羅麗娟　沈丕賢　張峻　歐陽銳　曹俊　李延

摘要?[目的]為便捷、準確、綠色化地測定山地和耕地土壤有機質(zhì)含量。[方法]采用烘箱加熱法，對土壤有機質(zhì)測定的保溫溫度、時間進行研究，分析其與油浴法測定土壤有機質(zhì)含量的差異。[結(jié)果]烘箱加熱法測定土壤有機質(zhì)的最優(yōu)保溫溫度為170?℃，最優(yōu)保溫時間為25～30?min。選擇保溫溫度170?℃、保溫時間30?min的條件測定的土壤有機質(zhì)含量與油浴法測定值顯著相關(guān)。2種方法測定的土壤有機質(zhì)含量沒有明顯差異，烘箱加熱法測定的有機質(zhì)標準差、相對標準偏差較油浴法測定的小。[結(jié)論]烘箱加熱法測定土壤有機質(zhì)有較高的準確度和重現(xiàn)性，可準確分析山地和耕地土壤中有機質(zhì)含量。

關(guān)鍵詞?土壤;有機質(zhì);烘箱加熱法;綠色消化

中圖分類號?S153文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2019）16-0225-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.16.064

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Study?on?Green?Digestion?Technique?for?Determination?of?Soil?Organic?Matter

LUO?Li?juan，SHEN?Pi?xian，ZHANG?Jun?et?al?（College?of?Resources?and?Environment，F(xiàn)ujian?Agriculture?and?Forestry?University，F(xiàn)uzhou，F(xiàn)ujian?350002）

Abstract?[Objective]In?order?to?determine?the?content?of?soil?organic?matter?in?mountain?and?arable?land?in?a?convenient，accurate?and?green?manner.[Method]The?heat?preservation?temperature?and?time?of?soil?organic?matter?determination?were?studied?by?using?oven?heating?method，andthe?difference?between?soil?organic?matter?content?by?oven?heating?method?and?oil?bath?heating?method?was?analyzed.[Result]The?optimum?condition?for?determination?of?soil?organic?matter?by?oven?heating?method?was?170?℃?under?thermal?insulation?25-30?min.And?the?content?of?soil?organic?matter?determined?by?selecting?170?℃?temperature?and?30?min?time?was?extremely?significantly?related?to?that?determined?by?oil?bath?method.There?was?no?significant?difference?in?soil?organic?matter?content?measured?by?the?two?methods，and?the?standard?deviation?and?relative?standard?deviation?of?organic?matter?determined?by?oven?heating?method?were?smaller?than?those?determined?by?oil?bath?heating?method.[Conclusion]The?determination?of?soil?organic?matter?by?oven?heating?method?has?high?accuracy?and?reproducibility，and?it?can?accurately?analyze?the?content?of?organic?matter?in?the?soil?of?mountains?and?arable?land.

Key?words?Soil;Organic?matter;Oven?heating?method;Green?digestion

土壤有機質(zhì)是指存在于土壤中所有含碳的有機物質(zhì)，它包括土壤中各種動植物殘體、微生物及其分解和合成的各種有機物質(zhì)[1]，是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的主要碳源和碳匯[2-3]。土壤有機質(zhì)對土壤結(jié)構(gòu)的形成和土壤理化性狀的改善起著決定性作用[4]，在土壤肥力、環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等方面都有很重要的意義[1，3]，因此，土壤有機質(zhì)含量的測定是評價土壤肥力和耕地質(zhì)量的重要指標。

土壤有機質(zhì)的測定方法從原理上可分為CO?2檢測法、灼燒法（重量法）、光譜法和化學(xué)氧化法。CO?2檢測法測定過程繁瑣，結(jié)果受碳酸鹽干擾，且需要特殊儀器，不適合實驗室使用[5-6];灼燒法是通過高溫灼燒，計算失去的重量來測定土壤有機質(zhì)含量，但土壤灼燒后失去的重量還包括碳酸鹽、硫化物和結(jié)合水的重量，使測定結(jié)果相對偏差較大[5，6-8];光譜法目前沒有統(tǒng)一的測定標準，對不同

的地域需建立不同的光譜估測模型[9-10]，且光譜儀價格高，限制了其使用范圍[7];化學(xué)氧化法在測定土壤有機質(zhì)領(lǐng)域應(yīng)用普遍[11]，其中石蠟油浴化學(xué)氧化法是土壤有機質(zhì)測定的標準方法[12]，為眾多的實驗室所采用[7]，石蠟油浴所產(chǎn)生的石蠟煙會危害實驗人員對身體健康，我國制定的工作場所空氣中石蠟煙的接觸限值為4mg/m3（GBZ?2.1—2007）[13]。滿足職業(yè)安全與健康的綠色試驗技術(shù)是試驗測試的發(fā)展方向，為實現(xiàn)土壤有機質(zhì)消解技術(shù)的綠色化，筆者采用烘箱加熱法進行土壤有機質(zhì)的消解，研究加熱溫度、加熱時間對土壤有機質(zhì)測定結(jié)果的影響，為土壤有機質(zhì)測試的綠色消解技術(shù)提供依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?試驗材料

1.1.1?試材。試驗樣品為有機質(zhì)含量差異較大的12個土壤樣品，其中耕地土壤4個和山地紅壤8個，樣品經(jīng)風干后，挑出植物根葉、大石塊，研磨過0.149?mm篩，裝瓶備用。以2個土壤有機質(zhì)含量分別為（33.3±1.0）和（7.3±0.5）g/kg的國標土壤樣品（GBW07415a、GBW07416a）作為參照樣品。

1.1.2?試劑。二氧化硅粉末、0.4?mol/L重鉻酸鉀-濃硫酸溶液、0.2?mol/L硫酸亞鐵溶液、0.1?mol/L標準重鉻酸鉀溶液、鄰菲啰啉指示劑，以上試劑均為分析純。

1.1.3?儀器。萬分之一電子天平、電熱恒溫鼓風干燥箱（型號DHG-9246A）、電爐、石蠟油浴鍋、硬質(zhì)試管、150?mL三角瓶、25?mL滴定管、小漏斗、移液管、溫度計。

1.2?測定原理

在外加熱的條件下，用一定濃度的重鉻酸?鉀-硫酸溶液氧化土壤有機碳，剩余的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵來滴定，從所消耗的重鉻酸鉀量，計算有機碳的含量。同時，以二氧化硅為添加物做空白試驗，根據(jù)氧化前后氧化劑的消耗量，乘以換算系數(shù)1.724，即可計算出土壤有機質(zhì)的含量。

1.3?測定方法

1.3.1?石蠟油浴法測定土壤有機質(zhì)。參考NY/T?1121.6—2006[12]土壤有機質(zhì)測定方法，準確稱取土壤樣品0.250?0?g（精確到0.000?1?g）放入干燥的硬質(zhì)試管，用移液管準確加入0.4?mol/L重鉻酸鉀-硫酸溶液10?mL，充分搖勻，管口蓋上小漏斗，以冷凝蒸出的蒸餾水。將試管逐個插入鐵絲籠，再將鐵絲籠沉入已在電爐上加熱至185～190?℃的油浴鍋內(nèi)，使試管中的液面低于油面，要求鐵絲籠放入后油浴溫度下降至170～180?℃，等試管內(nèi)的溶液開始沸騰時計時，其間晃動幾次，使油浴溫度均勻，并維持油浴溫度在170～180?℃，消煮（5.0±0.5）min后將鐵絲籠從油浴鍋內(nèi)提出，冷卻片刻，擦去試管外的石蠟液。將試管內(nèi)的消煮液及土壤殘渣無損地轉(zhuǎn)入150?mL三角瓶中，總體積控制在60～70?mL，加2～3滴鄰菲啰啉指示劑，用硫酸亞鐵溶液標定剩余的重鉻酸鉀，溶液變色過程為橙黃-藍綠-棕紅。同時以二氧化硅代替試樣進行空白試驗。每個樣品重復(fù)6次。

1.3.2烘箱加熱法測定土壤有機質(zhì)。準確稱取土壤樣品?0.250?0?g（精確到0.000?1?g）放入干燥的150?mL三角瓶中，用移液管準確加入0.4?mol/L重鉻酸鉀-硫酸溶液10?mL，充分搖勻，管口蓋上小漏斗，以冷凝蒸出蒸餾水。烘箱升溫至設(shè)定溫度時，將三角瓶放入烘箱并開始計時，期間不再搖動三角瓶，保溫結(jié)束后，取出三角瓶，冷卻片刻，加蒸餾水至總體積60～70?mL，其余方法同“1.3.1”。

采用國標土壤樣品研究加熱溫度和加熱時間對土壤有機質(zhì)含量的影響，加熱溫度設(shè)置為140、150、160、170、180和190?℃，加熱時間均為30?min，每個樣品6次重復(fù)。加熱時間設(shè)置為10、15、20、25、30、35和40?min，加熱溫度均為170?℃，每個樣品6次重復(fù)。

2?結(jié)果與分析

2.1?溫度對烘箱加熱法測定土壤有機質(zhì)的影響

從表1可看出，加熱溫度140～160?℃時，無論是有機質(zhì)含量低的樣品（GBW07416a）還是含量高的樣品（GBW07415a），有機質(zhì)含量的實測值與標準值的相對誤差均超過5%，且溫度越低，測定相對誤差越大，說明該溫度下土壤有機碳不能完全被氧化。加熱溫度為170～190?℃時，對于有機質(zhì)含量高的樣品（GBW07415a），有機質(zhì)含量的實測值與標準值的相對誤差均小于5?%，但對于有機質(zhì)含量低的樣品（GBW07416a），加熱溫度180和190?℃處理的有機質(zhì)實測值均明顯超過標準值，這可能是由于在高溫條件下土壤中的氯化物被重鉻酸鉀氧化所致[6]。綜合2個國標土壤的測定結(jié)果，最優(yōu)加熱溫度為170?℃。

2.2?加熱時間對烘箱加熱法測定土壤有機質(zhì)的影響

從表2可看出，土壤有機質(zhì)含量的實測值隨加熱時間的增加而提高，加熱時間≤20?min的處理，有機質(zhì)含量的實測值均小于標準值，高有機質(zhì)含量樣品（GBW07415a）的相對誤差均超過5?%，低有機質(zhì)含量樣品（GBW07416a）的相對誤差為?3.78%～16.15%，說明加熱時間不足會導(dǎo)致土壤有機質(zhì)含量的測定結(jié)果偏低。加熱時間超過30?min則會導(dǎo)致土壤有機質(zhì)含量值偏高，尤其是低有機質(zhì)含量的樣品（GBW07416a）。綜合2個國標土壤的測定結(jié)果，最優(yōu)加熱時間為25～30?min。

2.3?烘箱加熱法測定土壤有機質(zhì)的精密度和準確度

在最優(yōu)加熱溫度170?℃和最優(yōu)加熱時間30?min下對2個國標土壤分別進行9次平行測定，以實測值的相對標準偏差表示測定精密度、以相對誤差表示測定的準確度[14-17]，結(jié)果表明（表3），2個標準樣品烘箱加熱法土壤有機質(zhì)的測定值與標準值的相對標準偏差均小于1%，相對誤差均小于5%，說明該方法具有較高的精密度和準確度。

2.4?烘箱加熱法與石蠟油浴法測定土壤有機質(zhì)的比較

12個耕地土壤和山地紅壤樣品的土壤有機質(zhì)含量測定結(jié)果見表4，烘箱加熱法測定的土壤有機質(zhì)含量的變幅為6.49～?29.48?g/kg，油浴法測定的土壤有機質(zhì)含量變幅為5.62～?28.01?g/kg，t檢驗分析結(jié)果顯示，t?=2.72，絕對值小于t0.01=2.82，表明2種方法測定的土壤有機質(zhì)含量沒有明顯差異。油浴法測定的土壤有機質(zhì)標準差為0.11～0.43?g/kg，相對標準偏差為?0.66%～2.49%，烘箱加熱法測定的土壤有機質(zhì)標準差為0.06～?0.24?g/kg，相對標準偏差為0.41%～1.33%，表明烘箱加熱法測定土壤有機質(zhì)的重現(xiàn)性更好。

以油浴法測定的土壤有機質(zhì)含量為X軸、烘箱法測定的土壤有機質(zhì)含量為Y軸，進行線性回歸分析（圖1），其相關(guān)系數(shù)r=0.999>?r0.01=0.874，表明2種方法測定的土壤有機質(zhì)含量存在極顯著的相關(guān)。

3?結(jié)論

通過對12個有機質(zhì)含量不同的土壤樣品和2個國標土壤樣品進行測定分析，結(jié)果表明，烘箱加熱法最佳保溫條件為?170?℃保溫30?min。烘箱加熱法和油浴法測定土壤有機質(zhì)結(jié)果差異不明顯。試驗研究表明，烘箱加熱法具有較高的準確性和重現(xiàn)性，可準確分析山地和耕地土壤中有機質(zhì)含量。

參考文獻

[1] 黃昌勇，徐建明.土壤學(xué)[M].3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2010：29.

[2]?AMINIYAN?M?M，SINEGANI?A?A?S，SHEKLABADI?M.The?effect?of?zeolite?and?some?plant?residues?on?soil?organic?carbon?changes?in?density?and?soluble?fractions：Incubation?study[J].Eurasian?january?of?soil?science，2016，5（1）：74-83.

[3]?陳道云，趙賽男，石宇，等.吉首市耕地土壤有機質(zhì)現(xiàn)狀及改良對策[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018（10）：60-63，66.

[4]?劉肖.初探土壤有機質(zhì)測定方法的改進[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2014，30（12）：147-150.

[5]?鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：25-38.

[6]?牛永綺，陳蘭生.土壤有機質(zhì)測定方法的進展[J].干旱環(huán)境監(jiān)測，1998，12（2）：97-100.

[7]?吳才武，夏建新，段崢嶸.土壤有機質(zhì)測定方法述評與展望[J].土壤，2015，47（3）：453-460.

[8]?李婧.土壤有機質(zhì)測定方法綜述[J].分析實驗室，2008，27（S1）：154-156.

[9]?石樸杰，王世東，張合兵，等.基于高光譜的復(fù)墾農(nóng)田土壤有機質(zhì)含量估測[J].土壤，2018，50（3）：558-565.

[10]?李陽，劉新璐，彭杰，等.基于可見光近紅外光譜的南疆荒漠土壤有機質(zhì)反演研究[J].土壤通報，2018，49（4）：767-772.

[11]?于彬，郭彥青，楊樂蘇.化學(xué)氧化法測定土壤有機質(zhì)的研究進展[J].廣東林業(yè)科技，2007，23（1）：100-103.

[12]?任意，辛景樹，田有國，等.土壤檢測?第6部分：土壤有機質(zhì)的測定：NY/T?1121.6—2006[S].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006：1-3.

[13]?蘇志，李濤，梁友信，等.工作場所有害因素職業(yè)接觸限制?第1部分：化學(xué)有害因素：GBZ?2.1—2007[S].北京：人民衛(wèi)生出版社，2008：1-22.

[14]?李美蓉，邵洪揚，周海剛，等.硅鉬藍光度法測定油田采出水中可溶性SiO?2含量的改進[J]?實驗室研究與探索，2018，37（12）：4-8.

[15]?盛麗，蘇碧泉，任愛梅.分析化學(xué)中的準確度與精密度[J].化學(xué)教學(xué)，2004（4）：48.

[16]?張鈞.土壤有機質(zhì)測定全程質(zhì)量控制[J].四川環(huán)境，2014，33（2）：6-12.

[17]?白亞麗.土壤肥料分析的準確度和精密度分析[J].吉林農(nóng)業(yè)，2014（6）：84.