摘 要 在土壤普查中，土壤有機(jī)質(zhì)是土壤監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)對(duì)象。為探索更快更便利的土壤有機(jī)質(zhì)檢測(cè)方法，通過(guò)分別選擇酸性、中性和堿性土壤，紅壤、灰潮土和黑土，有機(jī)質(zhì)含量低、中、高等9種土壤樣品來(lái)驗(yàn)證《土壤檢測(cè) 第6部分：土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)定》（NY/T 1121.6—2006）的測(cè)定方法在土壤有機(jī)質(zhì)全自動(dòng)智能分析工作站中的應(yīng)用。土壤有機(jī)質(zhì)全自動(dòng)智能分析工作站仍采用重鉻酸鉀氧化-容量法的原理來(lái)進(jìn)行測(cè)定，但實(shí)現(xiàn)了有機(jī)質(zhì)測(cè)定前處理的全自動(dòng)化，避免了人工操作過(guò)程中遇高溫高熱等危險(xiǎn)，同時(shí)可進(jìn)行批量前處理和檢測(cè)，有效提高了檢測(cè)效率。

關(guān)鍵詞 土壤；有機(jī)質(zhì)；全自動(dòng)智能分析

中圖分類(lèi)號(hào)：S153.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.22.010

土壤中的各種動(dòng)植物殘?bào)w，在土壤生物的分解和合成作用下形成各種有機(jī)質(zhì)，包括土壤中的碳、氮、氫、氧及少量的硫、磷和金屬元素等[1-3]。盡管土壤有機(jī)質(zhì)含量只是土壤總量的一小部分，卻對(duì)土壤、作物生長(zhǎng)等有著極其重要的作用[4-5]。土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定主要采用重鉻酸鉀氧化-容量法，該方法具有操作簡(jiǎn)單，干擾較少等優(yōu)點(diǎn)，但由于人工操作高溫油浴的消解步驟存在危險(xiǎn)系數(shù)較高、氣味大、對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境污染較大等缺點(diǎn)，且樣品檢測(cè)結(jié)果受實(shí)驗(yàn)人員的前處理操作水平影響，可能存在人為因素誤差[6-7]。

土壤有機(jī)質(zhì)全自動(dòng)智能分析工作站依然采用重鉻酸鉀氧化-容量法來(lái)進(jìn)行前處理和檢測(cè)，但實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)的自動(dòng)化，能夠全自動(dòng)完成試劑添加、加熱消解、樣品轉(zhuǎn)移、冷卻、滴定及數(shù)據(jù)計(jì)算等土壤有機(jī)質(zhì)檢測(cè)的全過(guò)程[8]。這種分析工作站使用智能機(jī)械臂和智能抓手自動(dòng)取放樣品杯，可同時(shí)進(jìn)行5個(gè)樣品的加熱消解，對(duì)于平行樣，可進(jìn)行同時(shí)加熱消解，確保試驗(yàn)在相同的前處理?xiàng)l件下進(jìn)行，最多可設(shè)定自動(dòng)完成73個(gè)土壤有機(jī)質(zhì)樣品的檢測(cè)任務(wù)，減少了人工成本，提高了檢測(cè)效率。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

分別選擇3種不同酸堿度的土壤質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)樣品即SAS-9（pH=4.31）、ASA-18（pH=6.47）和GBW07495（pH=8.30）；3種不同顏色的土壤標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控樣品即ASA-12（紅壤）、SAS-3（棕壤）和SAS-4（黑土）；3種不同有機(jī)質(zhì)含量的土壤標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控樣品即ASA-5b（有機(jī)質(zhì)含量5.09±0.07 g·kg-1）、GBW07497（有機(jī)質(zhì)含量26.1±1.3 g·kg-1）、ASA-1b（有機(jī)質(zhì)含量46.7±1.8 g·kg-1）。

試劑：硫酸（優(yōu)級(jí)純），國(guó)藥；重鉻酸鉀（優(yōu)級(jí)純），國(guó)藥；七水合硫酸亞鐵（分析純），國(guó)藥；鄰菲羅啉指示劑（分析純），西隴。

1.2 儀器

土壤有機(jī)質(zhì)全自動(dòng)智能分析工作站，上海凈信，型號(hào)JX-S7056；萬(wàn)分之一分析天平；百分之一分析天平；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱。

1.3 分析步驟

1.3.1 樣品前處理

分別選擇不同特性的土壤質(zhì)控樣，3種不同酸堿度的土壤標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控樣品，分別為SAS-9（pH=4.31）、ASA-18（pH=6.47）和GBW07495（pH=8.30）；3種不同顏色的土壤標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控樣品，分別為ASA-12（紅壤）、SAS-3（棕壤）和SAS-4（黑土）；3種不同有機(jī)質(zhì)含量的土壤標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)控樣品，分別為ASA-5b（有機(jī)質(zhì)含量5.09±0.07 g·kg-1）、GBW07497（有機(jī)質(zhì)含量26.1±1.3 g·kg-1）、ASA-1b（有機(jī)質(zhì)含量46.7±1.8 g·kg-1），共驗(yàn)證9種土壤質(zhì)控樣品。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，依照有機(jī)質(zhì)含量范圍準(zhǔn)確稱取通過(guò)0.25 mm孔徑篩風(fēng)干的試樣0.05～0.50 g。同時(shí)，進(jìn)行空白試驗(yàn)。

1.3.2 儀器操作

1）打開(kāi)儀器和電腦，打開(kāi)Soil Robot軟件，進(jìn)入軟件主界面，檢測(cè)串口連接狀態(tài)成功后，點(diǎn)擊確認(rèn)機(jī)械臂回到原點(diǎn)。2）選擇系統(tǒng)參數(shù)配置界面，確認(rèn)溫度、時(shí)長(zhǎng)、滴定及溶液系數(shù)等是否正確。對(duì)待測(cè)樣品系列的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。3）編輯實(shí)驗(yàn)樣品序列，并對(duì)單個(gè)樣品的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。確認(rèn)無(wú)誤后，點(diǎn)擊啟動(dòng)任務(wù)，樣品測(cè)試實(shí)驗(yàn)開(kāi)始[7]。

1.4 計(jì)算

土壤有機(jī)質(zhì)含量計(jì)算公式為

式中：Wox為土壤有機(jī)質(zhì)含量，g·kg-1；C為硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol·L-1；V0為空白試驗(yàn)所消耗硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；V為試樣測(cè)定所消耗硫酸亞鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；0.003為1/4碳原子的毫摩爾質(zhì)量，g；1.724為由有機(jī)碳換算成有機(jī)質(zhì)的系數(shù)；m為稱取風(fēng)干試樣的質(zhì)量，g[9-10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 空白試驗(yàn)結(jié)果

分別稱取6份0.2 g灼燒的浮石粉進(jìn)行空白平行測(cè)試試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。經(jīng)計(jì)算，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.15%，小于5%，符合該方法驗(yàn)證要求。

2.2 精密度與準(zhǔn)確度

2.2.1 不同酸堿度的土壤精密度與準(zhǔn)確度試驗(yàn)

選取3種不同酸堿度的土壤質(zhì)控樣SAS-9（pH=4.31）、ASA-18（pH=6.47）和GBW07495（pH=8.30）標(biāo)準(zhǔn)品，分別平行測(cè)定6次。結(jié)果如表2所示，3種不同酸堿度的土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定值均處于樣品證書(shū)質(zhì)量要求范圍內(nèi)，且平行測(cè)定結(jié)果允許差也在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.45%、0.76%和1.25%，相對(duì)誤差分別為2.34%、2.10%和3.64%，準(zhǔn)確度和精密度均符合要求。

2.2.2 不同顏色的土壤精密度與準(zhǔn)確度試驗(yàn)

選取3種不同顏色的土壤質(zhì)控樣ASA-12（紅壤）、ASA-13（灰潮土）和SAS-4（黑土）標(biāo)準(zhǔn)品，分別平行測(cè)定6次。結(jié)果如表3所示，3種不同顏色的土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定值均處于樣品證書(shū)質(zhì)量要求范圍內(nèi)，且平行測(cè)定結(jié)果允許差也在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.14%、2.41%和1.10%，相對(duì)誤差分別為1.65%、1.42%和2.06%，準(zhǔn)確度和精密度均符合要求。

2.2.3 不同有機(jī)質(zhì)含量的土壤精密度與準(zhǔn)確度試驗(yàn)

選取3種不同有機(jī)質(zhì)含量的土壤質(zhì)控樣ASA-5b、GBW07497、ASA-1b標(biāo)準(zhǔn)品，分別平行測(cè)定6次。結(jié)果如表4所示，3種不同有機(jī)質(zhì)含量的土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品測(cè)定值均處于樣品證書(shū)質(zhì)量要求范圍內(nèi)，且平行測(cè)定結(jié)果允許差也在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為5.01%、0.85%和0.79%，相對(duì)誤差分別為1.79%、2.94%和2.37%，準(zhǔn)確度和精密度均符合要求。

3 結(jié)論與討論

本文研究土壤有機(jī)質(zhì)全自動(dòng)智能分析工作站在《土壤檢測(cè) 第6部分：土壤有機(jī)質(zhì)的測(cè)定》（NY/T 1121.6—2006）的測(cè)定方法中的應(yīng)用。本試驗(yàn)通過(guò)分別選擇pH=4.31的酸性土壤、pH=6.47的中性土壤和pH=8.30的堿性土壤；紅壤、灰潮土和黑土；有機(jī)質(zhì)含量為5.09±0.07 g·kg-1、有機(jī)質(zhì)含量為26.1±1.3 g·kg-1、有機(jī)質(zhì)含量為46.7±1.8 g·kg-1共9種土壤質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)樣品來(lái)驗(yàn)證土壤有機(jī)質(zhì)全自動(dòng)智能分析工作站是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)果表明，其平行測(cè)定結(jié)果允許差、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對(duì)誤差都在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，準(zhǔn)確度和精密度均符合要求。

土壤有機(jī)質(zhì)全自動(dòng)智能分析工作站能夠自動(dòng)完成土壤有機(jī)質(zhì)的分析過(guò)程和計(jì)算過(guò)程，且數(shù)據(jù)具有可追溯功能，全自動(dòng)分析過(guò)程有效降低了人為誤差，節(jié)省了時(shí)間成本，提高了檢測(cè)效率，且整機(jī)儀器使用通風(fēng)罩，減少了化學(xué)藥品氣味的擴(kuò)散。自動(dòng)消解加熱功能避免了檢測(cè)人員接觸高溫?zé)嵊?，也避免了檢測(cè)人員長(zhǎng)時(shí)間接觸危險(xiǎn)化學(xué)藥品，從而降低了危險(xiǎn)系數(shù)。自動(dòng)加液功能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)把控加液量，減少了加液環(huán)節(jié)的人為誤差。自動(dòng)計(jì)算功能可在單個(gè)樣品完成實(shí)驗(yàn)后，自動(dòng)計(jì)算給出有機(jī)質(zhì)的測(cè)定結(jié)果，減少了實(shí)驗(yàn)人員的工作量，并能及時(shí)得到結(jié)果信息。因此，土壤有機(jī)質(zhì)全自動(dòng)智能分析工作站將是提高土壤有機(jī)質(zhì)檢測(cè)效率和實(shí)驗(yàn)室管理標(biāo)準(zhǔn)的有力工具。

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（責(zé)任編輯：張春雨）