郭艷

摘 要：有機質(zhì)是土壤的重要組成部分，是作物養(yǎng)分管理中的重要因素之一，土壤有機質(zhì)含量的測定也是指導合理施肥的重要依據(jù)之一。不同有機質(zhì)檢測方法測定的結(jié)果也不盡相同，本文通過分析3種不同原理有機質(zhì)檢測方法的優(yōu)缺點，為有機質(zhì)測定方法的比較和測定結(jié)果在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用提供建議。

關(guān)鍵詞：有機質(zhì);灼燒法;化學氧化法;光譜法

中圖分類號：S-3

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190930007

有機質(zhì)是土壤固相組成的主要成分之一，雖然有機質(zhì)含量僅占土壤重量很小一部分（我國土壤有機質(zhì)含量一般在0.2%～7.5%，大多數(shù)土壤有機質(zhì)含量僅為0.5%～2.5%）[1]，但是土壤有機質(zhì)與土壤的物理、化學以及生物學特性存在千絲萬縷的關(guān)系，是土壤的重要組成部分。土壤有機質(zhì)含量能有效評價土壤的肥力狀況，對于指導合理施肥有重要的作用，同時對于保護土壤環(huán)境和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展也有重要的意義。本文通過實驗室不同有機質(zhì)測定方法之間的對比，希望能為有機質(zhì)檢測方法選擇和結(jié)果應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1?有機質(zhì)測定方法

土壤有機質(zhì)的測定方法較多，常用的方法有干燒法、濕燒法，容量分析法（比如：重鉻酸鉀容量法（外加熱法）和稀釋熱法（水合熱法））、比色法、直接灼燒法等，容量分析法是常規(guī)實驗室使用較普遍的方法之一[2]。根據(jù)土壤有機質(zhì)測定原理不同，檢測方法主要分為灼燒法和化學氧化法2種。其中灼燒法是通過高溫條件，使有機質(zhì)分解出CO2，通過灼燒前后樣品質(zhì)量的變化或CO2的分解量推算有機質(zhì)含量的一種方法?；瘜W氧化法是通過氧化土壤有機碳所消耗氧化劑的量來確定有機質(zhì)含量的一種方法。實驗室常用的重鉻酸鉀氧化-外加熱（容量法）、堿溶比色法等屬于化學氧化法[3]。灼燒法和化學氧化法，是直接進行有機碳含量的測定方法，相對于而言光譜法則是一種根據(jù)有機質(zhì)的光譜特征間接測定有機質(zhì)含量的方法。因此，根據(jù)檢測的原理，本文主要針對TOC分析法，重鉻酸鉀氧化-外加熱法（容量法）以及土壤光譜法三種方法進行對比和分析。

1.1?灼燒法-TOC分析法

灼燒法是通過碳氮自動分析儀并結(jié)合高溫電爐等前處理設(shè)備進行有機質(zhì)檢測的方法，常用的檢測設(shè)備包括總有機碳（TOC）分析儀、High TOC II分析儀、CNS元素分析儀等[4]，其儀器原理基本相似，是將有機碳通過高溫（350～1000℃）氧化碳成為CO2，通過灼燒前后的質(zhì)量差或者通過測量釋放出CO2量，推算有機質(zhì)的含量。灼燒法操作相對簡便，可以直接進行原始土樣檢測，無需復(fù)雜的前處理，檢測效率較高，適合實驗室批量樣品的測定[5]。

TOC分析法，是通過添加鹽酸除去土壤樣品中無機碳對測量結(jié)果的影響，直到反應(yīng)完全，樣品不再起泡，將烘干的樣品放入TOC分析儀中，在高溫條件下，通過觸媒的催化作用，將有機碳完全氧化成為CO2，在凈化混合氣體之后，提純CO2氣體，然后通過紅外檢測器檢測確定樣品中有機碳的含量[5]。雖然TOC分析儀測定具有操作簡單、分析時間短、樣品消耗少等優(yōu)點，但是樣品預(yù)處理過程中殘留的酸會嚴重影響設(shè)備的使用壽命，而且TOC分析儀價格偏高，因此該方法未得到有效的推廣和普及[6]。

1.2?化學氧化法重鉻酸鉀氧化-外加熱法（容量法）

化學氧化法在酸性環(huán)境中通過不同的氧化劑氧化土壤中的有機碳，根據(jù)氧化劑的消耗量來測算有機質(zhì)的含量，這種檢測方法能夠消除碳酸鹽對測定結(jié)果的影響，操作相對簡便，結(jié)果準確度也較高。重鉻酸鹽氧化法、過硫酸鹽氧化法、臭氧氧化法和微波消解法等均采用了化學氧化法的原理。常規(guī)實驗室常用的方法是重鉻酸鉀氧化-外加熱法（容量法）：在高溫條件下，用過量的重鉻酸鉀-硫酸溶液氧化土壤中有機碳，并用硫酸亞鐵標準溶液回滴過量的重鉻酸鉀，通過氧化過程中消耗重鉻酸鉀的量推算有機碳含量[6]，結(jié)合轉(zhuǎn)化系數(shù)計算有機質(zhì)的含量。為了能夠有效地消解土壤中的有機碳，通過稀釋加熱或者外加熱的方式進行加熱，其中外加熱法氧化溫度較高（170～180℃），實驗室一般采用油浴加熱，有機碳的氧化率可達90%～95%（相對于干燒法），本測定方法計算有機質(zhì)含量需要輔助校正系數(shù)1.1，由于消解程度不同，不同質(zhì)地的土壤檢測結(jié)果存在一定的差異。

1.3?土壤光譜法

土壤的光譜反射特性是土壤基本性質(zhì)之一，與土壤的物化性質(zhì)密切相關(guān)[7]。不同土壤形態(tài)發(fā)射的特征曲線也有所不同，這種特性為研究土壤性狀提供了新的途徑和指標[8]。土壤有機質(zhì)光譜測定法是一種間接有機質(zhì)的檢測方法，該方法是根據(jù)土壤自身的光譜特點，通過有機質(zhì)在特定光譜帶中反射率的變化估測有機質(zhì)含量。土壤光譜分析具有分析速度快，能夠?qū)崿F(xiàn)樣品的在線檢測和無損檢測。趙鎖勞[9]等在2002年首次嘗試了運用光譜法對我國黃土區(qū)有機質(zhì)含量進行分析評價，石樸杰[10]等通過以河南永城礦區(qū)復(fù)墾農(nóng)田為例，對土壤有機質(zhì)的實測含量與光譜測定結(jié)果進行線性分析，建立了多種有機質(zhì)含量和高光譜估測模型，為土壤有機質(zhì)含量的特征光譜測定奠定了基礎(chǔ)。

2?有機質(zhì)測定方法優(yōu)缺點比較

綜上對常用有機質(zhì)測定方法的分析，不同的有機質(zhì)檢測方法由于檢測原理和分析設(shè)備的不同，存在著各自的優(yōu)缺點。

2.1?灼燒法

灼燒法操作簡單，適合大量樣品的快速測定。目前，TOC分析儀測定土壤有機碳含量的方法已經(jīng)被普遍接受，可以相對快速地完成實驗室批量樣品的測定。就TOC分析法本身而言，有機碳測量值與有機質(zhì)含量之間的轉(zhuǎn)化系數(shù)為經(jīng)驗系數(shù)，對于不同質(zhì)地的土壤而言，其檢測結(jié)果存在差異。

2.2?化學氧化法

化學氧化法可以通過容量法和比色法來測定有機質(zhì)含量，不需要高端的預(yù)處理和檢測設(shè)備。重鉻酸鉀氧化—外加熱法（容量法）被廣泛用作實驗室中土壤有機質(zhì)含量的檢測。但是該方法必須對待測土樣進行風干處理，樣品的前處理工作量較大。水稻土等處于長期淹水狀態(tài)的土壤，由于還原性物質(zhì)較多，重鉻酸鉀用量較多，會間接導致測定結(jié)果虛高。如果土壤有機質(zhì)含量超過150g/kg，在樣品稱樣量較少的情況下，測定結(jié)果會出現(xiàn)偏差。

2.3?土壤光譜法

光譜法操作簡單、方便，適合快速估測土壤有機質(zhì)含量。但是光譜測定過程中，測定標準不統(tǒng)一，由于土壤光譜形成是多種因素作用的結(jié)果，不同的土壤類型其光譜特征有所不同，諸如樣品處理不一致等因素可能導致結(jié)果差異，而且光譜儀設(shè)備價格昂貴，限制了其使用范圍。但是利用光譜法檢測相近地塊有機質(zhì)含量，可以滿足省時、省力和高效的要求。

3?結(jié)論與展望

常規(guī)的方法測定有機質(zhì)，通過現(xiàn)場采樣，實驗室化學分析，耗時、費力、效率低，但是具有一定的通用性，尤其是重鉻酸鉀氧化法廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實踐和科研、教學等領(lǐng)域。相比而言，光譜法在測定土壤有機質(zhì)具有更多的優(yōu)勢，尤其是結(jié)合了遙感技術(shù)，光譜測定有機質(zhì)含量將顯示出巨大的應(yīng)用前景。然而由于土壤光譜的復(fù)雜性和土壤光譜測定的標準不統(tǒng)一，測定設(shè)備昂貴等因素的限制，光譜的測定方法未能得到廣泛的推廣和應(yīng)用。

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