樊曉彥

摘 要

為了準確測定農業(yè)土壤中有機質含量，解決現(xiàn)行農業(yè)行業(yè)標準有機質測定時土壤中較高含量氯離子或存在還原性物質等干擾性問題，本試驗采用了二次灼燒—紅外吸收法間接測定土壤有機質。與NY/T1121.6-2006重鉻酸鉀氧化法進行比對試驗，對土壤國家標準物質GBW07460以及鄂爾多斯地區(qū)土壤樣品連續(xù)測定。結果表明，兩種方法均適用于測定一般土壤樣品中有機質含量。當樣品中存在較高氯離子時，二次灼燒—紅外吸收法不受影響，優(yōu)于重鉻酸鉀氧化法。

關鍵詞

農業(yè)土壤;有機質;灼燒;高頻紅外吸收法

中圖分類號： S153.621 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.11.078

0 前言

土壤有機質是農田土壤的重要組成部分，與農田土壤的物理、化學、生物等許多特性密切相關[1]。同時，土壤有機質是土壤肥力的重要標志之一，在土壤分類和農業(yè)土壤肥力等方面的研究中，土壤有機質的組成、性質和有機碳、氮的轉化一直受到人們的重視。

土壤分析技術規(guī)范[2]及現(xiàn)行農田土壤環(huán)境質量監(jiān)測技術規(guī)范[3]采用農業(yè)行業(yè)標準NY/T1121.6-2006土壤檢測第6部分：土壤有機質的測定[4]，采用重鉻酸鉀氧化法測定土壤有機質，實驗誤差主要來自對滴定終點的判斷。當土壤中存在還原性物質時，消耗重鉻酸鉀會使測定結果偏高。同時，因重鉻酸鉀在酸性條件下與氯離子發(fā)生反應，故該方法也不適用于測定氯化物含量較高的土壤樣品。這就需要其他測定方法作為補充。

謝娟等[5]嘗試采用酸洗+燃燒+紅外吸收法，但該法造成部分溶于酸的有機碳損失，且烘干過程可能又有部分揮發(fā)性有機碳損失，同時殘留酸對儀器造成腐蝕。李林等[6]采用灼燒+重量法，確定適宜的灼燒溫度為350—550℃。但該法需嚴格恒重，土壤吸附水也影響結果準確性。

本試驗采用二次灼燒+紅外吸收法，先利用簡單的物理灼燒處理使有機質全部分解，處理后的樣品經(jīng)高頻紅外碳硫分析儀得到無機碳結果，利用差減法得到有機碳含量，再乘以1.724換算得到有機質含量[7]。試驗表明，該法氯離子及還原性物質的影響，與酸洗+燃燒+紅外吸收法相比，該法避免了因添加化學試劑等引起的樣品污染和變異，從而比較理想的分析結果。

1 試驗部分

1.1 儀器與試劑

HCS-140型高頻紅外碳硫分析儀（上海德凱儀器公司）、SX-10型馬弗爐、EHP-1型數(shù)顯恒溫電熱板、LE84E/02型電子天平、50ml具塞滴定管。

L-CS陶瓷坩堝（25mm×25mm）、純鐵助熔劑（（C%<0.0005%，S%<0.0001%））、錫助熔劑（C%<0.0005%，S%<0.0001%）、金屬鎢粒（C%<0.0005%，S%<0.0001%）、氧氣（99.99%）、鋁鍋（400mm×300mm×200mm）、水銀溫度計（300℃）、250ml錐形瓶、鐵絲籠、硬質試管（Φ25mm×200mm）、工業(yè)用固體石蠟。

重鉻酸鉀（GR）、硫酸亞鐵銨（GR）、硫酸（AR）、鄰菲羅啉指示劑（AR）、氯化鈉（AR）

1.2 試驗樣品

中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所研制的土壤有效態(tài)成分分析標準物質GBW07460（安徽潮土），有機質推薦值10.3±0.3g/kg。以及陜西省地質礦產(chǎn)實驗研究所研制的HTSB-6 土壤有效態(tài)成分分析標準物質（新疆棕漠土），有機質推薦值9.4±0.7g/kg。內蒙古鄂爾多斯農田土壤樣品20件。

1.3 試驗過程

所用瓷坩堝經(jīng)過預處理，在馬弗爐中升溫至1200℃，灼燒4小時，在爐中隨爐冷卻，置于干燥器中備用[8]。

在已添加0.2000g鐵助熔劑、0.2000g錫助熔劑的瓷坩堝中稱取約0.0500g土壤試樣，再添加1.5000g鎢助熔劑，在通氧氣條件下經(jīng)高頻爐高溫燃燒，燃燒產(chǎn)生的二氧化碳經(jīng)過紅外吸收池，測出土壤總碳含量。

稱取約0.0500g土壤試樣于瓷坩堝中，在420℃下置于馬弗爐中灼燒12h，放至冷卻。添加0.2000g鐵助熔劑、0.2000g錫助熔劑、1.5000g鎢助熔劑，在通氧氣條件下經(jīng)高頻爐高溫燃燒，燃燒產(chǎn)生的二氧化碳經(jīng)過紅外吸收池，測出土壤無機碳含量。

得到上述結果后，經(jīng)計算得到土壤有機碳及有機質含量。

另稱取鄂爾多斯農田土壤樣品，據(jù)農業(yè)行業(yè)標準NY/T1121.6-2006土壤檢測第6部分：土壤有機質的測定，采用重鉻酸鉀氧化法與紅外吸收法進行對照。

1.4 儀器參數(shù)

本試驗高頻紅外碳硫分析儀參數(shù)為：頻率20MHZ，輸出功率3.5kW，頂氧流量1.0L/min，分析氣流量2.0L/min，預吹氧時間20s，截止電平7mV，最短分析時間40s，最長分析時間60s，分析通道為2通道，采用單點校準方式。

2 試驗結果

2.1 標準物質測試結果

采用二次灼燒-紅外吸收法，分別獨立稱取11份土壤有效態(tài)成分分析標準物質GBW07460（安徽潮土，有機質推薦值10.3±0.3g/kg）及HTSB-6（新疆棕漠土，有機質推薦值9.4±0.7g/kg）進行測定。測試結果表明，該試驗方法測得的標準物質值均落在標準物質不確定度范圍之內（95%的置信水平），據(jù)農田土壤環(huán)境質量監(jiān)測技術規(guī)范[3]進行判定，說明二次灼燒-紅外吸收法測定土壤有機質準確度是可行的。具體數(shù)據(jù)見表1。

2.2 檢出限

進行全程序空白試驗，用二次灼燒-紅外吸收法對20個空瓷坩堝進行測試，以3倍空白值的標準偏差（測定次數(shù)n≥20）對應的濃度為檢出限[3]。試驗得到該法檢出限為0.002g/kg，遠低于容量法。

2.3 土壤樣品比對結果

抽取內蒙古鄂爾多斯地區(qū)土壤樣品20件，分別用重鉻酸鉀氧化法和二次灼燒-紅外吸收法進行測定其有機質含量。結果按NY/T1121.6-2006土壤檢測第6部分：土壤有機質的測定[4]進行判定，見表2。

2.4 干擾試驗

對中心編號為2018T-1558的土壤樣品進行干擾試驗。等量稱取試樣10份于10個瓷坩堝中，再加入不同量的氯化鈉粉末，再按二次灼燒-紅外吸收法的程序測試。見圖1，測試結果基本穩(wěn)定，說明二次灼燒-紅外吸收法不受土壤中氯離子的干擾。

3 結論

1）通過標準物質誤差分析，二次灼燒-紅外吸收法對GB W07460、HTSB-6標準物質測試結果準確度符合規(guī)范要求。該法可以應用于測定一般農田土壤中有機質含量。

2）最佳條件下（坩堝經(jīng)預處理、儀器條件佳），該法檢出限較容量法低，適用于有機質含量較低的土壤樣品分析。

3）對實際土壤樣品的批量比對試驗，說明該法同樣適用于實際樣品的分析測試。

4）干擾試驗表明，該法不受土壤中氯離子的干擾，這一點優(yōu)于重鉻酸鉀容量法。

5）相比紅外吸收法，重鉻酸鉀容量法因為要判斷滴定終點，其受操作人員影響較大。

6）紅外吸收法自動化程度高，適用于大批量樣品的快速分析。

參考文獻

[1]張愛君，張明普.黃潮土長期輪作施肥土壤有機質消長規(guī)律的研究[J].安徽農業(yè)大學學報，2002，29（1）：60-63.

[2]杜森，高祥照.土壤分析技術規(guī)范（第二版）[M].北京：中國農業(yè)出版社，2006： 36-39

[3]NY/T 395-2012 農田土壤環(huán)境質量監(jiān)測技術規(guī)范.

[4]NY/T1121.6-2006土壤檢測第6部分：土壤有機質的測定.

[5]謝娟，張心昱，王秋鳳等.燃燒法與化學氧化法測定不同pH土壤有機碳之比較[J].土壤通報，2016，44（02）.

[6]李林，李捷，陳俊英，et al.灼燒法與化學法測定土壤有機質對比與擬合分析[J]. 安徽農業(yè)科學，2015（26）：81-83.

[7]鮑士旦.土壤農化分析（第三版）[M].北京：中國農業(yè)出版社，2008：25-38.

[8]魏緒儉，戴學謙，薛江紅.2007.高頻感應燃燒-紅外吸收法測定瓷坩堝空白值的試驗研究[C].冶金標準化與質量，45（05）：20-22.