated carbon

張飛龍(1987-)，男，研究實(shí)習(xí)員。主要從事土壤常規(guī)項(xiàng)目檢測(cè)。聯(lián)系電話(huà)：17809203127 E-mail：852051708@qq.com