北京林业大学：土壤学理化分析指导：土壤理化分析指导书

土壤理化分析实验指导书 北京林业大学 2002年月11月 本书的术语和代号说明 水：在试剂配制和操作步骤中所说的“水”，除非特别说明外，一律系指蒸馏水或去离子水。 试剂级别：除非特别说明，一般试剂溶液系指化学纯（CP）试剂配制，标定剂和标准溶液则用分析纯（AR）或优级纯（GR）试剂配制。 定容：一定量的溶质溶解后，或取一整份溶液，在精密量器（容量瓶或比色管等）中准确稀释到一定的体积（刻度），塞紧，并充分摇匀为止，这一整个操作过程称为“定容”。因此“定容”不仅指准确稀释，还包括充分混匀的意思。 养分的表示方法：除化肥成分用K2O、P2O5外，其他一切土壤、植物的养分均用元素（N、P、K、Ca、Mg、Cu、Mn、Zn、B、Mo等）表示。 凡计算结果中用%或mg、kg、μg等表示的，均为某物质的质量分数。 根据1984年颁布的《中华人民共和国法定计量单位》及有关量和单位的国家标准，现将土壤理化分析方法中常用法定计量单位与废止计量单位之间的转换关系列表如下： 量的单位 非法定计量单位 表达式① 法定计量单位 表达式② 由①换成②的乘数  物质B的浓度 （cB=nB·V-1） 1N HCl 1N H2SO4 1N H2SO4 1N K2Cr2O7 1N K2Cr2O7 1N KMnO4 1N KMnO4 1M HCl 1M H2SO4 1M K2Cr2O7 1M KMnO4 c(HCl)=1mol·L-1 c(1/2H2SO4)=1mol·L-1 c(H2SO4)=1/2mol·L-1 c(1/6 K2Cr2O7)=1mol·L-1 c(K2Cr2O7)= 1/6mol·L-1 c(1/5 KMnO4)=1mol·L-1 c(KMnO4)= 1/5 mol·L-1 c(HCl)=1mol·L-1 c(H2SO4)=1mol·L-1 c( K2Cr2O7)=1mol·L-1 c(KMnO4)=1mol·L-1 1 1 1/2 1 1/6 1 1/5 1 1 1 1  交换量CEC meq/100g cmol·kg-1 1  物质B的质量浓度 （ρB=mB·V-1） 5%(W/V)NaCl 5%(W/V)HCl 1ppm P 1ppb Se ρ(NaCl)=50g·L-1 ρ(HCl)=50g·L-1 ρ(P)=1mg·L-1或1μg·mL-1 ρ(Se)=1μg·mL-1 10 10 1 1  物质B的质量分数 （ωB=mB·m-1） 5%(W/W)NaCl 1ppm P 1ppb Se ω(NaCl)=0.05=5% ω(P)=1×10-6或ω(P)=1mg·kg-1 ω(Se)=1×10-9或ω(Se)=1μg·kg-1 1 1 1  量的单位 非法定计量单位 表达式① 法定计量单位 表达式② 由①换成②的乘数  物质B的体积分数 （ψB=VB·V-1） 5%(V/V)HCl 5%(V/V) ψ(HCl)=0.05=5% ψ(HCl)=50 mL·L-1 1 10  体积比（V1：V2） 1+1 HCl 1+1 H2SO4 3+1 HCl:HNO3 HCl (1:1) H2SO4 (1:1) HNO3 (3:1)   [旋]转速[度](n) rpm r·min-1或（1/60）s-1 1  压力和压强(p) bar atm(760mmHg) mmH2O kPa kPa Pa 102 101.325 9.80665  面积（A） 市亩 市亩 m2 hm2 666.66 0.06666   目 录 绪 论 1.概述 1.1土壤理化分析课程介绍 1.2课堂要求 第一篇 基础知识和化学及养分分析 第一章 土壤理化分析的基本知识 1.1土壤理化分析用纯水 1.1.1纯水的制备 1.2 试剂的标准、规格、选用和保存 1.2.1试剂的标准 1.2.2试剂的规格 1.2.3试剂的选用 1.2.4试剂的保存 1.2.5试剂的配制 1.3 常用器皿的性能、选用和洗涤 1.3.1玻璃器皿 1.3.2瓷、石英、玛瑙、铂、塑料和石墨等器皿 1.4滤纸的性能与选用 第二章 土壤样品的采集与制备 2.1 土壤样品的采集 2.1.1概述 2.1.2混合土样的采集 2.1.3特殊土样的采集 2.1.4其他特殊样品的采集 2.1.5采集土壤样品的工具 2.2土壤样品的制备和保存 2.2.1新鲜样品和风干样品 2.2.2样品的风干、制备和保存 2.3土壤水分测定 2.3.1适用范围 2.3.2方法原理 2.3.3仪器设备 2.3.4试样的选取和制备 2.3.5测定步骤 2.3.6结果的计算 土壤有机质的测定 3.1概述 3.1.1土壤有机质含量及其在肥力上的意义 3.1.2土壤有机碳不同测定方法的比较和选用 3.1.3有机碳的校正系数 3.1.4 有机质含水量量的计算 3.2 土壤有机质测定 3.2.1重铬酸钾容量法——外加热法 第四章 土壤氮的分析 4.1概述 4.2土壤全氮量的测定 4.2.1方法概述[1] 4.2.2土壤全氮测定 ---半微量开氏法 4.3矿化氮的测定 4.3.1厌气培养法 4.3.2好气培养法 4.4土壤无机氮的实验室测定 4.4.1方法概述 4.4.2土壤硝态氮的测定 4.4.3土壤铵态氮的测定 第五章 土壤中磷的测定 5.1概述 5.2土壤全磷的测定 5.2.1土壤样品的分解和溶液中磷的测定 5.2.2土壤全磷测定方法之一——HClO4—H2SO4法 5.2.3土壤全磷测定方法之二——NaOH熔融—钼锑抗比色法 5.3土壤速效磷的测定 5.3.1概述 5.3.2土壤有效磷的化学浸提方法 5.3.3中性和石灰性土壤速效磷的测定——0.05 mol·L-1NaHCO3法 第六章 土壤中钾的测定 6.1概述 6.2土壤全钾的测定 6.2.1土壤样品的分解和溶液中钾的测定 6.2.2土壤中全钾的测定方法——NaOH熔融法，火焰光度法 6.3土壤中速效钾、有效钾和缓效钾的测定 6.3.1概述 6.3.2土壤速效钾的测定——NH4OAc浸提，火焰光度法 6.3.3土壤有效性钾的测定（冷的2mol·L-1 HNO3溶液浸提——火焰光度法） 6.3.4土壤缓效钾的测定——1mol·L-1 热HNO3浸提，火焰光度法 第七章 土壤中微量元素的测定 7.1概述 7.2土壤中铜、锌的测定 7.2.1概述 第八章 土壤阳离子交换性能的分析 8.1概述 8.2酸性土交换量和交换阳离子的测定 8.2.1酸性土交换量的测定 8.2.2土壤交换性盐基及其组成的测定 8.2.3土壤活性酸、交换性酸的测定 8.3石灰性土壤交换量的测定 8.3.1概述 8.3.2乙酸钠——火焰光度法（适用于石灰性土和盐碱土） 8.4盐碱土交换量及交换性钠的测定 8.4.1盐碱土交换量的测定 8.4.2交换性钠的测定 第九章 土壤水溶性盐的分析 9.1概述 9.2土壤水溶性盐的浸提(1:1和5:1水土比及饱和土浆浸出液的制备) 9.2.1主要仪器 9.2.2试剂 9.2.3操作步骤 9.2.4注释 9.3土壤水溶性盐总量的测定 9.3.1电导法 9.3.2残渣烘干法——质量法 9.3.3用阳离子和阴离子总量计算土壤或水样中的总盐量 9.4阳离子的测定 9.4.1钙和镁的测定——EDTA滴定法 9.4.2钙和镁的测定——原子吸收分光光度法 9.4.3钾和钠的测定——火焰光度法 9.5阴离子的测定 9.5.1碳酸根和重碳酸根的测定——双指示剂——中和滴定法 9.5.2氯离子的测定 9.5.3硫酸根的测定 第二篇 土壤物理性质分析 第一章 土粒密度、土壤容重（土壤密度）和孔隙度的测定 1.1 测定意义 1.2土粒密度的测定（比重瓶法） 1.3 土壤容重的测定 第二章 土壤粒径分布和分析 2.1 分析意义 2.2土粒的粒级和土壤的质地 2.3土粒粒径分析—吸管法 2.4吸管法 2.5比重计法 第三章 土壤含水量、土水势和土壤水特征曲线的测定 3.1测定意义 3.2方法选择的依据 3.3土壤含水量的测定 （烘干法） 3.4土水势的测定（张力计法） 3.5土壤水特征曲线的测定[压力膜（板）法 附 录 1．KDY-9830凯氏定氮仪使用说明 2．UV-120-02紫外-可见分光光度计操作说明 3.AA7001原子吸收光谱仪操作说明 绪 论 1.概述 土壤理化分析也称土壤测定，它包括土壤物理性质测定和化学性质测定两个方面。 土壤物理性质测定包括土壤三相性质的测定如：颗粒组成、孔隙性质、比重、容重，水分特性等。 土壤化学性质测定可分为两个部分： 1．与土壤发生学有关的方面，多研究土壤中的化学元素组成、迁移、积累等特点，常测定的项目有：粘粒的矿物组成，全量分析，碳酸钙含量，盐分测定等。 2．与土壤肥力有关的方面，多研究植物生长发育的各种土壤化学性质，如：各种养分的形态和含量，土壤交换性能等。 土壤理化分析是研究土壤理化性质的重要技术手段，做为农林学科的研究生来讲，学习本门课程将会大大提高自己的科研动手能力，尤其是实验操作技能。 土壤理化分析有它的基本理论、基本知识和基本操作技术三个主要环节组成，就某一项目的全部分析过程来讲，有以下几个环节： 样品的采集 样品的处理及保存 分析项目及测定方法的选择 测定过程 数据处理 测定结果的评价 1.1土壤理化分析课程介绍 土壤理化分析课是一门强调技术操作的课程,从这种意义上讲是一门实验课。在教学上采用理论讲授和实际操作相结合来进行。 学时分配：讲课 16 实验操作 44 共计 60 学时 课程进度安排： 11周 讲授绪论，第一章 土壤理化分析的基本知识，第二章土壤样品的采集与制备。实验：领仪器，洗涤器皿；纯水检验；样品处理；吸湿水测定。 12周 土壤有机质的测定 13周 土壤全氮的测定 14周 土壤磷的测定 15周 土壤钾的测定 16周 土壤颗粒组成的测定 17周 土壤比重、容重、土壤含水量、土壤水势的测定 18周 土壤阳离子交换量或土壤微量元素的测定 参考书： 1．鲍士旦主编，土壤理化分析 ——3版 北京： 中国农业出版社 2000-12 2．中国土壤学会农业化学专业委员会 编，土壤农业化学常规分析方法 科学出版社 1984 3．鲁如坤主编，中国土壤学会编， 土壤农业化学分析方法 中国农业科技出版社 1999 1.2课堂要求 1．预习并写出分析流程卡片，回答课堂提问。 2．独立并严格按照操作规程操作。 3．建立原始数据记录本。 4．完成实验报告，内容如下： （1）实验测定项目，方法 （2）实验原理 （3）原始数据、计算方法、标准曲线、最终结果 （4）实验结果讨论（方法评述、出现问题、注意事项、数据评价等）。 第一篇 第一章 土壤理化分析的基本知识 学习土壤理化分析，和学习其他课程一样，必须掌握有关的基本理论、基本知识和基本操作技术。基本知识包括与土壤理化分析有关的数理化知识、分析实验室知识、林业生产知识。这些基本知识必须在有关课程的学习中以及在生产实践和科学研究工作中为断吸取和积累。本章只对土壤理化分析用的纯水、试剂、器皿等基本知识作一简要说明。定量分析教材中的内容一般不再重复。 1.1土壤理化分析用纯水 1.1.1纯水的制备 分析工作中需用的纯水用量很大,必须注意节约用水、水质检查和正确保存,勿使其受器皿和空气等来源的污染，必要时装苏打-石灰管防止CO2的溶解沾污。 纯水的制备常用蒸馏法和离子交换法。蒸馏法是利用水与杂质的沸点不同，经过外加热使所产生的水蒸气经冷凝后制得。蒸馏法制得的蒸馏水，由于经过高温处理，不易长霉；但蒸馏器皿多为铜制或锡制，因此蒸馏水中难免有痕量的这些金属离子存在。实验室自制时可用电热蒸馏水器，出水量有5、10、20或50L/h等几种，使用尚称方便，但耗电较多，出水速度较小。工厂和浴室利用废蒸汽所得的副产蒸馏水，质量较差，必须先检查后才能使用。 离子交换法可制得质量较高的纯水——去离子水，一般是用自来水通过离子纯水器制得，因未经高温灭菌，往往容易长霉。离子交换纯水器可以自己装置，各省市也有商品纯水器供应。 水通过交换树脂获得的纯水称离子交换水或去离子水。离子交换树脂是一种不溶性的高分子化合物。组成树脂的骨架部分具有网状结构，对酸碱及一般溶剂相当稳定，而骨架上又有能与溶液中阳离子或阴离子进行交换的活性基团。在树脂庞大的结构中，磺酸基（—SO3-H+）或季铵基[—CH2N+（CH3）3OH-，简作==N+OH-]等是活性基团，其余的网状结构是树脂的骨架，可以用R表示。上述两种树脂的结构可简写为R—SO3H和R=NOH。当水流通过装有离子交换树脂的交换器时，水中的杂质离子被离子交换树脂所截留。这是因为离子交换基中的H+或OH-与水中的杂质离子（如Na+、Ca2+、Cl-、 SO42-）交换，交换下来的H+和OH-结合为H2O，而杂质离子则被吸附在树脂上，以阳离子Na+和阴离子Cl-为例，其化学反应式为：
上述离子反应是可逆的，当H+与OH-的浓度增加到一定程度时，反应向相反方向进行，这就是离子交换树脂再生的原理。在纯水制造中，通常采用强酸性阳离子交换树脂（如国产732树脂）和强碱性阴离子树脂（如国产717树脂）。新的商品树脂一般是中性盐型式的树脂（常制成R—SO3Na和R=NCl等型式），性质较稳定，便于贮存。在使用之前必须进行净化和转型处理，使之转化为所需的H+与OH-型和型树脂。 离子交换树脂的性能与活性基团和网状骨架、树脂的粒度和温度、pH等有关。①活性基团越多，交换量越大。一般树脂的交换容量为3～6mol·kg-1,干树脂(离子型式)。活性基团和种类不同，能交换的离子基团也不同。②网状骨架的网眼是由交联剂形成的。例如上述苯乙烯系离子交换树脂结构中的长碳链，是由若干个苯乙烯聚合而成。长链之间则用二乙烯苯交联起来，二乙烯苯就是交联剂。树脂骨架中所含交联剂的质量百分率就是交联度。交联度小时，树脂的水溶性强，泡水后的膨胀性大，网状结构的网眼大，交换速度快，大小离子都容易进入网眼，交换的选择性低。反之，交联度大时，则水溶性弱，网眼小，交换慢，大的离子不易进入，具有一定的选择性。制备纯水的树脂，要求能除去多种离子，所以交联度要适当小。但同时以要求树脂难溶于水，以免沾污纯水，所以交联度双要适当地大。实际选用时，交联度以7%～12%为宜。③树脂的粒度越小（颗粒越小），工作交换量（实际上能交换离子的最大量）越大，但在交换柱中充填越紧密，流速就越慢。制备纯水用的树脂粒度以在0.3～1.2mm(50～16目)之间为宜。④温度过高或过低，对树脂的强度和交换容量都有很大的影响。温度降低时，树脂的交换容量和机械强度都随之降低；冷至≤0℃时，树脂即冻结，并由于内部水分的膨胀而使树脂破裂，从而影响寿命。温度过高，则容易使树脂的活性基团分解，从而影响树脂的交换容量和使用寿命。一般阳离子树脂的耐热性高于阴离子树脂；盐型树脂以Na型最好。水的pH对于树脂活性基团的离解也有影响。因为H+与OH-离子是活性基团的解离产物。显然pH下降将抑制阳离子树脂活性基团的离解；pH上升，则抑制阴离子树脂活性基团的离解。这种抑制作用对酸、碱性较强的树脂的影响较小，对酸、碱性较弱的树脂则影响较大。 中性盐式的树脂，性质较稳定，便于贮存，所以商品树脂常制成R—SO3Na和R=NCl等型式。新树脂使用时要先经净化和“转型”处理：用水和酒精洗去低聚物、色素、灰沙等杂质，分别装入交换柱，用稀HCl和NaOH溶液分别浸洗阳、阴离子交换树脂，使之转化为H+与OH-树脂，再用纯水洗去过量的酸碱和生成的盐。转型后将各交换柱按照阳→阴→阳→阴的顺序串联起来。洁净的天然水通过各柱，即得去离子水。树脂使用老化后，就要分别用HCl和NaOH再生为H+与OH-型。再生的反应和转型的反应相似，上述交换方法称为复柱法。它的设备和树脂再生处理都很简单，便于推广；串联的柱数越多，所得去离子水的纯度越高。它的缺点是，柱中的交换产物多少会引起逆反应，制得水的纯度不是很高。 制取纯度很高的水，可采用混合柱法：将阳、阴离子按1:1.5或1:2或1:3的比例（随两种树脂交换能力的相对大小而定）混合装在交换柱中，它相当于阳、阴离子交换柱的无限次串联。一种树脂的交换产物（例如HCl或Ca(OH)2等）可立即被另一种树脂交换除去，整个系统的交换产物就是中性的水，因此交换作用更完全，所得去离子水的纯度也更高。但混合柱中两种树脂再生时，需要先用较浓的NaOH或HCl溶液逆流冲洗，使比重较小的阴离子交换树脂浮升到阳离子交换树脂上面，用水洗涤后，再在柱的上下两层分别进行阳、阴离子交换树脂的再生。也可以采用联合法，即在“复柱”后面安装一个“混合柱”，按照阳→阴→混的顺序串联各柱，则可优质纯水，可以减少混合柱中树脂分离和再生的次数。 关于新树脂的预处理、纯水器的装置、树脂的再生、纯水的制备等操作细节，可查阅商品的说明书。 1.1.2实验室用水的检验 实验室用水的外观应为无色透明的液体.它分为3个等级.一级水,基本上不含有溶解或胶态离子杂质及有机质.它可用二级水经过石英装置重蒸馏、离子交换混合床和0.2μm的过滤膜的方法制得。二级水，可允许含有微量的无机、有机或胶态杂质。可用蒸馏、反渗透或去离子后再蒸馏等方法制得。三级水，可采用蒸馏、反渗透或去离子等方法制得。 按照我国国家标准《实验室用水规格》（GB6682-86）之规定，实验室用水要经过pH、电导率、可氧化物限度、吸光度及二氧化硅五个项目的测定和试验，并应符合相应的规定和要求（表1-1）。 表1-1 实验室用水标准 级别 一级水 二级水 三级水  pH 难于测定，不规定 难于测定，不规定 5.0～7.5 (pH计测定)  电导率(μs?cm-1 <0.1 <1.0 <5.0  可氧化物限度 无此测定项目 1L水+98g·L-1硫酸10mL+0.002mol·L-1高锰酸钾1.0 mL煮沸5min,淡红色不褪尽 100mL水 同左测定  吸光度（λ=254nm） <0.001（石英比色杯，1cm为参比，测2cm 比色杯中水的吸光度） <0.01（同左） 无此测定项目  二氧化硅（mg·L-1） <0.02 <0.05 无此测定项目  *详细测定方法步骤见楼书聪编,《化学试剂配制手册》 江苏科学技术出版社1995,380～386页. 土壤理化分析实验室的用水，一般使用三级水,有些特殊的分析项目要求用更高纯度的水。其水的纯度可用电导仪测定电阻率、电导率或用化学的方法检查。电导率在2μs·cm-1左右的普通纯水即可用于常量分析，微量元素分析和离子电极法、原子吸收光谱法等有时需用1μs·cm-1以下的优质纯水，特纯水可在0.06 以上，但水中尚有0.0mg·L-1杂质离子。几种水的电阻率和电导率如图1-1所示。 电阻率，Ω·cm 108 107 106 105 104 103 102 10 1 电导率, μs·cm-110-2 10-1 1 10 102 103 104 105 106 图1-1 几种水的电阻率和电导率 一般土壤理化分析实验室用水还可以用以下化学检查方法： （1）金属离子：水样10mL，加铬黑T—氨缓冲溶液（0.5g铬黑T溶于10mL氨缓冲溶液，加酒精至100mL）2滴，应呈蓝色。如为紫红色，表明含有Ca、Mg、Fe、Al、Cu等金属离子；此时可加入1滴0.01 mol·L-1EDTA二钠盐溶液，如能变为蓝色表示纯度尚可，否则为不合格（严格要求时须用50 mL水样检查，如加1滴EDTA不能变蓝即不合格。 （2）氯离子：水样10 mL，加浓HNO31滴和0.1mol·L－1AgNO3溶液5 滴，几分钟后在黑色 背景上观察完全澄清，无乳白色浑浊生成，否则表示Cl－较多。 （3）pH值。应6.5～7.5在范围以内。水样加1g·L－1甲基红指示剂应呈黄色；加1g·L－1溴百里酚蓝指示剂应呈草绿色或黄色，不能呈蓝色；加1g·L－1酚酞指示剂应完全无色。pH值也可用广泛试纸检查。纯水由于溶有微量CO2，pH值常小于7；太小则表明溶解的CO2太多，或者离子交换器有H＋泄漏；太大则表明含HCO3－太多或者离子交换器有OH－泄漏。 单项分析用的纯水有时须作单项检查。例如测定氮时须检查无氮或无酸碱；测定磷时须检查无磷等（普通去离子水用于钼蓝比色法测磷和硅时，可能有不明原因的蓝色物质生成，应特别注意检验---编者）。 某些微量元素分析和精密分析需用纯度很高的水，可将普通纯水用硬质玻璃蒸馏器加少量的KMnO4（氧化有机质），并视需要加少量H2SO4（防止氨等馏出）或NaOH少量（防止CO2,SO2, H2S等馏出）重新蒸馏，制成“重蒸馏水”；也可用失明交换法制取优质去离子水。 1.2 试剂的标准、规格、选用和保藏 1.2.1试剂的标准 “试剂”应是指市售包装的“化学试剂”或“化学药品”。用试剂配成的各种溶液应称为某某溶液或“试液”。但这种称呼并不严格，常常是混用的。 试剂标准化的开端源于19世纪中叶，德国伊默克公司的创始人伊马纽尔·默克（Emanuel Merck）1851年声明要供应保证质量的试剂。在1888年出版了伊默克公司化学家克劳赫（Krauch）编著的《化学试剂纯度检验》，后历经多次修订。该公司1971出版的《默克标准（Merck Standard）》（德文）。在讲德语的国家中，它起到了试剂标准的作用。 在伊默克公司的影响下，世界上其它国家的试剂生产厂家很快也出版了这类汇编。除了《默克标准》之外，其中比较著名的，对我国化学试剂工业影响较大的国外试剂标准有：由美国化学家约瑟夫·罗津（Joseph Rosin，1937）首编，历经多次修订而成的《罗津（Rosin）标准》，全称为《具有试验和测定方法的化学试剂及其标准（Reagent Chemicals Standards With methods of testing and assaying）》，它是世界上最著名的一部学者标准；美国化学学会分析试剂委员会编纂的《ASA规格》，全称为《化学试剂——美国化学学会规格（Reagent Chemicals—Americal Society Specification）》，类似于《ASA规格》早期文本出现于1917年，至1986年已经修订出版了七版，是当前美国最有权威性的一部试剂标准。 我国化学试剂标准分国家标准、部颁标准和企业标准3种，《中华人民共和国国家标准·化学试剂》制定、出版于1965年，其最新的版本在1995年出版。 国家标准由化学工业部提出，国家标准局审批和发布，其代号是“GB”，即“国标”的汉语拼音缩写。其编号形式如GB2299-80《高纯硼酸》，表示国家标准2299号，1980年颁布。它的内容包括试剂名称、性状、分子式、分子量、试剂 的最低含量和杂质的最高含量、检验规则、试验方法、包装及标志等。 部颁标准由化工部组织制订、审批、发布，报送国家标准局备案。其代号是“HG（化工）”；还有一种是化工部发布的暂时执行标准，代号为“HGB（化工部）”。其编号形式与国家标准相同。 企业标准由省化工厅（局）或省、市级标准局审批、发布，在化学试剂行业或一个地区内执行。企业标准代号采用分数形式“Q/HG或Q、HG”，即“企/化工”的汉语拼音缩写。其编号形式与国家标准相同。 在这3种标准中，部颁标准不得与国家标准相抵触；企业标准不得与国家标准和部颁标准相抵触。 1.2.2试剂的规格 试剂规格又叫试剂级别或试剂类别。一般按试剂的用途或纯度、杂质的含量来划分规格标准，国外试剂厂生产的化学试剂的规格趋向于按用途划分，其优点是简单明了，从规格可知此试剂的用途，用户不必在使用哪一种纯度的试剂上反复考虑。 我国试剂的规格基本上按纯度划分，共有高纯、光谱纯、基准、分光纯、优级纯、分析纯和化学纯7种。国家和主管部门颁布质量指标的主要是优级纯、分析纯和化学纯3种。①优级纯，属一级试剂，标签颜色为绿色。这类试剂的杂质很低。主要用于精密的科学研究和分析工作。相当于进口试剂“G.R”（保证试剂）。②分析纯，属于二级试剂，标签颜色为红色，这类试剂的杂质含量低。主要用于一般的科学研究和分析工作。相当于进口试剂的“A.R”（分析试剂）。③化学纯，属于三级试剂，标签颜色为蓝色。这类试剂的质量略低于分析纯试剂，用于一般的分析工作。相当于进口试剂“C.P”（化学纯）。 除上述试剂外，还有许多特殊规格的试剂，如指示剂、生化试剂、生物染色剂、色谱用试剂及高纯工艺用试剂等。 1.2.3试剂的选用 土壤理化分析中一般都用化学纯试剂配制溶液。标准溶液和标定剂通常都用分析纯或优级纯试剂。微量元素分析一般用分析纯试剂配制溶液，用优级纯试剂或纯度更高的试剂配制标准溶液。精密分析用的标定剂 等有时需选用更纯的基准试剂（绿色标志）。光谱分析用的标准物质有时须用光谱纯试剂（S.P，spectroscopic pure），其中近于不含能干扰待测元素光谱的杂质。不含杂质的试剂是没有的，即使是极纯粹的试剂，对某些特定的分析或痕量分析，并不一定符合要求。选用试剂时应当加以注意。如果所用试剂虽然含有某些杂质，但对所进行的实验事实上没有妨碍，若没有特别的约定，那就可以放心使用。这就要求分析工作者应具备试剂原料和制造工艺等方面的知识，在选用试剂时把试剂的规格和操作过程结合起来考虑。不同级别的试剂价格有时相差很大。因此，不需要用高一级的试剂时就不用。相反，有时经过检验，则可用较低级别的试剂，例如检查（空白试验）不含氮的化学试剂（L.R，四级、蓝色标志）甚至工业用（不属试剂级别）的浓H2SO4和NaOH，也可用于全氮的测定。但必须指出的是，一些仲裁分析，必须按其要求选用相应规格的试剂。 1.2.4试剂的保存 试剂的种类繁多，贮藏时应按照酸、碱、盐、单质、指示剂、溶剂、有毒试剂等分别存放。盐类试剂很多，可先按阳离子顺序排列，同一阳离子的盐类再按阴离子顺序排列。强酸、强碱、强氧化剂 、易燃品、剧毒品、异臭和易挥发试剂应单独存放于阴凉、干燥、通风之处，特别是易燃品和剧毒品应放在危险品库或单独存放，试剂橱中更不得放置氨水和盐酸等挥发性药品，否则会使全橱试剂都遭污染。定氮用的浓H2SO4和定钾用的各种试剂溶液尤须严防NH3的污染，否则会引起分析结果的严重错误。NH3水和NaOH吸收空气中的CO2后，对Ca、Mg、N的测定也能产生干扰。开启NH3水、乙醚等易挥发性试剂时须先充分冷却、瓶口不要对着人，慎防试剂喷出发生事故。过氧氢溶液能溶解玻璃的碱质而加速H2O2的分解，所以须用塑料瓶或内壁涂蜡的玻璃瓶贮藏；波长为320～380nm的光线也会加速H2O2的分解，帮最好贮于棕色瓶中，并藏于阴凉处。高氯酸的浓度在700g.kg-1以上时，与有机质如纸炭、木屑、橡皮、活塞油等接触容易引起爆炸，500～600g.kg-1HClO4则比较安全。HF有很强的腐蚀性和毒性，除能腐蚀玻璃以外，滴在皮肤上即产生难以痊愈的烧伤，特别是指在指甲上。因此，使用HF时应戴上橡皮手套，并在通风橱中进行操作。氯化亚锡等易被空气氧化或吸湿的试剂，必须注意密封保存。 1.2.5试剂的配制 试剂的配制，按具体的情况和实际需要的不同，有粗配和精配两种方法。 一般实验用试剂，没有必要使用精确浓度的溶液，使用近似浓度的溶液就可以得到清单的结果。如盐酸、氢氧化钠和硫酸亚铁等溶液。这些物质都不稳定，或易于挥发吸潮，或易于吸收空气中的CO2，或易被氧化而使其物质的组成与化学式不相符。用这些物质配制的溶液就只能得到近似浓度的溶液。在配制近似浓度的溶液时，只要用一般的仪器就可以。例如用粗天平来称量物质，用量筒来量取液体。通常只要一位或两位有效数字。这种配制方法叫粗配，近似浓度的溶液要经过用其它标准物质进行标定，才可间接得到其精确的浓度。如酸、碱标准液，必须用无水碳酸钠、苯二甲酸氢钾来标定才可得到其精确的浓度。 有时候，则必须使用精确浓度的溶液。例如在制备定量分析用的试剂溶液，即标准溶液时，就必须用精密的仪器如分析天平、容量瓶、移液管和滴定管等，并遵照实验要求的准确度和试剂特点精心配制。通常要求浓度具有四位有效数字。这种配制方法叫精配。如重铬酸盐、碱金属氧化物、草酸、草酸钠、碳酸钠等能够得到高纯度的物质，它们都具有较大的分子量，贮藏时稳定，烘干时不分解，物质的组成精确地与化学式相符合的特点，可以直接得到标准溶液。 试剂配制的注意事项和安全常识，定量分析中都有详细的论述，可参考有关的书籍。 1.3 常用器皿的性能、选用和洗涤 1.3.1玻璃器皿 1.3.1.1软质玻璃又称普通玻璃，是含有二氧化硅（SiO2）、氧化钙（CaO）、氧化钾（K2O）、三氧化二铝（Al2O3）、三氧化二硼（B2O3）、氧化钠（Na2O）等制成的。有一定的化学稳定性、热稳定性和机械强度，透明性较好，易于灯焰加工焊接。但热膨胀系数大，易炸裂、破碎。因此，多制成不需要加热的仪器，如试剂瓶、漏斗、量筒、玻璃管等。 1.3.1.2硬质玻璃又称硬料，主要成分是二氧化硅（SiO2）、碳酸钾(K2CO3)、碳酸钠(Na2CO3)、碳酸镁MgCO3)、硼砂(Na2BO7·10H2O)、氧化锌(ZnO)、三氧化二铝（Al2O3）等，也称为硼硅玻璃。如我国的“95料”、GG-17耐高温玻璃和美国的Pyrex玻璃等。硬质玻璃的耐温、耐腐蚀及抗击性能好，热膨胀系数小，可耐较大的温差（一般在300℃左右），可制成加热的玻璃器皿，如各种烧瓶、试管、蒸馏器等。但不能用于B、Zn元素的测定。 此外，根据某些分析工作的要求，还有石英玻璃、无硼玻璃、高硅玻璃等。 容量器皿的容积并非都十分准确地和它标示的大小相符，如量筒、烧杯等，但定量器皿如滴定管、移液管或吸量管等，它们的刻度是否精确，常常需要校正。关于校准方法，可参考有关书籍。玻璃器皿的允许误差见表1-2。 表1-2 玻璃器皿的允许误差 容积 (mL) 误差限度(mL)   滴定管 吸量管 移液管 容量瓶  2  0.01 0.006   5 0.01 0.02 0.01   10 0.02 0.03 0.02 0.02  25 0.03  0.03 0.03  50 0.05  0.05 0.05  100 0.10  0.08 0.08  200    0.10  250    0.11  500    0.15  1000    0.30  玻璃器皿洗涤的要则是“用毕立即洗刷”。如待污物干结后再洗，必将事倍功半。烧杯、三角瓶等玻璃器皿，一般用自来水洗刷，并用少量纯水淋洗2～3次即可。每次淋洗必须充分沥干后再洗第二次，否则洗涤效率不高。洗涤的器皿内壁应能均匀地被水湿润，不沾水滴。一般污痕可用洗衣粉（合成洗涤剂）刷洗或用铬酸洗液浸泡后再洗刷。含砂粒的洗衣粉不宜用来擦洗玻璃器皿的内壁，特别是不要用它来刷洗量器（量筒、容量瓶、滴定管等）的内壁以免擦伤玻璃。用上法不能洗去的特殊污垢，须将水沥干后根据污垢的化学性质和洗涤剂的性能，选用适当的洗涤液浸泡刷洗。例如，多数难溶于水的无机物（铁锈、水垢等）用废弃的稀HCl或HNO3；油脂用铬酸洗涤液（温度视玻璃的质量和洗涤的难易而定或碱性酒精洗涤液或碱性KMnO4洗液；盛KMnO4后遗下的MnO2氧化性还原物用SnCl2的HCl液或草酸的H2SO4液，难溶的银盐（AgCl 、Ag2O等）用Na2S2O3液或NH3水；铜蓝痕迹和钼磷喹啉、钼酸（白色MoO3等）用稀NaOH液；四苯硼钾用丙酮等。用过的各种洗液都应倒回原瓶以备再用。器皿用清水充分洗刷并用纯水淋洗几次。 1.3.2瓷、石英、玛瑙、铂、塑料和石墨等器皿 1.3.2.1 瓷器皿实验室所用的瓷器皿实际上是上釉的陶器。因此，瓷器的许多性质主要由釉的性质决定。它的溶点较高（1410℃），可高温灼烧，如瓷坩埚可以加热至1200℃，灼烧后重量变化小，故常常用来灼烧沉淀和称重。它的热膨胀系数为（3～4）×10-6，在蒸发和灼烧的过程中，应避免温度的骤然变化和加热不均匀现象，以防破裂。瓷器皿对酸碱等化学试剂的稳定性较玻璃器皿的稳定性好，然而同样不能和HF接触，过氧化钠及其他碱性溶剂也不能在瓷器皿或瓷坩埚中熔融。 1.3.2.2 石英器皿它的主要化学成分是二氧化硅，除HF外，不与其它的酸作用。在高温时，能与磷酸形成磷酸硅，易与苛性碱及碱金属碳酸盐作用，尤其在高温下，侵蚀更快，然而可以进行焦磷酸钾熔融。石英器皿对热稳定性好，在约1700℃以下不变软，不挥发，但在1100～1200℃开始失去玻璃光泽。由于其热膨胀系数较小，只有玻璃的1/15，故而热冲击性好。石英器皿价格较贵，脆而易破裂，使用时须特别小心，其洗涤的方法大体与玻璃器皿相同。 1.3.2.3玛瑙器皿是二氧化硅胶溶体分期沿石空隙向内逐渐沉积成的同心层或平层块体，可制成研钵和杵，用于土壤全量分析时研磨土样和某些固体试剂。 玛瑙质坚而脆，使用时可以研磨，但切莫将杵击撞研钵，更要注意勿摔落地上。它的导热性能不良，加热时容易破裂。所以，无论在任何情况下都不得烘烤或加热。玛瑙是层状多孔体，液体能渗入层间内部，所以玛瑙研钵不能用水浸洗，而只能用酒精擦洗。 1.3.2.4铂质器皿铂的熔点很高（1774 ℃），导热性好，吸湿性小，质软，能很好地承受机械加工，常用铂与铱的合金（质较硬）制作坩埚和蒸发器皿等分析用器皿。铂的价格很贵，约为黄金的9倍，故使用铂质器皿时要特别注意其性能和使用规则。 铂对化学试剂比较稳定，特别是对氧很稳定，也不溶于单独的HCl、HNO3、H2SO4、HF，但易溶于易放出游离的Cl2王水，生成褐红色稳定的络合物H2Pt Cl6。 其反应式： 3HCl+HNO3 NOCl+Cl2+2H2O Pt+2Cl2 PtCl4 PtCl4+2HCl H2PtCl4 铂在高温下对一系列的化学作用非常敏感。例如，高温时能与游离态卤素（Cl2、 Br2、F2）生成卤化物，与强碱NaOH、KOH、LiOH、Ba(OH)2等共熔也能变成可溶性化合物，但Na2CO3、K2CO3和助溶剂K2S2O7、KHSO4、Na2B4O7、CaCO3等仅稍有侵蚀，尚可忍受，灼热时会与金属Ag、Zn、Hg、Sn、Pb、Sb、Bi、Fe等生成比较易熔的合金。与B、C、Si|、P、As等造成变脆的合金。 根据铂的这些性质，使用铂器皿时应注意下列各点： （1）铂器易变形，勿用力捏或与坚硬物件碰撞。变形后可用木制模具整形。 （2）勿与王水接触，也不得使用HCl处理硝酸盐或HNO3处理氯化物。但可与单独的强酸共热。 （3）不得溶化金属和一切高温下能析出金属的物质、金属的过氧化物、氰化物、硫化物、亚硫酸盐、硫代硫酸盐、苛性碱等，磷酸盐、砷酸盐、锑酸盐也只能在电炉中（无碳等还原性物质）熔融，赤热的铂器皿不得用铁钳夹取（须用镶有铂头的坩埚钳）并放在干净的泥三角架上。勿接触铁丝。石棉垫也须灼尽有机质后才能应用。 （4）铂器应有电炉上或喷灯上加热，不允许用还原焰，特别是有烟的火焰加热，灰化滤纸的有机样品时也须先在通风条件下低温灰化，然后再移入高温电炉灼烧。 （5）铂器皿长久灼烧后有重结晶现象而失去光泽，容易裂损。可用滑石粉的水浆擦拭，恢复光泽后洗净备用。 （6）铂器皿洗涤可用单独的HCl或HNO3煮沸溶解一般的难溶的碳酸盐和氧化物，而酸的氧化物可用K2S2O7或KHSO4熔融，硅酸盐可用碳酸钠、硼砂熔融，或用HF加热洗涤。熔融物须倒入干净的容器，切勿倒入水盆或湿缸，以防爆溅。 1.3.2.5银、镍、铁器皿铁镍的熔点高（分别为1535℃和1452℃），银的熔点较低（961℃），对强碱的抗蚀力较强（Ag>Ni>Fe），价较廉。这3种金属器皿的表面却易氧化而改变重量，故不能用于沉淀物的灼烧和称重。它们最大的优点是可用于一些不能在瓷或铂坩埚中进行的样品熔融，例如Na2O2和NaOH熔融等，一般只需700℃左右，仅约10min即可完成。熔融时可用坩埚钳，夹好坩埚和内容物，在喷灯上或电炉内转动，勿使底部局部太热而易致穿孔。铁坩埚一般可熔融15次以上，虽较易损坏，但价廉还是可取的。 1.3.2.6塑料器皿普通塑料器皿一般是用聚乙烯或聚丙烯等热塑而成的聚合物。低密度的聚乙烯塑料，熔点108℃。加热不能超过70℃，高密度的聚乙烯塑料，熔点135℃，加热不能超过100℃，它的硬度较大。它们的化学稳定性和机械性能好，可代替某些玻璃、金属制品。在室温下，不受浓盐酸、氢氟酸、磷酸或强碱溶液的影响，只有被浓硫酸（大于600g·kg-1 ）、浓硝酸、溴水或其他强氧化剂慢慢侵蚀。有机溶剂会侵蚀塑料，故不能用塑料瓶贮存。而贮存水、标准溶液和某些试剂溶液比玻璃容器优越，尤其适用于微量物质分析。 聚四氟乙烯的化学稳定性和热稳定性好，是耐热性能取好的有机材料，使用温度可达250℃。当温度超过415℃时，急剧分解。它的耐腐蚀性好，对于浓酸（包括HF）、浓碱或强氧化剂，皆不发生作用。可用于制造烧杯、蒸发皿、表面皿等。聚四氟乙烯制的坩埚能耐热至250℃（勿超过300℃），可以代替铂坩埚进行HF处理，塑料器皿对于微量元素和钾、钠的分析工作尤为有利。 1.3.2.7石墨器皿石墨是一种耐高温材料，即使达到2500℃左右，也不熔化，只在3700℃（常压）升华为气体。石墨有很好的耐腐蚀性，无论有机或无机溶剂都不能溶解它。在常温下不与各种酸、碱发生化学反应，只有在500℃以上才与硝酸强氧化剂等反应。此外， 石墨的热膨胀系数小，耐急冷热性也好。其缺点是耐氧化性能差，随温度的升高，氧化速度逐渐加剧。常用的石墨器皿有石墨坩埚和石墨电极。 1.4滤纸的性能与选用 滤纸分为定性和定量两种。定性滤纸灰分较多，供一般的定性分析用，不能用于重申分析。定量滤纸经盐酸和氢氟酸处理，蒸馏水处理，灰分较小，适用于精密的定量分析。此外，还有用于色谱分析用的层析滤纸。 选择滤纸要根据分析工作对过滤沉淀的要求和沉淀性质及其量的多少来决定。定量滤纸的类型、规格、适用范围见表1-3和表1-4。 表1-3 国产定量滤纸的类型和适用范围 类型 色带标志 性能和适用范围  快速 白 纸张组织松软，过滤速度最快，适用于保留粗度沉淀物，如氢氧化铁等  中速 蓝 纸张组织较密，过滤速度适中，适用于保留中等细度沉淀物，如碳酸锌等  慢速 红 纸张组织最密，过滤速度最慢，适用于保留微细度过沉淀物，如硫酸钡等   表1-4 国产定量滤纸规格 圆形直径（cm） 7 9 11 12.5 15 18  灰分每张含量（g） 3.5×10-5 5.5×10-5 8.5×10-5 1.0×10-4 1.5×10-4 2.2×10-4   定性滤纸：定性滤纸的类型与定量滤纸相同（无色带标志）。灰分含量<2g·kg-1 国外某些定量滤纸的类型有Whatman 41 S.S589/1（黑带）粗孔；Whatman 40 S.S589/2（白带）中孔；Whatman 42 S.S589/3（蓝带）细孔。 第二章 土壤样品的采集与制备 2.1 土壤样品的采集 2.1.1概述 土壤是一个不均一体，影响它的因素是错综复杂的。有自然因素包括地形（高度、坡度）、母质等；人为因素有耕作、施肥等等，特别是耕作施肥导致土壤养分分布的不均匀，例如条施和穴施、起垄种植、深耕等措施，均能造成局部差异。这些都说明了土壤不均一性的普遍存在，因而给土壤样品的采集带来了很大困难。采取1kg样品，再在其中取出几克或几百毫克，而足以代表一定面积的土壤，似乎要比正确的化学分析还困难些。实验室工作者只能对送来样品的分析结果负责，如果送来的样品不符合要求，那么任何精密仪器和熟练的分析技术都将毫无意义。因此，分析结果能否说明问题，关键在于采样。 分析测定，只能是样品，但要求通过样品的分析，而达到以样品论“总体”的目的。因此，采集的样品对所研究的对象（总体），必须具有最大的代表性。 所谓总体，是指一个从特定来源的、具有相同性质的大量个体事物或现象的全体。 所谓样品，是由总体中随机抽取出来的一些个体所组成的。因为个体之间是有变异的。因此，样品也必然存在着变异。由此看来，样品与总体之间，既存在着同质的“亲缘”联系，因而样品可作为总体的代表，但同时也存在着一定程度非异性的差异，差异愈小，样品的代表性愈大；反之亦然。为了达到所采集样品的代表性，采样时要贯彻“随机”化原则，即样品应当随机地取自所代表的总体，而不是凭主观因素决定的。另一方面，在一组需要相互之间进行比较的诸样品（即样品1、样品2……样品n），应当有同样的个体数组成。 2.1.2混合土样的采集 2.1.2.1采样误差 土壤样品的代表性与采样误差的控制直接相关。例如：在一块不到2/3公顷的同一种土类的土壤上取9个样点，分别采9个土样，分析其速效磷的含量。每个土样称取两个分析样品作为重复。土壤中的速效磷用浸提液提取，吸取两分滤液作为重复进行磷的比色分析，测定结果和统计分析列于表2-1和表2-2。 表2-1 土壤速效磷的分析结果（P2O5mg·kg-1） 采样点代号 称样1 称样2 样品总和   溶液1 溶液2 溶液1 溶液2   1 30 30 28 28 116  2 25 25 26 27 103  3 38 38 39 39 154  4 24 23 26 26 99  5 26 25 27 28 106  6 30 28 30 27 117  7 36 36 34 32 138  8 27 26 29 28 110  9 25 25 24 26 100  ∑x 261 256 263 263 1043  -x 29.0 28.4 29.2 29.2   平均 28.7 29.2    表2-2 土壤速效磷分析结果方差分析 变异原因 平方和 自由度 均方 F值 F*0.05 F**0.01  样品间 称样间 分析间 误差 总 694.72 2.25 3.64 34.36 734.97 8 1 3 23 35 86.84 2.25 1.21 1.49 58.28** 1.51 0.81 2.38 4.28 3.03 3.41 7.88 4.76   *表示达到5%显著水准； **表示达到1%显著水准 从表2-2方差分析结果，说明采样（即样品间）的误差非常显著（达到1%显著水准）。这是由于土壤的不均一性造成的。因此，采样误差则比较难克服。一般在田间任意取若干点，组成混合样品，混合样品组成的点愈多，其代表性愈大。但实际上因工作量太大，有时不易做到，因此，采样时必须兼顾样品的可靠性和工作量。这充分说明代表性样品采集的重要性和艰巨性。 称样误差主要决定于样品的混合均匀程度和样品的粗细。一个混合均匀的土样，在称取过程中大小不同的土粒有分离现象。因为大小不同的土粒化学成分不同，给分析结果带来差异。称样的量愈少，这种影响愈大。一般常根据称样的多少，决定样品的细度。分析误差是由分析方法、试剂、仪器以及分析工作者的判断产生的。一个经过严格训练的熟练分析人员可以使分析误差降至最低限度。从表2-2方差结果也证明称样和分析误差很小（都没达到差异显著水准）。 2.1.2.2采样时间 土壤中有效养分的含量，随着季节的改变而有很大的变化。以速效磷、钾为例，最大差异可达1～2倍。 土壤中有效养分含量随着季节而变化的原因是比较复杂的。无疑土壤温度和水分是重要因素。温度和水分的影响，表土比底为明显。因为表土冷热变化和干湿变化较大。温度和水分还有它们的间接影响，例如冬季土壤中有效磷、钾均增加，在一定程度上是由于温度降低，土壤中有机酸有所积累，由于有机酸能与铁、铝、钙等离子铬合，降低了这些阳离子的活性，增加了磷的活性，同时也有一部分非交换态钾转变成交换态钾。分析土壤养分供应时，一般都在晚秋或早春采集土样。总之，采取土样时要注意时间因素，同一时间内采取的土样分析结果才能相互比较。 2.1.2.3混合样品采集的原则 混合样品是由很多点样品混合组成。它实际上相当于一个平均数，借以减少土壤差异。从理论上讲，每个混合样品的采样点愈多，即每个样品所包含的个体数愈多，则对该总体，样品的代表性就愈大。在一般情况下，采样点的多少，取决于采样的土地面积、土壤的差异程度和试验研究所要求的精密度等因素。研究的范围愈大，对象愈复杂，采样点数必将增加。在理想情况下，应该使采样的点和量最少，而样品的代表性又最大，使有限的人力和物力，得到最高的工作效率。 土壤分析结果，应代表一定面积耕地的养分水平。过去因受分析工作速度的限制，一般偏重于在少数代表性田块上采取混合土壤样品，来进行分析，把结果推广到大面积的农业生产上，例如几十公顷或几百公顷。少数田块上所采集的混合样品，往往不能代表一个农场或村或乡的肥料需求情况。有人做了这样的试验：在16公顷的农田上，采取了]256个土样（每25m2采一个混合样品）进行磷素水平的分析，得到的速效磷，有161个是“极低”，69个是“偏低”，26个是“高”。 可以看到，就这16公顷农田的整体来讲，对于磷肥的需要性是很明确的。通过详细的数学分析，说明有80%的土壤在不同程度上缺少磷素，并且在一定耕作条件下，也可以提出这块农田的磷肥施用量。但是如果抽出少数样品来判断，引起错觉的机会还是不少的。近年来由于现代仪器的使用，分析工作的自动化，大大加快了分析工作的速度。在一定面积的土地上，趋向于采取更多的土样，通过数学方法把大量数据加以统计，以获得更多可靠的有用资料。 2.1.2.4混合土样的采集 以指导生产或进行田间试验为目的的土壤分析，一般都采集混合土样。采集土样时首先根据土壤类型以及土壤的差异情况，同时也要向农民作调查并征求意见，然后把土壤划分成若干个采样区，我们称它为采样单元。每一个采样单元的土壤要尽可能均匀一致。一个采样单元包括多大面积的土地，由于分析目的不同，具体要求也不同。每个采样单元再根据面积大小，分成若干小单元，每个小单元代表面积愈小，则样品的代表性越可靠。但是面积愈小，采样花的劳力就愈大，而且分析工作量也愈大，那么一个混合样品代表多大面积比较可靠而经济呢？除不同土类必须分开来采样，一般可以人1/5公顷。原则上应使所采的土样能对所研究的问题，在分析数据中得到应有的反应。 由于土壤的不均一性，使各个体都存在着一定程度的变异。因此，采集样品必须按照一定采样路线和“随机”多点混合的原则。每个采样单元的样点数，一般常常是人为的决定5~10点或10~20点，视土壤差异和面积大小而定，但不宜少于5点。混合土样一般采集耕层土壤（0~15cm或0~20cm）；有时为了解各土种肥力差异和自然肥力变化趋势，可适当地采集底土（15~30cm或20~40cm）的混合样品。 采集混合样品的要求： （1）每一点采取的土样厚度、深浅、宽狭应大体一致。 （2）各点都是随机决定的，在田间观察了解情况后，随机定点可以避免主观误差，提高样品的代表性，一般按S形线路采样，从图2-1三种土壤采样点的方式可以看出1和2两种情况容易产生系统误差。因为耕作、施肥等措施往往顺着一定的方向进行。 ×代表采样点 1、2不适当，3正确 1 2 3 图2-1 土壤采样点的方式 （3）采样地点应避免田边、路边、沟边和特殊地形的部位以及堆过肥料的地方。 （4）一个混合样品是由均匀一致的许多点组成的，各点的差异不能太大，不然就要根据土壤差异情况分别采集几个混合土样，使分析结果更能说明问题。 （5）一个混合样品重在1kg左右，如果重量超出很多，可以把各点采集的土壤放在一个木盆里或塑料布上用手捏碎摊平，用四分法对角取两份混合放在布袋或塑料袋里，其余可弃去，附上标签，用铅笔注明采样地点、采土深度、采样日期、采样人，标签一式两份，一份放在袋里，一份扣在袋上。与此同时要做好采样记录。 2.1.2.4.1试验田土样的采集 首先要求找一个肥力比较均匀的土壤，使试验中的各个“处理”尽可能地少受土壤不均一性的干扰。肥料试验的目的是要明确推广的范围，因此我们必须知道试验是布置在什么性质的土壤上。在布置肥料试验时所采集的土壤样品，通常只采表土。试验田的取样，不仅在于了解土壤的一般肥力情况，而且希望了解土壤肥力差异情况，这就要求采样单元的面积不能太大。 2.1.2.4.2大田土样的采样 对农场、村和乡的土壤肥力进行诊断时，先要调查访问，了解村和乡的土壤、地形、作物生长、耕作施肥等情况，再拟定采样计划。就一个乡来讲，土壤类型、地形部位、作物布局等都可能有所不同，确定采样区（采样单元）后，采集混合土样。村土地面积较小，南方各地一般只有7~13公顷，土壤种类、地形等比较一致，群众常根据作物产量的高低，把自己的田块分成上、中、下三类，可以作为村、场采样的依据。 2.1.2.4.3水田土样的采集 在水稻生长期间，地表淹水情况下采集土样，要注意地面要平，只有这样采样深度才能一致，否则会因为土层深浅的不同而使表土速效养分含量产生差异。一般可用具有刻度的管形取土器采集土样。将管形取土器钻入一定深度的土层。取出土钻时，上层水即流走，剩下潮湿土壤，装入塑料袋中，多点取样，组成混合样品，其采样原则与混合样品采集相同。 2.1.3特殊土样的采集 2.1.3.1剖面土样的采集 为了研究土壤基本理化性状，除了研究表土外，还常研究表土以下的各层土壤。这种剖面土样的采集方法，一般可在主要剖面观察和记载后进行。必须指出，土壤剖面按层次采样时，必须自下而上（这与剖面划分、观察和记载恰恰相反）分层采取，以免采取上层样品时对下层土壤的混杂污染。为了使样品能明显地反映各层次的特点，通常是在各层最典型的中部采取（表土层较薄，可自地面向下全层采样），这样可克服层次间的过渡现象，从而增加样品的典型性或代表性。样品重量也是1kg左右，其它要求与混合样品相同。 2.1.3.2土壤盐分动态样品的采集 盐碱土中盐分的变化比土壤养分含量的变化还要大。土壤盐分分析不仅要了解土壤中盐分的多少，而且常要了解盐分的变化情况。盐分的差异性是有关盐碱土的重要资料。在这样的情况下，就不能采用混合样品。 盐碱土中盐分的变化垂直方向更为明显。由于淋洗作用和蒸发作用，土壤剖面中的盐分季节性变化很大，而且不同类型的盐土，盐分在剖面中的分布又不一样。例如南方滨海盐土，底土含盐分较重，而内陆次生盐渍土，盐分一般都积聚在表层。根据盐分在土壤剖面中的变化规律，应分层采取土样。 分层采集土样，不必按发生层次采样，而自地表起每隔10cm或20cm采集一个土样，取样方法多用“段取”，即在该取样层内，自上而下，整层地均匀地取土，这样有利于储盐量的计算。研究盐分在土壤剖面中分布的特点时，则多用“点取”，即在该取样层的中部位置取土。根据盐土取样的特点，应特别重视采样的时间和深度。因为盐分上下移动受不同时间的淋溶与蒸发作用的影响很大。虽然土壤养分分析的采样也要考虑采样季节和时间，但其影响远不如对盐碱土的影响那样大。鉴于花碱土碱斑分布的特殊性，必须增加样点的密度和样点的随机分布，或将这种碱斑占整块田地面积的百分比估计出来，按比例分配斑块上应取的样点数，组成混合样品；也可以将这种斑块另外组成一个混合样品，用作与正常地段土壤的比较。 2.1.3.3养分动态土样的采集 为研究土壤养分的动态而进行土壤采样时，可根据研究的要求进行布点采样。例如，为研究过磷酸钙在某种土壤中的移动性，前述土壤混合样品的采法显然是不合适的。如果过磷酸钙是以条状集中施肥的，为研究其水平移动距离，则应以施肥沟为中心，在沟的一侧或左右两侧按水平方向每隔一定距离，将同一深度所取的相应同位置土样进行多点混合。同样，在研究其垂直的移动时，应以施肥为起点，向下每隔一定距离作为样点，以相同深度土样组成混合土样。 2.1.4其他特殊样品的采集 群众常送来有问题的植株和土壤，要求我们分析和诊断。这些问题大致是某些营养元素不足，包括微量元素，或酸碱问题，或某种有毒物质的存在，或土中水分过多，或底土层有坚硬不透水层的存在等。为了查证作物生长不正常的土壤原因，就要采典型样品。在采集典型土壤样品时，应同时采集正常的土壤样品。植株样品也是如此。这样可以比较，以利于诊断。在这种情况下，不仅要采集表土样品，而且也要采集底土样品。 测定土壤微量元素的土样采集，采样工具要用不锈钢土钻、土刀、兼塑料布塑料袋等，忌用报纸包土样，以心污染。 2.1.5采集土壤样品的工具 采样方法随采样工具而不同。常用的采样工具有3种类型：小土铲、管形土钻和普通土钻。 2.1.5.1小土铲 在切割的土面上根据采土深度用土铲采取上下一致的一薄片。这种土铲在任何情况下都可使用，但比较费工，多点混合采样，往往嫌它费工而不用。 2.1.5.2管形土钻 下部系一圆柱形开口钢管，上部系柄架，根据工作需要可用不同管径土钻。将土钻钻入土中，在一定土层深度处，取出一均匀土柱。管形土钻取土速度快，又少混杂，特别适用于大面积多点混合样品的采集。但它不太适用于很砂性的土壤，或干硬的黏重土壤。 2.1.5.3普通土钻 普通土钻使用起来比较方便，但它一般只适用于湿润的土壤，不适用于很干的土壤，同样也不适用于砂土。另外普通土钻的缺点是容易使土壤混杂。 用普通土钻采取的土样，分析结果往往比其他工具采取的土样要低，特别是有机质、有效养分等的分析结果较为明显。这是因为用普通土钻取样，容易损失一部分表层土样。由于表层土较干，容易掉落，而表层土的有机养分、有机质的含量又较高。 不同取土工具带来的差异主要是由于上下土体不一致造成的。这也说明采样时应注意采土深度、上下土体保持一致。 2.2土壤样品的制备和保存 从野外取回的土样，经登记编号后，都需经过一个制备过程——风干、磨细、过混匀、装瓶，以备各项测定之用。 样品制备目的是：①剔除土壤以外的侵入体（如植物残茬、昆虫、石块等）和新生体（如铁锰结核和石灰结核等），以除去非土壤的组成部分；②适当磨细，充分混匀，使分析时所称取的少量样品具有较高的代表性，以减少称样误差；③全量分析项目，样品需要磨细，以使分解样品的反应能够完全和彻底；④使样品可以长期保存，不致因微生物活动而霉坏。 2.2.1新鲜样品和风干样品 为了样品的保存和工作的方便，从野外采回的土样都先进行风干。但是，由于在风干过程中，有些成分如低价铁、铵态氮、硝态氮等会起很大的变化，这些成分的分析一般均用新鲜样品。也有一些成分如土壤pH、速效养分，特别是速效磷、钾也有较大的变化。因此，土壤速效磷、钾的测定，用新鲜样品还是用风干样品，就成了一个争论的问题。有人认为新鲜样品比较符合田间实际情况；也有人认为新鲜样品是暂时的田间情况，它随着土壤中水分状况的改变而变化，不是一个可靠的常数，而风干土样测出的结果是一个平衡常数，比较稳定和可靠，而且新鲜样品称样误差较大，工作又不方便。因此，在实验室测定土壤速效磷、钾时，仍以风干土为宜。 2.2.2样品的风干、制备和保存 2.2.2.1风干 将采回的土样，放在木盘中或塑料布上，摊成薄薄的一层，置于室内通风阴干。在土样半干时，须将大土块捏碎（尤其是黏性土壤），以免完全干后结成硬块，难以磨细。风干场所力求干燥通风，并要防止酸蒸气、氨气和灰尘的污染。 样品风干后，应拣去动植物残体如根、茎、叶、虫体等和石块、结核（石灰、铁、锰）。如果石子过多，应当将拣出的石子称重，记下所占的百分比。 2.2.2.2粉碎过筛 风干后的土样，倒入钢玻璃底的木盘上，用木棍研细，使之全部通过2mm孔径的筛子。充分混匀后用四分法分成两份，如图2-4。一份作为物理分析用，另一份作为化学分析用。作为化学分析用的土样还必须进一步研细，使之全部通过1mm或0.5mm孔径的筛子。1927年国际土壤学会规定通过2mm孔径的土壤作为物理分析之用，能过1mm孔径作为化学分析之用，人们一直沿用这个规定。但近年来很多分析项目趋向用于半微量的分析方法，称样量减少，要求样品的细度增加，以降低称样的误差。因此现在有人使样品通过0.5mm孔径的筛子。但必须指出，土壤pH、交换性能、速效养分等测定，样品不能研的太细，因为研得过细，容易破坏土壤矿物晶粒，使分析结果偏高。同时要注意，土壤研细主要使团粒或结粒破碎，这些结粒是由土壤黏土矿物或腐殖质胶结起来的，而不能破坏单个的矿物晶粒。因此，研碎土样时，只能用木棍滚压，不能用榔头锤打。因为晶粒破坏后，暴露出新的表面，增加有效养分的溶解。 第一步 第二步 第三步 图2-4 四分法取样步骤图 全量分析的样品包括Si、Fe、Al、有机质、全氮等的测定，则不受磨碎的影响，而且为了减少称样误差和样品容易分解，需要将样品磨得更细。方法是取部分已混匀的1mm或0.5mm的样品铺开，划成许多小方格，用骨匙多点取出土壤样品约20g，磨细，使之全部通过100目筛子。测定Si、Fe、Al的土壤样品需要用玛瑙研钵研细，瓷研钵会影响Si的测定结果。 在土壤分析工作中所用的筛子有两种：一种以筛孔直径的大小表示，如孔径为2mm、1mm、0.5mm等；另一种以每英寸长度上的孔数表示。如每英寸长度上有40孔，为40目筛子，每英寸有100孔为100目筛子。孔数愈多，孔径愈小。筛目与孔径之间的关系可用下列简式表示： 16 筛孔直径（mm）=—————— 1英寸孔数 1英寸=25.4mm，16mm=25.4—9.4mm（网线宽度） 2.2.2.3保存 一般样品用磨口塞的广口瓶或塑料瓶保存半年至一年，以备必要时查核之用。样品瓶上标签须注明样号、采样地点、土类名称、试验区号、深度、采样日期、筛孔等项目。 标准样品是用以核对分析人员各次成批样品的分析结果，特别是各个实验室协作进行分析方法的研究和改进时需要有标准样品。标准样品需长期保存，不使混杂，样品瓶贴上标签后，应以石蜡涂封，以保证不变。每份标准样品附各项分析结果的记录。 2.3土壤水分测定 进行土壤水分含量的测定有两个目的：一是为了解田间土壤的实际含水状况，以便及时进行灌溉、保墒或排水，以保证作物的正常生长；或联系作物长相、长势及耕栽培措施，总结丰产的水肥条件；或联系苗情症状，为诊断提供依据。二是风干土样水分的测定，为各项分析结果计算的基础。前一种田间土壤的实际含水量测定，目前测定的方法很多，所用仪器也不同，在土壤物理分析中有详细介绍，这里指的是风干土样水分的测定。 风干土中水分含量受大气中相对湿度的影响。它不是土壤的一种固定成分，在计算土壤各种成分时不包括水分。因此，一般不用风干土作为计算的基础，而用烘干土作为计算的基础。分析时一般都用风干土，计算时就必须根据水分含量换算成烘干土。 测定时把土样放在105～110℃的烘箱中烘至恒重，则失去的质量为水分质量，即可计算土壤水分百分数。在此温度下土壤吸着水被蒸发，而结构水不致破坏，土壤有机质也不致分解。下面引用国家标准《土壤水分测定法》。 2.3.1适用范围 本标准用于测定除石膏性土壤和有机土（含有机质20%以上的土壤）以外的各类土壤的水分含量。 2.3.2方法原理 土壤样品在105±2℃烘至恒重时的失重，即为土壤样品所含水分的质量。 2.3.3仪器设备 ①土钻；②土壤筛：孔径1mm；③铝盒：小型直径约40mm，高约20mm；大型直径约55mm，高约28mm；④分析天平：感量为0.001g和0.01g；⑤小型电热恒温烘箱；⑥干燥器：内盛变色硅胶或无水氯化钙。 2.3.4试样的选取和制备 （1）风干土样 选取有代表性的风干土壤样品，压碎，通过1mm筛，混合均匀后备用。 （2）新鲜土样 在田间用土钻取有代表性的新鲜土样，刮去土钻中的上部浮土，将土钻中部所需深度处的土壤约20g，捏碎后迅速装入已知准确质量的大型铝盒内，盖紧，装入木箱或其他容器，带回室内，将铝盒外表擦拭干净，立即称重，尽早测定水分。 2.3.5测定步骤 （1）风干土样水分的测定 取小型铝盒在105℃恒温箱中烘烤约2h，移入干燥器内冷却至室温，称重，准确到至0.001g。将铝盒盖揭开，放在盒底下，置于已预热至105±2℃的烘箱中烘烤6h。取出，盖好，移入干燥器内冷却至室温（约需20min），立即称重。风干土样水分的测定应做两份平行测定。 （2）新鲜土样水分的测定 将盛有新鲜土样的大型铝盒在分析天平上称重，准确至0.01g。揭开盒盖，放在盒底下，置于已预热至105±2℃的烘箱中烘烤12h。取出，盖好，移入干燥器内冷却至室温（约需30min），立即称重。新鲜土样水分的测定应做三份平行测定。 *注：烘烤规定时间后1次称重，即达“恒重”。 2.3.6结果的计算 （1）计算公式： m1-m2 水分（分析基），%=—————×100 m1-m0 m1-m2 水分（干基），%=—————×100 m2-m0 式中：m0——烘干空铝盒质量（g）； m1——烘干前铝盒及土样质量（g）； m2——烘干后铝盒及土样质量（g）。 （2）平行测定的结果用算术平均值表示，保留小数后一位。 （3）平行测定结果的相差，水分小于5%的风干土样不得超过0.2%，水分为5%～25%的潮湿土样不得超过0.3%，水分大于15%的大粒（粒径约10mm）粘重潮湿土样不得超过0.7%（相当于相对相差不大于5%）。 第三章 土壤有机质的测定 3.1概 述 3.1.1土壤有机质含量及其在肥力上的意义 土壤有机质是土壤中各种营养特别是氮、磷的重要来源。它还含有刺激植物生长的胡敏酸等物质。由于它具有胶体特征，能吸附较多的阳离子，因而使土壤具有保肥力和缓冲性。它还能使土壤疏松和形成结构，从而可改善土壤的物理性状。它也是土壤微生物必不可少的碳源和能源。因此，除低洼地土壤外，一般来说，土壤有机质含量的多少，是土壤肥力高低的一个重要指标。 华北地区不同肥力等级的土壤有机质含量约为：高肥力地>15.0g·kg-1，中等肥力地10.0～14.0 g·kg-1，低肥力地5.0～10.0 g·kg-1，薄砂地<5.0 g·kg-1。 南方水稻土肥力高低与有机质含量也有密切关系。据浙江省农业科学院土壤肥料研究所水稻高产土壤研究组报道，浙江省高产水稻土的有机质含量大部分为23.6～48g·kg-1，均较其邻近的一般田高。上海郊区高产水稻土的有机质含量也在25.0～40有机质含量范围之内。 我国东北地区雨水充足，有利于植物生长，而气温较低，有利于土壤有机质的积累。因此，东北的黑土有机质含量高达40～50g·kg-1以上。由此向西北，雨水减少，植物生长量逐年减少，土壤有机质含量亦逐渐减少，如栗钙土为20～30g·kg-1，棕钙土为20g·kg-1左右，灰钙土只有10～20g·kg-1。向南雨水多、温度高，虽然植物生长茂盛，但土壤中有机质的分解作用增强，黄壤和红壤有机质含量一般为20～30g·kg-1。对耕作土壤来讲，人为的耕作活动则起着更重要的影响。因此，在同一地区耕种土壤有机质含量比未耕种土壤要低得多。影响土壤有机质含量的另一重要因素是土壤质地，砂土有机质含量低于粘土。 土壤有机质的组成很复杂，包括三类物质：①分解很少，仍保持原来形态学特征的动植物残体。②动植物残体的半分解产物及微生物代谢产物。③有机质的分解和合成而形成的较稳定的高分子化合物——腐植酸类物质。 分析测定土壤有机质含量，实际包括了上述全部2、3两类及第1类的一部分有机物质，以此来说明土壤肥力特性是合适的。因为从土壤肥力角度来看，上述有机质三个组成部分，在土壤理化性质和肥力特性上，都起重要作用。但是，在土壤形成过程中，研究土壤腐殖质中碳氮比的变化时则需严格剔除未分解的有机物质。 全国和地的大量资料分析结果表明[2]（表3-1），土壤有机质含量与土壤总氮量之间呈正相关。例如浙江省对水稻255个样品统计分析，其相关系数r=0.943，达极显著水平（图3-1）。又如吉林省东部山区的通化对115个旱地土壤样品进行的回归分析，其回归方程为： y=0.0062+0.573χ r=0.939** 表3-1 耕地土壤全土壤有机质含量*的比值 省（区） 有机质 （g·kg-1） 全氮 （g·kg-1） 全氮/有机质 （%）  河北 山西 河南 安徽 福建 新疆 广东 12.2 10.7 12.2 14.0 15.9 13.9 14.9 0.74 0.68 0.70 0.86 0.79 0.79 0.80 6.07 6.34 5.74 6.14 4.97 5.68 5.27  *为全省（区）统计的平均值。摘自《中国土壤》1998年，中国农业出版社，P875
土壤全氮总量与土壤有机质含量的比值，随着土壤所处的环境因素和利用状况而变化。如表3-2所示，安徽省位于南北过渡带，成土母质复杂，土壤类型众多，而各类土壤开垦利用情况不同，全氮含量与有机质含量的比值（%）有一定差别。从高地的山地草甸土的4.05%至低洼地的砂姜黑土的7.05%，但总体上看二者的回归相关性仍显著，y=0.0364+0.0371χ r=0.9916**（n=15），相关系数r2=0.9833，说明土壤全氮的变异有98.33%可由土壤有机质变异所引起。 表3-2 土壤有机质含量与土壤全氮（g·kg-1） 土壤类型 有机质 全氮 全氮量/ 有机质 （%）   样品数 土壤变幅 平均值 样品数 土壤变幅 平均值   红壤 黄壤 黄棕壤 棕壤（酸性） 黄褐土 砂姜黑土 石灰性（岩）土 紫色土 山地草甸土 潮土 粗骨土 石质土 水稻土 4684 232 1646 186 4036 9446 893 1174 15 6425 1504 212 31857 15.2～44.2 12.3～61.0 12.5～85.0 28.4～104.1 9.5～20.2 9.0～13.2 30.3～47.8 13.5～22.8 4.2～24.8 27.3～44.0 34.2～63.8 14.2～33.7 28.6 53.1 18.6 37.9 13.3 12.6 33.7 18.8 99.2 14.0 29.6 48.6 21.7 4673 232 1646 186 4265 9458 882 1179 15 6390 1426 207 31455 0.88～2.0 2.04～2.8 0.75～3.88 4.69～10.3 1.26～6.0 0.59～0.94 1.72～2.59 0.97～1.23 0.28～1.46 1.24～1.60 1.64～2.72 0.90～2.32 1.34 2.36 0.84 1.66 0.84 0.89 1.86 0.99 4.02 0.93 1.45 2.19 1.31 4.69 4.44 4.52 4.38 6.32 7.05 5.52 5.27 4.05 6.64 4.90 4.51 6.04  摘自《中国土壤》1996年，中国农业出版社，P876 总的看来，土壤有机质一般约含氮5%左右，故可以从有机质测定结果来估计土壤全氮的近似值。 土壤全氮量（g·kg-1）=土壤有机质（g·kg-1）g·kg-1有机质含量土壤有机质g·kg-1有机质含量土壤有机质土壤有机质含量含量y=0.0062+0.573χ r=0.939** 土壤全氮量（g·kg-1）=土壤有机质（g·kg-1）×0.05（或0.06） 3.1.2土壤有机碳不同测定方法的比较和选用 关于土壤有机碳的测定，有关文献中介绍很多，根据目的要求和实验室条件可选用不同方法。 经典测定的方法有干烧法（高温电炉灼烧）或湿烧法（重铬酸钾氧化），放出的CO2，一般用苏打石灰吸收称重，或用标准氢氧化钡溶液吸收，再用标准酸滴定。 用上述方法测定土壤有机碳时，也包括土壤中各元素态碳及无机碳酸盐。因此，在测定石灰性土壤有机碳时，必须先除去CaCO3。除去CaCO3的方法，可以在测定前用亚硫酸处理去除之，或另外测定无机碳和总碳的含量，从全碳结果中减去无机碳。 干烧法和湿烧法测定CO2的方法均能使土壤有机碳全部分解，不受还原物质的影响，可获得准确的结果，可以作为标准方法校核时用。由于测定时须要一些特殊的仪器设备，而且很费时间，所以一般实验室都不用此法。 近年来高温电炉灼烧和气相色谱装置相结合制成碳氮自动分析仪，已应用于土壤分析中，但由于仪器的限制，所以未能被广泛采用。 目前，各国在土壤有机质研究领域中使用得比较普遍的是容量分析法。虽然各种容量法所用的氧化剂及其浓度或具体条件有差异，但其基本原理是相同的。使用最普遍的是在过量的硫酸存在下，用氧化剂重铬酸钾（或铬酸）氧化有机碳，剩余的氧化剂用标准硫酸亚铁溶液回滴，从消耗的氧剂量来计算有机碳量。这种方法，土壤中的碳酸盐无干扰作用，而且方法操作简便、快速、适用于大量样品的分析。 采用这一方法进行测定时，有的直接利用浓硫酸和重铬酸钾（2:1）溶液迅速混和时所产生的热（温度在120℃左右）来氧化有机碳，称为稀释热法（水合热法）。也有用外加热（170～180℃）来促进有机质的氧化。前者操作方便，但对有机质的氧化程度较低，只有77%，而且受室温变化的影响较大，而后者操作较麻烦，但有机碳的氧化较完全，可达90%～95%，不受室温变化的影响。 此外，还可用比色法测定土壤有机质所还原的重铬酸钾的量来计算，即利用土壤溶液中重铬酸钾被还原后产生的绿色铬离子（Cr3+）或剩余的重铬酸钾橙色的变化，作为土壤有机碳的速测法。 以上方法主要是通过测定氧化剂的消耗量来计算出土壤有机碳的含量，所以土壤中存在氯化物、亚铁及二氧化锰，它们在铬酸溶液中能发生氧化还原反应，导致有机碳的不正确结果。土壤中Fe2+或Cl-的存在将导致正误差，而活性的MnO2存在将产生负误差。但大多数土壤中活性的MnO2的量是很少的，因为仅新鲜沉淀的MnO2，奖参加氧化还原反应，即使锰含量较高的土壤，存在的MnO2中很少部分能与Cr2O72-发生氧化还原作用，所以，对绝大多数土壤中MnO2的干扰，不致产生严重的误差。 测定土壤有机质含量除上述方法外，还可用直接灼烧法，即在350～400℃下灼烧，从灼烧后失去的重量计算有机质含量。灼烧失重，包括有机质和化合水的重量，因此本法主要用于砂性土壤。 3.1.3有机碳的校正系数 经典的干烧法或湿烧法，均为彻底氧化的方法。因为土壤中所有的有机碳均氧化为CO2，而不需要一个校正系数。而上述外加热重铬酸盐法，不能完全氧化土壤中的有机化合物，需要用一个校正系数去校正未反应的有机碳，Schollenberger法的校正系数为1.15。Tyurin（1931）法的校正系数不加Ag2SO4时为1.1，加Ag2SO4时为1.04。 表3-3 不同研究者用Walkley and Black方法测定了一些表土， 有机碳未回收的校正系数 参 考 文 献 研究土壤的数目 有机碳回收率（%） 平均校正系数    范围 平均数   Dremner and Jenkinson(1960a) Kalembasa & Jenkinson(1973) Orphanos(1973) Richter etal(1973) Nelson & Sommers(1975) 15 22 12 12 10 57-92 46-80 69-79 79-87 44-88 84 77 75 83 79 1. 19 1.30 1.33 1.20 1.27  摘自Methods of Soil Analysis part 2, 1982, p.567 从表3-3可以看出，Walkley and Black的稀释热法（水合热法）有机碳回收率有很大变化（44%～92%），所以适合于各种土壤校正系数变化范围为1.09～2.27。对各类土壤合适平均校正系数的变化范围为1. 19～1.33。因此，应用1.3校正系数（有机碳平均回收率为77%）在一定范围土壤上看来是最合适的，但应用于各类土壤将会带来误差。 3.1.4 有机质含量的计算 土壤中有机质含量可以用土壤中一般的有机碳比例（即换算因数）乘以有机碳百分数而求得。其换算因数随土壤有机质的含碳率而定。各地土壤有机质组成不同，含碳量亦不一致，因此根据含碳量计算有机质含量时，如果都用同一换算因数，势必造成一些误差。 Van Bemmelen因数为1.724，是假定土壤有机质含碳58%计算的。然而许多研究指出，对许多土壤此因数太低，因此低估了有机质的含量。Broadbent（1953）概括了许多早期工作，确定换算因数为1.9和2.5，将分别选用于表土和底土。其它工作者发现（Ponomareva＆Platnikova,1967），1.9～2.0的换算因数对于表层矿物土壤是令人满意的。 尽管这样，我国目前仍沿用“Van Benmmelen因数”1.724。在国外常用有机碳而不用有机质含量表示。 3.2 土壤有机质测定 3.2.1重铬酸钾容量法——外加热法 3.2.1.1方法原理 在外加热的条件下（油浴的温度为180，沸腾5分钟），用一定浓度的重铬酸钾——硫酸溶液氧化土壤有机质（碳），剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁来滴定，从所消耗的重铬酸钾量，计算有机碳的含量。本方法测得的结果，与干烧法对比，只能氧化90%的有机碳，因此将得的有机碳乘以校正系数，以计算有机碳量。在氧化滴定过程中化学反应如下： 2K2Cr2O7＋8H2SO4+3C→2K2SO4+2Cr2（SO4）3+3CO2+8H2O K2Cr2O7+6FeSO4→K2SO4+Cr2（SO4）3+3Fe2（SO4）3+7H20 在1mol·L－1H2SO4溶液中用Fe2+滴定Cr2O72－时，其滴定曲线的突跃范围为1.22～0.85V。 表3-4 滴定过和中使用的氧化还原指剂有以下四种 指示剂 E0 本身变色 氧化—还原 Fe2+滴定Cr2O72－时的变色 氧化—还原 特点  二苯胺 0.76V 深蓝→无色 深蓝→绿 须加H3PO4；近终点须强烈摇动，较难掌握  二苯胺磺酸钠 0.85V 红色→无色 红紫→蓝紫→绿 须加H3PO4；终点稍难掌握  2-羧基代二苯胺 1.08V 紫红→无色 棕→红紫→绿 不必加H3PO4；终点易于掌握  邻啡罗啉 1.11V 淡蓝→红色 橙→灰绿→淡绿→砖红 不必加H3PO4；终点易于掌握   从表3—4 中，可以看出每种氧化还原指示剂都有自己的标准电位（E0），邻啡罗啉 （E0=1.11V），2-羧基代二苯胺（E0=1.08V），以上两种氧化还原指示剂的标准电位（E0），正落在滴定曲线突跃范围之内，因此，不需加磷酸而终点容易掌握，可得到准确的结果。 例如：以邻啡罗啉亚铁溶液（邻二氮啡亚铁）为指示剂，三个邻啡罗啉（C2H8N2）分子与一个亚铁离子络合，形成红色的邻啡罗啉亚铁络合物，遇强氧化剂，则变为淡蓝色的正铁络合物，其反应如下： [（C2H8N2）3Fe]3++e [（C2H8N2）3Fe]2+ 淡蓝色 红色 滴定开始时以重铬酸钾的橙色为主，滴定过程中渐现Cr3+的绿色，快到终点变为灰绿色，如标准亚铁溶液过量半滴，即变成红色，表示终点已到。 但用邻啡罗啉的一个问题是指示剂往往被某些悬浮土粒吸附，到终占时颜色变化不清楚，所以常常在滴定前将悬浊液在玻璃滤器上过滤。 从表3-4中也可以看出，二苯胺、二苯胺磺酸钠指示剂变色的氧化还原标准电位（E0）分别为0.76V、0.85V。指示剂变色在重铬酸钾与亚铁滴定曲线突跃范围之外。因此使终点后移，为此，在实际测定过程中加入NaF或H3PO4络合Fe3+，其反应如下： Fe3++2PO43- Fe（PO4）23- Fe3++6F- [FeF6] 3- 加入磷酸等不仅可消除Fe 3+的颜色，而且能使Fe3+/ Fe2+体系的电位大大降低，从而使滴定曲线的突跃电位加宽，使二苯胺等指示剂的变色电位进入突跃范围之内。 根据以上各种氧化还原指示剂的性质及滴定终点掌握的难易，推荐应用2-羧基二苯胺。价格便宜，性能稳定，值得推荐采用。 3.2.1.2主要仪器 油浴消化装置（包括油浴锅和铁丝笼）、可调温电炉、秒表、自动控温调节器。 3.2.1.3试剂 （1）0.008mol·L-1(1/6K2Cr2O7)标准溶液。称取经130℃烘干的重铬酸钾（K2Cr2O7，GB642-77，分析纯）39.2245g溶于水中，定容于1000ml容量瓶中。。 （2）H2SO4。浓硫酸（H2SO4，GB625-77，分析纯）。 （3）0.2mol·L-1Fe SO4溶液。称取硫酸亚铁（Fe SO4·7H2O，GB664-77，分析纯）56.0g溶于水中，加浓硫酸5mL，稀释至1mL。 （4）指示剂 ①邻啡罗啉指示剂：称取邻啡罗啉（GB1293-77，分析纯）1.485g)与Fe SO4·7H2O0.695g，溶于100mL水中。 ②2-羧基代二苯胺（O-phenylanthranilicacid，又名邻苯氨基苯甲酸，C13H11O2N））指示剂：称取0.25g试剂于小研钵中研细，然后倒入 100mL小烧杯中，加入0.18mol·L-1 NaOH溶液12mL，并用少量水将研钵中残留的试剂冲洗入100mL小烧杯中，将烧杯放在水浴上加热使其溶解，冷却后稀释定容到250mL，放置澄清或过滤，用其清液。 （5）Ag2SO4。硫酸银（Ag2SO4，HG3-945-76，分析纯），研成粉末。 （6）SiO2。二氧化硅（SiO2，Q/HG22-562-76，分析纯），粉末状。 3.2.1.4操作步骤 称取通过0.149mm（100目）筛孔的风干土样0.1～1g（精确到0.0001g），放入一干燥的硬质试管中，用移液管准确加入0.8000mol·L-1(1/6K2Cr2O7)标准溶液5mL （如果土壤中含有氯化物需先加入Ag2SO40.1g），用注射器加入浓H2SO45mL充分摇匀，管口盖上弯颈小漏斗，以冷凝蒸出之水汽。 将8～10个试管放入自动控温的铝块管座中（试管内的液温控制在约170℃），[或将8～10个试管盛于铁丝笼中（每笼中均有1～2个空白试管），放入温度为185～190℃的石蜡油锅中，要求放入后油浴锅温度下降至170～180℃左右，以后必须控制电炉，使油浴锅内始终内维持在170～180℃]，待试管内液体沸腾发生气泡时开始计时，煮沸5min，取出试管（用油浴法，稍冷，擦净试管外部油液）。 冷却后，将试管内容物倾入250mL三角瓶中，用水洗净试管内部及小漏斗，这三角瓶内溶液总体积为60～70mL，保持混合液中（1/2 H2SO4）浓度为2～3 mol·L-1，然后加入2-羧基代二苯胺指示剂12～15滴，此时溶液呈棕红色。用标准的0.2 mol·L-1硫酸亚铁滴定，滴定过程中不断摇动内容物，直至溶液的颜色由棕红色经紫色变为暗绿（灰蓝绿色），即为滴定终点。如用邻啡罗啉指示剂，加指示剂2～3滴，溶液的变色过程中由橙黄→蓝绿→砖红色即为终点。记取Fe SO4滴定毫升数（V）。 每一批（即上述每铁丝笼或铝块中）样品测定的同时，进行2～3个空白试验，即取0.500g粉状二氧化硅代替土样，其他手续与试样测定相同。记取Fe SO4滴定毫升数（V0），取其平均值。 3.2.1.5结果计算 土壤有机碳（g·kg-1）=
式中：c——0.8000 mol·L-1 (1/6K2Cr2O7)标准溶液的浓度； 5——重铬酸钾标准溶液加入的体积（mL）； V0——空白滴定用去FeSO4体积（mL）； V——样品滴定用去FeSO4体积（mL）； 3.0——1/4碳原子的摩尔质量（g·mol-1）； 10-3——将mL换算为L； 1.1——氧化校正系数； m——风干土样质量(g)； k——将风干土样换算成烘干土的系数。 注释： 注1．含有机质高于50g·kg-1者，称土样0.1g，含有机质高于20～30g·kg-1者，称土样0.3g，少于20g·kg-1者，称土样0.5g以上。由于称样量少，称样时应用减重法以减少称样误差。 注2．土壤中氯化物的存在可使结果偏高。因为氯化物也能被重铬酸钾所氧化，因此，盐土中有机质的测定必须防止氯化物的干扰，少量氯可加少量Ag2SO4，使氯根沉淀下来（生成AgCl）。Ag2SO4的加入，不仅能沉淀氯化物，而且有促进有机质分解的作用。据研究，当使用Ag2SO4时，校正系数为1.04，不使用Ag2SO4时校正系数为1.1。Ag2SO的用量不能太多，约加0.1g，否则生成Ag2Cr2O7沉淀，影响滴定。 在氯离子含量较高时，可用一个氯化物近似校正系数1/12来校正之，由于Cr2O7-1与Cl-1及C的反应是定量的： Cr2O72-+6Cl-1+14H+→2Cr3++3Cl2+7H2O 2Cr2O72-+3C+16H+→4Cr3+3CO2+8 H2O 由上二个反应式可知C/4Cl-1=12/4×35.5≈1/12 土壤含碳量（g·kg-1）=未经校正土壤含碳量（g·kg-1）-
此校正系数在Cl:C比为5:1以下时适用。 注3．对于水稻土、沼泽土和长期渍水的土壤，由于土壤中含有较多的Fe2+、Mn2+及其它还原性物质，它们也消耗K2Cr2O7，可使结果偏高，对这些样品必须在测定前充分风干。一般可把样品磨细后，铺成薄薄一层，在室内通风处风干10天左右即可使Fe2+全部氧化。长期沤水的水稻土，虽经几个月风干处理，样品中仍有亚铁反应，对这种土壤，最好采用铬酸磷酸湿烧——测定二氧化碳法（见3.2.2）。 注4．这里为了减少0.4 mol·L-1(1/6K2Cr2O7)—H2SO4溶液的黏滞性带来的操作误差，准确加入0.800mol·L-1(1/6K2Cr2O7)水溶液5mL及浓H2SO45mL，以代替0.4 mol·L-1(1/6K2Cr2O7) 溶液10mL。在测定石灰性土壤样品时，也必须慢慢加入K2Cr2O7—H2SO4溶液，以防止由于碳酸钙的分解而引起激烈发泡。 注5．最好不采用植物油，因为它可被重铬酸钾氧化，而可能带来误差。而矿物油或石蜡对测定无影响。油浴锅预热温度当气温很低时应高一些（约200℃）。铁丝笼应该有脚，使试管不与油浴锅底部接触。 注6．用矿物油虽对测定无影响，但空气污染较为严重，最好采用铝块（有试管孔座的）加热自动控温的方法来代替油浴法。 注7．必须在试管内溶液表面开始沸腾才开始计算时间。掌握沸腾的标准尽量一致，然后继续消煮5min，消煮时间对分析结果有较大的影响，故应尽量记时准确。 注8．消煮好的溶液颜色，一般应是黄色或黄中稍带绿色，如果经绿色为主，则说明重铬酸钾用量不足。在滴定时消耗硫酸亚铁量小于空白用量的1/3时，有氧化不完全的可能，应弃去重做。 3.2.2重铬酸钾容量法——稀释热法 3.2.2.1方法原理 基本原理、主要步骤与重铬酸钾容量法（外加热法）相同。稀释热法（水合热法）是利用浓硫酸和重铬酸钾迅速混合时所产生的热来氧化有机质，以代替外加热法中的油浴加热，操作更加方便。由于产生的热，温度较低，对有机质氧化程度较低，只有77%。 3.2.2.2试剂 （1）1 mol·L-1(1/6K2Cr2O7) 溶液。准确称取K2Cr2O7（分析纯，105℃烘干）49.04g，溶于水中，稀释至1L。 （2）0.4mol·L-1(1/6K2Cr2O7) 的基准溶液。准确称取K2Cr2O7（分析纯）（在130℃烘3h） 19.6132g于250mL烽杯中，以少量水溶解，将全部洗入1000mL容量瓶中，加入浓H2SO4约70mL，冷却后用水定容至刻度，充分摇匀备用[其中含硫酸浓度约为2.5mol·L-1（1/2 H2SO4）]。 （3）0.5 mol·L-1FeSO4溶液。称取FeSO4·7H2O140g溶于水中，加入浓H2SO415mL，冷却稀释至1L或称取Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O196.1g溶解于含有200mL浓H2SO4的800 mL水中，稀释至1L。此溶液的准确浓度以0.4mol·L-1(1/6K2Cr2O7) 的基准溶液标定之。即准确分别吸取3份0.4mol·L-1(1/6K2Cr2O7) 的基准溶液各25mL于150mL三角瓶中，加入邻啡罗啉指示剂2～3滴（或加2羧基代二苯胺12～15滴），然后用0.5 mol·L-1FeSO4溶液滴定至终点，并计算出的准FeSO4确浓度。硫酸亚铁（FeSO4）溶液在空气中易被氧化，需新鲜配制或以标准的K2Cr2O7溶液每天标定之。 其他试剂同3.2.1.3中（4）、（5）、（6）。 3.2.2.3操作步骤 准确称取0.5000g土壤样品（注1）于500mL的三角瓶中，然后准确加入1mol·L-1(1/6K2Cr2O7) 溶液10mL于土壤样品中，转动瓶子使之混合均匀，然后加浓H2SO420mL，将三角瓶缓缓转动1min，促使混合以保证试剂与土壤充分作用，并在石棉板上放置约30min，加水稀释至250mL，加2羧基代二苯胺12～15滴，然后用0.5 mol·L-1FeSO4标准溶液滴定之，其终点为灰绿色。 或加3～4滴邻啡罗啉指示剂，用0.5 mol·L-1FeSO4标准溶液滴定至近终点时溶液颜色由绿变成暗绿色，逐渐加入FeSO4直至生成砖红色为止。 用同样的方法做空白测定（即不加土样）。 如果K2Cr2O7被还原的量超过75%，则须用更少的土壤重做。 3.2.2.4结果计算 土壤有机碳（g·kg-1）=
土壤有机质（g·kg-1）=土壤有机碳（g·kg-1）×1.724 式中：1.33——为氧化校正系数； c——为0.5 mol·L-1FeSO4标准溶液的浓度； 其他各代号和数字的意义同3.2.1.5。 注释： 注1.泥碳称0.05g，土壤有机质含量低于10g·kg-1者称2.0g。 第四章 土壤氮的分析 4.1概述 土壤中氮素绝大多数为有机质的结合形态。无机形态的氮一般占全氮的1～5%。土壤有机质和氮素的消长，主要决定于生物积累和分解作用的相对强弱、气候、植被、耕作制度诸因素，特别是水热条件，对土壤有机质和氮素含量有显著的影响。从自然植被下主要土类表层有机质和氮素含量来看，以东北的黑土为最高（N，2.56～6.95 g·kg-1）。由黑土向西，经黑钙土、栗钙土、灰钙土，有机质和氮素的含量依次降低。灰钙土的氮素含量只有（N，0.4～1.05g·kg-1）。我国由北向南，各土类之间表土0～20cm中氮素含量大致有下列的变化趋势：由暗棕壤（N，1.68～3.64g·kg-1）经棕壤、褐土到黄棕壤（N，0.6～1.48g·kg-1），含量明显降低，再向南到红壤、砖红壤（N，0.90～3.05g·kg-1），含量又有升高。耕种促进有机质分解，减少有机质积累。因此，耕种土壤有机质和氮素含量比未耕种的土壤低得多，但变化趋势大体上与自然土壤的情况一致。东北黑土地区耕种土壤的氮素含量最高（N，1.5～3.48g·kg-1），其次是华南、西南和青藏地区，而以黄、淮、海地区和黄土高原地区为最低（N，0.3～0.99g·kg-1）。对大多数耕种土壤来说，土壤培肥的一个重要方面是提高土壤有机质和氮素含量。总的来讲，我国耕种土壤的有机质的氮素含量不高，全氮量（N）一般为1.0～2.09g·kg-1。特别是西北黄土高原和华北平原的土壤，必须采取有效措施，逐渐提高土壤有机质的氮素含量。 土壤中有机态氮可以半分解的有机质、微生物躯体和腐殖质，而主要是腐殖质。有机形态的氮大部分必须经过土壤微生物的转化作用，变成无机形态的氮，才能为植物吸收利用。有机态氮的矿化作用随季节而变化。一般来讲，由于土壤质地的不同，一年中约有1～3%的N释放出来供植物吸收利用。 无机态氮主要是铵态氮和硝态氮，有时有少量亚硝态氮的存在。土壤中硝态氮和铵态氮的含量变化大。一般春播前肥力较低的土壤含硝态氮5～10mg·kg-1,肥力较高的土壤硝态氮含量有时可超过20mg·kg-1；铵态氮在旱土壤中的变化比硝态氮小，一般10～15 mg·kg-1。至于水田中铵态氮变化则较大，在搁田过程中它的变化更大。 还有一部分氮（主要是铵离子）固定在矿物晶格内称为固定态氮。这种固定态氮一般不能为水或盐溶液提取，也比较难被植物吸收利用。但是，在某些土壤中，主要是含蛭石多的土壤，固定态氮可占一定比例（占全氮的3%～8%），底土所占比例更高（占全氮的9%～44%）。这些氮需要用HF—H2SO4溶液破坏矿物晶格，才能使其释放。 土壤氮素供应情况，有时用有机质和全氮含量来估计，有时测定速效形态的氮包括硝态氮、铵态氮和水解性氮。土壤中氮的供应与易矿化部分有机氮有很大关系。各种含氮有机物的分解难易随其分子结构和环境条件的不同差异很大。一般来讲，土壤中与无机胶体结合不紧的这部分有机质比较容易矿化，它包括半分解有机质和生物躯体，而腐殖质则多与粘粒矿物结合紧密，不易矿化。 土壤氮的主要分析项目有土壤全氮量和有效氮量。全氮量通常用于衡量土壤氮素的基础肥力，而土壤有效氮量与作物生长关系密切。因此，它在推荐施肥是意义更大。 土壤全氮量变化较小，通常用开氏法或根据开氏法组装的自动定氮仪测定，测定结果稳定可靠。 土壤有效氮包括无机的矿物态氮和部分有机质中易分解的、比较简单的有机态氮。它是铵态氮、硝态氮、氨基酸、酰胺和易水解的蛋白质氮的总和，通常也称水解氮，它能反映土壤近期内氮素供应情况。 目前国内外土壤有效氮的测定方法一般分两大类：即生物方法和化学方法。生物培养法测定的是土壤中氮的潜在供应能力。虽然方法较繁，需要较长的培养试验时间，但测出的结果与作物生长有较高的相关性；化学方法快速简便，但由于对易矿化氮的了解不够，浸提剂的选择往往缺乏理论依据，测出的结果与作物生长的相关性亦较差。 生物培养法又可分好气培养和厌气培养两类。好气培养法为取一定量的土壤，在适宜有温度、水分、通气条件下进行培养，测定培养过程中释放出的无机态氮，即在培养之前和培养之后测定土壤中铵态氮和硝态氮的总量，二者之差即为矿化氮。好气培养法沿用至今已有很多改进，主要反映在：用的土样质量（10～15g）、新鲜土样或风干土样、加或不加填充物（如砂、蛭石）等以及土样和填充物的比例、温度控制（25～35℃）、水分和通气调节（如土10g，加水6mL或加水至土壤持水量的60%）、培养时间（14～20天）等。很明显，培养的条件不同，测出的结果就不一样。 厌气培养法即在淹水情况下进行培养，测定土壤中由铵化作用释放出的铵态氮。培养过程中条件的控制比较容易掌握，不需要考虑通气条件和严格的水分控制，可以用较少的土样（5g），较短的培养时间（7～10天）和较低的温度（30～40℃），方法比较简单，结果的再现性也较好，且与作物吸氮量和作物产量有很好的相关性。因此，厌气培养法更适合于例行分析。 化学方法快速、简便，更受人欢迎。但土壤中氮的释放主要受微生物活动的控制。而化学试剂不像微生物那样有选择性地释放土壤中某部分的有效氮。因此，只能用化学模拟估计土壤有效氮的供应。例如，用全氮估计，一般假定一个生长季节有1%～3%的全氮矿化为无机氮供作物利用；用土壤有机质估计，土壤有机质被看作氮的自然供应库，假定有机质含氮5%，再乘以矿化系数，以估计土壤有效氮的供应量。 水解氮常被看作是土壤易矿化氮。水解氮的测定方法有两种：即酸水解和碱水解。酸水解就是用丘林法测定水解氮。本法对有机质含量高的土壤，测定结果与作物有良好的相关性，但对于有机质缺乏的土壤，测定结果并是十分理想，对于石灰性土壤更不适合，而且操作手续繁长、费时，不适合于例行分析。碱水解法又可分两种：一种是碱解扩散法，即应用扩散皿，以1mol·L-1NaOH进行碱解扩散。此法是碱解、扩散和吸收各反应同时进行，操作较为简便，分析速度快，结果的再现性也好。浙江省农业科学院20世纪60年代、上海市农业科学院80年代都先后证实了该法同田间试验结果的一致性。另一种是碱解蒸馏法，即加还原剂和1mol·L-1NaOH进行还原和碱解，最后将铵蒸馏出来，其结果也有较好的再现性。碱解蒸馏主要用于美国，碱解扩散应用于英国和西欧各国，我国也进行了几十年的研究试验，一般认为碱解扩散法较为理想，它不仅能测出土壤中氮的供应强度，也能看出氮的供应容量和释放速率。 土壤中的有效氮变化则较大，测定方法虽多，但迄今尚无一个可通用的方法。目前常用的化学方法有水或盐溶液浸提法和碱水解法等。生物方法有厌气培养法和好气培养法等。生物培养法由于是模拟大田情况下进行的，所释出有效氮比较符合田间实际，因而与作物生长相关性较好，但培养时间较长。化学水解法简便快速，但所测出的有效氮与作物的相关性总不及生物培养法。 4.2土壤全氮量的测定 4.2.1方法概述[1] 测定土壤全氮量的方法主要可分为干烧法和湿烧法两类。 干烧法是杜马斯（Dumas）于1831年创立的，又称为杜氏法。其基本过程是把样品放在燃烧管中，以600℃以上的高温与氧化铜一起燃烧，燃烧时通以净化的CO2气，燃烧过程中产生的氧化亚氮（主要是N2O）气体通过灼热的铜还原为氮气（N2），产生的CO则通过氧化铜转化为CO2，使N2和CO2的混合气体通过浓的氢氧化钾溶液，以除去CO2，然后在氮素计中测定氮气体积。 杜氏法不仅费时，而且操作复杂，需要专门的仪器，但是一般认为与湿烧法比较，干烧法测定的氮较为完全。 湿烧法就是常用的开氏法。这个方法是丹麦人开道尔(J.Kjeldahl)于1883年用于研究蛋白质变化的,后来被用来测定各种形态的有机氮.由于设备比较简单易得,结果可靠,为一般实验室所采用.此方法的主要原理是用浓硫酸消煮,借催化剂和增温剂等加速有机质的分解,并使有机氮转化为氨进入溶液,最后用标准酸滴定蒸馏出的氨。 此方法进行了许多改进，一是用更有效的加速剂缩短消化时间；二是改进了氨的蒸馏和测定方法，以提高测定效率。 在开氏法中，通常都用加速剂来加速消煮过程。加速剂的成分按其效用的不同，可分为增温剂、催化剂和氧化剂等三类。 常用的增温剂主要是硫酸钾和硫酸钠。在消煮过程中温度起着重要作用。消煮时的温度要求控制在360～410℃之间，低于360℃，消化不容易完全，特别是杂环氮化合物不易分解，使结果偏低，高于410℃则容易引起氨的损失。温度的高低受加入硫酸钾的量所控制，如果加入的硫酸钾较少（每毫克硫酸加硫酸钾0.3g），则需要较长时间才能消化完全。如果加入的硫酸钾较多，则消化时间可以大大缩短，但是当盐的质量浓度超过0.8g·mL-1时，则消化完毕后，内容物冷却结块，给操作带来一些困难。因此，消煮过程中盐的浓度应控制在0.35～0.45g·mL-1,在消煮过程中如果硫酸消耗过多，则将影响盐的浓度，一般在开氏瓶口插入一小漏斗，以减少硫酸的损失。 开氏法中应用的催化剂种类很多。事实上多年来人们致力于开氏法的改进，多数集中在催化剂的研究上。目前应用的催化剂主要有Hg、HgO、CuSO4、FeSO4、Se、TiO2等，其中以CuSO4和Se混合使用最普遍。 Hg和Se的催化能力都很强，但在测定过程中，Se会带来一些操作上的困难。因为HgO能与铵结合生成汞—铵复合物。这些包含在复合物中的铵，加碱蒸馏不出来，因此，在蒸馏之前，必须加硫代硫酸钠将汞沉淀出来。 HgO+(NH4)2SO4=[Hg(NH3)2]SO4+H2O [Hg(NH3)2]SO4+Na2S2O3+ H2O=HgS+Na2SO4+(NH4)2SO4 产生的黑色沉淀（HgS）会使蒸馏器不易保持清洁，且汞有毒，污染环境，因此在开氏法中，人们不喜欢用汞作催化剂。 硒的催化作用最强，但必须注意，用硒粉作催化剂时，开氏瓶中溶液刚刚清澈并不表示所有的氮均已转化为铵。由于硒也有毒性，国际标准（ISO11261：1995）改用氧化钛（TiO2）代替硒，其加速剂的组成和比例为K2 SO4:Cu SO4·5H2O:TiO2=100:3:3。 近年来氧化剂的使用特别是高氯酸又引起人们的重视。因为HClO4—H2SO4的消煮液可以同时测定氮、磷等多种元素，有利于自动化装置的使用。但是，由于氧化剂的作用过于激烈，容易造成氮的损失，使测定结果很不稳定，所以，它不是测定全氮的可靠方法。 目前在土壤全氮测定中，一般认为标准的开氏法为：称1.0～10.0g土样（常用量），加混合加速剂K2SO410g，CuSO41.0g，Se0.1g，再加浓硫酸30mL，消煮5h。为了缩短消煮时间和节省试剂，自20世纪60年代至今广泛采用半微量开氏法（0.2～1.0g土样）。 开氏法测定的土壤全氮并不完全包括NO3-—N和NO2—N，由于它们含量一般都比较低，对土壤全氮量的测定影响也小，因此可以忽略。但是，如果土壤中含有显著数量的NO3-—N和NO2—N，则须用改进的开氏法。 消煮液中的氮以铵的形态存在，可以用蒸馏滴定法、扩散法或比色法等测定。最常用的是蒸馏滴定法，即加碱蒸馏，使氨释放出来，用硼酸溶液吸收，而后用标准酸滴定之。蒸馏设备用半微量蒸馏器，对于半微量蒸馏器，近年来也有不少研究和改进，现在除了用电炉加热和蒸汽加热各种单套半微量蒸馏器外，还有多套半微量蒸馏器联合装置，即一个蒸汽发生器可同时带四套定氮装置，既省电，又提高了功效，颇受科研工作者的欢迎。 扩散法是用扩散皿（即Conway皿）进行的。皿分为内外两定（如图4-1），外室盛有消化液，内室盛硼酸溶液，加碱液于外室后，立即密封，使氨扩散到内室被硼酸溶液吸收，最后用标准酸滴定之。有人认为扩散法的准确度和精密度大致和蒸馏法相似，但扩散法设备简单，试剂用量少，操作简单，时间短，适于大批样品的分析。
比色法适用于自动装置，但自动比色分析应有一个比较灵活的显色反应。县在显色反应中不应有沉淀、过滤等步骤。氨的比色分析，以靛酚蓝比色法最灵敏，干扰也较少。连续流动分析（CFA）中铵的分析采用靛酚蓝比色法。 土壤氮的测定是重要的常规测试项目之一。因此，许多国家都致力于研制氮素测定的自动、半自动分析仪。目前国内外已有不少型号的定氮仪。 利用干烧法原理研制的自动定氮仪，有的可进行许多样品的连续燃烧，使各样品的氮全部还原成氮气，彻底清除废气后，使氮气进入精确的注射管，自动测定其容（μL），例如Cole-man29-29A氮素自动分析仪以及德国的N-A型快速定氮仪；有的则不清除CO2，而同时将N2和CO2送入热导池探测器，利用N2和CO2的导热系数不同，而同时测定N2和CO2（例如Leco Corporation, CR-412, CHN600, CHN1000型等）。 利用湿烧法的自动定氮仪，实际上是开氏法的组装，所用试剂药品也同开氏法。它可同时进行多个样品消煮，它的蒸馏、滴定及结果的计算等步骤均系自动快速进行。分析结果能同时数字显示并打印出来。例如近几年来进口的丹麦福斯-特卡托1035/1038型和德国GERHARDT的VAP5/6型自动定氮仪，能同时在密闭吸收系统里迅速消煮几十个样品，既快速又避免了环境污染。它的蒸馏、滴定虽然也是逐个进行，但每个样品从开始蒸馏到结果计算均自动显示并打印出来，用时只需2 min，而且样品送入可连续进行，大大提高了开氏法的分析速度。我国北京、上海、武汉等已有多个仪器厂家生产自动和半自动定氮仪并在常规实验室中广泛应用，如北京真空仪表厂生产的DDY1-5系列和北京思贝得机电技术研究所生产的KDY-9810/30系列的自动、半自动定氮仪等。自动定氮仪的应用，可使实验室的分析向快速、准确、简便的自动化方向发展，适合现代分析工作的要求。 4.2.2土壤全氮测定 ---半微量开氏法 4.2.2.1方法原理 样品在加速剂的参与下，用浓硫酸消煮时，各种含氮有机物，经过复杂的高温分解反应，转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。碱化后蒸馏出来的氨用硼酸吸收，以标准酸溶液滴定，求出土壤全氮量（不包括全部硝态氮）。 包括硝态和亚硝态氮的全氮测定，在样品消煮前，需先用高锰酸钾将样品中的亚硝态氮氧化为硝态氮后，再用还原铁粉使全部硝态氮还原，转化成铵态氮。 在高温下硫酸是一种强氧化剂，能氧化有机化合物中的碳，生成CO2，从而分解有机质。 2H2SO4+C→2H2O+2SO2↑+ CO2↑高温 样品中的含氮有机化合物，如蛋白质在浓H2SO4的作用下，水解成为氨基酸，氨基酸又在H2SO4的脱氨作用下，还原成氨，氨与H2SO4结合成为硫酸铵留在溶液中。 Se的催化过程如下： 2H2SO4+Se→H2SeO3+2SO2↑+ H2O 亚硒酸 H2SeO3→SeO2+H2O SeO2+C→Se+CO2 由于Se的催化效能高，一般常量法Se粉用量不超过0.1～0.2g，如用量过多则将引起氮的损失。 (NH4)2SO4+H2SeO3→(NH4)2 SeO3+H2SO4 3(NH4)2 SeO3→2NH3+3Se+9H2O+2N2↑ 以Se作催化剂的消煮液，也不能用于氮磷联合测定。硒是一种有毒元素，在消化过程中，放出H2Se。H2Se的毒性较H2S更大，易引起人中毒。所以，实验室要有良好的通风设备，方可使用这种催化剂。 Δ 4CuSO4+3C+2H2SO4→2Cu2SO4+4SO2↑+3CO2↑+2H2O Cu2SO4+2H2SO4→2CuSO4+2H2O+ SO2↑ 褐红色 蓝绿色 当土壤中有机质分解完毕，碳质被氧化后，消煮液则呈现清澈的蓝绿色即“清亮”，因此硫酸铜不仅起催化作用，也起指示作用。同时应该注意开氏法刚刚清亮并不表示所有的氮均已转化为铵，有机杂环态氮还未完全转化为铵态氮，因此消煮液清亮后仍需消煮一段时间，这个过程叫“后煮”。 消煮液中硫酸铵加碱蒸馏，使氨逸出，以硼酸吸收之，然后用标准酸液滴定之。 蒸馏过程的反应： (NH4)2SO4+2NaOH→Na2SO4+2NH3+2H2O NH3+H2O→NH4OH NH4OH+H3BO3→NH4·H2BO3+H2O 滴定过程的反应： 2NH4·H2BO3+ H2SO4→(NH4)2SO4+ H2O 4.2.2.2主要仪器 消煮炉、半微量定氮蒸馏装置（图4-2）、半微量滴定管(5mL)。
4.2.2.3试剂 （1）硫酸。 ρ=1.84g·mL-1，化学纯； （2）10mol·L-1NaOH溶液。 称取工业用固体NaOH420g，于硬质玻璃烧杯中，加蒸馏400mL溶解，不断搅拌，以防止烧杯底角固结，冷却后倒入塑料试剂瓶，加塞，防止吸收空气中的CO2，放置几天待Na2CO3沉降后，将清液虹吸入盛有约160mL无CO2的水中，并以去CO2的蒸馏水定容1L加盖橡皮塞。 （3）甲基红—溴甲酚绿混合指示剂。0.5g溴甲酚绿和0.1g甲基红溶于100mL乙醇中（注1）。 （4）20g·L-1 H2BO3—指示剂。20g H2BO3（化学纯）溶于1L水中，每升H2BO3溶液中加入甲基红—溴甲酚绿混合指示剂5mL并用稀酸或稀碱调节至微紫红色，此时该溶液的pH为4.8。指示剂用前与硼酸混合，此试剂宜现配，不宜久放。 （5）混合加速剂。K2SO4:CuSO4:Se=100:10:1即100g K2SO4（化学纯）、10g CuSO4 ·5H2O（化学纯）、和1g Se粉混合研磨，通过80号筛充分混匀（注意戴口罩），贮于具塞瓶中。消煮时每毫升H2SO4加0.37g混合加速剂。 （6）0.02 mol·L-1（1/2 H2SO4）标准溶液。量取H2SO4（化学纯、无氮、ρ=1.84g·mL-1）2.83mL，加水稀释至5000mL，然后用标准碱或硼砂标定之。 （7）0.01 mol·L-1（1/2 H2SO4）标准液。将0.02 mol·L-1（1/2 H2SO4）标准溶液用水准确稀释一倍。 （8）高锰酸钾溶液。25g高锰酸钾（分析纯）溶于500mL无离子水，贮于棕色瓶中。 （9）1:1硫酸（化学纯、无氮、ρ=1.84g·mL-1）。硫酸与等体积水混合。 （10）还原铁粉。磨细通过孔径0.15mm（100号）筛。 （11）辛醇。 4.2.2.4测定步骤 （1）称取风干土样（通过孔径0.149mm筛）1.0000g[含氮约1mg（注2）]，同时测定土样水分含量。 （2）土样消煮 ①不包括硝态氮和亚硝态氮的消煮：将土样送入干燥的开氏瓶（或消煮管）底部，加少量无离子水（0.5～1mL）湿润土样后（注3），加入加速剂2g和浓硫酸5mL，摇匀，将开氏瓶倾斜置于300W变温电炉上，用小火加热，待瓶内反应缓和时（10～15min），加强火力使消煮的土液保持微沸，加热的部位不超过瓶中的液面，以防瓶壁温度过高而使铵盐受热分解，导致氮素损失。消煮的温度以硫酸蒸气在瓶颈上部1/3处冷凝回流为宜。待消煮液和土粒全部变为灰白稍带绿色后，再继续消煮1h。消煮完毕，冷却，待蒸馏。在消煮土样的同时，做两份空白测定，除不加土样外，其他操作皆与测定土样相同。 ②包括硝态氮和亚硝态氮的消煮：将土样送入干燥的开氏瓶（或消煮管）底部，加高锰酸钾溶液1mL，摇动开氏瓶，缓缓加入1:1硫酸2 mL，不断转动开氏瓶，然后放置5min，再加入1滴辛醇。通过长颈漏斗将0.5g(±0.01g)还原铁粉送入开氏瓶底部，瓶口盖上小漏斗，转动开氏瓶，使铁粉与酸接触，待剧烈反应停止时（约5min），将开氏瓶置于电炉上缓缓加热45min（瓶内土液应保持微沸，以不引起大量水分丢失为宜）。停火，待开氏瓶冷却后，通过长颈漏斗加加速剂2g和浓硫酸5mL，摇匀。按上述①的步骤，消煮至土液全部变为黄绿色，再继续消煮1h。消煮完毕，冷却，待蒸馏。在消煮土样的同时，做两份空白测定。 （3）氨的蒸馏 ①蒸馏前先检查蒸馏装置是否漏气，并通过水的馏出液将管道洗净。 ②待消煮液冷却后，用少量无离子水将消煮液定量地全部转入蒸馏器内，并用水洗涤开氏瓶4～5次（总用水量不超过30～35mL）。若用半自动式自动定氮仪，不需要转移，可直接将消煮管放入定氮仪中蒸馏。 于150mL锥形瓶中，加入2020H2BO3—指示剂混合液5mL（注4），放在冷凝管末端，管口置于硼酸液面以上3～4cm处（注5）。然后向蒸馏室内缓缓加入10 mol·L-1NaOH溶液20 mL，通入蒸汽蒸馏，待馏出液体积约50mL时，即蒸馏完毕。用少量已调节至pH 4.5的水洗涤冷凝管的末端。 ③用滴定馏出液由蓝绿色至刚变为红色。记录所用酸标准溶液的体积（mL）。空白测定所用酸标准溶液的体积，一般不得超过0.4mL。 4.2.2.5结果计算 土壤全氮（N）量（g·kg-1）=
式中：V——滴定试液时所用酸标准溶液的体积（mL）； V0——滴定空白时所用酸标准溶液的体积（mL）； c——0.01 mol·L-1（1/2 H2SO4）或HCl标准溶液浓度； 14.0——氮原子的摩尔质量（g·mol-1）； 10-3——将mL换算为L； m——烘干土样的质量（g）。 两次平行测定结果允许绝对相差：土壤全氮量大于1.0 g·kg-1时，不得超过0.005%；含氮1.0～0.6 g·kg-1时，不得超过0.004%；含氮<0.6 g·kg-1时，不得超过0.003%。 注释： 注1．对于微量氮的滴定还可以用另一更灵敏的混合指示，即0.099g溴甲酚绿和0.066g甲基红溶于100mL乙醇中。如要配制成20g·L-1 H2BO3—指示剂溶液：称取硼酸（分析纯）20g溶于约950mL水中，加热搅动直至H2BO3溶解，冷却后，加入混合指示剂20mL混匀，并用稀酸或稀碱调节至紫红色（pH约5），加水稀释至1L混匀备用。宜现配。 注2．一般应使样品中含氮量为1.0～2.0mg，如果土壤含氮量在2 g·kg-1以下，应称土样1g；含氮量在2.0～4.0 g·kg-1者，应称土样0.5～1.0g；含氮量在4.0g·kg-1以上，应称土样0.5g。 注3．开氏法测定全氮样品必须磨细通过100孔筛，以使有机质能充分被氧化分解，对于粘质土壤样品，在消煮前须先加水湿润使土粒和有机质分散，以提高氮的测定效果。但对于砂质土壤样品，用水湿润与否并没有显著差别。 注4．硼酸的浓度和用量以能满足吸收NH3为宜，大致可按每亳升10g·L-1 H2BO3能吸收氮（N）量为0.46mg计算，例如20 g·L-1 H2BO3溶液5mL最多可吸收的氮（N）量为5×2×0.46=4.6mg。因此，可根据消煮液中含氮量估计硼酸的用量，适当多加。 注5．在半微量蒸馏中，冷凝管口不必插入硼酸液中，这样可防止倒吸减少洗涤手续。但在常量蒸馏中，由于含氮量较高，冷凝管须插入硼酸溶液，以免损失。 4.3矿化氮的测定 4.3.1厌气培养法 4.3.1.1方法原理 用浸水保温法（Water-logged incubation）处理土壤（注1），利用嫌气微生物在一定温度下矿化土壤有机氮成为NH4＋—N，再用2mol·L-1 KCl溶液浸提，浸出液中的NH4＋—N，用蒸馏法测定，从中减去土壤初始矿质氮（即原存在于土壤中的NH4＋—N和NO3－—N），得土壤矿化氮含量。 4.3.1.2主要仪器 恒温生物培养箱、其余仪器同铵态氮的测定。 4.3.1.3试剂 （1）0.02 mol·L-1 (1/2H2SO4)标准溶液。先配制0.10 mol·L-1 (1/2H2SO4)溶液，然后标定，再准确稀释而成。 （2）2.5mol·L-1 KCl 称取KCl（化学纯）186.4g，溶于水定容1L。 （3）FeSO4—Zn粉还原剂。 将Fe SO4·7H2O（化学纯）50.0g 和Zn粉10.0g共同磨细（或分别磨细，分别保存，可数年不变，用时按比例混合）通过60号筛，盛于棕色瓶中备用（易氧化，只能保存一星期）。 其余试剂同铵态蒸馏法测定。 4.3.1.4操作步骤 （1）土壤矿化氮和初始氮之和的测定。称取20目风干土样20.0g（注2），置于150mL三角瓶中，加蒸馏水20.0mL，摇匀。要求土样被水全部覆盖，加盖橡皮塞，置于40±2℃恒温生物培养箱中培养一星期（七昼夜）取出，加80mL2.5mol·L-1 KCl溶液（注3），再用橡皮塞塞紧，在振荡机上振荡30min，取下立即过滤于150mL三角瓶中，吸取滤液10.0～20.0mL注入半微量定氮蒸馏器中，用少量水冲洗，先将盛有20g·L-1硼酸—指示剂溶液10.0mL的三角瓶放在冷凝管下，然后再加120g·L-1MgO悬浊液10mL于蒸馏器中，用少量水冲洗，随后封闭。再通蒸汽，待馏出液约达40mL时（约10min），停止蒸馏。取下三角瓶用0.02mol·L-1 (1/2H2SO4)标准液滴定。同时做空白试验。 （2）壤初始氮的测定。称取20目筛的风干土样20.0g，置于250mL三角瓶中，加2mol·L-1 KCl溶液100mL，加塞振荡30min，过滤于150mL三角瓶中。 取滤液30～40mL于半微量定氮蒸馏器中，并加入Fe SO4—Zn粉还原剂1.2g，再加400g·L-1NaOH溶液5mL，立即封闭进样口。预先将盛有20g·L-1硼酸—指示剂10mL的三角瓶置于冷凝管下，再通蒸汽蒸馏，当吸收液达到40mL时（约10 min）停止蒸馏，取下三角瓶，用0.02mol·L-1 (1/2H2SO4)标准液滴定。同时做空白试验。 4.3.1.5结果计算 土壤矿化氮与初始氮之和（N）（mg·kg-1）=
（1） 土壤初始氮（N）（mg·kg-1）=
（2） 式中： c—— 0.02 mol·L-1 (1/2H2SO4)标准溶液的浓度（mol·L-1）； V——样品滴定时用去1/2H2SO4标准溶液体积（mL）； V0——空白试验滴定时用去1/2H2SO4标准溶液体积（mL）； ts——分取倍数； 14.0——氮原子的摩尔质量（g·mol-1）； 103——换算系数。 注释： 注1.据张守敬博士介绍，台湾林家芬等研究认为，浸水保温法和所释出的矿化氮与肥料效应、作物产量等均达到1%的显著水准。 注2.也可以用新鲜土样测定矿氮，以心风干作用促进土壤氮的矿化。 注3.由于原来培养土壤时已加水20.0 mL，因此必须提高KCl的浓度，才能使最后KCl的浓度达到2.0 mol·L-1。 4.3.2好气培养法 4.3.2.1方法原理 土壤样品与3倍质量的石英砂相混合，用水湿润（注1），将样品在通气良好又不损失水分（注2）的条件下恒温30℃,培养2周。然后用2mol·L-1KCl溶液提取铵态氮、硝态氮和亚硝态氮。取部分提取液再用MgO和戴氏（Devarda）合金同时进行还原和蒸馏，测定馏出液的铵态氮量，以此计算培养后样品中（NH4＋—N+NO3－—N+ NO2－—N）氮含量。用同样方法测定培养前土壤—石英砂混合物中的（NH4＋—N+NO3－—N+ NO2－—N）氮含量，根据两次测定结果之差，计算土壤样品中可矿化氮含量。 4.3.2.2主要仪器 科龙A型半微量定氮蒸馏器、0.01mL刻度的5mL 微量滴定管、RC-16型Res罩（注3）、恒温生物培养箱。 4.3.2.3试剂 （1）2mol·L-1的KCl溶液。溶解KCl（化学纯、无氮）1500g于水中，然后稀释10L，充分搅匀。 （2）氧化镁（MgO）。MgO（化学纯），放在马福炉中以600～700℃灼烧2h，取出置于内盛粒状KOH的干燥器中冷却后，贮于密闭瓶中。 （3）第威德合金（Alloy Devardaˊs），又称戴氏合金（含Cu50%,含Al45%,含Zn5%），将优质的合金球磨至通过100目筛，其中至少有76%应能通过300目筛。将磨细的合金置于密封瓶中贮存。 （4）硼酸—指示剂溶液。同4.2.2.3(4)。 （5）0.005mol·L-1 (1/2H2SO4)标准溶液。量取H2SO4（化学纯）2.83mL，加蒸馏水稀释至5000mL，然后用标准碱或硼酸标定之，此为0.0200mol·L-1 (1/2H2SO4)标准溶液，再将此溶液准确稀释4倍，即得0.005mol·L-1 (1/2H2SO4)标准溶液。 4.3.2.4测定步骤 称取10.00g（过2mm筛）风干（注4）土样于100mL烧杯中，再加30.00g经酸洗的30～60目的石英砂（注5）充分混匀。然后将混合物移到内盛6mL水（注6）的250mL广口瓶中，在转移时，应将混合物均匀铺在瓶底上。当混合物全部移入广口瓶后轻轻震动瓶子，弄平混合物的表面。在瓶颈上塞上具有中心孔并边接有Res罩的橡皮塞，将瓶子放在30℃的恒温生物培养箱内培养2周。培养结束后，除去带Res罩的橡皮塞，加入2mol·L-1的KCl溶液100mL，用另一只实心橡皮塞塞紧，放在振荡机上振荡1h。静置悬浊液直到土壤—砂子混合物沉下，上层溶液清沏（注7）（一般需30min）。此时可将盛有20g·L-1硼酸—指示剂溶液5mL的三角瓶置于半微量蒸馏器的冷凝管下，冷凝管的末端不必插入硼酸—指示剂溶液中，用20mL移液管吸取上层清液置于科龙A型半微量定氮蒸馏器的进样杯中，并使其很快流入蒸馏瓶中，用洗瓶以少量水冲洗进样杯，然后加入戴氏合金0.2g和MgO0.2g于蒸馏瓶中再用少量水冲洗进样杯，最后加水封闭进样杯。立即通蒸汽蒸馏。当馏出液达到30mL时，可停止蒸馏，冲洗冷凝管的末端，移出盛蒸馏液的三角瓶，用微量滴定管以0.05 mol·L-1 (1/2H2SO4)标准溶液。同时做空白试验。 用同法测定另一份未经培养的土壤—石英砂混合物的含氮量。求两者之差，即为该土壤可矿化氮的含量。 4.3.2.5结果计算 同厌气培养法 注释 注1．以土壤质量计算加水量，每10g土加水6mL，其结果是在培养前先将土壤样品与3倍质量的石英砂（30～60孔）混合，则不同土壤在培养期间都能基本达到氮素最大好气矿化所需加水分。 注2．水分在土壤氮素矿化时很重要，配好的水分为土壤氮素矿化的最佳水分含量。培养过程中只允许通气而不能损失水分。 注3．Res罩是培养瓶口封用的塑料装置的商品名称。这种罩能防止培养瓶内水蒸气损失，又可保持土壤氮素最大好气矿化所需的通气性。这种装置是一根小塑料管，在其一头的内口焊有一块薄的能使空气和呼吸的气体扩散，但水蒸气冷却不能通过的渗透膜。如果没有Res罩，可用聚乙烯膜进行培养期间通气，亦能得到重复性很好的结果。 注4．这种方法对于田间湿土也能得到重复性很好的结果。当用田间湿土进行培养时，称取土样量应相当于10g风干土，加入的水的体积应是（6～x）mL，x为培养用的田间湿土样所含的水量（105℃烘干测定）。 注5．建筑上用的白色石英砂经洗净和过筛后可作为培养用的砂子。这种石英砂仅含有极少量NO3－—N+ NO2－—N，粒级大部分是30～60目的，有时可能含有少量的铵和水溶性物质。但经稀酸处理后再用水冲洗，即易于将这些杂质去除。最好将过筛洗净的砂粒贮于密封的容器内。如果将原先无铵的砂粒置于纸口袋或其他类型的透气容器中存放几个星期以后，就可检出其中含有相当多量的铵。 注6.在这种培养法中，不是用一般的方法来湿润土壤—砂子混合物的，而是先将水加在培养瓶中，然后再加土壤—砂子混合物，加完后也不进行搅拌混合。与一般将水加到土壤—砂子混合物中，而且为了确保水分均匀又加以搅拌混合的方法相比，这种加水方法能得到重复性较好的结果。 注7.用2mol·L-1的KCl溶液浸提后，不必过滤，只要静置澄清，吸取上层清液进行分析即可。用多种土壤所作的试验表明，将培养和未经培养的土壤—砂子混合物用2mol·L-1的KCl振荡提取液的悬浊液贮存1～2天，对分析结果无影响，如果将过滤后的清液置于冰箱中保存，则可稳定几个月。不必除去待测清液中的悬浮物质，因其并不影响（NH4＋—N+NO3－—N+ NO2－—N）氮的测定结果。 4.4土壤无机氮的实验室测定 4.4.1方法概述 土壤中的无机态氮包括NH4＋—N和NO3－—N，土壤无机氮常采用Zn-FeSO4或戴氏合金（Devarda’s alloy）在碱性介质中把NO3－—N还原成NH4＋—N，使还原和蒸馏过程同时进行，方法快速（3～5min）、简单，也不受干扰离子的影响，NO3－—N的还原率为99%以上，适合于石灰性土壤和酸性土壤。 土壤NH4＋—N测定主要分直接蒸馏和浸提后测定两类方法。直接蒸馏可能使结果偏高，故目前都用中性盐（K2SO4、KCl、NaCl）浸提，一般多采用2mol·L-1 KCl溶液浸出土壤中NH4＋，浸出液中的NH4＋，可选用蒸馏、比色或氨电极等法测定。 浸提蒸馏法的操作简便，易于控制条件，适合NH4＋—N含量较多的土壤。 用氨气敏电极测定土壤中NH4＋—N，操作简便，快速，灵敏度高，重复性和测定范围都很好，但仪器的质量必须可靠。 土壤中的NO3－—N的测定，可先用水或中性盐溶液提取，要求制备澄清无色的浸出液。在所用的各种浸提剂中，以饱和CaSO4清液最为简便和有效。浸出液中NO3－—N可用比色法、还原蒸馏法、电极法和紫外分光光度法等测定。 比色法中的酚二磺酸法的操作手续虽较长，但具有较高的灵敏度，测定结果的重现性好，准确度也较高。 还原蒸馏法是在蒸馏时加入适当的还原剂，如戴氏（Devarda）合金，将土壤中NO3－—N还原成NH4＋—N后，再进行测定。此法只适合于含NO3－—N较高的土壤。 用硝酸根电极测定土壤中NO3－—N较一般常规法快速和简便。虽然土壤浸出液有各种干扰离子和pH的影响以及液膜本身的不稳定等因素的影响。但其准确度仍相当于Zn-FeSO4还原法，而且有利于流动注射分析。 紫外分光光度法，虽然灵敏、快速，但需要价格较高的紫外分光光度计。 有效氮的同位素测定法，也属生物方法。它是用质谱仪测定施入土壤中的标记15N肥料进行的。由于目前影响有效氮“A”值的因素不清楚，且同位素15N的生产成本很高，试验只能小规模进行；测定用的质谱仪，价格贵，操作技术要求高等因素限制了它的应用。 4.4.2土壤硝态氮的测定 4.4.2.1酚二磺酸比色法 4.4.2.1.1方法原理 土壤浸提液中的NO3－—N在蒸干无水怕条件下能与酚二磺酸试剂作用，生成硝基酚二磺酸。 C6H3OH(HSO3)2+HNO3→C6H2OH(HSO3)2 NO2+H2O 2，4-酚二磺酸 6-硝基酚-2，4-二磺酸 此反应必须在无水条件下才能迅速完成，反应产物在酸性介质中无色，碱化后则为稳定的黄色溶液，黄色的深浅与NO3－—N含量在一定范围内成正相关，可在400～425nm处（或用蓝色滤光片）比色测定。酚二磺酸法的灵敏度很高，可测出溶液中0.1mol·L-1 NO3－—N，测定范围为0.1～2mol·L-1。 4.4.2.1.2主要仪器 分光光度计、水浴锅、瓷蒸发皿。 4.4.2.1.3试剂 CaSO4·2H2O（分析纯、粉状）、CaCO3（分析纯、粉状）、Ca(OH)2（分析纯、粉状）、MgCO3（分析纯、粉状）、Ag2SO4（分析纯、粉状）、1:1 NH4OH、活性碳（不含NO3－）。 （1）酚二磺酸试剂：称取白色苯酚（C6H5OH，分析纯）25.0g置于500mL三角瓶中，以150mL纯浓H2SO4溶解，再加入发烟H2SO475mL并置于沸水中加热2h，可得酚二磺酸溶液，储于棕色瓶中保存。使用时须注意其强烈的腐蚀性。如无发烟H2SO4，可用酚25.0g，加浓H2SO4225mL，沸水加热6h配面。试剂冷后可能析出结晶，用时须重新加热溶解，但不可加水，试剂必须贮于密闭的玻塞棕色瓶中，严防吸湿。 （2）10μg·mL-1 NO3－—N标准溶液：准确称取KNO3（二级）0.7221g溶于水，定容1L，此为100μg·mL-1 NO3－—N溶液，将此液准确稀释10倍，即为10μg·mL-1 NO3－—N标准溶液。 4.4.2.1.4操作步骤 （1）浸提 称取新鲜土样（注1）50g放在500mL三角瓶中，加入CaSO4·2H2O0.5g（注2）和250mL水，盖塞后，用振荡机振荡10min。放置5 min后，将悬液的上部清液用干滤纸过滤，澄清的滤液收集地干燥洁净的三角瓶中。如果滤液因有机质而呈现颜色，可加活性碳除之（注3、4）。 （2）测定 吸取清液 25～50mL（含NO3－—N20～150μg）于瓷蒸发皿中，加CaCO3约0.05g（注5），在水浴上蒸干（注6），到达干燥时不应继续加热。冷却，迅速加入酚二磺酸试剂2 mL，将皿旋转，使试剂接触到所有的蒸干物。静止10min使其充分作用后，加水20 mL，用玻璃棒搅拌直到蒸干物完全溶解。冷却后缓缓加入1：1 NH4OH（注7）并不断搅混匀，至溶液呈微碱性（溶液显黄色）再多加2mL，以保证NH4OH试剂过量。然后奖溶液全部转入100mL容量瓶中，加水定容（注8）。在分光光度计上用光径1cm比色杯在波长420nm处比色，以空白溶液作参比，调节仪器零点。 （3）NO3－—N工作曲线绘制：分别取10μg·mL-1NO3－—N标准液0、1、2、5、10、15、20mL于蒸发皿中，在水浴上蒸干，与待测液相同操作，进行显色和比色，绘制成标准曲线，或用计算器求出回归方程。 4.4.2.1.5结果计算 土壤中NO3－—N含量（mg·kg-1）=
式中：ρ(NO3－—N)——从标准曲线上查得（或回归所求）的显色液NO3－—N质量浓度（μg·mL-1）； V——显色液的体积（mL）； ts——分取倍数； m——烘干样品质量，g。 注释 注1．硝酸根为阴离子，不为土壤胶体吸附，且易溶于水，很易在土壤内部移动，在土壤剖面上下层移动频繁，因此测定硝态氮时注采样深度。即不仅要采集表层土壤，而且要采集心土和底土，采样深度可达40cm、60 cm以至120 cm。试验证明，旱地土壤上分析全剖面的硝态氮含量能更好地反映土壤人供氮水平。和表层土壤比较，则全剖面的硝态氮含量与生物反应之间有更好的相关性，土壤经风或烘干易引起NO3－—N变化，故一般都用新鲜土样测定。 注2．用酚二磺酸法测定硝态氮，首先要求浸提液清彻，不能混浊，但是一般中性或碱性土壤滤液不易澄清，且带有机质的颜色，为此在浸提液中应加入凝聚剂。凝聚剂的种类很多，有CaO、Ca(OH)2、CaCO3、MgCO3、KAl(SO4)2、CuSO4、CaSO4等，其中CuSO4有防止生物转化的作用，但在过滤前必须以氢氧化钙或碳酸镁除去多余的铜，因此以CaSO4法提取较为方便。 注3．如果土壤浸提液由于有机质而有较深的颜色，则可用活性炭除去，但不宜用H2O2，以防最后显色时反常。 注4．土壤中的亚硝酸根和氯离子是本法的主要干扰离子。亚硝酸和酚二磺酸产生同样的黄色化合物，但一般土壤中亚硝酸含量极少，可忽略不计。必要时可加少量尿素、硫尿和氨基磺酸（20g·L-1NH2SO3H）以除去之。例如亚硝酸根如果超出了1μg·mL-1时，一般每10mL待测液中加入20mg尿素，并放置过夜，以破坏亚硝酸根。 检查亚硝酸根的方法：可取待测液5滴于白瓷板上，加入亚硝酸试粉0.1g，用玻璃棒搅拌后，放置10min，如有红色出现，即有1mg·L-1亚硝酸根存在。如果红色极浅或无色，则可省去破坏亚硝酸根手续。 NO3-+3Cl-+4H+→NOCl+Cl2+2H2O 亚硝酰氯 Cl-对反应的干扰，主要是加酸后生成亚硝酰氯化合物或其它氯的气体。如果土壤中含氯化合物超过15mg·kg-1，则必须加Ag2SO4除去，方法是每100mL浸出液中加入Ag2SO40.1g(0.1g Ag2SO4可沉淀22.72mg Cl-)，摇动15min，然后加入Ca(OH)20.2g及MgCO30.5g，以沉过量的银，摇动5min后过滤，继续按蒸干显色步骤进行。 注5．在蒸干过程中加入碳酸钙是为了防止硝态氮的损失。因为在酸性和中性条件下东干易导致硝酸离子的分解，如果浸出液中含铵盐较多，更易产生负误差。 注6．此反应必须在无水条件下才能完成，因此反应前必须蒸干。 注7．碱化时应用NH4OH，而不用NaOH或KOH，是因为NH3能与Ag+络合成水溶性的[ (NH3)2]+，不致生成Ag2O的黑色沉淀而影响比色。 注8．在蒸干前，显色和转入容量瓶时应防止损失。 4.4.2.2还原蒸馏法 4.4.2.2.1方法原理 土壤浸出液中的NO3-和NO2-在氧化镁存在下，用FeSO4-Zn还原蒸出氨气为硼酸吸收，用盐酸标准溶液滴定。单测硝态氮时，土壤用饱和硫酸钙溶液浸提，联合测定铵态氮和硝态氮时，土壤用氯化钾浸提。 4.4.2.2.2试剂 （1）饱和硫酸钙溶液 将硫酸钙加入水中充分振荡，使其达到饱，澄清。 （2）0.01mol·L-1HCl标准溶液 将浓盐酸(HCl，ρ≈1.19g·mL-1,分析纯)约1mL稀释至1L，用硼砂标准液标定其准确浓度。 （3）甲基红—溴甲酚绿混合指示剂 称取甲基红0.1g和溴甲酚绿0.5g于玛瑙研钵中，加入100mL乙醇研磨至完全溶解。 （4）氧化镁悬液 称取氧化镁（MgO，化学纯）12g，放入100mL水中，摇匀。 （5）硫酸亚铁锌还原剂 称取锌粉（Zn，化学纯）与亚铁硫酸（FeSO4·7H2O，化学纯）按1：5混合，磨细。 （6）硼酸指示剂溶液 称取硼酸20g溶于水中，稀释至1L，加入甲基红—溴甲酚绿指示剂20mL，并用稀碱或稀酸调节溶液为紫红色（约pH4.5）。 4.4.2.2.3主要仪器 往复式振荡机和定氮蒸馏装置。 4.4.2.2.4操作步骤 （1）浸提。见4.1.3.1.1.4(1) （2）蒸馏 吸取滤液25mL,放入定氮蒸馏器中，加入氧化镁悬液10mL，通入蒸汽蒸馏去除铵态氮，待铵态氮去除后（用钠氏试剂检查），加入硫酸亚铁锌还原剂约1g，或节瓦尔德合金（过60号筛）0.2g，继续蒸馏，在冷凝管下端用硼酸溶液吸收还原蒸出的氨。用盐酸标准溶液滴定。同和空白试验。 4.4.2.2.5结果计算 土壤硝态氮NO3－—（N）含量（mg·kg-1）=
式中：c——盐酸标准溶液浓度（mol·L-1）； V——样品滴定HCl标准溶液体积(mL)； V0——空白滴定HCl标准溶液体积(mL)； 14.0——氮的原子摩尔质量（g·mol-1）； ts——分取倍数； 103——“换算系数”（包括mL换算为L，10-3；g换算为mg，103；换算为kg，103）； m——烘干样品质量（g）。 4.4.3土壤铵态氮的测定 4.4.3.1 2 mol·L-1KCl浸提—蒸馏法 4.4.3.1.1方法原理 用2mol·L-1KCl浸提土壤，把吸附在土壤胶体上的NH4+及水溶性NH4+浸提出来。取一份浸出液在半微量定氮蒸馏器中加MgO（MgO是弱碱，有防止浸出液中酰铵有机氮水解的可能）蒸馏。蒸出的氨以H3BO3吸收，用标准酸溶液滴定，计算土壤中的NH4+—N含量。 4.4.3.1.2主要仪器 振荡器、半微量定氮蒸馏器、半微量滴定管（5mL）。 4.4.3.1.3试剂 （1）20g·L -1硼酸—指示剂。20gH3BO3（化学纯）溶于1L水中，每升H3BO3溶液中加入甲基红—溴甲酚绿混合指示剂5mL并用稀酸或稀碱调节至微紫红色，此时该溶液的pH为4.8。指示剂用前与硼酸混合，此试剂宜现配，不宜久放。 （2）0.005 mol·L-11/2H2SO4标准液。量取H2SO4（化学纯）2.83mL，加蒸馏水稀释至5000mL，然后用标准碱或硼酸标定之，此为0.0200 mol·L-1 (1/2H2SO4)标准溶液，再将此标准液准确地稀释4倍，即得0.005mol·L-11/2H2SO4标准液（注1）。 （3）2 mol·L-1KCl溶液 称KCl（化学纯）14901g溶解于1L水中。 （4）120g·L–1MgO悬浊液 MgO12g经500～600℃灼烧2h，冷却，放入100mL水中摇匀。 4.4.3.1.4操作步骤 取新鲜土样10.0g（注2），放入100mL三角瓶中，加入2mol·L-1KCl 溶液50.0mL。用橡皮塞塞紧，振荡30min，立即过滤于50mL三角瓶中（如果土壤NH4+—N含量低，可将液土比改为2.5:1）。 吸取滤液25.0mL（含NH4+—N25μg以上）放入半微量定氮蒸馏器中，用少量水冲洗，先把盛有20g·L –1硼酸溶液5mL的三角瓶放在冷凝管下，然后再加120g·L –1 MgO悬浊液10mL于蒸馏室蒸馏，待蒸出液达30～40mL时（约10min）停止蒸馏，用少量水冲洗冷凝管，取下三角瓶，用0.005mol·L-11/2H2SO4标准液滴至紫红色为终点，同时做空白试验。 4.4.3.1.5结果计算 土壤中铵态氮NH4+—（N）含量（mg·kg-1）=
式中：c——0.005mol·L-11/2H2SO4标准溶液浓度； V——样品滴定硫酸标准溶液体积(mL)； V0——空白滴定硫酸标准溶液体积(mL)； 14.0——氮的原子摩尔质量（g·mol-1）； ts——分取倍数； 103——“换算系数”（包括mL换算为L，10-3；g换算为mg，103；换算为kg，103）； m——烘干样品质量（g）。 4.4.3.2 2mol·L-1KCl浸提—靛酚蓝比色法 4.4.3.2.1方法原理 2mol·L-1KCl溶液浸提土壤，把吸附在土壤胶体上的NH4+及水溶性NH4+浸提出来。土壤浸提液中的铵态氮在强碱性介质中与次氯酸盐和苯酚作用，生成水溶性染料靛酚蓝，溶液的颜色很稳定。在含氮0.05～0.5mol·L-1的范围内，吸光度与铵态氮含量成正比，可用比色法测定。 4.4.3.2.2试剂 （1）2mol·L-1KCl溶液 称取149.1g氯化钾（KCl，化学纯）溶于水中，稀释至1L。 （2）苯酚溶液 称取苯酚（C6H5OH，化学纯）10g和硝基铁氰化钠[Na2Fe(CN)5NO2H2O]100mg稀释至1L。此试剂不稳定，须贮于棕色瓶中，在4℃冰箱中保存。 （3）次氯酸钠碱性溶液 称取氢氧化钠（化学纯）10g、磷酸氢二钠（Na2HPO4·7H2O, 化学纯）7.06g、磷酸钠（Na3PO4·12H2O, 化学纯）31.8g和 52.5g·L-1次氯酸钠(NaOCl，化学纯，即含5%有效氯的漂白粉溶液)10mL溶于水中，稀释至1L，贮于棕色瓶中，在4℃冰箱中保存。 （4）掩蔽剂 将400g·L-1的酒石酸钾钠（KNaC4H4O6·4H2O, 化学纯）与100g·L-1的EDTA二钠盐溶液等体积混合。每100mL混合液中加入10 mol·L-1氢氧化钠0.5mL。 （5）2.5μg·mL –1铵态氮（NH4+—N）标准溶液 称取干燥的硫酸铵[(NH4)2SO4，分析纯]0.4717g溶于水中，洗入容量瓶后定容至1L，制备成含铵态氮（N）100μg·mL –1的贮存溶液；使用前将其加水稀释40倍，即配制成含铵态氮（N）2.5μg·mL –1的标准溶液备用。 4.4.3.2.3仪器与设备 往复式振荡机、分光光度计。 4.4.3.2.4分析步骤 （1）浸提 称取相当于20.00g干土的新鲜土样（若是风干土，过10号筛）准确到0.01g，置于200mL三角瓶中，加入氯化钾溶液100mL，塞紧塞子，在振荡机上振荡1h。取出静置，待土壤—氯化钾悬浊液澄清后，吸取一定量上层清液进行分析。如果不能在24h内进行，用滤纸过滤悬浊液，将滤液储存在冰箱中备用。 （2）比色 吸取土壤浸出液2mL～10mL(含NH4+—N2μg～25μg)放入50mL容量瓶中，用氯化钾溶液补充至10mL，然后加入苯酚溶液5mL和次氯酸钠碱性溶液5mL，摇匀。在20℃左右的室温下放置1h后（注1），加掩蔽剂1mL以溶解可能产生的沉淀物，然后用水定容至刻度。用1cm比色槽在625nm波长处（或红色滤光片）进行比色，读取吸光度。 （3）工作曲线 分别吸取0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00mL NH4+—N标准液于50mL容量瓶中，各加10mL氯化钠溶液，同（2）步骤进行比色测定。 4.4.3.2.5结果计算 土壤中NH4+—（N）含量（mg·kg-1）=
式中：ρ——显色液铵态氮的质量浓度(μg·mL –1)； V——显色液的体积(mL)；m ts——分取倍数； m——样品质量（g）。 注释 注1. 显色后在20℃左右放置1h,再加入掩蔽剂.过早加入会使显色反应很慢,蓝色偏弱;加入过晚,则生成的氢氧化物沉淀可能老化而不易溶解. 参考文献 （1）南京农业大学主编. 土壤农化分析（二版） 北京:农业出版社, 1986, 40～64 （2）李酉开. 紫外分光光度法测定硝酸盐, 土壤学进展. 1992, 6, 44～45 （3）易小琳, 李酉开, 韩琅丰. 紫外分光光度法测定硝酸氮. 土壤通报. 1983, 6 （4）鲍士旦主编. 土壤农化分析（三版） 北京:中国农业出版社, 2000, 49～61 第五章 土壤中磷的测定 5.1概述 土壤全磷（P）量是指土壤中各种形态磷素的总和。我国土壤全磷的含量（以P，g·kg－1表示）从第二次国各地土壤普查资料来看，大致在0.44～0.85 g·kg－1范围内,最高可达1.8 g·kg－1, 低的只有0.17 g·kg－1。南方酸性土壤全磷含量一般低于0.56g·kg－1；北方石灰性土壤全磷含量则较高。 土壤全磷含量的高低，受土壤母质、成土作用和耕作施肥的影响很大。一般而言，基性火成岩的风化母质含磷多于酸性火成岩的风化母质。我国黄土母质全磷含量比较高，一般在0.57g·kg－1～0.70g·kg－1之间。另外土壤中磷的含量与土壤质地和有机质含量也有关系。粘土含磷多于砂性土，有机质丰富的土壤含磷亦较多。磷在土壤剖面中的分布，耕作层含磷量一般高于底土层。 大量资料的统计结果表明，我国不同地带的气候区的土壤其速效磷含量与全磷含量呈正相关的趋势。 在全磷含量很低的情况下（P0.17～0.44g·kg－1以下），土壤中有效磷的供应也常感不足，但是全磷含量较高的土壤，却不一定说明它已有足够的有效磷供应当季作物生长的需要，因为土壤中磷大部分成难溶性化合物存在。例如我国大面积发育于黄土性母质的石灰性土壤，全磷含量均在0.57～0.79g·kg－1之间，高的在0.87g·kg－1以上。但由于土壤中大量游离碳酸钙的存在，大部分磷成为难溶性的磷酸钙盐，能被作物吸收利用的有并效磷含量很低，施用磷肥有明显的增产效果。因此，从作物营养和施肥的角度看，除全磷分析外，特别要测定土壤中有效磷含量，这样才能比较全面地说明土壤磷素肥力的供应状况。 土壤中磷可以分为有机磷和无机磷两大类。矿质土壤以无机磷为主，有机磷约占全磷的20%～50%。土壤有机磷是一个很复杂的问题，许多组成和结构还不清楚，大部分有机磷，以高分子形态存在，有效性不高，这一直是土壤学中一个重要的研究课题。 土壤中无机磷以吸附态和钙、铁、铝等的磷酸盐为主，土壤中无机磷存在的形态受pH的影响很大。石灰性土壤中以磷酸钙盐为主，酸性土壤中则以磷酸铝和磷酸铁占优势。中性土壤中磷酸钙、磷酸铝和磷酸铁的比例大致为1:1:1。酸性土壤特别是酸性红壤中，由于大量游离氧化铁存在，很大一部分磷酸铁被氧化铁薄膜包裹成为闭蓄态磷，磷的有效性大大降低。另外，石灰性土壤中游离碳酸钙的含量对磷的有效性影响也很大，例如磷酸一钙、磷酸二钙、磷酸三钙等随着钙与磷的比例增加，其溶解度和有效性逐渐降低。因此，进行土壤磷的研究时，除对全磷和有效磷测定外，很有必要对不同形态磷进行分离测定，磷的分级方法就是用来分离和测定不同形态磷的。 5.2土壤全磷的测定 5.2.1土壤样品的分解和溶液中磷的测定 土壤全磷测定要求把无机磷全部溶解，同时把有机磷氧化成无机磷，因此全磷的测定，第一步是样品的分解，第二步是溶液中磷的测定。 5.2.1.1土壤样品的分解 样品分解有NaCO3熔融法、HClO4—H2SO4消煮法、HF—HClO4消煮法等。目前 HClO4—H2SO4消煮法应用最普遍，因为操作方便，又不需要白金坩埚，虽然HClO4—H2SO4消煮法不及NaCO3融煮法样品分解完全，但其分解率已达到全磷分析的要求。NaCO3熔法虽然操作手续较繁，但样品分解完全，仍是全磷测定分解的标准方法。目前我国已将NaOH碱熔钼锑抗比色法列为国家标准法。样品可在银或镍坩埚中用NaOH熔融是分解土壤全磷（或全钾）比较完全和简便方法。 5.2.1.2溶液中磷的测定 溶液中磷的测定，一般都用磷钼蓝比色法。多年来，人们对钼蓝比色法进行了大量的研究工作，特别是在还原剂的选用上有了很大改革。最早常用的还原剂有氯化亚锡、亚硫酸氢钠等，以后采用有机还原剂如1，2，4-胺基萘酚磺酸、硫酸联氨、抗坏血酸等，目前应用较普遍的是钼锑抗混合试剂。 还原剂中的氯化亚锡的灵敏度最高，显色快，但颜色不稳定。土壤速效磷的速测方法仍多用氯化亚锡作还原剂。抗坏血酸是近年被广泛应用的一种还原剂，它的主要优点是生成的颜色稳定，干扰离子的影响较小，适用范围较广，但显色慢，需要加温。如果溶液中有一定的三价锑存在时，则大大加快了抗坏血酸的还原反应，在室温下也能显色。 5.2.1.2.1溶液中磷的测定 加钼酸铵于含磷的溶液中，在一定酸度条件下，溶液中的正磷酸与钼酸络合形成磷钼杂多酸。 H3PO4+12H2MoO4=H3[PMo12O40]+12H2O 杂多酸是由两种以上简单分子的酸组成的复杂的多元酸，是一类特殊的配合物。在分析化学中，主要是在酸性溶液中，利用H3PO4或H4SiO4等作为原酸，提供整个配合阳离子的中心体，再加钼酸根配位使生成相应的12-钼杂多酸，然后再进行光度法、容量法或重量法测定。 磷钼酸的铵盐不溶于水，因此，在过量铵离子存在下，同时磷的浓度较高量，即生成黄色沉淀磷钼酸铵(NH4)3[PMo12O40]，这是质量法和容量法的基础。当少量磷存在时，加钼酸铵则不产生沉淀，仅使溶液略现黄色[PMo12O40]3-，其吸光度很低，加入NH4VO3使生成磷钒钼杂多酸。磷钒钼杂多酸是由正磷酸、钒酸和钼酸三种酸组合而成的杂多酸，称为三元杂多酸H3 (PMo11VO40)·nH2O。根据这个化学式，可以认为磷钒钼酸是用一个钒酸根取代12-钼磷酸分子中的一个钼酸的结果。三元杂多酸比磷钼酸具有更强的吸光作用，亦即有较高的吸光度，这是钒钼黄法测定的依据。但是在磷较少的情况下，一般都用更灵敏的钼蓝法，即在适宜试剂浓度下，加入适当的还原剂，使磷钼酸中的一部分Mo6+离子被还原为Mo5+，生成一种叫做“钼蓝”的物质，这是钼蓝比色法的基础。蓝色产生的速度、强度、稳定性等与还原剂的种类、试剂的适宜浓度特别是酸度以及干扰离子等有关。 5.2.1.2.2还原剂的种类 对于杂多酸还原的产物——钼蓝及其机理，虽然有很多人作过研究，但意见不一致。目前一般认为，杂多酸的蓝色还原产物是由Mo6+和原子构成，仍维持12-钼磷酸的原有结构不变，且Mo5+不再进一步被还原。一般认为磷钼杂多蓝的组成可能为H3PO4·10 MoO3·Mo2O5或H3PO4·8 MoO3·2Mo2O5，说明杂多酸阳离子中有两个或四个Mo6+被还原到Mo5+（有的书上把磷钼杂多蓝的组成写成H3PO4·10 MoO3·2MoO2，这样钼原子似乎被还原到四价，这是不大可能的）。 与钒相似，锑也能与磷钼酸反应生成磷锑钼三元杂多酸，其组成为P:Sb:Mo=1:2:12，此磷锑钼三元杂多酸在室温下能迅速被抗坏血酸还原为蓝色的络合物，而且还原剂与钼试剂配成单一溶液，一次加入，简化了操作手续，有利于测定方法的自动化。 H3PO4、H3AsO4和H3SiO4都能与钼酸结合生成杂多酸，在磷的测定中，硅的干扰可以控制酸度抑制之。磷钼杂多酸在较高酸度下形成（0.4～0.8mol·L-1，H+），而硅钼酸则在较低 酸度下生成；砷的干扰则比较难克服，所幸，土壤中砷的含量很低，而且砷钼酸还原速度较慢，灵敏度较磷低，在一般情况下，不致影响磷的测定结果。但是在使用农药砒霜量，要注意砷的干扰影响，在这种情况下，在未加钼试剂之前将砷还原成亚砷酸而克服之。 在磷的比色测定中，三价铁也是一种干扰离子，它将影响溶液的氧化还原势，抑制蓝色的生成。在用SnCl2作还原剂时，溶液中的Fe3+不能超过20mg·kg-1，因此过去全磷分析中，样品分解强调用NaCO3熔融或HClO4消化，进入溶液的Fe3+较少。但是用抗坏血酸作还原剂，Fe3+含量即使超过400 mg·kg-1，仍不致产生干扰影响。因为抗坏血酸能与Fe3络合，保持溶液的氧化还原势。因此，磷的钼蓝比色法中，抗坏血酸作为还原剂已广泛被采用。 钼蓝显色是在适宜的试剂浓度下进行的。不同方法所要求的适宜试剂浓度不同。所谓试剂的适宜浓度是指酸度。钼酸铵浓度以及还原剂用量要适宜，使一定浓度的磷产生最深最稳定的蓝色。磷钼杂多酸是一定酸度条件下生成的，过酸与不足均会影响结果。因此在磷的钼蓝比色测定中酸度的控制最为重要。不同方法有不同的酸度范围。兹将常用的三种钼蓝法的工作范围和各种试剂在比色液中的最终浓度列于表5-1。 表5-1 三种钼蓝法的工作范围和试剂浓度 项目 SnCl2-H2SO4体系 SnCl2-HCl体系 钼锑抗体系  工作范围（mg·kg-1，P） 0.02～1.0 0.05～2 0.01～0.6  显色时间（min） 5～15 5～15 30～60  稳定性 15 min 20 min 8h*  最后显色酸度（mol·L-1，H+） 0.39～0.40 0.6～0.7 035～0.55  显色适宜温度（℃） 20～25 20～25 20～60  钼酸铵（g·L-1） 还原剂（g·L-1） 1.0 0.07 3.0 0.12 1.0 抗坏血酸0.8～1.5 酒石酸氧锑钾0.024～0.05  *见《土壤农业化学常规分析方法》，科学出版社，1983年，P96 上述三种方法SnCl2-H2SO4体系最灵敏，钼锑抗—硫酸体系的灵敏度接近SnCl2-H2SO4体系，而显色稳定，受干扰离子的影响亦较小，更重要的是还原剂与钼试剂配成单一溶液，一次加入，简化了操作手续，有利于测定方法的自动化，因此目前钼锑抗—硫酸体系被广泛采用。 5.2.2土壤全磷测定方法之一——HClO4—H2SO4法 5.2.2.1方法原理 用高氯酸分解样品，因为它既是一种强酸，又是一种强氧化剂，能氧化有机质，分解矿物质，而且高氯酸的脱水作用很强，有助于胶状硅的脱水，并能与Fe3+络合，在灰的比色测定中抑制了硅和铁的干扰。硫酸的存在提高消化液的温度，同时防止消化过程中溶液蒸干，以利消化作用的顺利进行。本法用于一般土壤样品分解率达97%～98%，但对红壤性土壤样品分解率只有95%左右。溶液中磷的测定采用钼锑抗比色法（其原理见5.2.1.2） 5.2.2.2主要仪器 721型分光光度计；LNK-872型红外消化炉。 5.2.2.3试剂 （1）浓硫酸（H2SO4，ρ≈1.84 g·cm-3，分析纯）。 （2）高氯酸[CO（HClO4）≈70%～72%，分析纯]。 （3）2，6-二硝基酚或2，4-二硝基酚指示剂溶液。溶解二硝基酚0.25g于100mL水中。此指示剂的变色点约为pH3，酸性时无色，碱性时呈黄色。 （4）4mol·L-1氢氧化钠溶液，。溶解NaOH16g于100mL水中。 （5）2mol·L-1（1/2H2SO4）溶液，吸取浓硫酸6mL，缓缓加入80mL水中，边加边搅动，冷却后加水至100mL。 （6）钼锑抗试剂。A.5 g·L-1酒石酸氧锑钾溶液：取酒石酸氧锑钾[K(SbO)C4H4O6]0.5g，溶解于100mL水中。B.钼酸铵—硫酸溶液：称取钼酸铵[(NH4)6Mo7O24·4H2O]10g，溶于450mL水中，缓慢地加入153mL浓H2SO4，边加边搅。再将上述A溶液加入到B溶液中，最后加水至1L。充分摇匀，贮于棕色瓶中，此为钼锑混合液。 临用前（当天），称取左旋抗坏血酸（C6H8O5，化学纯）1.5g，溶于100mL钼锑混合液中，混匀，此即钼锑抗试剂。有效期24小时，如藏冰箱中则有效期较长。此试剂中H2SO4为5.5mol·L-1（H+），钼酸铵为10 g·L-1，酒石酸氧锑钾为0.5 g·L-1，抗坏血酸为1.5 g·L-1。 （7）磷标准溶液。准确称取在105℃烘箱中烘干的KH2PO4（分析纯）0.2195g，溶解在400mL水中，加浓H2SO45mL（加H2SO4防长霉菌，可使溶液长期保存），转入1L容量瓶中，加水至刻度。此溶液为50μg·m L-1P标准溶液。 吸取上述磷标准溶液25mL，即为5 g·m L-1P标准溶液（此溶液不宜久存）。 5.2.2.4操作步骤 （1）待测液的制备 准确称取通过100目筛子的风干土样0.5000～1.0000g（注1），置于50mL开氏瓶（或100mL消化管）中，以少量水湿润后，加浓H2SO48mL，摇匀后，再加70%～72%HClO410滴，摇匀，瓶口上加一个小漏斗，置于电沪上加热消煮（至溶液开始转白后继续消煮）20min。全部消煮时间为40～60min。在样品分解的同时做一个空白试验，即所用试剂同上，但不加土样，同样消煮得空白消煮液。 将冷却后的消煮液倒入100mL容量瓶中（容量瓶中事先盛水30～40mL），用水冲洗开氏瓶（用水应根据少量多次的原则），轻轻摇动容量瓶，待完全冷却后，加水定容。静置过夜，次日小心地吸取上层澄清液进行磷的测定；或者用干的定量滤纸过滤，将滤液接收在100mL干燥的三角瓶中待测定。 （2）测定 吸取澄清液或滤液5mL[（对含P，0.56g·kg-1以下的样品可吸取10mL），以含磷（P）在20～30μg为最好]注入50mL容量瓶中，用水冲稀至30mL，加二硝基酚指示剂2滴，滴加4mol·L-1 NaOH溶液直至溶液变为黄色，再加2mol·L-1（1/2H2SO4）溶液1滴，使溶液的黄色刚刚褪去（这里不用NH4OH调节酸度，因消煮液酸浓度赠大，需要较多碱去中和，而NH4OH浓度如超过10g·L-1就会使钼蓝色迅速消退）。然后加钼锑抗试剂5mL，再加水定容50mL，摇匀。30min后，用880nm或700nm波长进行比色（注2），以空白液的透光率为100（或吸光度为0），读出测定液的透光度或吸收值。 （3）标准曲线 准确吸取5μg·m L-1，P标准溶液0、1、2、4、6、8、10mL。分别放入50mL容量瓶中，加水至约30mL，再加空白试验定容后的消煮液5mL，调节溶液pH为3，然后加钼锑抗试剂5mL，最后用水定容至50mL。30min后开始进行比色。各瓶比色液磷的浓度分别为0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0μg·m L-1P。 5.2.2.5结果计算 从标准曲线上查得待测液的磷含量后，可按下式进行计算： 土壤全磷（P）量（g·kg-1）=
式中：ρ——待测液中磷的质量浓度（g·kg-1）； V——样品制备溶液的mL数； m——烘干土质量（g）； V1——吸取滤液mL数； V2——显色的溶液体积（mL）； 10-3——将μg数换算成的g·kg-1乘数。 注释： 注1.最后显色溶液中含磷量在20～30μg为最好。控制磷的浓度主要通过称取量或最后显色时吸取待测液的毫升数。 注2.本法钼蓝显色液比色时用880nm波长比700nm更灵敏，一般分光光度计为721型，只能选700nm波长。 5.2.3土壤全磷测定方法之二——NaOH熔融—钼锑抗比色法 土壤硅酸盐的溶解度决定于硅和金属元素的比例以及金属元素的碱度。硅和金属元素的比例愈小，金属元素的碱性愈强，则硅酸盐的溶解度愈大，用NaOH熔化土样，即增加样品中碱金属的比例，保证熔解物能为酸所分解，直至能溶解于水中。溶液中磷的测定用钼锑抗法（其原理见5.2.1.2）。 下面引用国家标准法GB8937-1988《土壤全磷测定法》氢氧化钠熔融—钼锑抗比色法。 5.2.3.1适用范围 本标准适用于测定各类土壤全磷含量。 5.2.3.2方法原理 土壤样品与氢氧化钠熔融，使土壤中含磷矿物及有机磷化合物全部转化为可溶性的正磷酸盐，用水和稀硫酸溶解熔块，在规定条件下样品溶液与钼锑抗显色剂反应，生成磷钼蓝，用分光光度法定量测定。 5.2.3.3仪器设备 （1）土壤样品粉碎机。 （2）土壤筛，孔径1mm和0.149mm。 （3）分析天平，感量为0.0001g。 （4）镍（或银）坩埚，容量≥30mL。 （5）高温电炉，温度可调（0～100℃）。 （6）分光光度计，要求包括700nm波长。 （7）容量瓶50、100、1000mL。 （8）移液管5、10、15、20mL。 （9）漏斗直径7cm。 （10）烧杯150、100mL。 （11）玛瑙研钵。 5.2.3.4试剂 所有试剂，除注明外，皆为分析纯，水均指蒸馏水或去离子水。 （1）氢氧化钠（GB620） （2）无水乙醇（GB678） （3）100g·L-1，碳酸钠溶液：10g无水碳酸钠（GB639）溶于水后，稀释至100mL，摇匀。 （4）50mL·L-1硫酸溶液：吸取5mL浓硫酸（GB625，95.0%～98.0%，比重1.84）缓缓加入90mL水中，冷却后加水至100mL。 （5）3mol·L-1H2SO4溶液：量取160mL浓硫酸缓缓加入到盛有800mL左右水的大烧杯中，不断搅拌，冷却后，再加水至1000mL。 （6）二硝基酚指示剂：称取0.2g2，6-二硝基酚溶于100mL水中。 （7）5g·L-1酒石酸锑钾溶液：称取化学纯酒石酸锑钾0.5g溶于100mL水中。 （8）硫酸钼锑贮备液：量取126mL浓硫酸，缓缓加入到400mL水中，不断搅拌，冷却。另称取经磨细的钼酸铵（GB657）10g溶于温度约60℃300mL水中，冷却。然后将硫酸溶液缓缓倒入钼酸铵溶液中，再加入5g·L-1酒石酸锑钾溶液100mL，冷却后，加水稀释至1000mL，摇匀，贮于棕色试剂瓶中，此贮备液含10g·L-1钼酸铵，2.25mol·L-1H2SO4。 （9）钼锑抗显色剂：称取1.5g抗坏血酸（左旋，旋光度+21～22o）溶于100mL钼锑贮备液中。此溶液有效期不长，宜用时现配。 （10）磷标准贮备液：准确称取经105℃下烘干2h的磷酸二氢钾（GB1274，优级纯）0.4390g，用水溶解后，加入5mL浓硫酸，然后加水定容至1000mL，该溶液含磷100mg·L-1，放入冰箱可供长期使用。 （11）5mg·L-1磷（P）标准溶液：准确吸取5mL磷贮备液，放入100mL容量瓶中，加水定容。该溶液用时现配。 （12）无磷定量滤纸。 5.2.3.5土壤样品制备 取通过1mm孔径筛的风干土样在牛皮纸上铺成薄层，划分成许多小方格。用小勺在每个方格中提出等量土样（总量不少于20g）于玛瑙研钵中进一步研磨使其全部通过0.149mm孔径筛。混匀后装入磨口瓶中备用。 5.2.3.6操作步骤 （1）熔样。准确称取风干样品0.25g，精确到0.0001g，小心放入镍（或银）坩埚底部，切勿粘在壁上，加入无水乙醇3～4滴，湿润样品，在样品上平铺2g氢氧化钠，将坩埚（处理大批样品时，暂放入大干燥器中以防吸潮）放入高温电炉，升温。当温度升至400℃左右时，切断电源，暂停15min。然后继续升温至720℃，并保持15min，取出冷却，加入约80℃的水10mL和用水多次洗坩埚，洗涤液也一并移入该容量瓶，冷却，定容，用无磷定量滤纸过滤或离心澄清，同时做空白试验。 （2）绘制校准曲线。分别准确吸取5 mg·L-1磷（P）标准溶液0、2、4、6、8、10 mL于50 mL容量瓶中，同时加入与显色测定所用的样品溶液等体积的空白溶液二硝基酚指示剂2～3滴，并用100 g·L-1碳酸钠溶液或50mL·L-1硫酸溶液调节溶液至刚呈微黄色，准确加入钼锑抗显色剂5 mL，摇匀，加水定容，即得含磷（P）量分别为0.0、0.2、0.4、0.8、1.0 mg·L-1的标准溶液系列。摇匀，于15℃以上温度放置30min后，在波长700nm处，测定其吸光度，在方格坐标纸上以吸光度为纵坐标，磷浓度（mg·L-1）为横坐标，绘制校准曲线。 （3）样品溶液中磷的定量。 ①显色：准确吸取待测样品溶液2～10 mL（含磷0.04～1.0μg）于50 mL容量瓶中，用水稀释至总体积约3/5处，加入二硝基酚指示剂2～3滴，并用100g·L-1碳酸钠溶液或50mL·L-1硫酸溶液调节溶液至刚呈微黄色，准确加入5 mL钼锑抗显色剂，摇匀，加水定容，室温15℃以上，放置30min。 ②比色：显色的样品溶液在分光光度计上，用700nm、1cm光径比色皿，以空白试验为参比液调节仪器零点，进行比色测定，读取吸光度，从校准曲线上查得相应的含磷量。 5.2.3.7结果计算 土壤全磷（P）含量（g·kg-1）=
式中：ρ——从校准曲线上查得待测样品溶液中磷的质量浓度（g·kg-1）； m——称样质量（g）； V1——样品熔后的定容体积（mL）； V2——显色时溶液定容的体积（mL）； 10-3——将mg·L-1浓度单位换算成的kg质量的换算因素； 100/（100-H）——将风干土变换为烘干土的转换因数； H——风干土中水分含量百分数。 用两平行测定的结果的算术平均值表示，小数点后保留三位。 允许差：平行测定结果的绝对相差，不得超过0.05g·kg-1。 附加说明： 本标准由全国农业分析标准化技术委员会归口。 本标准由中国农业科学院分析测试中心负责起草。 本标准主要起草人肖国壮、张辉、苏方康、杨杰。 [编者注]为了全书统一，文中不符合国家法定计量单位的地方，加以修改，特此说明。 5.3土壤速效磷的测定 5.3.1概述 了解土壤中速效磷供应状况，对于施肥有着直接的指导意义。土壤中速效磷的测定方法很多。有生物方法、化学速测方法、同位素方法、阴离子交换树脂法等。 在测定土壤有效磷之前，先了解一些名词的涵义是重要的。文献中常用土壤中有效磷含量、土壤中磷的有效性、“磷位”、磷素供应的强度因素、容量因素、速率等。弄清楚这些名词，对土壤有效磷的提取是有帮助的。 土壤中有效磷含量是指能为当作物吸收的磷量。因此，有效磷的测定生物方法是最直接的，即在温室中进行盆钵试验，测定在一定生长时间内作物从土壤吸收的磷量。 土壤中磷的有效性是指土壤中存在的磷能为植物吸收利用的程度，有的比较容易，有的则较难。这里就涉及到强度、容量、速率等因素。 土壤固相磷→溶液中磷→植物从溶液吸收磷 植物吸收磷，首先决定于溶液中磷的浓度（强度因素），溶液中磷的浓度高，则植物吸收的磷就多。当植物从溶液中吸收磷时，溶液中磷的浓度降低，则固相磷不断补给以维持溶液中磷的浓度不降低，这就是土壤的磷供应容量。 固相磷进入溶液的难易，或土壤吸持磷的能力，即所谓“磷位”（1/2pCa+pH2PO4）。它与土壤水分状况用pF表示相似，即用能量概念来表示土壤的供磷强度。土壤吸持磷的能力愈强，则磷对植物的有效性愈低。 土壤有效磷的测定，生物的方法被认为是最可靠的。目前用同位素32P稀释法测得的“A”值被认为是标准方法。阴离子树脂方法有类似植物吸收磷的作用，即树脂不断从溶液中吸附磷，是单方向的，有助于固相磷进入溶液，测出的结果也接近“A”值。但是用得最普遍的是化学速测方法。化学速测方法即用提取剂提取土壤中的有效磷。 5.3.2土壤有效磷的化学浸提方法 （1）用水作提取剂。植物吸收的磷主要是H2PO4-的形态，因此测定土壤中水溶性磷应是测定土壤有效磷的一个可靠方法。但是用水提取不易获得澄清的滤液；水溶液缓冲能力弱，溶液pH容易改变，影响测定结果，而且很多含有效磷低的土壤，测定也有困难，因为水的提取能力较弱。因此本方法未能广泛被采用。砂性土壤用这个方法是比较合适的，因为砂性土壤固定磷的能力不大，存在砂性土壤中的磷以水深性磷为主。 （2）饱和以CO2的水为提取剂。它的理论根据是植物根分泌CO2，根部周围溶液的pH约为5。实践证明，石灰性土壤中磷的溶解度随着水溶液中CO2浓度的增加而增加。虽然操作手续较繁，仍是石灰性土壤有效磷测定的一个很好的方法。 （3）有机酸溶液为提取剂。用有机酸作土壤有效磷的提取剂，其理论根据与饱和以CO2的水一样，植物根分泌有机酸，其溶解能力相当于饱和以CO2的水。常用的有机酸有柠檬酸、乳酸、醋酸等。这些有机酸提取剂西欧国家用得比较多，例如英国用1%柠檬酸作提取剂，德国用乳酸铵钙缓冲液。 （4）无机酸为提取剂。无机酸的选用主要是从分析方法的方便来考虑的，当然它需与作物吸收磷有相关性。一般均用缓冲溶液如HOAc—NaOAc溶液，pH4.8、0.001 mol·L-1H2SO4—(NH4)2 SO4，pH3；0.025mol·L-1HCl—0.03 mol·L-1NH4F等，也有用0.2 mol·L-1HCl，0.05 mol·L-1HCl—0.025mol·L-1 (1/2 H2SO4)双酸法。这些提取剂中 HOAc—NaOAc法曾被称为通用方法，它不仅能提取有效磷，而且也能提取NO3-、NH4+、K+、Ca2+、Mg2+等。HCl—H2SO4双酸法也有此优点。这些方法主要用于酸性土壤，不适用于石灰性土壤。 （5）碱性液为提取剂。目前0.05 mol·L-1NaHCO3溶液是用得最广的碱提取剂。它的理论根据是在pH8.5的NaHCO3溶液中Ca2+、Al3+、Fe3+等离子的活度很低，有利于磷的提取，而溶液中OH-、HCO3-、CO32-等阴离子均能置换H2PO4-。这个方法主要用于石灰性土壤，但也可用于中性和酸性土壤。 影响有效磷提取的因素：①提取剂和种类。各种阴离子从固相上置换磷酸根的能力如下：F->柠檬酸>HCO3->CH3COO->SO4->Cl-，由于F-溶解磷的能力较强，同时又能与铁、铝等阳离子络合，因此0.025mol·L-1HCl—0.03 mol·L-1NH4F法被广泛用于酸性土壤有效磷的测定；但对水稻土不太适宜；②水土比例。提取过程中磷的再固定是一个重要因素，增大水土比例，不仅能增加磷的溶解，而且能减少磷的再固定，因此水土比例不同，测出的结果相差很大；③振荡时间。固相磷的溶解作用和交换作用都与作用时间有关，因此振荡时间必须规定，才能比较好的结果；④温度的影响。提取和显色过程受温度的影响很大，一般要在室温（20～25℃）下进行。 总之，提取液的浓度越高，水土比例愈大，振荡时间愈长，浸提出来的养分愈多。但这里必须指出，化学速测方法提取的磷只是有效磷的一部分，并不要求提取出全部有效磷，只要求提取出来的有效磷能与作物吸收的磷有密切相关。因此并不是水土比例愈大愈好。相反，提取有效磷时不希望太大的水土比例。有人认为，在土壤有效磷的提取过程中，克服非有效磷的溶解是方法成败的关键。因此水土比例 能太大，振荡时间也不要太长。表5-2列出三种常用的化学提取方法。所以有效磷含量只是一个相对指标，只有用一方法在相同条件下测得的结果才有相对比较的意义，不能根据测定结果直接来计算施肥量。因此，在报告有效磷结果时，必须同时注明所用的测定方法。 表5-2 土壤有效磷测定常用的三种方法 适用于 浸提剂 pH 水土比例 振荡时间 (min)  酸性土壤 0.05 mol·L-1HCl—0.025mol·L-1 (1/2 H2SO4) — 5:25 5  酸性土壤 0.025mol·L-1HCl—0.03 mol·L-1NH4F 1.6 1:7 1  石灰性土壤 0.05 mol·L-1NaHCO3 8.5 5:100 30   5.3.3中性和石灰性土壤速效磷的测定——0.05 mol·L-1NaHCO3法 5.3.3.1方法原理 石灰性土壤由于大量游离碳酸钙存在，不能用酸溶液来提有效磷。一般用碳酸盐的碱溶液。由于碳酸根的同离子效应，碳酸盐的碱溶液降低碳酸钙的溶解度，也就降低了溶液中钙的浓度，这样就有利于磷酸钙盐的提取。同时由于碳酸盐的碱溶液，也降低了铝和铁离子的活性，有利于磷酸铝和磷酸铁的提取。此外，碳酸氢钠碱溶液中存在着OH-、HCO3-、CO32-等阴离子，有利于吸附态磷的置换，因此NaHCO3不仅适用于石灰性土壤，也适应于中性和酸性土壤中速效磷的提取。待测液中的磷用钼锑抗试剂显色，进行比色测定。 5.3.3.2主要仪器 往复振荡机、分光光度计或比色计。 5.3.3.3试剂 （1）0.05 mol·L-1NaHCO3浸提液 溶解NaH CO342.0g于800mL水中，以0.5 mol·L-1NaOH溶液调节浸提液的pH至8.5。此溶液曝于空气中可因失去CO2而使pH增高，可于液面加一层矿物油保存之。此溶液贮存于塑料瓶中比在玻璃中容易保存，若贮存超过1个月，应检查pH是否改变。 （2）无磷活性炭。活性炭常含有磷，应做空白试验，检验有无磷存在。如含磷较多，须先用2mol·L-1HCl浸泡过夜，用蒸馏水冲冼多次后，再用0.05 mol·L-1NaHCO3浸泡过夜，在平瓷漏斗上抽气过滤，每次用少量蒸馏水淋洗多次，并检查到无磷为止。如含磷较少，则直接用NaHCO3处理即可。 其他钼锑抗试剂、磷标准溶液同5.2.2.3试剂中（6）、（7）。 5.3.3.4操作步骤 称取通过20目筛子的风干土样2.5g（精确到0.001g）于150mL三角瓶（或大试管）中，加入0.05 mol·L-1NaHCO3溶液50mL，再加一勺无磷活性炭（注1），塞紧瓶塞，在振荡机上振荡30min（注2），立即用无磷滤纸过滤，滤液承接于100mL三角瓶中，吸取滤液10mL（含磷量高时吸取2.5～5.0mL，同时应补加0.05 mol·L-1NaHCO3溶液至10mL）于150mL三角瓶中（注3），再用滴定管准确加入蒸馏水35mL，然后移液管加入钼锑抗试剂5mL（注4），摇匀，放置30min后，用880nm或700nm波长进行比色。以空白液的吸收值为0，读出待测液的吸收值（A）。 标准曲线绘制：分别准确吸取5μg·mL-1磷标准溶液0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL于150mL三角瓶中，再加入0.05 mol·L-1NaHCO310mL，准确加水使各瓶的总体积达到45mL，摇匀；最后加入钼锑抗试剂5mL，混匀显色。同待测液一样进行比色，绘制标准曲线。最后溶液中磷的浓度分别为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5μg·mL-1P。 5.3.3.5结果计算 土壤中有效磷（P）含量（mg·kg-1）=
式中：：ρ——从工作曲线上查得磷的质量浓度（μg·mL-1）； m——风干土质量（g）； V——显色时溶液定容的体积（mL）； 103——将μg 换算成的mg； ts——为分取倍数；（即浸提液总体积与显色对吸取浸提液体积之比）； k——将风干土换算成烘干土质量的系数； 1000——换算成每kg含磷量。 表5-3 土壤速效磷分级 土壤速效磷mg·kg-1P 等级  <5 低  5～10 中  >10 高   注释 注1．活性炭对PO43-有明显的吸附作用，当溶液中同时存在大量的HCO3-离子饱和了活性炭颗粒表面，抑制了活性炭对PO43-的吸附作用。 注2．本法浸提温度对测定结果影响很大。有关资料曾用不同方式校正该法浸提温度对测定结果的影响，但这些方法都是在某些地区和某一条件下所得的结果，对于各地区不同土壤和条件下不能完全适用，因此必须严格控制浸提时的温度条件。一般要在室温（20～25℃）下进行，具体分析时，前后各批样品应在这个范围内选择一个固定温度以便对各批结果进行相对比较。最好在恒温振荡机上进行提取。显色温度（20℃左右）较易控制。 注3．由于取0.05 mol·L-1NaHCO3浸提滤液10mL于50mL容量瓶中，加水和钼锑抗试剂后，即产生大量的CO2气体，由于容量瓶口小，CO2气体不易逸出，在摇匀过程中，常造成试液外溢，造成测定误差。为了克服这个缺点，可以准确加入提取液、水和钼锑抗试剂（共计50mL）于三角瓶中，混匀，显色。 注4．全磷钼锑抗法，其显色溶液的酸的浓度为0.55mol·L-1 (1/2 H2SO4)，钼酸铵浓度为1g·L-1。 在A.L.Page,Methods of Soil Analysis.part 2，1982（419～422页）Olsen法中先用H2SO4中和NaHCO3提取液至pH5，再加钼锑抗试剂使最后显色溶液的酸的浓度为0.42mol·L-1 (1/2 H2SO4)，钼酸铵浓度为0.96g·L-1。经试验，用本法测定磷的含量，其结果是很理想的。为了统一应用全磷测定中的钼锑抗试剂，同时考虑到Olsen法是属于例行方法，可以省去中和步骤， 这样最后显色液酸的浓度约为0.45mol·L-1 (1/2 H2SO4)，钼酸铵浓度为1.0g·L-1，这样仍在合适的显色的酸的浓度范围。 5.3.4酸性土壤速效磷的测定方法A——0.03 mol·L-1NH4F—0.025mol·L-1HCl 5.3.4.1方法原理 NH4F—HCl法主要提取酸溶性磷和吸附磷，包括大部分磷酸钙和一部分磷酸铝和磷酸铁。因为在酸性溶液中氟离子能与三价铝离子和铁离子形成络合物，促使磷酸铝和磷酸铁的溶解： 3NH4F +3HF+AlPO4→H3PO4+(NH4)3AlF6 3NH4F +3HF+FePO4→H3PO4+(NH4)3FeF6 溶液中磷与钼酸铵作用生成磷钼杂多酸，在一定酸度睛被SnCl2还原成磷钼蓝，蓝色深浅与磷的浓度成正比。 5.3.4.2试剂 （1）0.5mol·L-1盐酸溶液。20.2mL浓盐酸用蒸馏水稀释至500mL。 （2）1mol·L-1氟化铵溶液。溶解NH4F37g于水中，稀释至1L，贮存在塑料瓶中。 （3）浸提液。分别吸取1.0mol·L-1NH4F溶液15mL和0.5mol·L-1盐酸溶液25mL，加入到460mL蒸馏水中，此即0.03mol·L-1NH4F—0.025mol·L-1HCl溶液。 （4）钼酸铵试剂。溶解钼酸铵(NH4)6MoO24·4H2O15g于350mL蒸馏水中，徐徐加入10mol·L-1HCl350mL，并搅动，冷却后，加水稀释至1L，贮于棕色瓶中。 （5）25g·L-1氯化亚锡甘油溶液。溶解SnCl2·2H2O 2.5g于10mL浓盐酸中，待SnCl2全部溶解溶液透明后，再加化学纯甘油90mL，混匀，贮存于棕色瓶中（注1）。 （6）50μg·mL-1磷（P）标准溶液参照土壤全磷测定方法一。吸取50μg·mL-1磷溶液50mL于250mL容量瓶中，加水稀释定容，即得10g·mL-1磷（P）标准溶液。 5.3.4.3操作步骤 称1.000g土样，放入20mL度管中，从滴定管中加入浸提液7mL。试管加塞后，摇动1min，用无磷干滤纸过滤。如果滤液不清，可将滤液倒回滤纸上再过滤，吸取滤液2mL（注2），加蒸馏水6mL和钼酸铵试剂2mL，混匀后，加氯化亚锡甘油溶液1滴，再混匀。在5～15min内（注3），在分光光度计上用700nm波长进行比色（注4）。 标准曲线的绘制：分别准确吸取10g·mL-1磷（P）标准溶液2.5、5.0、10.0、15.0、20.0和25.0mL，放入50mL容量瓶中，加水至刻度，配成0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0μg·mL-1磷（P）系列标准溶液。 分别吸取系列标准溶液各2mL，加水6mL和钼试剂2mL，再加1滴氯化亚锡甘油溶液进行显色，绘制标准曲线。 表5-4 磷的系列标准溶液（NH4F—HCl法） 标准磷溶液 （μg·mL-1P） 吸取标准溶液 （mL） 加水* （mL） 钼酸铵试剂 （mL） 最后溶液中磷的浓度 （μg·mL-1P）  0 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 2 2 2 2 2 2 2 6 6 6 6 6 6 6 2 2 2 2 2 2 2 0 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0  *包括2mL提取液。 5.3.4.5结果计算 土壤速效磷（P）含量（mg·kg-1）=
式中：ρ——从标准曲线上查得磷的质量浓度（μg·mL-1）； m——风干土质量（g）； 10——显色时定容体积（mL）； 7 ——浸提剂的体积（mL）； 2 —— 吸取滤液的体积（mL）； 103——将μg 换算成的mg； 1000——换算成每kg含磷量。 表5-5 土壤速效磷分级 土壤速效磷（mg·kg-1，P） 等级  <3 3～7 7～20 >20 很低 低 中等 高    第六章 土壤中钾的测定 6.1概述 土壤中全钾的含量（K，g·kg-1）一般在16.1g·kg-1左右，高的可达24.9～33.2g·kg-1，低的可低至0.83～3.3g·kg-1。在不同地区、不同土壤类型和气候条件下，全钾量相差很大。如华北平原除盐渍化土外，全钾为18.2～21.6g·kg-1，西北黄土性土壤为14.9～18.3 g·kg-1，到了淮河以南，土壤中钾的含量变化十分悬殊。如安徽南部山地钾含量为9.9～33.2g·kg-1，广西为5.0～24.9g·kg-1，海南岛为0.83～32.4g·kg-1。由此可以看出华北、西北地区钾的含量变幅较小，而淮河长江以南则较大。这是因为华北、西北地区成土母质均一和气候干旱，而淮河长江以南成土母质不均一和气候多雨有关。 此外，土壤全钾量与粘土矿物类型有密切关系。一般来说2:1型粘土矿物较1:1型粘土矿物为高，特别是伊利石（一系列水化云母）高的土壤钾的含量较高。 土壤中钾主要成无机形态存在。按其对作物有效程度划分为速效钾（包括水溶性钾、交换性钾）、缓效性钾和相对无效钾三种。它们之间存在着动态平衡，调节着钾对植物的供应。 按化学形态分： 非交换性钾 （层间钾） 水溶性钾 → 非交换性钾Ⅰ→ 非交换性钾Ⅱ→非交换性钾Ⅲ……→矿物钾 按植物有效性分[2]： 缓效性钾 速效钾 → 缓效性钾Ⅰ→ 缓效性钾Ⅱ→ 缓效性钾Ⅲ…… → 相对无效钾 1mol·L-1热HNO3不能提取钾 植物有效性降低 土壤中钾主要成矿物的结合形态，速效性钾（包括水溶性钾和交换性钾）只占全钾的1%左右。交换性钾（K）含量从小于一百mg·kg-1到几百mg·kg-1，而水溶性钾只有几个mg·kg-1。通常交换性钾包括水溶性钾在内，这部分钾能很快地被植物吸收利用，故称为速效钾。缓效钾或称非交换性钾（间层钾），主要是次生矿物如伊利石、蛭石、绿泥石等所固定的钾。我国土壤缓效钾的含量，一般在40～1400mg·kg-1，它占全钾的1%～10%。缓效性钾和速效性钾之间存在着动态平衡，是土壤速效钾的主要储备仓库，是土壤供钾潜力的指标。但缓效性钾与相对无效性钾之间没有明确界线，这种动态平衡愈向右方，植物有效性愈低。 矿物态钾即原生矿物如钾长石（KAlSi3O8）、白长石[H2KAl3(SiO4)3] 、黑云母等的风化难易不同。它占全钾量的90%～98%。土壤中全钾含量与氮、磷相比要高得多，但不等于说土壤已经有了足够的钾素供应植物需要了，这是因为土壤中钾矿物绝大多数是呈难溶性状态存在，所以贮量虽很高，而植物仍可能缺乏钾素。土壤钾素肥力的供应能力主要决定于速效钾和缓效钾。土壤全钾的分析在肥力上意义并不大，但是土壤粘粒部分钾的分析，可以帮助鉴定土壤粘土矿物的类型。 6.2土壤全钾的测定 6.2.1土壤样品的分解和溶液中钾的测定 土壤全钾的测定在操作上分为两步：一是样品的分解，二是溶液中钾的测定。土壤全钾样品的分解，大体上可分为碱熔和酸溶两大类。较早采用的是J.Lawrence Smith提出的NH4Cl-CaCO3碱熔法，因所用的熔剂纯度要求较高，样品用量大，KCl 易挥发损失，结果偏低，同时对坩埚的腐蚀性大，而且手续比较繁琐，目前已很少使用。HF-HClO4法需用昂贵的铂坩埚，同时要求有良好的通风设备，即使这样，通风设备的腐蚀以及空气污染仍很严重，此法不易被人们所接受。但目前已经可用密闭的聚四氟乙烯塑料坩埚代替，所制备的待测液也可同时测定多种元素，而且溶液中杂质较少，有利于各种元素分析，但是近年来已逐渐被NaOH熔融法所代替。采用NaOH熔融法不仅操作方便，分解也较为完全，而且可用银坩埚（或镍坩埚）代替铂坩埚，这是适用于一般实验室的好方法。同时所制备的同一待测液可以测定全磷和全钾。 溶液中钾的测定，一般可采用火焰光度法、亚硝酸钴钠法、四苯硼钠法和钾电极法。自人火焰光度计被普遍应用以来，钾和钠的测定主要用火焰光度法。因为钾和钠的化合物溶解度都很大，用一般的质量法和容量法都不大理想。钾电极法用于土壤中钾的测定，由于各种干扰因素的影响还没有研究清楚，因此它在土壤钾的测定受到限制，目前化学方法中四苯硼钠法是比较好的方法。 6.2.2土壤中全钾的测定方法——NaOH熔融法，火焰光度法 6.2.2.1 方法原理 用NaOH熔融土壤与Na2CO3熔融土壤原理是一样的，即增加盐基成分，促进硅酸盐的分解，以利于各种元素的溶解。NaOH熔点（321℃）比Na2CO3（853℃）低，可以在比较低的温度下分解土样，缩短熔化所需要的时间。样品经碱熔后，使难溶的硅酸盐分解成可溶性化合物，用酸溶解后可不经脱硅和去铁、铝等手续，稀释后即可直接用火焰光度法测定。 火焰光度法的基本原理。当样品溶液喷成雾状以气—液溶胶形式进入火焰 后，溶剂蒸发掉而留下气—固溶胶，气—固溶胶中的固体颗粒在火焰中被熔化、蒸发为气体分子，继续加热即又分解为中性原子（基态），更进一步供给处于基态原子以足够能量，即可使基态原子的一个外层电子移至更高的能级（激发态），当这种电子回到低能级时，即有特定波长的光发射出来，成为该元素的特征之一。例如，钾原子线波长是766.4nm、769.8nm，钠原子线波长是589nm。用单色器或干涉型滤光片把元素所发射的特定波长的光从其余辐射谱线中分离出来，直接照射到光电池或光电管上，把光能变为光电流，再由检流计量出电流的强度。用火焰光度法进行定量分析时，若激发的条件（可燃气体和压缩空气的供给速度，样品溶液的流速，溶液中其它物质的含量等）保持一定，则光电流的强度与被测元素的浓度成正比。即可用下式表示之，即I=acb，由于用火焰作为激发光源时较为稳定，式中a是常数，当浓度很低时，自吸收现象可忽略为计，此时b=1，于是谱线强度与试样中欲测元素的浓度成正比关系：I=ac 。 把测得的强度与一种标准或一系列标准的强度比较，即可直接确定待测元素的浓度而计算出未知溶液含钾量（有关仪器的构造使用方法详见仪器说明书）。 6.2.2.2主要仪器 茂福电炉、银或镍坩埚或铁坩埚、火焰光度计或原子吸收分光光度计。 6.2.2.3试剂 （1）无水酒精（分析纯）。 （2）H2SO4(1:3)溶液。取浓H2SO4（分析纯）1体积缓缓注入3体积水中混合。 （3）HCl(1:1)溶液。盐酸（HCl,ρ≈1.19g·mL-1，分析纯）与水等体积混合。 （4）0.2mol·L-1 H2SO4溶液。 （5）100μg·mL-1K标准溶液。准确称取KCl（分析纯，110℃烘2h）0.1907g溶解于水中，在容量瓶中定容至1L，贮于塑料瓶中。 吸取100μg·mL-1K标准溶液2、5、10、20、40、60 mL，分别放入100mL容量瓶中加入与待测液中等量试剂成分，使标准溶液中离子成分与待测液相近[在配制标准系列溶液时应各加0.4gNaOH和H2SO4(1:3)溶液1mL]，用水定容到100mL。此为含钾ρ（K）分别为2、5、10、20、40、60μg·mL-1系列标准溶液。 6.2.2.4操作步骤 （1）待测液制备。称取烘干土样（100目）约0.2500g于银或镍坩埚底部，用无水酒精稍湿润样品，然后加固体NaOH2.0g（注1），平铺于土样的表面，暂放在大干燥器中，以防吸湿。 将坩埚加盖留一小缝放在高温电炉内，先以低温加热，然后逐渐升高温度至450℃（这样可以避免坩埚内的NaOH和样品溢出），保持此温度15min，熔融完毕（注2）。如在普遍电炉上加热时则待熔融物全部熔成流体时，摇动坩埚然后开始计算时间，15min后熔融物呈均匀流体时，即可停止加热，转动坩埚，使熔融物均匀地附在坩埚壁上。 将坩埚冷却后，加入10mL水，加热至80℃左右（注3），待熔块溶解后，再煮5min，转入50mL容量瓶中，然后用少量0.2mol·L-1 H2SO4溶液清洗数次，一起倒入容量瓶内，使总体积至约40mL，再加HCl(1:1)溶液5滴和H2SO4(1:3)溶液5mL（注4），用水定容，过滤。此待测液可供磷和钾的测定用。 （2）测定。吸取待测液5.00或10.00mL于50mL容量瓶中（K的浓度控制在10～30μg·mL-1），用水定容，直接在火焰光度计上测定，记录检流计的读数，然后从工作曲线上查得待测液的K浓度（μg·mL-1）。注意在测定完毕之后，用蒸馏水在喷雾器下继续喷雾5min，洗去多余的盐或酸，使喷雾器保持良好的使用状态。 （3）标准曲线的绘制。将6.2.2.3中（5）配制的钾标准系列溶液，以浓度最大的一个定到火焰光度计上检流计的满度（100），然后从稀到浓依序进行测定，记录检流计的读数。以检流计读数为纵坐标，μg·mL-1K为横坐标，绘制标准曲线图。 6.2.2.5结果计算 土壤全钾量（K，g·kg-1）=
式中：ρ——从标准曲线上查得待测液中K的质量浓度（μg·mL-1）； m——烘干样品质量(g)； 106——将μg换算成g的除数。 样品含钾量等于10g·kg-1时，两次平行测定结果允许差为0.5g·kg-1。 注释 注1．土壤和NaOH的比例为1:8，当土样用量增加时，NaOH用量也需相应增加。 注2．熔块冷却后应凝结成淡蓝色或蓝绿色，如熔块呈棕黑色则表示还没有熔好，必须再熔一次。 注3．如在熔块还未完全冷却时加水，可不必再在电炉上加热至80℃，放置过夜自溶解。 注4．加入H2SO4的量视NaOH用量多少而定，目的是中和多余的NaOH，使溶液呈酸性（酸的浓度约0.15 mol·L-1 H2SO4）而硅得以沉淀下来。 6.3土壤中速效钾、有效钾和缓效钾的测定 6.3.1概述 土壤速效钾以交换性钾为主，占95%以上，水溶性钾仅占极小部分。测定土壤交换性钾常用的浸提剂有1mol·L-1 NH4OAc、100g·L-1NaCl、1mol·L-1Na2SO4等。通常认为1mol·L-1 NH4OAc作为土壤交换性钾的标准浸提剂，它能将土壤交换性钾和粘土矿物固定的钾截然分开。我们知道土壤不同形态钾之间存在一种动态平衡，用不同阳离子来提取土壤中交换性钾时，由于它们对这种平衡的影响不一样，提取出来的钾量相差很大。下面是H+、NH4+、Na+三种阳离子对交换性钾的提取能力。 表6-1 不同阳离子浸提交换性钾量 土壤 连续淋洗次数 不同阳离子浸提的钾量(mg·kg-1) 土壤 连续淋洗次数 不同阳离子浸提的钾量(mg·kg-1)    HOAc NaOAc NH4OAc   HOAc NaOAc NH4OAc  A 1 2 3 4 5 合计 27 8 3 1.5 0.5 40 33 9 6 3.5 2.5 54 26.5 1 0.5 0.5 0 28.5 B 1 2 3 4 5 合计 37 4.5 1.5 1 0.5 44.5 40.5 9 3.5 4 2.5 59.5 37.5 1 0.5 0.5 0.5 40.0  C 1 2 3 4 5 合计 65.5 29.5 15 9 6 125 112.5 36.5 21 12.5 9.5 202 90 2.5 0.5 0.5 0 93.5 D 1 2 3 4 5 合计 21 3 1.5 0.5 0.5 26.5 24 4.5 2 1.5 1 33.0 24.5 0.5 0.5 0.5 0 26.0   从上表中可以看出，土壤中交换性钾提出的量决定于浸提阳离子的种类。不论从1次浸提出来的钾量或是5次淋洗出来的总钾量均以Na+为最高。这是因为Na+离子不仅置换交换性钾，而且将一部分晶格间钾也置换下来了。从1次浸提的钾量来看，NH4+大于H+，而从5次淋洗的总量来看，则H+大于NH4+。这里很明显地看出，因NH4+所浸提的交换钾量，不因淋洗次数的增加而增加。也就是说，NH4+浸提出来的钾可以把交换钾和粘土矿物固定的钾（非交换钾）截然分开。其它离子，如Na+、H+则不能。它们在浸提过程中也能把一部分非交换性钾逐渐浸提出来，而且浸提时间越长或浸提次数越多，浸出的非交换性钾也越多。为此，土壤中交换性钾常采用1mol·L-1 NH4OAc作为标准浸提剂。此外，用NH4OAc浸提的土壤交换性钾的结果，重现性比其他盐类好。同时和作物吸收量相关性也较好。NH4OAc浸提土壤交换性钾最有利于采用火焰光度计来测定钾的含量。土壤浸出液可不用除去NH4+直接应用火焰光度计来测定，手续简单，且结果较好，而其他化学方法NH4+的干扰很大。 NH4OAc方法测土壤速效钾的水土比例一般以10:1，故现在采用10:1水土比例，振荡30min。由于离子间的交换作用关系，故固定水土比例和振荡一定时间是必要的。如有振荡机最理想，否则可用手摇每隔5 min振荡1次，每次30下，共6次。 植物从土壤溶液中吸收所需的养分，一般来说水溶性钾依赖于交换性钾，因此常常用交换性来衡量土壤钾的供应状况。在盆栽耗竭试验中[3]观察到由于作物吸收而出现土壤交换性钾的“最低值” 以后不再下降。从吸收前后的差值可以计算出土壤交换性钾可利用值的百分率（即有效度），水稻平均为72.8%（n=10），黑麦草平均为77%（n=10）。以上事实也说明不是所有的交换性钾对作物的有效性都是一样的，只有56.9%的交换性钾与溶液中钾建立较为密切的联系。不同土壤不一样，可能粘粒含量和粘土矿物类型有关。Schachtschalel and Heinemann(1974)认为[4]，速测法用0.025 mol·L-1 (1/2CaCl2)溶液所提取的钾占交换性钾的40%～80%（因粘土类型和数量而不同），此法测得的值与土壤溶液中的钾和作物反主有很好的相关性，看来是有道理的，这个方法应该是一个比较理想的速效钾的测定方法。 除土壤速效钾外，还有非交换性的缓效性钾。这部分钾不能被NH4OAc交换出来，但当土壤交换性钾由于作物吸收及淋洗而减低时，这种非交换性的缓效性钾逐渐释放出来，特别是那些含粘土矿物较多的土壤，非交换性的缓效钾对土壤钾的供应起了重要作用。在这种情况下，仅用交换性钾含量作为土壤钾素肥力的指标是不够全面的，还应考虑非交换性缓效钾人含量。 关于缓效钾的测定，我国主要采用热的1mol·L-1 HNO3溶液进行提取的酸溶性钾减去交换性钾即为土壤缓效性钾。 植物钾素营养处于一个复杂的生态系统中，它包括土壤系统和高等植物的根系统，它们都是一个动态系统，在这两个系统中进行各种物理的、化学的、生物的过程，它们又受着不同因素的控制。大家都知道，不同土壤类型钾的供应能力相差很大，不同作物对钾的吸收和需要差别也很大。我们认为，凡作物在短期内需钾较多而吸收能力相对较弱的作物，如块根（甘薯）、块茎（马铃薯）、甜菜、棉花、大豆等作物，种植在土壤交换性含量较低的土壤上，以棉花为例，一般靠土壤缓效性钾的释放不能满足它的需要，所以对这些作物土壤交换性钾含量可作为钾素的诊断指标；而稻、麦、黑麦草等禾谷类作物吸钾能力很强，许多试验[5，6，7，8]证明，缓效钾（即非交换性钾）是水稻、大麦、小麦钾素的主要给源。很显然，对禾本科作物稻麦等来说，单凭交换性钾的指标衡量土壤供钾状况是不够的。根据禾本科作物（稻、麦）的吸钾特点，除吸收土壤速效钾以外，非交换性性缓效钾在补给交换性钾方面起了重要作用。不同土壤非交换性性缓效钾的释放速率是不同的，因此，这种补给能力不同，土壤也是不一样的，这与土壤粘土矿物的组成和含量有关。鲍士旦[5]等提出了用冷的2mol·L-1HNO3溶液提取法作为测定水稻土有效钾的快速而简便的方法。同时多年的田间试验证明[9]水稻土有效钾量（既包括土壤交换性钾也包括缓效钾中的有效部分）凡小于100～120K（mg·kg-1）土为缺钾土壤。本节除介绍测定土壤中速效钾和缓效钾外，再介绍2mol·L-1 HNO3法作为浸提剂测定土壤有效性钾的方法。 浸出液中钾的测定方法有多种，应用仪器测量的有火焰光度法和钾电极法。火焰光度法具有快速而准确的优点，且不受铵和硝酸的干扰。 在无火焰光度计设备时可试用1mol·L-1 NaNO3浸提—四苯硼钠比浊法[12]，但此法由于浸提液土比较小，浸提时间又短，所得结论比NH4OAc浸提法的结果偏低，且比浊法的精度较差，故一般很少采用。 6.3.2土壤速效钾的测定——NH4OAc浸提，火焰光度法 6.3.2.1 方法原理 以NH4OAc作为浸提剂与土壤胶体上阳离子起交换作用如下：
NH4OAc浸出液常用火焰光度计直接测定。为了抵消NH4OAc的干扰影响，标准钾溶液也需要用1mol·L-1 NH4OAc配制。火焰光度法的基本原理见6.2.2.1。 6.3.2.2主要仪器 火焰光度计、往返式振荡机 6.3.2.3试剂 （1）1mol·L-1中性NH4OAc（pH7）溶液。称取化学CH3COONH477.09g加水稀释，定容至近1L。用HOAc或NH4OH调pH7.0，然后稀释至1L。具体方法如下：取出1mol·L-1NH4OAc溶液50mL，用溴百里酚蓝作指示剂，以1:1NH4OH或稀HOAc调至绿色即pH7.0（也可以在酸度计上调节）。根据50mL所用NH4OH或稀HOAc的毫升数，算出所配溶液大概需要量，最后调至pH7.0。 （2）钾的标准溶液的配制（注1）。称取KCl（二级，110℃烘干2h）0.1907g溶于1mol·L-1NH4OAc溶液中，定容至1L，即为含100μg·mL-1K的NH4OAc溶液。同时分别准确吸取此100μg·mL-1K标准液0、2.5、5.0、10.0、15.0、20.0、40.0mL放入100mL容量瓶中，1mol·L-1NH4OAc溶液定容，即得0、2.5、5.0、10.0、15.0、20.0、40.0μg·mL-1K标准系列溶液（注1）。 6.3.2.4操作步骤 称取通过1mm筛孔的风干土5.00g于100 mL三角瓶或大试管中，加入1mol·L-1NH4OAc溶液50mL，塞紧橡皮塞，振荡30min，用干的普通定性滤纸过滤。 滤液盛于小三角瓶中，同钾标准系列溶液一起在火焰光度计上测定。记录其检流计上的读数，然后从标准曲线上求得其浓度。 标准曲线的绘制：将6.3.2.3中配制的钾标准系列溶液，以浓度最大的一个定到火焰光度计上检流计为满度（100），然后从稀到浓依序进行测定，记录检流计上的读数。以流计读数为纵坐标，钾（K）的浓度μg·mL-1为横坐标，绘制标准曲线。 6.3.2.5结果计算 土壤速效钾（mg·kg-1，K）=待测液（μg·mL-1，K）×
式中：V——加入浸提剂mL数： m——烘干土样的质量（g）。 表6-2 土壤速效钾的诊断指标（1mol·L-1NH4OAc浸提）[13] （注2） 土壤速效钾含量 <50 （mg·kg-1） 51～83 （mg·kg-1） 84～116 （mg·kg-1） >116 （mg·kg-1）  等级 极低 低 中 高  钾肥对棉花增产效果 显著 显著 有效果 不显著   注释 注1．含NH4OAc的K标准溶液配制后不能放置过久，以免长霉，影响测定结果。 注2．以土壤速效钾作为钾素指标时，应注意以下问题：①速效钾含量容易受施肥、温度、水分、作物吸收影响而变化的数值。因此，不同时期采集的样品难以严格对比。②土壤性质（质地、矿物类型）差异较大的土壤所结持的钾的有效性各异（粘性、砂性）。③由于作物耗竭吸收，土壤速效钾降到某一“最低值”以后不再降低，例如70mg·kg-1K下降到40mg·kg-1K，能维持交换性钾最低能力，也就是钾的缓冲④作物在生育过程中吸收溶液中钾，当交换性钾下降到一定水平时，非交换性钾开始释放出来，在盆栽耗竭中可以看出植物吸收的钾可以是交换性钾的必倍。因此，速效钾养分的测定值（mg·kg-1）仅是供互相比较的相对值，无绝对含量的意义。⑤单凭速效性钾含量不够，还应同时考虑缓效性钾。当2个土壤交换性钾含量相近，而缓效性钾含量不同时，缓效性钾含量高的土壤，钾肥往往效果不显著，缓效性钾低时，则相反。当前根据有关养分有效性和吸收新概念，认为交换性钾并不是钾的有效度的良好指标。 6.3.3土壤有效性钾的测定（冷的2mol·L-1HNO3溶液浸提——火焰光度法） 6.3.3.1方法原理 以冷的2mol·L-1HNO3作为浸提剂与土壤（水土比为20:1）振荡0.5h以后，立即过滤，溶液中钾直接用火焰光度计测定之。本法所提的钾量大于速效钾，它包括速效钾和缓效钾中的有效部分，故称为土壤有效性钾。经过多年的盆栽和田间反复试验证明，本法测定值与水稻、麦、黑麦草等禾本科作物的吸钾量、生物产量之间均达到极显著、显著水平。γ值均大于其他化学测定法。它的测定值能反映土壤的供钾状况，而且方法快速简便，容易掌握，重现性也好，一般试验室可以推行。 6.3.3.2主要仪器 同6.3.2.2。 6.3.3.3试剂 （1）2mol·L-1HNO3浸提剂。取浓硝酸（HNO3，ρ≈1.42 g·mL-1，化学纯）125mL，用水稀释至1L（注1）。 （2）K标准溶液[参见6.2.2.3中（5）]。将100μg·mL-1K标准溶液，分别配制成2.5、5、10、15、20、30、40μg·mL-1K标准系列溶液。其中标准系列溶液中亦应含有待测液相同量的HNO3，以抵消待测液中硝酸的影响。 6.3.3.4操作步骤 称取通过1mm筛孔的风干土样2.500g于干硬质大试管中，加入冷的2mol·L-1 HNO350mL，加塞，在振荡机（往返式）上振荡0.5h，立即用定量滤纸过滤，滤液盛于小三角瓶中，同钾标准系列溶液一起在火焰光度计上测定。记录其检流计上的读数，然后从标准曲线上求得其浓度。注意在火焰光度计上测定完毕后，必须立即用蒸馏水在喷雾器下喷雾5min，以洗去残留在喷雾器中的酸和盐，使火焰光度计保持良好的使用状态。 标准曲线的绘制：将上6.3.3.3中（2）配制的钾标准系列溶液，以浓度最大的一个定到火焰光度计检流计为满度（100），然后从稀到浓依序进行测定，记录检流计的读数。以检流计读数为纵坐标，钾（K）的浓度（μg·mL-1） 为横坐标，绘制标准曲线。 6.3.3.5结果计算 土壤有效钾含量（K，mg·kg-1）=待测液（K，mg·kg-1）×
式中：V——总浸提剂mL数； m——烘干土质量（g）。 土壤有效钾测定值小于100～120 mg·kg-1时为缺钾土壤。作为初步钾素诊断指标，供参考。 注释 注1．市场供应的浓硝酸有时不足16 mol·L-1，为了配制成准确的2mol·L-1 HNO3溶液，宜先配成稍大于2mol·L-1 HNO3溶液，取少量此溶液，进行标定，最后计算稀释成准确的2mol·L-1 HNO3溶液。 6.3.4土壤缓效钾的测定——1mol·L-1 热HNO3浸提，火焰光度法 6.3.4.1方法原理 用1mol·L-1 热HNO3浸提的钾多为黑云母、伊利石、含水云母分解的中间体以及粘土矿物晶格所固定的钾离子，这种钾与禾谷作物吸收量有显著相关性。 从1mol·L-1HNO3浸提的钾量减去土壤速效性钾，即为土壤缓效钾。 6.3.4.2主要仪器 弯颈小漏斗、调压变压器、电炉、火焰光度计。 6.3.4.3试剂 （1）1mol·L-1HNO3浸提剂。取浓硝酸（三级，ρ≈1.42 g·mL-1）62.5mL，用水稀释至1L（注1）。 （2）0.1 mol·L-1 HNO3溶液。 （3）K标准溶液[参见6.2.2.3中（5）]。将100μg·mL-1K标准溶液，分别配制成5、10、20、30、50、60μg·mL-1K标准系列溶液。其中标准系列溶液中亦应含有待测液相同量的HNO3，（即含有0.33 mol·L-1 HNO3），以抵消待测液中硝酸的影响。 6.3.4.4操作步骤 称取通过1mm筛孔的风干土样2.500g于100mL三角瓶或大的硬质试管中，加入1mol·L-1HNO325mL，在瓶口加一弯颈小漏斗，将8～10个大试管于铁丝笼中，放入油浴锅内加热煮沸10min（从沸腾开始准确记时）取下（注2），稍冷，趁热过滤于100mL容量瓶中，用0.1mol·L-1 HNO3溶液洗涤土壤和试管4次，每次用15mL，冷却后定容。在火焰光度计上直接测定。 标准曲线绘制参见6.3.3.4。 6.3.4.5结果计算 土壤酸溶性钾（K，mg·kg-1）=待测液（K，mg·kg-1）×
式中：V——定容的体积（mL）； m——烘干土质量（g）。 土壤缓效性钾K=酸溶性钾K－速效性钾K 1mol·L-1HNO3酸溶性钾两次平行测定结果允差K，2～5 mg·kg-1。 表6-3 土壤缓效性钾的分级指标 1mol·L-1 HNO3浸提的缓效钾（mg·kg-1） <300 300～600 >600  等级 低 中 高   注释 注1．注1．市场供应的浓硝酸有时不足16 mol·L-1，为了配制成准确的2mol·L-1 HNO3溶液，宜先配成稍大于1mol·L-1HNO3溶液，取少量此溶液，进行标定，最后计算稀释成准确的1mol·L-1HNO3溶液。 注2．煮沸时间要严格掌握，煮沸10min是从开始沸腾起计时间。碳酸盐土壤消煮时有大量的CO2气泡产生，不要误认为沸腾。 第七章 土壤中微量元素的测定 7.1概述 微量元素是指土壤中含量很低的化学元素，除了土壤中某些微量元素的全含量稍高外，这些元素的含量范围一般为十万分之几到百万分之几，有的甚至少于百万分之一。土壤中微量元素的研究涉及到化学、农业化学、植物生理、环境保护等很多领域。作物必需的微量元素有硼、锰、铜、锌、铁、钼等。此外，还有一些特定的对某些作物所必需的微量元素，如钴、钒是豆科植物所必需的微量元素。随着高浓度化肥的施用和有机肥投入的减少，作物发生微量元素缺乏的情况愈来愈普遍。有时候微量元素的缺乏会成为作物产量的限制因素，严重时甚至颗粒无收。 土壤中微量元素对作物生长影响的缺乏、适量和致毒量间的范围较窄。因此，土壤中微量元素的供应不仅有供应不足的问题，也有供应过多造成毒害的问题。明确土壤中微量元素的含量、分布、形态和转化的规律，有助于正确判断土壤中微量元素的供给情况。土壤中微量元素的含量主要是由成土母质和土壤类型决定，变幅可达一百倍甚至超过一千倍（见下表），而常量元素的含量在各类土壤中的变幅则很少超过5倍。 表7-1 我国土壤微量元素的含量 元素 全量范围 （mg·kg-1） 全量平均 （mg·kg-1） 有效态 （mg·kg-1）  硼 钼 锌 铜 锰 痕迹～500 0.1～6.0 3～790 3～300 42～5000 64 1.7 100 22 74 0.0～5（水溶性硼） 0.02～0.5(Tamm-Mo 0.1～4(DTPA-Zn) 0.2～4(DTPA-Cu)  *刘铮，中国土壤的合理利用和培肥 影响土壤中微量元素有效性的土壤条件包括土壤酸碱度、氧化还原电位、土壤通透性和水分状况等，其中以土壤的酸碱度影响最大。土壤中的铁、锌、锰、硼的可给性随土壤pH的升高而降低，而钼的有效性则呈相反的趋势。所以，石灰性土壤中常出现铁、锌、锰、硼的缺乏现象。而酸性土壤易出现钼的缺乏，酸性土壤使用石灰有时会引起硼锰等的“诱发性缺乏”现象。 土壤中微量元素以多种形态存在。一般可以区分为四种化学形态：存在于土壤溶液中的“水溶态”；吸附在土壤固体表面的“交换态”；与土壤有机质相结合的“螯合态”；存在于次生和原生矿物的“矿物态”。前三种形态易对植物有效，尤其以交换态和螯合态最为重要。因此，无论是从植物营养或土壤环境的角度，合理地选择提取剂或提取方法以区分微量元素的不同形态是微量元素分析的重要环节。本章将介绍国内外微量元素全量和有效成分的提取和测定。由于不同提取剂或提取方法的测定结果，特别是有效态含量相差非常大，因此，土壤中微量元素的有效态含量一定要注明提取测定方法或者提取剂。 土壤样品分解或提取溶液中微量元素的测定则主要是分析化学的内容。现代仪器分析方法使土壤和植物微量元素能够进行大量快速、准确的自动化分析。很多繁琐冗长的比色分析方法多被仪器分析方法替代，从而省略了许多分离和浓缩萃取等繁琐手续。目前除了个别元素用比色分析外，大部分都采用原子吸收分光光度法（AAS）、极谱分析、X光荧光分析、中子活化分析等。特别是电感耦合等离子体发射光谱技术（Inductively coupled plasm-atomic emission spectrometry，简称ICP-AES或ICP）的应用，不仅进一步提高了自动化程度，而且扩大了元素的测定范围，一些在农业上有重要意义的非金属元素和原子吸收分光光度法较难测定的元素如硼、磷等均可以应用ICP进行分析，只是这种仪器目前在国内应用还不够广泛。 微量元素分析尤其要防止可能产生的样本污染。在一般的实验室中，锌是很容易受到污染的元素。医用胶布、橡皮塞、铅印报纸、铁皮烘箱、水浴锅等都是常见的污染源。微量元素分析一般尽量使用塑料器皿，用不锈钢器具进行样品的采集和制备（磨细、过筛），用洁净的塑料（瓶）袋盛装或标签标记样品。烘箱、消化橱及其它一些常用简单设备，甚至实验室应尽可能专用，特别值得注意的是微量元素分析应该与肥料分析分开。避免用普通玻璃器皿进行高温加热的样预处理或试剂制备。实验用的试剂一般应达到分析纯，并用去离子水或重蒸馏水配制试剂和稀释样品。 7.2土壤中铜、锌的测定 7.2.1概述 鉴于植物利用土壤中的锌是随土壤pH的减低而增加的趋势，以及土壤中的可溶性锌与pH之间有一定的负相关的特点，最初，稀酸（如0.1mol·L-1HCl）溶性锌或铜被广泛地用作土壤有效锌、铜的浸提。现在美国的一些地区也有用Mehlich-Ⅰ(稀盐酸-硫酸双酸法)提取剂评价土壤的有效锌（Cox,1968；Reed and Martnns,1996[7]）。应用稀酸提取剂时，必须考虑土壤的pH，一般它们只适用于酸性土壤，而不适用于石灰性土壤。 同时提取测定多种微量元素甚至包括大量元素的提取剂选择的研究发现，用螯合剂提取土壤养分可以相对较好地评价多种土壤养分的供应状况。早期的有双酸腙提取土壤锌法；pH=9的0.05mol·L-1EDTA(乙二胺四乙酸)及pH=7的0.07mol·L-1EDTA—1mol·L-1NH4OAc法等同时提取土壤Zn、Mn和Cu的方法。Lindsay and Norvell（1969）提出，用溶液pH=7.3的DTPA（二乙基三胺五乙酸—TEA（三乙醇胺）方法（简称为DTPA—TEA方法），同时提取石灰性土壤有效锌和铁。随后他们对该方法作了深入指出了该法的理论基础和实用价值（Lindsay and Norvell，1978）[8]。目前该方法已经在国内外被广泛地用于中性、石灰性土壤有效锌、铁、铜和锰等的提取。此外，国外近年来常用的方法还有pH=7.6的0.005mol·L-1EDTA—1.0mol·L-1碳酸氢铵（简称DTPA—AB法），用于同时提取测定近中性-石灰性土壤的有效铜、铁、锰、锌和有效磷、钾、硝态氮等养分的含量（Soltanpour等，1982；Soltanpour,1991）[9]。该方法的理论基础与DTPA—TEA方法相近似，因此要注意区分这两种方法。Mehlich(1984)[8]提出的Mehlich-Ⅲ提取剂（含有EDTA），也被认为可以评价包括铜、锌在内的多种大量、微量元素，用EDTA法代替DTPA，主要是因为DTPA会干扰提取液中磷的比色测定（Reed and Martens,1996）[10]。 土壤有效锌、铜缺素临界值的范围与提取方法及供试作物有关（见表7-2）。 表7-2 几种不同浸提剂缺素临界值（mg·kg-1） 浸提剂 DTPA—TEA MehlichⅠ-Ⅲ DTPA—AB或0.1mol·L-1HCl  锌（Zn） 铜（Cu） 0.5～1.0 0.2 0.8～1.0 0.5* 1.0～1.5 0.3～0.5**  为 Mehlich-Ⅲ法；*为DTPA—AB 需要指出的是，尽管提取剂种类和试剂浓度相同，但各种资料中所介绍的方法提取的温度、时间、液土比不尽一致，这也导致测定结果的差异。另外样品的磨细程度、土壤榈中的干燥过程也会影响土壤铜、锌的有效含量（Leggett and Argyle,1983）[11]。迄今为止，还没有合适的致使作物中毒的土壤有效铜、锌含量范围（Sims and Johnson,1991）[12]。 7.2.2中性和石灰性土壤有效铜、锌的测定——DTPA—TEA浸提-AAS法[1] 7.2.2.1方法原理 DTPA提取剂包括0.005mol·L-1DTPA（二乙基三胺五乙酸）、0.01mol·L-1 CaCl2和0.1mol·L-1 TEA（三乙醇胺）所组成，溶液pH为7.30。DTPA是金属螯合剂，它可以与很多金属离子（Zn、Mn、Cu、Fe）螯合，形成的螯合物具有很高的稳定性，从而减小了溶液中金属离子的活度，使土壤固相表面结合的金属离子解吸而补充到溶液中，因此在溶液中积累的螯合金属离子的量是土壤中金属离子的活度（强度因素）的总和。这两种因素对测定土壤养分的植物有效性是十分重要的。DTPA能与溶液中的Ca2+螯合，从而控制了溶液中Ca2+的浓度。当提取剂加入到土壤中，使土壤液保持在pH7.3左右时，大约有3/4的TEA被质子化（TEAH+），可将土壤中的代换态金属离子置换下来。在石灰性土壤中，则增加了溶液中Ca2+的浓度，平均达0.01mol·L-1左右，进一步抑制了CaCO3的溶解，避免一些植物无效的包蔽态的微量元素释放出来。提取剂缓冲到pH7.3，Zn、Fe等的DTPA螯合物最稳定。由于这种螯合反应达到平衡时间很长，需要一星期甚至一个月，实验操作过程规定为2h，实际是一个不平衡体系，提取量随时间的改变而改变，所以实验的操作条件必须标准化，如提取的时间、振荡强度、水土比例和提取温度等。DTPA提取剂能成功地区分土壤是否缺Zn和缺Fe，也被认为是土壤有效Cu和Mn浸提测定的有希望的方法。 提取液中的Zn、Cu等元素可直接用原子吸收分光光度法测定。 7.2.2.2主要仪器 往复振荡机、100mL和30mL塑料广口瓶、原子吸收分光光度计。 7.2.2.3试剂 （1）DTPA提取剂（其成分为：0.005mol·L-1DTPA—0.01mol·L-1 CaCl2和0.1mol·L-1 TEA，pH=7.3）。称取DTPA（二乙基三胺五乙酸，C14H23N3O10，分析纯）1.967g置于1L容量瓶中，加入TEA（三乙醇胺，C6H15O 3N）14.992g，用去离子水溶解，并稀释至950mL。再加CaCl2·2H2O1.47g，使其溶解。在pH计上用6mol·L-1HCl调节至pH7.30（每升提取液约需要加6mol·L-1HCl8.5 mL），最后用去离子水定容。储存于塑料瓶中。 （2）Zn的标准溶液。100μg·mL-1和10μg·mL-1Zn，溶解纯金属锌0.1000g于1:1HCl50mL溶液中，用去离子水稀释定容至1L，即为100μg·mL-1 Zn标准溶液。标准Zn系列溶液，将100μg·mL-1 Zn标准溶液用去离子水稀释10倍，即为10μg·mL-1Zn标准溶液。准确量取10μg·mL-1Zn标准溶液0、2、4、6、8、10mL置于100mL容量瓶中，用去离子水定容，即得0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0μg·mL-1 Zn系列标准溶液。 （3）Cu的标准溶液。100μg·mL-1和10μg·mL-1Cu。溶解纯铜0.1000g于1:1HNO350mL溶液中，用去离子水稀释定容至1L，即为100μg·mL-1 Cu标准溶液。标准Cu系列溶液，将100μg·mL-1 Cu标准溶液用去离子水稀释10倍，即为10μg·mL-1Cu标准溶液。准确量取10μg·mL-1Cu标准溶液0、2、4、6、8、10mL置于100mL容量瓶中，用去离子水定容，即得0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0μg·mL-1 Cu标准系列溶液。 7.2.2.4操作步骤 称取通过1mm筛的风干土25.00g放入100mL塑料广口瓶中，加DTPA提取剂50.0mL，25℃下振荡2h，过滤。滤液、空白溶液和标准溶液中的Zn、Cu用原子吸收分光光度计测定。测定时仪器的操作参数选择见下表。 表7-3 原子吸收光谱法测定铜锌的操作参数 参数名称 铜（Cu） 锌（Zn）  最适的浓度范围（μg·mL-1） 0.2～10 0.05～2  灵敏度（μg·mL-11%） 0.1 0.02  检测限（μg·mL-1） 0.001 0.001  波长(nm) 324.7 213.8  空气-乙炔火焰条件 氧化型 氧化型   最后分别绘制Cu、Zn标准曲线。 7.2.25结果计算 土壤有效铜（锌）含量（mg·kg-1）=
式中：ρ——标准曲线查得待测液中铜或锌的质量浓度（μg·mL-1）； V——DTPA浸提剂的体积（mL）； m——称取土壤样品的质量（g）。 7.2.3中性和酸性土壤有效Cu、Zn的测定——0.1HCl mol·L-1浸提-AAS法[1] 7.2.3.1方法原理 0.1mol·L-1 HCl浸提土壤有效Cu、Zn，不但包括了土壤水溶态和代换态的Cu、Zn，还能释放酸溶性化合物中的Cu、Zn，后者对植物的有效性则较低。本法适用于中性和酸性土壤。浸提液中的Cu、Zn可直接用原子吸收分光光度法测定。 7.2.3.2主要仪器 同7.1.3.1.2。 7.2.3.3试剂 （1）0.1mol·L-1盐酸（HCl，优质纯）溶液。 （2）Zn标准溶液。100μg·mL-1和10μg·mL-1 Zn，同5.1.3.1.3中（2）。 （3）Cu标准溶液。100μg·mL-1和10μg·mL-1 Cu，同5.1.3.1.3中（3）。 7.2.3.4操作步骤 称取通过1mm筛的风干土10.00g放入100mL塑料广口瓶中，加0.1 mol·L-1 HCl 50.0mL，25℃下振荡1.5h，过滤。滤液、空白溶液和标准溶液中的Zn、Cu用原子吸收分光光度计测定。测定时仪器的操作参数选择同7.2.2.4。 7.2.3.5结果计算：同7.2.2.5。 主要参考文献 [1]南京农业大学主编 土壤农化分析（二版） 北京：中国农业出版社，1996，171～199 [2]D.L.Sparks et al.ed.Methods of soil analysis. Part 3 Chernical Methods.SSSA/ASA,Madison, WI, USA.1996, 665～681 第八章 土壤阳离子交换性能的分析 8.1概述 土壤中阳离子交换作用，早在19世纪50年代已为土壤科学家所认识。当土壤用一种盐溶液（例如醋酸铵）淋洗时，土壤具有吸附溶液中阳离子的能力，同时释放出等量的其它阳离子如Ca2+、Mg2+、K+、Na+等。它们称为交换性阳离子。在交换中还可能有少量的金属微量元素和铁、铝。Fe3+ (Fe2+)一般不作为交换性阳离子。因为它们的盐类容易水解生成难溶性的氢氧化物或氧化物。 土壤吸附阳离子的能力用吸附的阳离子总量表示，称为阳离子交换量[cation exchange capacity，简作（Q）]，其数值以厘摩尔每千克（cmol·kg-1）表示。土壤交换性能的分析包括土壤阳离子交换量的测定、交换性阳离子组成分析和盐基饱和度、石灰、石膏需要量的计算。 土壤交换性能是土壤胶体的属性。土壤胶体有无机胶体和有机胶体。土壤有机胶体腐殖质的阳离子交换量为200～400cmol·kg-1。无机胶体包括各种类型的粘土矿物，其中2:1型的粘土矿物如蒙脱石的交换量为60～100cmol·kg-1，1:1型的粘土矿物如高岭石的交换量为10～15cmol·kg-1。因此，不同土壤由于粘土矿物和腐殖质的性质和数量不同，阳离子交换量差异很大。例如东北的黑钙土的交换量为30～50cmol·kg-1，而华南的土壤阳离子交换量均小于10cmol·kg-1，这是因为黑钙土的腐殖质含量高，粘土矿物以2:1型为主；而红壤的腐殖质含量低，粘土矿物又以1:1型为主。 阳离子交换量的测定受多种因素影响。例如交换剂的性质、盐溶液的浓度和pH等，必须严格掌握操作技术才能获得可靠的结果。作为指示阳离子常用的有NH4+、Na+、Ba2+，亦有选用H+作为指示阳离子。各种离子的置换能力为Al3+> Ba2+> Ca2+> Mg2+> NH4+> K+> Na+。H+在一价阳离子中置换能力最强。在交换过程中，土壤交换复合体的阳离子，溶液中的阳离子和指示阳离子互相作用，出现一种极其复杂的竞争过程，往往由于不了解这种作用，而使交换不完全。交换剂溶液的pH是影响阳离子交换量的重要因素。阳离子交换量是由土壤胶体表面的净负电荷量决定的。无机、有机胶体的官能团产生的正负电荷和数量则因溶液的pH和盐溶液浓度的改变而变动。在酸性土壤中，一部分负电荷可能为带正电荷的铁、铝氧化物所掩蔽，一旦溶液pH升高，铁、铝呈氢氧化物沉淀而增强土壤胶体负电荷。尽管在常规方法中，大多数都考虑了交换剂的缓冲性，例如酸性、中性土壤用pH7.0，石灰性土壤用pH8.2的缓冲溶液，但是这种酸度与土壤，尤其是酸性土壤原来的酸度可能相差较大而影响结果。 最早测定阳离子交换量的方法是用饱和NH4Cl反复浸提，然后从浸出液中NH4+的减少量计算出阳离子交换量。该方法在酸性非盐土中包括了交换性Al3+，即后来所称的酸性土壤的实际交换量（Q+，E）。后来改用1mol·L-1NH4Cl淋洗，然后用水、乙醇除去土壤中过多的NH4Cl，再测定土壤中吸附的NH4+（Kelly and Brown,1924）。当时还未意识到田间pH条件下，用非缓冲性盐测定土壤阳离子交换量更合适，尤其对高度风化的酸性土。但根据其化学计算方法，已经发现土壤可溶性盐的存在影响测定结果。后来人们改用缓冲盐溶液如乙酸铵（pH7.0）淋洗，并用乙醇除去多余的NH4+以防止吸附的NH4+水解（Kelly，1948；Schollenberger and Simons，1945）。这一方法在国内应用非常广泛，美国把它作为土壤分类时测定阳离子交换量的标准方法。但是，对于酸性土特别是高度风化的强酸性土壤，往往测定值偏高。因为pH7.0的缓冲盐体系提高了土壤的pH，使土壤胶体负电荷增强。同理，对于碱性土壤则测定值偏低（Kelly，1948）。 由于CaCO3的存在，在交换交换清洗过程中，部分CaCO3的溶解使石灰性土壤交换量测定结果大大偏高。对于含有石膏的土壤也存在同样的问题。Mehlich A（1942）最早提出用0.1mol·L-1BaCl2—TEA（三乙醇胺）pH8.2缓冲液来测定石灰性土壤的阳离子交换量。在这个缓冲体系中，因CaCO3的溶解受到抑制而不影响测定结果。但是，土壤SO42-的存在将消耗一部分Ba2+使测定结果偏高。Bascomb(1964)改进了这一方法，采用强迫交换的原理用MgSO4有效地代换被土壤吸附的Ba2+。平衡溶液中离子强度对阳离子交换量的测定有影响，因此在清洗过程中，固定溶液的离子强度非常重要。一般浸提溶液的离子强度应与田间条件下的土壤离子强度大致相同。经过几次改进后，BaCl2—MgSO4强迫交换的方法，能控制土壤溶液的离子强度，是酸性土壤阳离子阳离子测定的良好方法，也可用于其他各种类型土壤，目前它是国际标准方法。 8.2酸性土交换量和交换性阳离子的测定 8.2.1酸性土交换量的测定 8.2.1.1 BaCl2—（强迫交换）法[4，5] 8.2.1.1.1方法原理 用Ba2+饱和土壤复合体
经Ba2+饱和的土壤用稀BaCl2溶液洗去大部分交换剂之后，离心称重，求出稀BaCl2溶液量。再用定量的标准MgSO4溶液交换土壤复合体中的Ba2+。 [土]x Ba2++yBaCl2 (残留量)+zMgSO4
[土]xMg2++yMgCl2 (z－x－y)MgSO4+(x+y)BaSO4↓ 调节交换后悬浊液的电导率使之与离子强度参比液一致，从加入Mg2+总量中减去残留于悬浊液中的的Mg2+量，即为该样品阳离子交换量。 8.2.1.1.2主要仪器 离心机、电导仪、pH计。 8.2.1.1.3试剂 （1）0.1mol·L-1BaCl2交换剂。溶解24.4gBaCl2·2H2O，用蒸馏水定容到1000mL。 （2）0.002mol·L-1BaCl2平衡溶液。溶解0.4889gBaCl2·2H2O，用去离子水定容到1000mL。 （3）0.01mol·L-1（1/2MgSO4）溶液。溶解MgSO4·7H2O1.232g，并定容到1000mL。 （4）离子强度参比液0.003mol·L-1（1/2MgSO4）。溶解0.3700gMgSO4·7H2O于水中，定容到1000mL。 （5）0.10mol·L-1（1/2 H2SO4）溶液。量取H2SO4（化学纯）2.7mL，加蒸馏水稀释至1000mL。 8.2.1.1.4测定步骤 称取风干土2.00g于预先称重(m0)的30mL离心管中，加入0.1mol·L-1 BaCl2交换剂20.0mL，用胶塞塞紧，振荡2h。在10000r/min下离心，小心弃去上层清液。加入0.002mol·L-1BaCl2平衡溶液20.0mL，用胶塞塞紧，先剧烈振荡，使样品充分分散，然后再振荡1h，离心，弃去清液。重复上述步骤两次，使样品充分平衡。在第3次离心之前，测定悬浊液的pH（pHBaCl2）。弃去第3次清液后，加入0.01mol·L-1（1/2MgSO4）溶液10.00mL进行强迫交换，充分搅拌后放置1h。测定悬浊液的电导率ECsusp和离子强度参比液0.003mol·L-1（1/2MgSO4）溶液的电导率ECref。若ECsusp<ECref，逐渐加入0.01mol·L-1（1/2MgSO4）溶液，直至ECsusp=ECref，并记录加入0.01mol·L-1（1/2MgSO4）溶液的总体积（V2）。 若ECsusp>ECref，测定悬浊液的pH（pHsusp），若pHsusp>pHBaCl2超过0.2～3单位，滴加0.10mol·L-1（1/2 H2SO4）溶液直至pH达到pHBaCl2；加入去离子水并充分混和，放置过夜，直至两者电导率相等为止。如有必要，再次测定并调节pHsusp和ECsusp，直至达到以上要求，准确称离心管加内容物的质量(m1)。 8.2.1.1.5结果计算 土壤阳离子交换量Q+（CEC，cmol·kg-1）=100（加入Mg的总量－保留在溶液中的Mg的量）/土样质量
式中：Q+——阳离子交换量（cmol·kg-1）； 0.1——用于强迫交换时加入0.01mol·L-1（1/2MgSO4）溶液10mL； c2——调节电导率时，所用0.01mol·L-1（1/2MgSO4）溶液的浓度； V2——调节电导率时，所用0.01mol·L-1（1/2MgSO4）溶液的体积（mL）； c3——离子强度参比液的浓度0.003mol·L-1（1/2MgSO4）溶液的浓度； V3——悬浊液的终体积[m1-(m0+2.00g)]； m——烘干土样品质量(g)。 8.2.1.2 1mol·L-1乙酸铵交换法（GB7863-87）[3] 8.2.1.2.1方法原理 用1mol·L-1乙酸铵溶液（pH7.0）反复处理土壤，使土壤成为NH4+饱和土。用950mol·L-1乙酸洗去多余的乙酸铵后，用水将土壤洗入开氏瓶中，加固体氧化镁蒸馏。蒸馏出的氨用硼酸溶液吸收，然后用盐酸标准溶液滴定。根据NH4+的量计算土壤阳离子交换量。 8.2.1.2.2试剂 （1）1mol·L-1乙酸铵溶液（pH7.0）。称取乙酸铵(CH3COONH4,化学纯)77.09g用水溶解，稀释至近1L。如pH不在7.0，测用1:1氨水或稀乙酸调节至pH7.0，然后稀释至1L。 （2）950mol·L-1乙酸溶液（工业用，必须无NH4+）。 （3）液体石蜡（化学纯）。 （4）甲基红—溴甲酚绿混合指示剂。称取溴甲酚绿0.099g和甲基红0.066g于玛瑙研钵中，加少量950mol·L-1乙酸，研磨至指示剂完全溶解为止，最后加950mol·L-1乙酸至100mL。 （5）20g·L-1硼酸—指示剂溶液。称取硼酸（H3BO3，化学纯）20g，溶于是1L水中。每升硼酸溶液中加入甲基红—溴甲酚绿混合指示剂20mL，并用稀酸或稀碱调节至紫红色（葡萄酒色），此时该溶液的pH为4.5。 （6）0.05mol·L-1盐酸标准溶液。每升水中注入浓盐酸4.5mL，充分混匀，用硼砂标定。标定剂硼砂（Na2B4O7·10H2O，分析纯）必须保存于相对湿度60%～70%的空气中，以确保硼砂含10个结合水，通常可在干燥器的底部放置氯化钠和蔗糖的饱和溶液（并于二者的固体存在），密闭容器中空气的相对湿度即为60%～70%。 称取硼砂2.3825g溶于水中，定容至250ml, 得0.05(1/2Na2B4O7)标准溶液。吸取上述溶液25.00mL 于250mL的锥形瓶中，加2滴溴甲酚绿-甲基红指示剂（或0.2%甲基红指示剂），用配好的0.05mol·L-1盐酸溶液滴定至溶液变酒红色为终点(甲基红的终点为由黄突变为微红色)。同时做空白试验。盐酸标准溶液的浓度按下式计算，取3次标定结果的平均值。
式中：c1——盐酸标准溶液的浓度（mol·L-1）； V1——盐酸标准溶液的体积（mL）； V0——空白试验用去盐酸标准溶液的体积（mL）； C2——(1/2Na2B4O7)标准溶液的浓度（mol·L-1）； V2——用去(1/2Na2B4O7)标准溶液的体积（mL）。 （7）pH10缓冲溶液。称取氯化铵（化学纯）67.5g溶于无二氧化碳的水中，加入新开瓶的浓氨水（化学纯，ρ=0.9g·mL-1，含氨25%）570mL，用水稀释至1L，贮于塑料瓶中，并注意防止吸收空气中的二氧化碳。 （8）K—B指示剂。称取酸性铬蓝K0.5g和萘酚绿B1.0g，与105℃烘干过的氯化钠100g一同研细磨匀，越细越好，贮于棕色瓶中。 （9）固体氧化镁。奖氧化镁（化学纯）放在镍蒸发皿或坩埚内，在500～600℃高温电炉中灼烧半小时，冷后贮藏在密闭的玻璃器皿内。 （10）纳氏试剂。称取氢氧化钾（KOH，分析纯）134g溶于460mL水中。另称碘化钾（KI，分析纯）20g溶于50mL水中，加入碘化汞（HgI2，分析纯）大约3g，使溶解至饱和状态。然后将两溶液混合即成。 8.2.1.2.3主要仪器 电动离心机（转速3000～4000r/min）、离心管（100mL）、开氏瓶（150mL）、蒸馏装置。 8.2.1.2.4测定步骤 （1）称取通过2mm筛孔的风干土样2.0g，质地较轻的土壤称5.0g，放入100mL离心管中，沿离心管壁加入少量1mol·L-1乙酸铵溶液，用橡皮头玻璃棒搅拌土样，使其成为均匀的泥浆状态。再加入1mol·L-1乙酸铵溶液至总体积约60mL，并充分搅拌均匀，然后用1mol·L-1乙酸铵溶液洗净橡皮头玻璃棒，溶液收入离心管内。 （2）将离心管成对放在粗天平的两盘上，用乙酸铵溶液使之平衡。平衡好的离心管对称地放入离心机中[注1]，离心3～5min，转速3000～4000r/min，如不测定交换性盐基，离心后的清液即弃去，如需测定交换性盐基时，每次离心后的清液收集在250mL容量瓶中，如此用1mol·L-1乙酸铵溶液处理3～5次，直到最后浸出液中无钙离子反应为止[注2]。最后用1mol·L-1乙酸铵溶液定容，留着测定交换性盐基。 （3）往载土的离心管中加入少量950mol·L-1乙酸溶液，用橡皮头玻璃棒搅拌土样，使之成为均匀的泥浆状态。再加950mol·L-1乙酸溶液约60mL，橡皮头玻璃棒充分搅匀，以便洗去土粒表面多余的乙酸铵，切不可有小土团存在[注3]。然后将离心管成对放在粗天平的两盘上，用950mol·L-1乙酸溶液使之质量平衡，并对称地放入离心机中，离心3～5min，转速3000～4000r/min，弃去乙酸溶液。如此反复用乙酸洗3～4次，直至最后1次乙酸溶液中无铵离子为止，用纲氏试剂检查铵离子。 （4）洗净多余的铵离子后，用水冲洗离心管的外壁，往离心管内加少量水，并搅拌成糊状，用水把泥浆洗入150mL开氏瓶中，并用橡皮头玻璃棒擦洗离心管的内壁，使全部土样转入开氏瓶内，洗入水的体积应控制在50～80mL。蒸馏前往开氏瓶内加入液状石蜡2mL和氧化镁1g，立即把开氏瓶装在蒸馏装置上。 （5）奖盛有20g·L-1硼酸—指示剂溶吸收液25mL的锥形瓶（250mL），放置在用缓冲管连接的冷凝管的下端。打开螺丝夹（蒸汽发生器内的水要先加热至沸），通入蒸汽，随后摇动开氏瓶内的溶液使其混合均匀。打开开氏瓶下的电炉电源，接通冷凝系统的流水。用螺丝夹调节蒸汽流速度，使其一致，蒸馏约20min，馏出液约达80mL以后，应检查蒸馏是否完全。检查方法：取下缓冲管，在冷凝管的下端取几滴馏出液于白瓷比色板的凹孔中，立即往馏出液内加1滴甲基红—溴甲酚绿混合指示剂，呈紫红色，则表示氨已蒸完，蓝色需继续蒸馏（如加滴纳氏试剂，无黄色反应，即表示蒸馏完全）。 （6）将缓冲管连同锥形瓶内的吸收液一起取下，用水冲洗缓冲管的内外壁（洗入锥形瓶内），然后用盐酸标准溶液滴定。同时做空白试验。 8.2.1.2.5结果计算
式中：Q+——阳离子交换量（cmol·kg-1）； c——盐酸标准溶液的浓度（mol·L-1）； V——盐酸标准溶液的体积（mL）； V0——空白试验盐酸标准溶液的体积（mL）； m1——烘干土样质量(g)。 注释 注1．如无离心机也可改用淋洗法。 注2．检查钙离子的方法。取最后一次乙酸铵浸出液5mL放在试管中，加pH10缓冲液1mL，加少许K—B指示剂。如溶液呈蓝色，表示无钙离子；如呈紫红色，表示有钙离子，还要用乙酸铵继续浸提。 注3．用少量乙醇冲洗并回收橡皮头玻璃棒上粘附的粘粒。 8.2.1.3交换性阳离子加和法 8.2.1.3.1方法原理 用中性乙酸铵浸提法测得的交换性盐基阳离子总量（Ca2+、Mg2+、K+、Na+）与氯化钾交换—中和滴定法测得的交换性酸总量（H+、Al3+）之和表示酸性土壤的实际阳离子交换量（Q+，E）。 8.2.1.3.2分析步骤 分别见交换性钙、镁、钾、钠的测定和交换酸的测定。 8.2.1.3.3结果计算
式中：Q+，E——土壤实际阳离子交换量（cmol·kg-1）； Q+，B——交换性盐基总量（cmol·kg-1）； Q+，A——交换性酸总量（cmol·kg-1）。 8.2.2土壤交换性盐基及其组成的测定 交换性盐基是指土壤胶体吸附的碱金属和碱土金属离子（K+、Na+、Ca2+、Mg2+）。各个离子的总和为交换性盐基总量，它与交换量之比即土壤盐基饱和度。盐基饱和度是土壤的特性，可为土壤改良利用和土壤分类提供重要依据。 测定交换性盐基的方法很多。NH4OAc是测定交换性盐基最常用的方法，NH4OAc淋出液含有土壤可交换的K+、Na+、Ca2+、Mg2+，直接用火焰光度法测定K+、Na+，原子吸收光度法测定Ca2+、Mg2+，这样可以了解盐基组成的相对含量和盐基总量，有快速方便的特点；亦可将溶液蒸干灼烧后制成含盐基离子的溶液用EDTA络合滴定法测定Ca2+、Mg2+含量。当不需要测定盐基成分时，可将蒸干灼烧后的残渣采用中和滴定法测定盐基总量。 8.2.2.1交换性盐基总量测定（GB7864-87）[3] 8.2.2.1.1方法原理 土壤用中性1mol·L-1NH4OAc处理后的浸出液，包含全部交换性盐基，它们都以醋酸盐状态存在。将浸出液蒸干、灼烧，碱金属和碱土金属的盐，最后大部分转化为碳酸盐、氧化物，用过量的0.1mol·L-1盐酸溶液灼烧残渣，以标准0.05mol·L-1NaOH滴定过量的酸，按实际耗酸量计算交换性盐基总量。 8.2.2.1.2试剂 （1）1.0g·L-1甲基红指示剂。 （2）0.05mol·L-1氢氧化钠（NaOH）标准溶液。称取氢氧化钠（分析纯）2.0g用无二氧化碳的水定容至1L，摇匀过夜。用邻苯二甲酸氢钾标定。 称取110℃烘干的邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4，分析纯）2.5528g溶于水，定容至250mL得0.0500mol·L-1邻苯二甲酸氢钾标准溶液。吸取该液25mL于150mL锥形瓶中，加入5g·L-1酚酞指示剂1～2滴，用待标定的0.05mol·L-1氢氧化钠溶液滴定至溶液由无色变为浅红色，并在30s内不褪色为终点。同时做空白试验。按下式计算氢氧化钠的浓度。取3次标定结果的平均值。
式中：c1——氢氧化钠溶液的浓度（mol·L-1）； V1——标定时用去氢氧化钠溶液的体积（mL）； V0——空白试验用去氢氧化钠溶液的体积（mL）； c2——邻苯二甲酸氢钾溶液的浓度（mol·L-1）； V2——邻苯二甲酸氢钾溶液的体积（mL）。 （3）0.1mol·L-1盐酸标准溶液。取浓盐酸9mL，用水定容至1L。吸取该溶液15mL，以酚酞作指示剂，用已标定好的0.05mol·L-1氢氧化钠标准溶液标定其准确浓度。
式中：c3——盐酸标准溶液的浓度（mol·L-1）； V3——盐酸标准溶液的体积（mL）； C1——氢氧化钠溶液的浓度（mol·L-1）； V1——标定时用去氢氧化钠标准溶液的体积（mL） 8.2.2.1.3主要仪器 高温电炉、瓷蒸发皿（100 mL）。 8.2.2.1.4测定步骤 吸收1mol·L-1乙酸铵处理土壤的浸出液50～100mL放入瓷蒸发皿中，在水浴锅上蒸干。蒸干后的瓷蒸发皿放入470～500℃高温电炉中灼烧15min，冷却后加0.1mol·L-1盐酸标准溶液10.00mL，用橡皮头玻璃棒小心擦洗瓷蒸发皿的内壁并搅匀，使残留物溶解，慎防产生的二氧化碳气体溅失溶液，低温加热5min，冷却后，加甲基红指示剂1滴，用0.05mol·L-1氢氧化钠标准溶液滴定至突变为黄色。 8.2.2.1.5结果计算 交换性盐基总量（Q+,B,cmol·kg-1）=
式中：c1——盐酸标准溶液的浓度（mol·L-1）； V1——盐酸标准溶液的体积（mL）； c2——氢氧化钠标准溶液的浓度（mol·L-1）； V2——氢氧化钠标准溶液的体积（mL）； ts——分取倍数，
m1——风干土样质量(g)； k2——将风干土样换算成烘干土的水分换算系数。 8.2.2.2土壤交换性钙和镁的测定——1mol·L-1乙酸铵交换—原子吸收分光光度法（GB7865-87（2））[3] 8.2.2.2.1方法原理 以1mol·L-1乙酸铵为土壤交换剂，用原子吸收分光光度法测定土壤交换性钙、镁时，所用的钙镁标准溶液中应加入同量的1mol·L-1乙酸铵溶液，以消除基体效应。此外，在土壤浸出液中，还应加入释放剂锶(Sr)，以消除铝、磷和硅骊钙的干扰。 8.2.2.2.2试剂 （1）1000μg·mL-1钙（Ca）标准溶液。称取碳酸钙（CaCO3，分析纯，经110℃烘4h）2.4972g溶于1mol·L-1盐酸溶液中，煮沸赶去二氧化碳，用水洗入1L容量瓶中，定容。 （2）1000μg·mL-1镁(Mg)标准溶液。称取金属镁（光谱纯）1.0000g溶于少量61mol·L-1盐酸溶液中，用水洗入1L容量瓶中，定容。 （3）钙、镁标准系列混合溶液（其中含钙1～24μg·mL-1，含镁0～6μg·mL-1）。分别吸取不同量的1000μg·mL-1钙和1000μg·mL-1镁标准溶液，用1mol·L-1乙酸铵溶液定容配制成含钙1、4、8、12、16、20、24μg·mL-1和镁0.5、1、2、3、4、5、6μg·mL-1的混合溶液。各混合液中应先加入30g·L-1氯化锶（SrCl2·6H2O）溶液，使配制的溶液中含锶1000μg·mL-1。 （4）1mol·L-1乙酸铵溶液（pH7.0）。同8.2.1.2.2中试剂（1）。 8.2.2.2.3主要仪器 原子吸收分光光度计。 8.2.2.2.4测定步骤 吸取1mol·L-1乙酸铵溶液处理土壤的浸出液（8.2.1.2.4）20.00mL于25mL容量瓶中，加30g·L-1氯化锶溶液2.5mL，用1mol·L-1乙酸铵溶液定容。定容后的溶液直接在选定工作条件的原子吸收分光光度计上用422.7nm（钙）和285.2nm（镁）波长处测定吸收值。在成批样品测定过程中，要按一定时间间隔用标准溶液校正仪器。 先用标准系列溶液在相同条件下测定吸收值，绘制浓度—吸收值工作曲线。 根据待测液中钙、镁的吸收值，分别在工作曲线上查得钙、镁的质量浓度（μg·mL-1）。 8.2.2.2.5结果计算 土壤交换性钙（1/2Ca2+,cmol·kg-1）
土壤交换性镁（1/2Mg2+,cmol·kg-1）=
式中：ρ——从工作曲线上查得待测液的钙（或镁）质量浓度（μg·mL-1）； V——测读液体积（mL）； ts——分取倍数，ts =浸出液总体积（mL）/吸取浸出液体积（mL）=250/20； m1——烘干土样质量(g)； 20.04——1/2Ca2+的摩尔质量（g·mol-1）； 12.153——1/2Mg2+的摩尔质量（g·mol-1）； 1000——将微克换算成毫克。 8.2.2.3土壤交换性钾和钠的测定——1mol·L-1乙酸铵溶液交换—火焰光度法（GB7866-87）[3] 8.2.2.3.1方法原理 用1mol·L-1乙酸铵溶液交换的土壤浸出液（见8.2.1.2.4），直接在火焰光度计上测定钾和钠，从工作曲线上查得相应的浓度（mg·L-1）。 钾和钠的标准溶液必须用1mol·L-1乙酸铵溶液配制。 8.2.2.3.2试剂 （1）1000mg·L-1钠（Na）标准溶液。准确称取氯化钠(NaCl，分析纯，经105℃烘4h)2.5422g，溶于水，定容至1L。 （2）1000mg·L-1钾（K）标准溶液。准确称取氯化钾(KCl，分析纯，经105℃烘4h)1.9068g，溶于水，定容至1L。 （3）钾、钠标准系列混合溶液。分别吸取不同量的1000mg·L-1钾（K）和1000mg·L-1钠（Na）的标准溶液，用1mol·L-1乙酸铵溶液稀释配制成含钾和钠各为5、10、15、20、30、50μg·L-1的系列混合溶液。 8.2.2.3.3主要仪器 火焰光度计。 8.2.2.3.4测定步骤 将配制好的钾、钠标准系列混合溶液，以最大浓度定为火焰光度计上检流计的满度，然后从稀到浓依次进行测定，记录检流计读数，以检流计读数为纵坐标，钾（或钠）浓度为横坐标，绘制工作曲线。 将1mol·L-1乙酸铵溶液处理土壤的浸出液[8.2.1.2（4）]，直接在火焰光度计上测定钾和钠，记录检流计读数，然后从工作曲线上查得待测液的钾（或钠）的浓度。 8.2.2.3.5结果计算 土壤交换性钾（K+，cmol·kg-1）=
土壤交换性钠（Na+，cmol·kg-1）
式中：ρ——从工作曲线上查得待测液的钙（或镁）质量浓度（μg·mL-1）； V——测读液体积（250mL）； m1——烘干土样质量(g)； 39.1——K+的摩尔质量（g·mol-1）； 23.0——Na +的摩尔质量（g·mol-1）； 1000——将微克换算成毫克。 8.2.2.4土壤盐基饱和度的计算 用“Q+”表示阳离子交换总量，“Q+，B”表示交换性盐基总量，“S”表示盐基饱和度，“Si”表示某一盐基成分的饱和度，“Q+，A”表示交换性酸。盐基饱和度计算式为：
或
或
8.2.3土壤活性酸、交换性酸的测定[4] 8.2.3.1土壤活性酸（pH）的测定——电位法 [土壤]H+ 溶液H+ 潜在酸 活性酸 （交换性酸） 土壤胶体上吸附的H+为潜在酸，溶液中H+为活性酸，它们处于动态平衡中。活性酸常以pH表示，是一种强度因素。潜在酸可以用标准碱液滴定之。 pH是土壤溶液中氢离子活度的负对数，用水（或0.01mol·L-1CaCl2溶液）处理土壤制成悬浊液，测定悬浊液的pH值。 pH的测定可分为比色法、电位法两大类。由于科学的发展，可适用于各种情况测定的形式多样的pH玻璃电极和相应精密的现代化测量仪器，使电位法有准确（0.001pH）、快速、方便等优点。比色法有简便、不需要贵重仪器、受测量条件限制较少、便于野外调查使用等优点，但准确度低。目前也有多种适合于田间或野外工作的微型pH计，准确度可达0.01pH单位。 影响土壤pH测定的因子很多。其中有些是属于土壤本身问题，有些是方法和仪器方面的问题，有些是环境因素的变化引起的。现就其中一些问题分析如下。 （1）液土比例。对于中性和酸性土壤，一般情况是悬液愈稀即液土比例愈大，pH值愈高。大部分土壤从脱粘点到液土比10:1时，pH增加0.3～0.7单位。所以，为了使测定结果能够互相比较，在测定pH时，液土比应该加以固定。国际土壤学会规定液土比例为2.5:1，在我国的例行分析中以1:1，2.5:1，5:1较多。为了使测定的pH更接近田间的实际情况，以液土比1:1或2.5:1甚至为水分饱和的饱和土浆较好。 （2）提取与平衡时间。在制备悬液时，土壤与提取剂的浸提平衡时间不够，则将影响土壤胶体扩散层与自由溶液之间的氢离子分布状况，因而引起误差。在现行的各种方法中，有搅拌1～2min放置0.5h；有搅拌1min，平衡5min；振荡1h后平衡0.5h。还有其它的处理方法。对不同土壤，搅拌与放置平衡时间要求有不同。就我国大多数土壤，1h的平衡时间一般已够，过长时间可能因微生物活动也引起误差。 （3）界在电位影响。当甘汞电极与土壤悬液接触时，就会产生电位，称为液接电位。液接电位可引起土壤pH测定误差。当玻璃电极在悬液上下不同位置，测定值亦有差异，这种差异的大小决定于土壤的种类和pH值。当pH低于5时，差异很小，而当pH在6.5～7.5时，可增至0.2～0.3pH单位。对于红壤测定时若搅动溶液可低0.03～0.30pH单位。因此，常规测定中，甘汞电极处在清液层，玻璃电极与泥糊接触，清液测量可以取得较为稳定的读数。 8.2.3.1.1方法原理 用pH计测定土壤悬浊液的pH时，由于玻璃电极内外溶液H+活度的不同产生电位差，E=0.0591log
，a1=玻璃电极内溶液的H+活度（固定不变）；a2=玻璃电极外溶液（即待测液H+活度）电位计上读数换算成pH后在刻度盘上直接读出pH值。 8.2.3.1.2主要仪器 pH酸度计或pH离子计、pH玻璃电极、参比电极（注1）。 8.2.3.1.3试剂 （1）饱和（25℃）酒石酸氢钾（pH3.557）。将过量的酒石酸氢钾与水一起振荡后，保存待用。使用前经过滤或用倾注法取清液使用。 （2）0.05mol·L-1邻—苯二甲酸氢钾，pH4.008。将结晶的邻—苯二甲酸氢钾在110℃下干燥1h，在干燥器中冷却后，称取2.53g溶于水后稀释至250mL(25℃)。 （3）0.025mol·L-1磷酸氢二钠、0.025mol·L-1磷酸二氢钾，pH6.865(25℃)。最好用无结晶水的试剂并在120℃下干燥2h（温度不能过高，避免生成缩合磷酸盐），在干燥器中冷却后，称取Na2HPO43.53g和KH2PO43.39g，溶于水后稀释至1L。 （4）0.01mol·L-1四硼酸钠，pH9.18(25℃)。试剂放在内盛有蔗糖和NaCl饱和溶液的干燥器中，平衡数天后，称取Na2B4O7·10H2O3.80g，溶于水后稀释至1L。 8.2.3.1.4操作步骤 （1）仪器校准。用标准缓冲溶液检查pH计时，必须用两个不同pH的缓冲溶液，一个为pH4，另一个为pH7。先将电极插进pH4的缓冲溶液，开启电源，调节零点和温度补偿后，将挡板拨至pH档，用“定位”调节指针至缓冲溶液的pH。这次调节的是电极不对称电位，经过第一次缓冲溶液校正后，如电极完好或仪器已在正常情况下工作，则用第二个缓冲溶液pH7检查时，允许的偏差在0.02pH以内（pH7±0.02）。如果产生较大的偏差，则必须更换电极或检查原因。 （2）测定。称取10g通过1mm筛孔风干土样置25mL烧杯中，加蒸馏水（或0.01mol·L-1CaCl2）10mL混匀（2、3），静置30min，用校正过的pH计测定悬液的pH值。测定时将玻璃电极球部（或底部）浸入悬液泥层中，并将甘汞电极侧孔上的塞子拨去，甘汞电极浸在悬液上部清液中，测读pH值。 土样若是新鲜土或水田土，应减少加液数量。减少的体积应与土壤所含水量相当。 注释 注1．玻璃电极（包括pH和pNa）敏感膜，必须形成水化凝胶层后才能进行正常反应，所以用前需用蒸馏水或稀盐酸浸泡12～24h。但长期浸泡会因玻璃溶解而致功能减退，因此长期不用时，应先洗净后保存为好。市售甘汞电极的KCl浓度有饱和KCl（4.2mol·L-1）、1mol·L-1和0.01mol·L-1KCl数种。氯离子的浓度直接影响标准电位。使用前检查电极内充KCl溶液是否充满腔体（对饱和KCl甘汞电极应有少量KCl结晶），盐桥内是否有气泡阻塞。 注2．用0.01mol·L-1CaCl2溶作提取剂有几个好处：第一能消除悬液效应的影响；第二不大受稀释影响；第三它虽是盐溶液，但与非盐化土壤溶液中的实际电解质浓度近似，所以用它测出的pH值更接近田间状态。另外，用CaCl2提取较易澄清，便于测定。 注3．采用1:1的水土比例，对碱性土壤和酸性土壤均能得到较好的结果，特别是碱性土壤。 8.2.3.2土壤交换性酸的测定——1mol·L-1KCl交换—中和滴定法 土壤用一种盐溶液（如KCl、0.2mol·L-1CaCl2）处理，然后用标准碱溶液滴定滤液中的酸获得的总酸度，它包括潜在酸和活性酸。它是土壤酸的容量。测定土壤酸容量的方法很多，有偏碱性的pH8.2Ba(OH)2-TEA法、Ca(OH)2- Ba(OAc)2法、BaCl2-TEA法、中性NH4OAc法及CaCl2、KCl等方法。除CaCl2和KCl外，都是具有缓冲作用的提取剂。这些提取剂有随缓冲液pH升高提取的酸有增大的趋势。由于各方法提取的总酸量不同，有把BaCl2-TEA法称为土壤“潜在总酸度”，1mol·L-1中性NH4OAc提取的酸称为交换酸总量，而把KCl提取的酸称为“盐可提取的酸度”。KCl溶液平衡交换或淋洗法由于铝离子不可能为KCl完全交换，平衡提取的测定结果即使乘上1.75的经验系数，也只能部分地符合某些类型的土壤情况，淋洗法可适用于所有酸性土壤，相对误差在5%以下。 8.2.3.2.1方法原理 在酸性土壤中，土壤胶体上可交换的H+及铝在用KCl淋洗时，为H+交换而进入溶液。
同时可溶解的有机胶体及有机胶体上可交换的氢亦随淋洗而进入溶液。当用标准NaOH溶液滴定浸出液时：
从标准NaOH消耗量可以得到交换酸的含量。 若浸出液中另取一份溶液加入足够的NaF时，氟离子与铝络合成[AlF6] 3-，它对酚酞是中性的。制止了AlCl3水解之后，再用标准NaOH溶液滴定，所消耗碱的量即为交换性氢，两者之差即为交换性铝。 8.2.3.2.2试剂 （1）1mol·L-1氯化钾溶液。称取KCl74.6g，用蒸馏水溶解并稀释至1000mL。 （2）0.2mol·L-1标准碱（NaOH）。称取NaOH约0.8g，溶于1000mL无二氧化碳蒸馏水中。用邻苯二甲酸氢钾标定浓度。 （3）10g·L-1酚酞。称取酚酞1g，溶于100mL乙醇中。 （4）35g·L-1NaF溶液。称取NaF（化学纯）3.5g溶于80mL无二氧化碳蒸馏水中，以酚酞为指示剂，用稀NaOH或HCl调节至微红色（pH8.3），稀释至100mL，贮于塑料瓶中。 8.2.3.2.3操作步骤 称取风干土样（通过1mm筛）5.00g放在已铺好滤纸的漏斗内，用1mol·L-1KCl溶液少量多次地淋洗土样，滤液承接在250mL容量瓶中至近刻度时，用1mol·L-1KCl溶液定容（注1）。 吸取滤液100mL于250mL三角瓶中，煮沸5min赶出CO2，加入酚酞指示剂5滴，趁热用0.2mol·L-1 NaOH标准溶液滴定至微红色，记下NaOH用量（V1）。 另一份100mL滤液于250mL三角瓶中，煮沸5min赶出CO2，趁热加入过量35g·L-1NaF溶液约1mL（注2），冷却后加入酚酞指示剂5滴，用0.2mol·L-1 NaOH标准溶液滴定至微红色，记下NaOH用量（V2）。 同上做空白试验，分别记取NaOH用量（V0和V0′）。 8.2.3.2.4结果计算 土壤交换性铝（1/3Al3+,cmol·kg-1）=Q+，A－Q+，H+ 土壤交换性酸总量（Q+，A,cmol·kg-1）=
土壤交换性酸总量（Q+ H+,cmol·kg-1）=
式中：c——NaOH标准溶液的浓度（mol·L-1）； ts——分取倍数，250/100=2.5； m——烘干土样质量(g)。 注释 注1．淋洗250mL已可把交换性氢、铝基本洗出来，若淋洗体积过大或时间过长，有可能把部分非交换酸洗出来。 注2．NaF溶液用量应根据计算取用： 35g·L-1NaF加入量(mL)=
式中：c、V——滴定交换酸总量时所用NaOH的浓度（mol·L-1）和体积(mL)； 0.85——35g·L-1NaF近似浓度； 6——[AlF6]3-络离子中Al与F-比值； 3——Al3+变为[1/3Al3+]基本单元的换算系数。 8.2.3.3石灰需要量的测定与计算 0.2mol·L-1CaCl2交换—中和滴定法[4] 酸性土壤石灰需要量是指把土壤从其初始酸度中和到一个选定的中性或微酸性状态，或使土壤盐基饱和度从其初始饱和度增至所选定的盐基饱和度需要的石灰或其它碱性物质的量。由于石灰的加入提高了土壤溶液的pH值而使酸性土壤某些原来浓度已达到毒害程度的元素溶解度降低，消除了它们的毒害作用，但若加量太多，往往可把Fe、Mn有效度降得过低而使Fe、Mn缺乏。因此，应用一种准确、可行的测定方法，测定土壤石灰需要量，指导施用石灰是一种极其有价值的土壤管理措施。 测定土壤石灰需要量的方法很多。田间试验法，利用田间对比试验研究决定石灰施用量，是一种校正实验室测定方法的参比法；土壤—石灰培养法，它是把若干份供试土壤按递增量加石灰，在一定湿度下培养之后测定pH的变化，从而决定中和到规定pH值的石灰需要量；酸碱滴定法，常用的有交换酸中和法，其中CaCl2—Ca(OH)2中和滴定法模拟了土壤施入石灰时所引起反应的大致情况，同时在测定时由于CaCl2盐的作用，使滴定终点明显。在国际上还流行一种土壤—缓冲溶液平衡法，简称SMP法，它是一种弱酸与其盐组成的缓冲液，能使土壤酸度在比较低而且近于恒定的pH下逐渐中和，利用缓冲液的pH的变化决定石灰用量。测定石灰需要量的方法都有其局限性，因此利用测定值指导石灰施用时，必须考虑土壤Q+和盐基饱和度、土壤质地和有机质的含量、土壤酸存在的主要形式、石灰的种类和施用方法，同时还要考虑可能带来的其它不利影响，例如土壤微量元素养分的平衡供应等等。 8.2.3.3.1方法原理 用0.2mol·L-1CaCl2溶液交换土壤胶体上的H+和铝离子而进入溶液用0.015mol·L-1Ca(OH)2标准溶液滴定，用pH酸度计指示终点。根据Ca(OH)2的用量计算石灰施用量。 8.2.3.3.2主要仪器 pH酸度计、调速磁力搅拌器。 8.2.3.3.3试剂 （1）0.2mol·L-1CaCl2溶液。称取CaCl2·6H2O（化学纯）44g溶于水中，稀释至1000mL，用0.015mol·L-1Ca(OH)2或0.1mol·L-1HCl调节到pH7.0（用pH酸度计测量）。 （2）0.015mol·L-1Ca(OH)2标准溶液。称取经920℃灼烧半小时的CaO（分析纯）4g溶于200mL无CO2水中，搅拌后放置澄清，倾出上部清液于试剂瓶中，用装有苏打石灰管及虹吸管的橡皮塞塞紧。用苯二甲酸氢钾或HCl标准溶液标定浓度。 8.2.3.3.4操作步骤 称取风干土（通过1mm筛）10.00g放在100mL烧杯中，加入0.2mol·L-1CaCl2溶液40mL，在磁力搅拌器上充分搅拌1min，调节至慢速（注1），放pH玻璃电极及饱和甘汞电极，在缓速搅拌下用0.015mol·L-1Ca(OH)2滴定至pH7.0即为终点，记录Ca(OH)2用量。 8.2.3.3.5结果计算 石灰施用量CaO[kg·(hm2)-1]=
式中：c、V——滴定时消耗Ca(OH)2标准溶液的浓度（mol·L-1）和体积(mL)； m——风干土样重(g)； 0.028——1/2CaO的摩尔质量（kg·mol-1）（注2）； 2 250 000——每hm2耕层土壤的质量[kg·(hm2)-1]。 1/2——实验室测定值与田间实际情况的差异系数（注3）。 注释 注1．搅拌器速度太快会因土壤粒子的冲击损坏玻璃电极，亦不利于电极平衡和测定。 注2．若施用CaCO3则应改乘0.05。 注3．施用的石灰是CaO时，作用强烈，所以差异系数小于1（一般0.5），当施用的石灰为CaCO3时，其作用温和，差异系数大于1（一般选用1.3）。 8.3石灰性土壤交换量的测定 8.3.1概述 石灰性土壤含游离碳酸钙、镁，是盐基饱和（主要是钙饱和）的土壤。一般只作交换量的测定。从土壤分类与土壤肥力方面考虑，也需进行交换性阳离子组成的测定。 测定石灰性土壤交换量的最大困难是交换剂对碳酸钙、镁的溶解。由于Ca2+、Mg2+始终在溶液中参与平衡，阻碍它们被完全交换，因此，交换剂的选择是测定石灰性土壤交换量的首要问题。 石灰性土壤在大气CO2分压下的平衡pH接近于8.2。在pH8.2时，许多交换剂对石灰质的溶解度很低。所以用于石灰性土壤的交换剂往往采用pH8.2的缓冲液。有些应用碳酸铵溶液，但因它对MgCO3的溶解度较高，不适合于含白云石类的土壤。表8-1列出几种交换剂对碳酸钙、镁的溶解度，作为选用时的参考。 表8-1 几种交换剂对石灰质的溶解度 交换剂 方解石 CaCO3 白云石 CaCO3·MgCO3 菱镁矿 MgCO3  1mol·L-1 pH7 NaCl 1mol·L-1 pH7 NH4Cl 1mol·L-1 pH7 1mol·L-1 1mol·L-1 pH8.2 NaOAc 1mol·L-1 pH8.2 BaCl2-TEA 0.0534 0.5775 0.855 0.0531 0.06  0.432 0.0354 0.414 0.0604 0.063   以NH4OAc为交换剂是目前国内广泛用于石灰性土壤和碱性土壤交换量测定的一个常规方法。它对CaCO3的溶解度较小，但对MgCO3的溶解度较高，测定的交换性镁往往有一定的正误差（<1 cmol·kg-1），在含蛭石粘土矿物的土壤，其内层离子能为Na＋取代而保持在内层的又能被置换，因此，NaOAc不像NH4OAc那样会降低阳离子交换量的问题。 pH8.2 BaCl2-TEA作为石灰性土壤的交换剂，它的最大优点在于Ba2＋在石灰质表面形成BaCO3沉淀，包裹石灰颗粒，避免进一步溶解，从而有利于降低溶液中Ca2＋浓度，使交换作用完全。1mol·L-1 NH4OAc pH7对石灰质溶解太强，一般不适用，但可先以1mol·L-1NH4Cl分解石灰，然后再用NH4OAc进行交换。同位素示踪法具有明显的优点，因为土壤为指示离子饱和之后既不需要除尽多余的盐溶液，也不需要作更多的其它处理，土壤用CaCl2溶液处理饱和的Ca2＋，然后用1.85×104Bq45Ca（0.5μCi）溶液平衡土壤，达到平衡时：

根据上述公式只要测定离心液中钙的浓度（EDTA滴定）和离心液的放射性强度，即可计算阳离子交换量，(土壤)45Ca是从原始溶液放射性总强度减去离心液的放射性强度。 第九章 土壤水溶性盐的测定 9.1概述 土壤水溶性盐是盐碱土的一个重要属性，是限制作物生长的障碍因素。我国盐碱土的分布广，面积大，类型多。在干旱、半干旱地区盐渍化土壤，以水溶性的氯化物和硫酸盐为主。滨海地区由于受海水浸渍，生成滨海盐土，所含盐分以氯化物为主。在我国南方（福建、广东、广西等省、区）沿海还分布着一种反酸盐土。 盐土中含有大量水溶性盐类，影响作物生长，同一浓度的不同盐分危害作物的程度也不一样。盐分中以碳酸钠的危害最大，增加土壤碱度和恶化土壤物理性质，使作物受害。其次是氯化物，氯化物又以MgCl2的毒害作用较大，另外，氯离子和钠离子的作用也不一样。 土壤（及地下水）中水溶性盐的分析，是研究盐渍土盐分动态的重要方法之一，对了解盐分、对种子发芽和作物生长的影响以及拟订改良措施都是十分必要的。土壤中水溶性盐分析一般包括pH、全盐量、阴离子（Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-、NO3-等）和阳离子（Na+、K+、Ca2+、Mg2+）的测定，并常以离子组成作为盐碱土分类和利用改良的依据。 表9-1 盐碱土几项分析指标 饱和泥浆浸出液电导率 (dS·m-1) pH 交换性钠占交换量 百分数 水溶性钠占阳离子总量百分数  盐土 盐碱土 碱土 >4 >4 <4 <8.5 <8.5 >8.5 <15 <15 >15 <50 <50 >50   盐碱土是一种统称，包括盐土、碱土、和盐碱土。美国农业部盐碱土研究室以饱和土浆电导率和土壤的pH与交换性钠不依据，对盐碱土进行分类（表9-1）。我国滨海盐土则以盐分总含量为指标进行分类（表9-2）。 在分析土壤盐分的同时，需要对地下水进行鉴定（表9-3）。当地下水矿化度达到2g·L-1时，土壤比较容易盐渍化。所以，地下水矿化度大小可以作为土壤盐渍化程度和改良难易的依据。 表9-2 我国滨海盐土的分级标准 盐分总含量（g·kg-1） 盐土类型 盐分总含量（g·kg-1） 盐土类型  1.0～2.0 4.0～6.0 轻度盐化土 强度盐化土 2.0～4.0 >6.0 中度盐化土 盐 土   表9-3 地下水矿化度的分级标准 类别 矿化度（g·L-1） 水质  淡水 弱矿化水 半咸水 咸水 <1 1～2 2～3 >3 优质水 可用于灌溉* 一般不宜用于灌溉 不宜用于灌溉  *用于灌溉的水，其导电率为0.1～0.75 dS·m-1。 测定土壤全盐量可以用不同类型的电感探测器在田间直接进行，如4联电极探针、素陶多孔土壤盐分测定器以及其它电磁装置，但测定土壤盐分的化学组成，则还需要用土壤水浸出液进行。 9.2土壤水溶性盐的浸提 （1:1和5:1水土比及饱和土浆浸出液的制备）[1] 土壤水溶性盐的测定主要分为两步：①水溶性盐的浸提；②测定浸出液中盐分的浓度。制备盐渍土水浸出液的水土比例有多种，例如1:1、2:1、5:1、10:1和饱和土浆浸出液等。一般来讲，水土比例愈大，分析操作愈容易，但对作物生长的相关性差。因此，为了研究盐分对植物生长的影响，最好在田间湿度情况下获得土壤溶液；如果研究土壤中盐分的运动规律或某种改良措施对盐分变化的影响，则可用较大的水土比（5:1）浸提水溶性盐。 浸出液中各种盐分的绝对含量和相对含量受水土比例的影响很大。有些成分随水分的增加而增加，有些则相反。一般来讲，全盐量是随水分的增加而增加。含石膏的土壤用5:1的水土比例浸提出来的Ca2+和 SO42-数量是用1:1的水土比的5倍，这是因为水的增加，石膏的溶解量也增加；又如含碳酸钙的盐碱土，水的增加，Na+ 和HCO3-的量也增加。Na+的增加是因为CaCO3溶解，钙离子把胶体上Na+置换下来的结果。5:1的水土比浸出液中的Na+比1:1浸出液中的大2倍。氯根和硝酸根变化不大。对碱化土壤来说，用高的水土比例浸提对Na+的测定影响较大，故1∶1年浸出液更适用于碱土化学性质分析方面的研究。 水土比例、震荡时间和浸提方式对盐份的溶出量都有一定的影响。试验证明，如Ca(HCO3)2和CaSO4这样的中等溶性和难溶性盐，随着水土比例的增大和浸泡时间的延长，溶出量逐渐增大，致使水溶性盐的分析结果产生误差。为了使各地分析资料便于相互交流比较，必须采用统一的水土比例、震荡时间和提取方法，并在资料交流时应加以说明。 我国采用5:1浸提法较为普遍，在此重点介绍1:1、5:1浸提法和饱和土浆浸提法，以便在不同情况下选择使用。 9.2.1主要仪器 （1）布氏漏斗（如图9.1），或其它类似抽滤装置。 （2）平底漏斗、抽气装置、抽滤瓶等。
9.2.2试剂 1g·L-1六偏磷酸钠溶液。称取（NaPO3）60.1g溶于100L水中。 9.2.3操作步骤 （1）1:1水土比浸出液的制备。称取通过1mm筛孔相当于100.0g烘干土的风干土，例如风干土含水量为3%，则称取103g风干土放入500mL的三角瓶中，加刚沸过的冷蒸馏水97mL，则水土比为1:1。盖好瓶塞，在振荡机上振荡15min。 用直径11cm的瓷漏斗过滤，用密实的滤纸，倾倒土液时应摇浑泥浆，在抽气情况下缓缓倾入漏斗中心。当滤纸全部湿润并与漏斗底部完全密接时再继续倒入土液，这样可避免滤液浑浊。如果滤液浑浊应倒回重新过滤或弃去浊液。如果过滤时间长，用表玻璃盖上以防水分蒸发。 将清亮液收集在250mL细口瓶中，每250mL加1g·L-1六偏磷酸钠一滴，储存在4℃备用。 （2）5:1水土比浸出液的制备。称取通过1mm筛孔相当于50.0g烘干土的风干土，放入500mL的三角瓶中，加水250mL（如果土壤含水量为3%时，加水量应加以校正）（注1，2）。 盖好瓶塞，在振荡机上振荡3min（注3）。或用手摇荡3min（注3）。然后将布氏漏斗与抽气系统相连，铺上与漏斗直径大小一致的紧密滤纸，缓缓抽气，使滤纸与漏斗紧贴，先倒少量土液于漏斗中心，使滤纸湿润并完全贴实在漏斗底上，再将悬浊土浆缓缓倒入，直至抽滤完毕。如果滤液开始浑浊应倒回重新过滤或弃去浊液。将清亮滤液收集备用（注4）。 如果遇到碱性土壤，分散性很强或质地粘重的土壤，难以得到清亮滤液时，最好用素陶瓷中孔（巴斯德）吸滤管减压过滤（图9-2）（注5），或用改进的抽滤装置过滤（图9-3）。如用巴氏滤管过滤应加大土液数量，过滤时可用几个吸滤瓶连结在一起（图9-4）。 （3）饱和土浆浸出液的制备。本提取方法长期不能得到广泛应用的主要原因是由于手工加水混合难于确定一个正确的饱和点，重现性差，特别是对于质地细的和含钠高的土壤，要确定一个正确的饱和点是困难的。现介绍一种比较容易掌握的加水混合法，操作步骤如下：称取风干土样（1mm）20.0～25.0g，用毛管吸水饱和法制成饱和土浆，放在105～110℃烘箱中烘干、称重。计算出饱和土浆含水量。 制备饱和土浆浸出液所需的土样重与土壤质地有关。一般制备25～30mL饱和土浆浸出液需要土样重：壤质砂土400～600g，砂壤土250～400g，壤土150～250g，粉砂壤土和粘土100～150g，粘土50～100g。根据此标准，称取一定量的风干土样，放入一个带盖的塑料杯中，加入计算好的所需水量，充分混合成糊状，加盖防止蒸发。放在低温处过夜（14～16h），次日再充分搅拌。将此饱和土浆在4000r·min-1速度下离心，提取土壤溶液，或移入预先铺有滤纸的砂芯漏斗或平瓷漏斗中（用密实的滤纸，先加少量泥浆湿润滤纸，抽气使滤纸与漏斗紧贴在漏斗上，继续倒入泥浆），减压抽滤，滤液收集在一个干净的瓶中，加塞塞紧，供分析用。浸出液的pH、CO32-、HCO3-和电导率应当立即测定。其余的浸出液，每25mL溶液加1g·L-1六偏磷酸钠一滴，以防在静置时CaCO3从溶液中沉淀。塞紧瓶口，留待分析用。 注释 注1．水土比例大小直接影响土壤可溶性盐分的提取，因此提取的水土比例不要随便更改，否则分析结果无法对比。 注2．空气中的二氧化碳分压大小以及蒸馏水中溶解的二氧化碳都会影响碳酸钙、碳酸镁和硫酸钙的溶解度，相应地影响着水浸出液的盐分数量，因此，必须使用无二氧化碳的蒸馏水来提取样品。 注3．土壤可溶性盐分浸提（振荡）时间问题，经试验证明，水土作用2min，即可使土壤可溶性的氯化物、碳酸盐与硫酸盐等全部溶于水中，如果延长时间，将有中溶性盐和难溶性盐（硫酸钙和碳酸钙等）进入溶液。因此，建议采用振荡3min立即过滤的方法，振荡和放置时间越长，对可溶性盐的分析结果误差也越大。 注4．待测液不可在室温下放置过长时间（一般不得超过一天），否则会影响钙、镁、碳酸根和重碳酸根的测定。可以将滤液储存4℃条件下备用。 注5．对于难以过滤的碱化度高或质地粘重的土壤可用巴氏滤管抽滤。巴氏滤管是用不同细度的陶瓷制成，其微孔大小分为6级。号数越大，微孔越小，土壤盐分过滤可用1G3或1G4。也有的巴氏滤管微孔大小分为粗、中、细三级，土壤盐分过滤可用粗号或中号。 9.3土壤可溶性盐总量的测定 测定土壤可溶性盐总量有电导法和残渣洪干法。 电导法比较简便、方便、快速。残渣洪干法比较准确，但操作繁琐、费时，另外它也可用于阴阳离子总量相加计算。 9.3.1电导法[1] 9.3.1.1方法原理 土壤可溶性盐是强电解质，其水溶液具有导电作用。以测定电解质溶液的电导为基础的分析方法，称为电导分析法。在一定浓度范围内，溶液的含盐量与电导率呈正相关。因此，土壤浸出液的电导率的数值能反映土壤含盐量的高低，但不能反映混合盐的组成。如果土壤溶液中几种盐类彼此间的比值比较固定时，则用电导率值测定总盐分浓度的高低是相当准确的。土壤浸出液的电导率可用电导仪测定，并可直接用电导率的数值来表示土壤含盐量的高低。 将连接电源的两个电极插入土壤浸出液（电解质溶液）中，构成一个电导池。正负两种离子在电场作用下发生移动，并在电极上发生电化学反应而传递电子，因此电解质溶液具有导电作用。 根据欧姆定律，当温度一定时，电阻与电极间的距离（L）成正比，与电极的截面积（A）成反比。
式中：R——电阻（欧姆）； ρ——电阻率。 当L=，A=1cm2则R=ρ，此时测得的电阻称为电阻率ρ。 溶液的电导是电阻的倒数，溶液的电阻率（EC）则是电阻率的倒数。
电阻率的单位常用西门子·米-1（S·m-1）。土壤溶液的电阻率一般小于1个S·m-1，因此常用dS·m-1 （分西门子·米-1）表示。 两电极片间的距离和电极片的截面积难以精确测量，一般可用标准KCl溶液（其电导率在一定温度下是已知的）求出电极常数（1）。
K为电极常数，ECKCl为标准KCl溶液（0.02mol·L-1）的电阻率（dS·m-1），18℃时ECKCl=2.397dS·m-1，25℃时为2.765dS·m-1。SKCl为同一电极在相同条件下实际测得的电导度值。那么，待测液测得的电导度乘以电极常数就是待测液的电导率。
大多数电导仪有电极常数调节装置，可以直接读出待测液的电阻率，无需再考虑用电极常数进行计算结果。 9.3.1.2仪器 （1）电导仪。目前在生产科研应用较普遍的是DDSJ-308型等电导仪。此外还有适于野外工作需要的袖珍电导仪。 （2）电导电极。一般多用上海雷磁仪器厂生产的DJS-1C型等电导电极。这种电极使用前后应浸在蒸馏水内，以防止铂黑的惰化。如果发现镀铂黑的电极失灵，可浸在1:9 的硝酸或盐酸中2min，然后用蒸馏水冲洗再行测量。如情况无改善，则应重镀铂黑，将镀铂黑的电极浸入王水中，电解数分钟，每分钟改变电流方向一次，铂黑即行溶解，铂片恢复光亮。用重铬酸钾浓硫酸的温热溶液浸洗，使其彻底洁净，再用蒸馏水冲洗。将电极插入100mL溶有氯化铂3g和醋酸铅0.02g配成的水溶液中，接在1.5V的干电池上电解10min，5min改变电流方向1次，就可得到均匀的铂黑层，用水冲洗电极，不用时浸在蒸馏水中。 9.3.1.3试剂 （1）0.01mol·L-1的氯化钾溶液。称取干燥分析纯KCl0.7456g溶于刚煮沸过的冷蒸馏水中，于25℃稀释至1L，贮于塑料瓶中备用。这一参比标准溶液在25℃时的电阻率是1.412 dS·m-1。 （2）0.02mol·L-1的氯化钾溶液。称取KCl1.4911g，同上法配成1L，则25℃时的电阻率是2.765dS·m-1。 9.3.1.4操作步骤 吸取土壤浸出液或水样30～40mL，放在50mL的小烧 水溶性盐总量的测定 水溶性盐总量的测定 阴离子测定 CO32- SO42- Ca2+ K+ Na+ CHO3- 或 者说 Mg2+ Cl- 或 或 杯中（如果土壤只用电导仪测定总盐量，可称取4g风干土放在25mm×200mm的大试管中，加水20mL，盖紧皮塞，振荡3min，静置澄清后，不必过滤，直接测定。测量液体温度。如果测一批样品时，应每隔10min测一次液温，在10min内所测样品可用前后两次液温的平均温度或者在25℃恒温水浴中测定。将电极用待测液淋洗1～2次（如待测液少或不易取出时可用水冲洗，用滤纸吸干），再将电极插入待测液中，使铂片全部浸没在液面下，并尽量插在液体的中心部位。按电导仪说明书调节电导仪，测定待测液的电导度（S），记下读数。每个样品应重读2～3次，以防偶尔出现的误差。 一个样品测定后及时用蒸馏水冲洗电极，如果电极上附着有水滴，可用滤纸吸干，以备测下一个样品继续使用。 9.3.1.5结果计算 （1）土壤浸出液的电导率EC25=电导度（S）×温度校正系数（ft）×电极常数K）（注1）。 一般电导仪的电极常数值已在仪器上补偿，故只要乘以温度校正系数即可，不需要再乘电极常数。温度校正系数（ft）可查表9-4。粗略校正时，可按每增高1℃，电导度约增加2%计算。 表9-4电阻或电导之温度校正系数（ft） 温度 （℃） 校正值 温度 （℃） 校正值 温度 （℃） 校正值 温度 （℃） 校正值  3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 18.2 18.4 18.6 18.8 19.0 19.2 19.4 19.6 19.8 1.709 1.660 1.663 1.569 1.528 1.488 1.448 1.411 1.375 1.341 1.309 1.277 1.247 1.218 1.189 1.163 1.157 1.152 1.147 1.142 1.136 1.131 1.127 1.122 1.117 20.0 20.2 20.4 20.6 20.8 21.0 21.2 21.4 21.6 21.8 22.0 22.2 22.4 22.6 22.8 23.0 23.2 23.4 23.6 23.8 24.0 24.2 24.4 24.6 24.8 1.112 1.107 1.102 1.097 1.092 1.087 1.082 1.078 1.073 1.068 1.064 1.060 1.055 1.051 1.047 1.043 1.038 1.034 1.029 1.025 1.020 1.016 1.012 1.008 1.004 25.0 25.2 25.4 25.6 25.8 26.0 26.2 26.4 26.6 26.8 27.0 27.2 27.4 27.6 27.8 28.0 28.2 28.4 28.6 28.8 29.0 29.2 29.4 29.6 29.8 1.000 0.996 0.992 0.988 0.983 0.979 0.975 0.971 0.967 0.964 0.960 0.956 0.953 0.950 0.947 0.943 0.940 0.936 0.932 0.929 0.925 0.921 0.918 0.914 0.911 30.0 30.2 30.4 30.6 30.8 31.0 31.2 31.4 31.6 31.8 32.0 32.2 32.4 32.6 32.8 33.0 34.0 35.0 36.0 37.0 38.0 39.0 40.0 41.0 0.907 0.904 0.901 0.897 0.894 0.890 0.887 0.884 0.880 0.877 0.873 0.870 0.867 0.864 0.861 0.858 0.843 0.829 0.815 0.801 0.788 0.775 0.763 0.750   当液温在17～35℃之间时，液温与标准液温25℃每差1℃，则电导率约增减2%，所以EC25也可按下式直接算出。

（2）标准曲线法（或回归法）计算土壤全盐量。从土壤含盐量%与电导率的相关直线或回归议程查算土壤全盐量（%，或g·kg-1）。 标准曲线的绘制：溶液的电导度不仅与溶液中盐分的浓度有关，而且也受盐分的组成成分的影响。因此要使电导度的数值能符合土壤溶液中盐分的浓度，那就必须预先用所测地区盐分的不同浓度的代表性土样若干个（如20个或更多一些）用残渣烘干法测得土壤水溶性盐盐总量%。再以电导法测其土壤溶液的电导度，换算成电导率（EC25），在方格坐标纸上，以纵坐标为电导率，横坐标为土壤水溶性盐总量，%，划出各个散点，将有关点作出曲线，或者计算出回归方程（注2）。 有了这条直线或方程可以把同一地区的土壤溶液盐分用同一型号的电导仪测得其电导度，改算成电导率，查出土壤水溶性盐总量（%）。 （3）直接用土壤浸出液的电导率来表示土壤水溶性盐总量。 目前国内多采用5:1水土比例的浸出液作电导测定，不少单位正在进行浸出液的电导率与土壤盐渍化程度及作物生长关系的指标研究和拟定。 美国用水饱和的土浆浸出液的电导率来估计土壤全盐量，其结果较接近田间情况，并已有明确的应用指标（表9-5）。 表9-5 土壤饱和浸出液的电导率与盐分（%）和作物生长关系 饱和浸出液 EC25/ （dS·m-1） 盐分/（g·kg-1） 盐渍化程度 植物反应  0～2 2～4 4～8 8～16 >16 <1.0 1.0～3.0 3.0～5.0 5.0～10.0 >10.0 非盐渍化土壤 盐渍化土壤 中度盐土 重盐土 极重盐土 对作物不产生盐害 对盐分极敏感的作物产量可能受到影响 对盐分敏感作物产量受到影响，但对耐盐作物（苜蓿、棉花、甜菜、高梁、谷子）无多大影响 只有耐盐作物有收成，但影响种子发芽，而且出现缺苗，严重影响产量 只有极少数耐盐植物能生长，如盐植的牧草、灌木、树木等。   注释 注1．电极常数K的测定。电极的铂片面积与距离不一定是标准的，因此必须测定电极常数K值。测定方法是：用电导电极来测定已知电导率的KCl标准溶液的电导度。即可算出该电极常数K值。不同温度时KCl标准溶液的电导率如表6所示。
式中：EC——KCl标准溶液的电导率； S——测得KCl标准溶液的电导度。 表9-6 0.02000molKCl标准溶液在不同温度下的电导度 T(℃) 电导度 T(℃) 电导度 T(℃) 电导度 T(℃) 电导度  11 12 13 14 15 2.043 2.093 2.142 2.193 2.243 16 17 18 19 20 2.294 2.345 2.397 2.449 2.501 21 22 23 24 25 2.553 2.606 2.659 2.712 2.765 26 27 28 29 30 2.819 2.873 2.927 2.981 3.036   注2．盐的含量与溶液电导率，许多研究者发现不是简单的直线关系，若以盐含量以应电导率的对数值作图或回归统计，可以取得更理想的线性效果。 9.3.2残渣烘干——质量法[1] 9.3.2.1方法原理 吸取一定量的土壤浸出液放在瓷蒸发皿中，在水浴上蒸干，用过氧化氢H2O2氧化有机质，然后在105～110℃烘箱中烘干，称重，即得烘干残渣质量。 9.3.2.2试剂 150g·L-1过氧化氢溶液。 9.3.2.3操作步骤 吸收1:5土壤浸出液或水样20～50mL（根据盐分多少取样，一般应使盐分重量在0.02～0.2g之间）（注1）放在100mL已知烘干质量的瓷蒸发皿内，在水浴上蒸干，不必取下蒸发皿，用滴管沿皿四周加150 g·L-1H2O2，使残渣湿润，继续蒸干，如此反复用H2O2处理，使有机质完全氧化为止，此时干残渣全为白色（注2），蒸干后残渣和皿放在105～110℃烘箱中烘干1～2h，取出冷却，用分析天平称重，记下质量。将蒸发皿和残渣再次烘干0.5h，取出放在干燥器中冷却。前后两次质量之差不得大于1mg（注3）。 9.3.2.4结果计算
式中：m1——烘干残渣质量(g)； m2——烘干土样质量(g)。 注释 注1．吸取待测液的数量，应以盐分的多少而定，如果含盐量>5.0g·kg-1，则吸取25mL；含盐量<5.0g·kg-1，则吸取50mL或100mL。保持盐分量在0.02～0.2g之间。 注2．加过氧化氢去除有机质时，只要达到使残渣湿润即可，这样可以避免由于过氧化氢分解时泡沫过多，使盐分溅失，因而必须少量多次地反复处理，直至残渣完全变白为止。但溶液中有铁存在而出现黄色氧化铁时，不可误认为是有机质的颜色。 注3．由于盐分（特别是镁盐）在空气中容易吸水，故应在相同的时间和条件下冷却称重。 9.3.3用阳离子和阴离子总量计算土壤或水样中的总盐量 土壤水溶性盐总量（g·kg-1）=八个离子质量分数（g·kg-1）之和。 9.4阳离子的测定 土壤水溶性盐中的阳离子包括Ca2+、Mg2+、K+、Na+。目前Ca2+和Mg2+的测定中普遍应用的是EDTA滴定法。它可不经分离而同时测定钙镁含量，符合准确和快速分析的要求。近年来广泛应用原子吸收光谱法也是测定钙和镁的好方法。K+、Na+的测定目前普遍使用的火焰光度法。 9.4.1钙和镁的测定——EDTA滴定法 9.4.1.1方法原理 EDTA能与许多金属离子Mn、Cu、Zn、Ni、Co、Ba、Sr、Ca、Mg、Fe、Al等配合反应，形成微离解的无色稳定性配合物。 但在土壤水溶液中除Ca2+和Mg2+外，能与EDTA配合其它金属离子的数量极少，可不考虑。因而可用EDTA在pH10时直接测定Ca2+和Mg2+的数量。 干扰离子加掩蔽剂消除，待测液中Mn、Fe、Al等金属含量多时，可加三乙醇胺掩蔽。1:5的三乙醇胺溶液2mL能掩蔽5～10mgFe、10mgAl、4mgMn。 当待测液中含有大量CO32-或HCO3-时，应预先酸化，加热除去CO2，否则用NaOH溶液调节待测溶液pH12以上时会有CaCO3沉淀形成，用EDTA滴定时，由于CaCO3逐渐离解而使滴定终点拖长。 当单独测定Ca时，如果待测液含Mg2+超过Ca2+的5倍，用EDTA滴定Ca2+时应先稍加过量的EDTA，使Ca2+先和EDTA配合，防止碱化形成的Mg(OH)2沉淀对吸附。最后再用CaCl2标准溶液回滴过量EDTA。 单独测定Ca时，使用的指示剂有紫尿酸铵，钙指示剂（NN）或酸性铬蓝K等。测定Ca、Mg含量时使用的指示剂有铬黑T、酸性铬蓝K等。 9.4.1.2主要仪器 磁性拌器、10mL半微量滴定管 9.4.1.3试剂 （1）4mol·L-1的氢氧化钠。溶解氢氧化钠40g于水中，稀释至250mL，贮塑料瓶中，备用。 （2）铬黑T指示剂。溶解铬黑T0.2g于50mL甲醇中，贮于棕色瓶中备用，此液每月配制1次，或者溶解铬黑T0.2g于50mL二乙醇胺中，贮于棕色瓶。这样配制的溶液比较稳定，可用数月。或者称铬黑T0.5g于干燥分析纯NaCl100g共同研细，贮于棕色瓶中，用毕即刻盖好，可长期使用。 （3）酸性铬蓝K+萘酚绿B混合指示剂（K—B指示剂）。称取酸性铬蓝K0.5g和萘酚绿B1g与干燥分析纯NaCl100g共同研磨成细粉，贮于棕色瓶中或塑料瓶中，用毕即刻盖好。可长期使用。或者称取酸性铬蓝K0.1g，萘酚绿B0.2g，溶于50 mL水中备用，此液每月配制1次。 （4）浓HCl（化学纯，ρ=1.19g·mL-1）。 （5）1:1HCl（化学纯）。取1份盐酸加1份水。 （6）pH10缓冲溶液。称取氯化铵（化学纯）67.5g溶于无CO2的水中，加入新开瓶的浓氨水（化学纯，ρ=0.9 g·mL-1，含氨25%）570mL，用水稀释至1L，贮于塑料瓶中，并注意防止吸收空气中的CO2。 （7）0.01mol·mL-1Ca标准溶液。准确称取在105℃下烘干4～6h的分析纯CaCO30.5004g溶于25mL0.5 mol·mL-1HCl中煮沸除去CO2，用无CO2蒸馏水洗入500mL量瓶，并稀释至刻度。 （8）0.01mol·mL-1EDTA标准溶液。取EDTA 二钠盐3.720g溶于无CO2的蒸馏水中，微热溶解，冷却定容至1000mL。用标准Ca2+溶液标定，贮于塑料瓶中，备用。 9.4.1.5操作步骤 （1）钙的测定。吸取土壤浸出液或水样10～20mL（含Ca0.02～0.2mol）放在150mL烧杯中，加1:1HCl2滴，加热1min，除去CO2，冷却，将烧杯放在磁搅拌器上，杯下垫一张白纸，以便观察颜色变化。 给此溶液中加4 mol·mL-1的NaOH3滴中和HCl，然后每5mL待测液再加1滴NaOH和适量K—B指示剂，搅动以便Mg(OH)2沉淀。 用EDTA标准溶液滴定，其终点由紫红色至蓝绿色。当接近终点时，应放慢滴定速度，5～10s加1滴。如果无磁搅拌器时应充分搅动，谨防滴定过量，否则将会得不到准确终点。记下EDTA用量（V1）。 （2）Ca、Mg合量的测定。吸取土壤浸出液或水样1～20mL（每份含Ca和 Mg0.01～0.1mol）放在150mL的烧杯中，加1:1HCl2滴摇动，加热至沸1min，除去CO2，冷却。加3.5mLpH10缓冲液，加1～2滴铬黑T指示剂，用EDTA标准溶液滴定，终点颜色由深红色到天蓝色，如加K—B指示剂则终点颜色由紫红变成蓝绿色，消耗EDTA量（V2）。 9.4.1.5结果计算 土壤水溶性钙（1/2Ca）含量（cmol·kg-1）
土壤水溶性钙（Ca）含量（g·kg-1）=
土壤水溶性镁（1/2Mg）含量（cmol·kg-1）
土壤水溶性镁（Mg）含量（g·kg-1）
式中：V1——滴定Ca2+时所用的EDTA体积（mL）； V2——滴定时Ca2+、Mg2+含量时所用的EDTA体积（mL）； c(EDTA)——EDTA标准溶液的浓度（mol·mL-1）； ts——分取倍数； m——烘干土壤样品的质量(g)。 9.4.2钙和镁的测定——原子吸收分光光度法 9.4.2.1主要仪器 原子吸收分光光度计（附Ca、Mg空心阴极灯） 9.4.2.2试剂 （1）50g·L-1LaCl3·7H2O溶液。称LaCl3·7H2O13.40g溶于100mL水中，此为50g·L-1镧溶液。 （2）100μg·mL-1Ca标准溶液。称取CaCO3（分析纯，在110℃烘4h）溶于1mol·L-1HCl溶剂中，煮沸赶去CO2，用水洗入1000mL容量瓶中，定容。此溶液Ca浓度为1000μg·mL-1，再稀释成100μg·mL-1Ca标准溶液。 （3）25μg·mL-1Mg标准溶液。称金属镁（化学纯）0.1000g溶于少量6mol·L-1HCl溶剂中，用水洗入1000mL容量瓶中，此溶液Mg浓度为100μg·mL-1，再稀释成250μg·mL-1Mg标准溶液。 将以上这两种标准溶液配制成Ca、Mg混合标准溶液系列，含Ca：0～20μg·mL-1；Mg0～1.0μg·mL-1，最后应含有待测液相同浓度的HCl和LaCl3。 9.4.2.3操作步骤 吸取一定量的土壤浸出液于50mL量瓶中，加50g·L-1LaCl3溶液5mL，用去离子水定容。在选择工作条件的原子吸收分光光度计上分别在422.7nm(Ca)及285.2nm(Mg)波长处测定吸收值。可用自动进样系统或手控进样，读取记录标准溶液和待测液的结果。并在标准曲线上查出（或回归法求出）待测液的测定结果。在批量测定中，应按照一定时间间隔用标准溶液校正仪器，以保证测定结果的正确性。 9.4.2.4结果计算 土壤水溶性钙（Ca2+）含量（g·kg-1）=ρ（Ca2+）×50×ts×103/m 土壤水溶性钙（1/2Ca）含量（cmol·kg-1）= Ca2+（g·kg-1）/0.020 土壤水溶性钙（Mg2+）含量（g·kg-1）=ρ（Mg2+）×50×ts×103/m 土壤水溶性钙（1/2Mg）含量（cmol·kg-1）= Mg2+（g·kg-1）/0.0122 式中：ρ（Ca2+）或（Mg2+）——钙或镁的质量浓度（μg·mL-1）； ts——分取倍数； 50——待测液体积（mL）； 0.020和0.0122——1/2 Ca2+和Mg2+的摩尔质量（kg-1·mol）； m——土壤样品的质量（g）。 9.4.3钾和钠的测定——火焰光度法 9.4.3.1方法原理 K、Na元素通过火焰燃烧容易激发而放出不同能量的谱线，用火焰光度计测示出来，以确定土壤溶液中的K、Na含量。为抵销K、Na二者的相互干扰，可把K、Na配成混合标准溶液，而待测液中的Ca对于K干扰不大，但对Na影响较大。当Ca达400mg·kg-1时对K测定无影响，而Ca在20mg·kg-1时对Na就有干扰，可用Al2(SO4)3抑制Ca的激发减少干扰，其它Fe3+200mg·kg-1，Mg2+500mg·kg-1时对K、Na测定皆无干扰，在一般情况下（特别是水浸出液）上述元素未达到此限。 9.4.3.2仪器 火焰光度计 9.4.3.3试剂 （1）约c=0.1mol·L-11/6 Al2(SO4)3溶液。称取Al2(SO4)334g或Al2(SO4)3·18H2O 66g溶于水中，稀释至1L。 （2）K标准溶液。 称取在105℃烘干4～6h的分析纯KCl1.9069g溶于水中，定容成1 000mL，则含K为1 000μg·mL-1，吸取此液100mL，定容1 000mL，则得100μg·mL-1 K标准溶液。 （3）Na标准溶液。称取在105℃烘干4～6h的分析纯NaCl2.542g溶于水中，定容成1 000mL，则含Na为1 000μg·mL-1，吸取此液250mL，定容1 000mL，则得250μg·mL-1 Na标准溶液。 将K、Na两标准溶液按照需要可配成不同浓度和比例的混合标准溶液（如将K100μg·mL-1和Na250μg·mL-1 Na标准溶液等量混合则得K50μg·mL-1和Na125μg·mL-1的混合标准溶液，贮在塑料瓶中备用）。 9.4.3.4操作步骤 吸取土壤浸出液10～20mL，放入50mL量瓶中，加Al2(SO4)3溶液1mL，定容。然后，在火焰光度计上测试（每测一个样品都要用水或被测液充分吸洗喷雾系统），记录检流计读数，在标准曲线上查出它们的浓度；也可利用带有回归功能的计算器算出待测液的浓度。 标准曲线的制作。吸取K、Na混合标准溶液0，2，4，6，8，10，12，16，20mL，分别移入9个50mL的量瓶中，加Al2(SO4)31mL，定容，则分别含K为0，2，4，6，8，10，12，16，20μg·mL-1和含Na为0，5，10，15，20，25，30，40，50μg·mL-1。 用上述系列标准溶液，在火焰光度计上用各自的滤光片分别测出K和Na在检流计上的读数。以检流计读数为纵坐标，在直角坐标纸上绘出K、Na的标准曲线；或输入带有回归功能的计算器，求出回当方程。 9.4.3.5结果计算 土壤水溶性K+、Na+含量（g·kg-1）=ρ（K+、Na+）×50×ts×103/m 式中：ρ（K+、Na+）——钾或钠的质量浓度（μg·mL-1）； ts——分取倍数； 50——待测液体积（mL）； m——土壤样品的质量（g）。 9.5阴离子的测定 在盐土分类中，常用阴离子的种类和含量进行划分，所以在盐土的化学分析中，须进行阴离子的测定。在阴离子分析中除SO42-外，多采用半微量滴定法。SO42-测定的标准方法是BaSO4重量法，但常用的是比浊法，或半微量EDTA间接配合滴定法或差减法。 9.5.1碳酸根和重碳酸根的测定——双指示剂—中和滴定法 在盐土中常有大量HCO3-，而在盐碱土或碱土中不仅有HCO3-，也有CO32-。在盐碱土或碱土中OH-很少发现，但在地下水或受污染的河水中地有OH-存在。 在盐土或盐碱土中由于淋洗作用而使Ca2+或Mg2+在土壤下层形成CaCO3和Mg CO3或者CaSO4·2H2O和Mg SO4·H2O沉淀，致使土壤上层Ca2+、Mg2+减少， Na+/（Ca2++Mg2+）比值增大，土壤胶体对Na+的吸附增多，这样就会导致碱土的形成，同时土壤中就会出现CO32-。这是因为土壤胶体吸附的钠水解形成NaOH，而NaOH又吸收土壤空气中的CO2形成Na2CO3之故。因而CO32-和HCO3-是盐碱土或碱土中的重要成分。 土壤—Na++H2O 土壤—H+ +NaOH 2 NaOH+ CO2→Na2CO3+ H2O Na2CO3+ CO2+H2O 2 NaHCO3 9.5.1.1方法原理 土壤水浸出液的碱度主要决定于碱金属和碱土金属的碳酸盐及重碳酸盐。溶液中同时存在碳酸根和碳酸根时，可以应用双指示剂进行滴定。 Na2CO3+HCl= NaHCO3+ NaCl(pH8.3为酚酞终点) （1） Na2CO3+HCl= NaCl+ CO2+ H2O(pH4.1为溴酚蓝终点) （2） 由标准酸的两步用量可分别求得土壤中CO32-和HCO3-的含量。滴定时标准酸如果采用H2SO4，则滴定后的溶液可以继续测定Cl-的含量。对于质地粘重、碱度较高或有机质含量高的土壤，会使溶液带有黄棕色，终点很难确定，可采用电位滴定法（即采用电位指示滴定终点）。 9.5.1.2试剂 （1）5g·L-1酚酞指示剂。称取酚酞指示剂0.5g，溶于100mL的600mL·L-1的乙醇中。 （2）1g·L-1溴酚蓝(Bromophenol blue) 指示剂。称取溴酚蓝0.1g，在少量950 mL·L-1的乙醇中研磨溶解，然后用乙醇诡释至100mL。 （3）0.01mol·L-11/2 H2SO4标准溶液。量取浓H2SO4（ρ=1.84g·mL-1）2.8mL加水至1L，将此溶液再稀释10倍，再用标准硼砂标定其准确浓度。 9.5.1.3操作步骤 吸取两份10～20mL土水比为1:5的土壤浸出液，放入100mL的烧杯中。 把烧杯放在磁搅拌器上开始搅拌，或用其他方式搅拌，加酚酞指示剂1～2滴（每10mL加指示剂1滴），如果有紫红色出现，即示有碳酸盐存在，用H2SO4标准溶液滴定至浅红色刚一消失即为终点，记录所用H2SO4溶液的毫升数（V1）。 溶液中再加溴酚蓝指示剂1～2滴（每5mL加指示剂1滴），在搅拌中继续用标准H2SO4溶液滴定至终点，由蓝紫色刚褪去，记录加溴酚蓝指示剂后所用H2SO4标准溶液的毫升数（V2）。 9.5.1.4结果计算 土壤中水溶性CO32-含量（cmol·kg-1）=
土壤中水溶性CO32-含量（g·kg-1）=1/2CO32-，（cmol·kg-1）×0.0300 9.5.2氯离子的测定 土壤中普遍都含有Cl-，它的来源有许多方面，但在盐碱土中它的来源主要是含氯矿物的风化、地下水的供给、海水浸漫等方面。由于Cl-在盐土中含量很高，有时高达水溶性盐总量的80%以下，所以常被用来表示盐土的盐化程度，作为盐土分类和改良的主要参考指标。因而盐土分析中Cl-是必须测定的项目之一，甚至有些情况下只测定Cl-就可以判断盐化程度。 以二苯卡贝肼为指示剂的硝酸汞滴定法和以K2CrO4为指示剂的硝酸银滴定法（莫尔法），都是测定Cl-离子的好方法。前者滴定终点明显，灵敏度较高，但需调节溶液酸度，手续较繁。后者应用较广，方法简便快速，滴定在中性或微酸性介质中进行，尤其适用于盐渍化土壤中Cl-测定，待测液如有颜色可用电位滴定法。Cl-选择性电极法也被广泛使用。 9.5.2.1硝酸银滴定法 9.5.2.1.1方法原理 用AgNO3标准溶液滴定Cl-1是以K2CrO4为指示剂，其反应如下： Cl-+Ag+→AgCl↓（白色） CrO42-+2Ag+→Ag2CrO4↓（棕红色） AgCl和Ag2CrO4虽然都是沉淀，但在室温下，AgCl的溶解度（1.5×10-3g·L-1）比Ag2CrO4的溶解度（2.5×10-3g·L-1）小，所以当溶液中加入AgNO3时，Cl-首先与Ag+作用形成白色AgCl沉淀，当溶液中Cl-全被Ag+沉淀后，则Ag+就与K2CrO4指示剂起作用，形成棕红色Ag2CrO4沉淀，此时即达终点。 用AgNO3滴定Cl-时应在中性溶液中进行，因为在酸性环境中会发生如下反应： CrO42-+H+→HCrO4- 因而降低了K2CrO4指示剂的灵敏性，如果在碱性环境中则： Ag++ OH-→AgOH↓ 而AgOH饱和溶液中的Ag+浓度比Ag2CrO4饱和液中的为小，所以AgOH将先于Ag2CrO4沉淀出来，因此，虽达Cl-的滴定终点而无棕红色沉淀出现，这样就会影响Cl-的测定。所以用测定CO32-和HCO3-以后的溶液进行Cl-的测定比较合适。在黄色光下滴定，终点更易辨别。 如果从苏打盐土中提出的浸出液颜色发暗不易辨别终点颜色变化时，呆用电位滴定法代替。 9.5.2.1.2试剂 （1）50 g·L-1铬酸钾指示剂。溶解K2CrO45g于大约75mL水中，滴加饱和的AgNO3溶液，直到出现棕红色Ag2CrO4沉淀为止，在避光放置24h，倾清或过滤除去Ag2CrO4沉淀，半清液稀释至100mL，贮在棕红瓶中，备用。 （2）0.025mol·L-1硝酸银标准溶液。将105℃烘干的AgNO34.2468g于溶解于水中，稀释至1L。必要时用0.01mol·L-1KCl溶液标定其准确浓度。 9.5.2.1.3操作步骤 用滴定碳酸盐和重碳酸盐以后的溶液继续滴定Cl-。如果不用这个溶液，可另取两份新的土壤浸出液，用饱和NaHCO3溶液或0.05 mol·L-1H2SO4溶液调至酚酞指示剂红色褪去。 每5mL溶液加K2CrO4指示剂1滴，在磁搅拌器上，用AgNO3标准溶液滴定。无磁搅拌器时，滴加AgNO3时应随时搅拌或摇动，直到刚好出现棕红色沉淀不再消失为止。 9.5.2.1.4结果计算 土壤中水溶性Cl-含量（cmol·kg-1）=
土壤中水溶性Cl-含量（g·kg-1）= Cl-，（cmol·kg-1）×0.03545 式中：V——消耗的AgNO3标准溶液体积，（mL）； c——AgNO3摩尔浓度（mol·L-1）； ts——分取倍数； m——烘干土样质量(g)； 0.03545——Cl-的摩尔质量（kg·mol-1）。 9.5.3硫酸根的测定 在干旱地区的盐土中易溶性盐往往以硫酸盐为主。硫酸根分析是水溶性盐分析中比较麻烦的一个项目。经典方法是硫酸钡沉淀称重法，但由于手续繁琐，而妨碍了它的广泛使用。近几十年来，滴定方法的发展，特别是EDTA滴定方法的出现有取代重量法之势。硫酸钡比浊测定SO42-虽然快速、方便，但受沉淀条件的影响，结果准确性差。硫酸—联苯胺比浊法虽然精度差，但作为野外快速测定硫酸根还是比较方便的。用铬酸钡测定SO42-，可以用硫代硫酸钠滴定法，也可以用CrO42-比色法，前者比较麻烦，后者较快速，但精确度较差，四羟基醌（二钠盐）可以快速测定SO42-。四羟基醌（二钠盐）是一种Ba2+的指示剂，在一定条件下，四羟基醌与溶液中的Ba2+形成红色络合物。所以可用BaCl2滴定来测定SO42-。 下面介绍EDTA间接络合滴定法和BaSO4比浊法。 9.5.3.1EDTA间接络合滴定法 9.5.3.1.1方法原理 用过量氯化钡将溶液中的硫酸根完全沉淀。为了防止BaCO3沉淀的产生，在加入BaCl2溶液之前，待测液必须酸化，同时加热至沸以赶出CO2，趁热加入BaCl2溶液以促进BaSO4沉淀，形成较大颗粒。 过量Ba2+连同待测液中原有的Ca2+和Mg2+，在pH10时，以铬黑T指示剂，用EDTA标准液滴定。为了使终点明显，应添加一定量的镁。从加入钡镁所消耗EDTA的量（用空白标定求得）和同体积待测液中原有Ca2+、Mg2+所消耗EDTA的量之和减去待测液中原有Ca2+、Mg2+以及与SO42-作用后剩余钡及镁所所消耗EDTA的量，即为消耗于沉淀SO42-的Ba2+量，从而可求出SO42-量。如果待测液中SO42-浓度过大，则应减少用量。 9.5.3.1.2试剂 （1）钡镁混合液。称BaCl2·2H2O（化学纯）2.44g和MgCl2·6H2O（化学纯）2.04g溶于水中，稀释至1L，此溶液中Ba2+和Mg2+的浓度各为0.01mol·L-1，每毫升约可沉淀SO42-1mg。 （2）HCl（1:4）溶液。一份浓盐酸（HCl，ρ≈1.19g·mL-1，化学纯）与四份水混合。 （3）0.01mol·L-1EDTA二钠盐标准溶液。取EDTA二钠盐3.720g溶于无CO2的蒸馏水中，微热溶解，冷却定容至1000mL。用标准Ca2+溶液标定，方法同滴定Ca2+。此液贮于塑料瓶中备用。 （4）pH10的缓冲溶液。称取氯化铵（NH4Cl，分析纯）33.75g溶于150mL水中，加氨水285mL，用水稀释至500mL。 （5）铬黑T指示剂和K-B指示剂（同9.4.1.3） 9.5.3.1.3操作步骤 （1）吸取25.00mL土水比为1:5的土壤浸出液于150mL三角瓶中，加HCl（1:4）5滴，加热至沸，趁热用移液管缓缓地准确加入过量25%～100%的钡镁混合液（5～10mL）（注1）继续微沸5min，然后放置2h以上。 加pH10缓冲溶液5mL，加铬黑T指示剂1～2滴，或K-B指示剂1小勺（约0.1g），摇匀。用EDTA标准溶液滴定由酒红变为纯蓝色。如果终点前颜色太浅，可补加一些指示剂，记录EDTA标准溶液的体积（V1）。 （2）空白标定。取25mL水，加入HCl（1:4）5滴，钡镁混合液5或10mL（用量与上述待测液相同），pH10缓冲溶液5mL和铬黑T指示剂1～2滴或K-B指示剂1小勺（约0.1g），摇匀后，用EDTA标准溶液滴定由酒红变为纯蓝色，记录EDTA标准溶液的体积（V2）。 （3）土壤浸出液中钙镁含量的测定（如土壤中Ca2+、Mg2+已知，可免去此步骤）。 吸取上述（1）土壤浸出液相同体积[测定见9.4.1.4(2)] 记录EDTA标准溶液的用量（V3）。 9.5.3.1.4结果计算 土壤中水溶性1/2SO42-含量（cmol·kg-1）=
土壤中水溶性SO42-含量（g·kg-1）=1/2SO42-，（cmol·kg-1）×0.0480 式中：V1——待测液中原有Ca2+、Mg2+以及SO42-作用后剩余钡镁剂所消耗的总EDTA溶液的体积（mL）； V2——钡镁剂（空白标定）所消耗的EDTA溶液的体积，（mL）； V3——同体积待测液中原有Ca2+、Mg2+所消耗的EDTA溶液的体积，（mL）； c——EDTA标准溶液的摩尔浓度（cmol·L-1）； ts——分取倍数； m——烘干土样质量(g)； 0.0480——1/2 SO42-的摩尔质量（kg·mol-1）。 注释 注1．由于土壤中SO42-含量变化较大，有些土壤SO42-含量很高，可用下式判断所加沉淀剂BaCl2是否足量。 V2+ V3－V1=0，表明土壤中无SO42-。V2+ V3－V1<0，表明操作错误。 如果V2+ V3－V1=A（mL），A+A×25%小于所加BaCl2体积，表明所加沉淀剂足量。A+A×25%大于所加BaCl2体积，表明所加沉淀剂不够，应重新少取待测液，或者多加沉淀剂重新测定SO42-。 9.5.3.2硫酸钡比浊法（GB7871-1987）[2] 9.5.3.2.1方法原理 在一定条件下，向试液中加入氯化钡（BaCl2）晶粒，使之与SO42-形成的硫酸钡（BaSO4）沉淀分散成较稳定的悬浊液，用比色计或比浊计测定其浊度（吸光度）。同时绘制工作曲线，由未知浊液的浊度查曲线，即可求得SO42-浓度小于40mg·mL-1的试液中的SO42-测定。 9.5.3.2.2试剂 （1）SO42-标准溶液。硫酸钾（分析纯，110℃烘4h）0.1814g溶于水，定容至1L。此溶液含SO42-100μg·mL-1。 （2）稳定剂。氯化钠（分析纯）75.0g溶于300mL水中，加入30mL浓盐酸和100mL950mL·L-1乙醇，再加入50mL甘油，充分混合均匀。 （3）氯化钡晶粒。净氯化钡（BaCl2·2H2O，分析纯）结晶磨细过筛，取粒度为0.25～0.5mm之间的晶粒备用。 9.5.3.2.3主要仪器 量勺（容量0.3cm3盛1.0g氯化钡）、分光光度计或比浊计。 9.5.3.2.4测定步骤 （1）根据预测结果，吸取25.00mL土壤浸出液（SO42-浓度在40μg·mL-1以上者，应减少用量，并用纯水准确稀释至25.00mL），放入50mL锥形瓶中。准确加入1.0mL稳定剂和1.0g氯化钡晶粒（可用量勺量取），立即转动锥形瓶至晶粒溶完为止。将上述浊液在15min内于420nm或480nm处进行比浊（比浊前须逐个摇匀浊液）。用同一土壤浸出液（25mL中加1mL稳定剂，不加氯化钡），调节比色（浊）计吸收值“0”点，或测读吸收值后在土样浊液吸收值中减去之，从工作曲线上查得比浊液中的SO42-含量（mg/25mL）。记录测定时的室温。 （2）工作曲线的绘制。分别准确吸取含SO42-100μg·mL-1的标准溶液0、1、2、4、6、8、10mL，各放入25mL容量瓶中，加水定容，即成为SO42-0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/25mL的标准系列溶液。按上述与待测液相同的步骤，加1mL稳定剂和1g氯化钡晶粒显浊和测读吸取值后绘制工作曲线。 测定土样和绘制工作曲线时，必须严格按照规定的沉淀和比浊条件操作，以免产生较大的误差。 9.5.3.2.5结果计算 土壤水溶性SO42-含量（%）=
或 土壤水溶性SO42-含量，（g·kg-1）=
土壤水溶性1/2SO42-的含量（cmol·kg-1）= SO42-，g·kg-1/0.0480 式中：m1——由工作曲线查得25mL浸出液中的SO42-含量（mg）； m2——相当于分析时所取浸出液体积的干土质量（mg）； 0.0480——1/2SO42-的摩尔质量（kg·mol -1）。 主要参考文献 [1]南京农业大学主编 1996 土壤农化分析（二版） 北京：农业出版社出版 1986 115-137 [2]刘光崧主编 1996 土壤理化分析与剖面描述 中国标准出版社 1996 208-209 第二篇 土壤物理性质分析 第一章 土粒密度、土壤容重（土壤密度）和孔隙度的测定 1.1 测定意义 土壤基质是土壤的固体部分，它是保持和传导物质（水、溶质、空气）和能量（热量）的介质，它的作用主要取决于土壤固体颗粒的性质和土壤孔隙状况。土粒密度指单位体积土粒的质量；土壤容重系指单位容积原状土壤干土的质量；孔隙度是单位容积土壤中孔隙所占的百分率。土粒密度、土壤容重、孔隙度是反映土壤固体颗粒和孔隙状况最基本的参数，土粒密度反映了土壤固体颗粒的性质；土粒密度的大小与土壤中矿物质的组成和有机质的数量有关，利用土粒密度和土壤容重可以计算土壤孔隙度，在测定土壤粒径分布时也须要知道土粒密度值；土壤容重综合反映了土壤固体颗粒和土壤孔隙的状况，一般讲，土壤容重小，表明土壤比较疏松，孔隙多，反之，土粒密度大，表明土体比较紧实，结构性差，孔隙少；土壤孔隙状况与土壤团聚体直径、土壤质地及土壤中有机质含量有关，它们对土壤中的水、肥、气、热状况和农业生产有显著影响。 习惯上，常用基质中三相物质比表达土壤三相之间的关系，并用来定义土壤的一些物理参数，常用质量或容积为基础表示。下图为一幅示意图，图右侧表示固、液、气三相物质的质量，用m表示，图左侧表示各相位置的容积，用V表示。m，V的下标分别用s、w、a表示土壤的固相、液相和气相，Vp表示孔隙容积，mt和Vt分别表示土壤基质的总质量和总容积。 容积关系 质量关系 Va 空气 ma Vw 水 mw Vt mw Vs 固体 ms 1.2土粒密度的测定（比重瓶法） 严格而言，土粒密度应称为土壤固相密度或土粒平均密度，用符号ρs表示。其含义是：
绝大多数矿质土壤的ρs在2.6g·cm-3～2.7 g·cm-3之间，常规工作中多取平均值2.65 g·cm-3。这一数值很接近砂质土壤中存在量丰富的石英的密度，各种铝硅酸盐粘粒矿物的密度也与此相近。土壤中氧化铁和各种重矿物含量多时则ρs增高，有机质含量高时则ρs降低。 文献中传统常用比重一词表示ρs，其准确含义是指土粒的密度与标准大气压下4℃时水的密度之比又叫相对密度（（ds=ρs·ρw-1）。一般情况下，水的密度取1.0 g·cm-3，故比重在数值上与土粒密度ρs相等，但量纲不同，现比重一词已废止。 1.2.1方法选择 测定土粒[密度通常采用比重瓶法。 1.2.2测定原理 将已知质量的土样放入水中（或其他液体），排尽空气，求出由土壤置换出的液体的体积。以烘干土质量（105℃）除以求得的土壤固相体积，即得土粒密度。 1.2.3仪器和设备 天平（感量0.001g）；比重瓶（容积50mL）；电热板；真空干燥器；真空泵；烘箱。 1.2.4操作步骤 1、称取通过2mm筛孔的风干土样约10g（精确至0.001g），倾入50mL的比重瓶内。另称10.0g土样测定吸湿水含量，由此可求出倾入比重瓶内的烘干土样重ms。 2、向装有土样的比重瓶中加入蒸馏水，至瓶内容积约一半处，然后徐徐摇动比重瓶，驱逐土壤中的空气，使土样充分湿润，与水均匀混合。 3、将比重瓶放于砂盘，在电热板上加热，保持沸腾1h。煮沸过程中经常要摇动比重瓶，驱逐土壤中的空气，使土样和水充分接触混合。注意，煮沸时温度不可过高，否则易造成土液溅出。 4、从砂盘上取下比重瓶，稍冷却，再把预先煮沸排除空气的蒸馏水加入比重瓶，至比重瓶水面略低于瓶颈为止。待比重瓶内悬液澄清且温度稳定后，加满已经煮沸排除空气并冷却的蒸馏水。然后塞好瓶塞，使多余的水自瓶塞毛细管中溢出，用滤纸擦干后称重（精确到0.001g），同时用温度计测定瓶内的水温t1（准确到0.1℃），求得mbws1。 5、将比重瓶中的土液倾出，洗净比重瓶，注满冷却的无气水，测量瓶内水温t2。加水至瓶口，塞上毛细管塞，擦干瓶外壁，称取t2时的瓶、水合重（mbw2）。若每个比重瓶事先都经过校正，在测定时可省去此步骤，直接由t1在比重瓶的校正曲线上求得t1时这个比重瓶的瓶、水合重mbw1，否则要根据mbw2计算mbw1。 6、含可溶性盐及活性胶体较多的土样，须用惰性液体（如煤油、石油）代替蒸馏水，用真空抽气法排除土样中的空气。抽气时间不得少于0.5h，并经常援动比重瓶，直至无气泡逸出为止。停止抽气后仍需在干燥器中静置15min以上。 7、真空抽气也可代替煮沸法排除土壤中的空气，并且可以避免在煮沸过程中由于土液溅出而引起的误差，同时较煮沸法快。 8、风干土样都含有不同数量的水分，需测定土样的风干含水量；用惰性液体测定比重的土样，须用烘干土而不是风干土进行测定，且所用液体须经真空除气。 9、如无比重瓶也可用 50mL，容量瓶代替，这时应加水至标线。 1.2.5结果计算 1、用蒸馏水测定时可按下式计算：
式中：ρs—— 土粒密度，g·cm-3； ρw1—— t1℃时蒸馏水密度，g·cm-3； ms—— 烘干土样质量，g； mbw1—— t1℃时比重瓶+水质量，g； mbws1—— t1℃时比重瓶+水质量+土样质量，g。 当t1≠t2 ，必须将t2时的瓶、水合重（mbw2）校正至t1℃时的瓶、水合重（mbw1） 由表1-1查得t1和t2时水的密度，忽略温度变化所引起的比重瓶的胀缩，t1和t2时水的密度差乘以比重瓶容积（V）即得由t2换算到t1时比重瓶中水重的校正数。比重瓶的容积由下式求得：
式中：mb—— 比重瓶质量，g； ρw2——t2时水的密度，g·cm-3。 1-1 不同温度下水的密度（g·cm-3） 温度（℃） 密度g·cm-3 温度（℃） 密度g·cm-3 温度（℃） 密度g·cm-3  0.0～1.5 2.0～6.5 7.0～8.0 8.5～9.5 10.0～10.5 11.0～11.5 12.0～12.5 13.0 13.5～14.0 14.5 15.0 15.5～16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 0.9999 1.0000 0.9999 0.9998 0.9997 0.9996 0.9995 0.9994 0.9993 0.9992 0.9991 0.9990 0.9989 0.9988 0.9987 0.9986 0.9985 0.9984 0.9983 0.9982 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 23.0 23.5 24.0 24.5 25.0 25.5 26.0 26.5 27.0 27.5 28.0 28.5 29.0 29.5 30.0 0.9981 0.9980 0.9979 0.9978 0.9977 0.9976 0.9974 0.9973 0.9972 0.9971 0.9969 0.9968 0.9967 0.9965 0.9964 0.9963 0.9961 0.9960 0.9958 0.9957 30.5 31.0 31.5 32.0 32.5 33.0 33.5 34.0 34.5 35.0 35.5 36.0 36.5 37.0 37.5 38.0 38.5 39.0 39.5 40.0 0.9955 0.9954 0.9952 0.9951 0.9949 0.9947 0.9946 0.9944 0.9942 0.9941 0.9939 0.9937 0.9935 0.9934 0.9932 0.9930 0.9928 0.9926 0.9924 0.9922   2、用惰性液体测定时，按下式计算：
式中： ρs—— 土粒密度，g·cm-3； ρk—— t1℃时煤油或其他惰性液体的密度，g·cm-3； ms—— 烘干土样质量，g； mbk—— t1℃时比重瓶+煤油质量，g； mbk1—— t1℃时比重瓶+煤油质量+土样质量，g。 用煤油功其他惰性液体不知其密度时，可将此液体注满比重瓶称重，并测定液体温度，以液体质量除以比重瓶容积，便可求得此液体在该温度下的密度。 1.2.6测定允许误差 样品须进行两次平行测定，取其算术平均值，小数点后取两位。两次平行测定结果允许差为0.02。 1.2.7附录：比重瓶的校正 1、仪器 比重瓶（容量50mL）；天平（感量0.001g）；温度计（±0.01℃）；电热板；恒温槽。 2、操作步骤 （1）冼净比重瓶，置于烘箱中（105℃）烘干，取出放入干燥器中，冷却后称其质量（精确至0.001g）。 （2）向比重瓶内加入煮沸过并已冷却的蒸馏水（或煤油），使水面近至刻度。 （3）将盛水的比重瓶全部放入恒温水槽中，控制温度，使槽中水的温度自5℃逐步升高到35℃。在各不同温度下，调整各比重瓶液面到标准刻度（或达到瓶塞口），然后塞紧瓶塞，擦干比重瓶外部，称其质量（精确至0.001g）。 （4）用上述称得的各不同温度下相应的瓶+水（或煤油）质量的数值作纵坐标，以温度为横坐标，绘制出比重瓶校正曲线。每一比重瓶都必须做相应的校正曲线。 1.3 土壤容重的测定 严格的讲土壤容重应称干容重，又称土壤密度，用符号表示，土工上也称干幺重。其含意是干基物质的质量与总容积之比：
总容积Vt包括基质和孔隙的容积，大于Vs，因而ρb必然小于ρs。若土壤孔隙Vp占土壤总容量Vt的一半，则ρb为ρs的一半，约为1.30g·cm-3～1.35g·cm-3左右。压实的砂土ρb可高达1.60g·cm-3，不过即使最紧实的土壤ρb也显著低于ρs，因为土粒不可能将全部孔隙堵实，土壤基质仍保持多孔体的特征。松散的土壤，如有团粒结构的土壤或耕翻耙碎的表土，ρb可低至1.10g·cm-3～1.00g·cm-3。泥炭土和膨胀的粘土，ρb也低。所以ρb可以作为表示土壤松紧程度的一项尺度。 1.3.1 方法选择 测定的土壤容重通常用环刀法。此外，还有蜡封法，水银排出法，填砂法和射线法（双放射源）等。蜡封法和水银排出法主要测定一些呈不规则形状的坚硬和易碎土壤的容重。填砂法比较复杂费时，除非是石质土壤，一般大量测定都不采用此法。射线法需要特殊仪器和防护设施，不易广泛使用。 1.3.2 测定原理 用一定容积的环刀（一般为100）切割未搅动的自然状态土样，使土样充满其中，烘干后称量计算单位容积的烘干土重量。本法适用一般土壤，对坚硬和易碎的土壤不适用。 1.3.3 仪器 环刀（容积为100）；天秤（感量为和）；烘箱；环刀托；削土刀；钢丝锯；干燥器。
1.3.4 操作步骤 在田间选择挖掘土壤剖面的位置，按使用要求挖掘土壤剖面。一般如只测定耕层土壤容重，则不必挖土壤剖面。 用修土刀修平土壤剖面，并记录剖面的形态特征，按剖面层次，分层取样，耕层4个，下面层次每层重复3个。 将环刀托放在已知重量的环刀上，环刀内壁稍擦上凡士林，将环刀刃口向下垂直压入土中，直至环刀筒中充满土样为止。 用修土刀切开环周围的土样，取出已充满土的环刀，细心削平环刀两端多余的土，并擦净环刀外面的土。同时在同层取样处，用铝盒采样，测定土壤含水量。 把装有土样的环刀两端立即加盖，以免水分蒸发。随即称重（精确到0.01g），并记录。 将装有土样的铝盒烘干称重（精确到0.01g），测定土壤含水量。或者直接从环刀筒中取出土样测定土壤含水量。 1.3.5 结果计算

ρb=
式中：ρb ------土壤容重， m----环刀内湿样质量， V----环刀容积（），一般为100 θm样品含水量（质量含水量），%。 1.3.6 测定误差 允许平行绝对误差＜0.03g，取算术平均值。（中国科学南京土壤研究所，1978） 土壤孔隙度的测定（计算法） 土壤孔隙度也称孔度，指单价单位容积土壤中孔隙容积所占的分数或百分数，可用下式计算：
大体上，粗质地土壤孔隙度较低，但粗孔隙较多，细质地土壤正好相反。团聚较好的土壤和松散的土壤（容重较低）孔隙度较高，前者粗细孔的比例适合作物的生长。土粒分散和紧实的土壤，孔隙度较低且细孔隙较多。 土壤孔隙度一般都不直接测定，而是由土粒密度和容重计算求得。由上式，可得 判断土壤孔隙状况优劣，最重要的是看土壤孔径分布，即大小孔隙的搭配情况，土壤孔径分布在土壤水分保持和运动，以及土壤对植物的供水研究中有非常重要的意义。 参考文献 中国科学院南京土壤研究所，1978，土壤理化分析，512，上海科学出版社 中国科学院南京土土壤研究所土壤物理研究室，1978，土壤物理性质测定法，10，科学出版社。 华孟，王坚，1993，土壤物理学，38，北京农业大学出版社。 李酉开等，1983，土壤农业化学常规分析方法，17，科学出版社。  第二章 土壤粒径分布和分析 2.1 分析意义 土壤粒径分析过去也称机械分析，是土壤科学最古老的测定技术之一。土壤基质由不同比例的、粒径粗细不一，形状和组成各异的颗粒（通称土粒）组成，一般分为砾、砂、粉粒和粘粒4级。 砾是最粗的土粒，我国主要农区土壤并不多见，只是在土石区，近河滩的山坡土壤中才出现砾，以致影响土壤的基质特征。 粗砂的比表面积小，表面只能吸附少量水分子（包括水汽分子），在其表面形成极薄的水分子导。粗砂粒间的孔隙粗，大多超过毛管孔径，所以它所保持的水是在粗砂粒间的接触点，为弯月面力所保持。在与植物根接触时也能被吸收。这种情况在砂砾混合或以砾为主时更为明显。 细砂和粗粉粒的矿物组成与砂粒类似，两者的性质相近。它们已有明显 的表面吸附分子能力，颗粒间孔隙的孔径表现为最活跃的毛管作用，毛管水上升迅速，上升高度可达2～3。中、细粉粒的矿物组成仍与砂粒相同，但表面积增大，表现出不同程度的属粘粒范围的若干性质。表面吸附水分子的力和毛管力都较强。毛管水毛管水上升运动缓慢，上升高度可能相当高，但需时间很长，速度过慢，实践意义不大。 粘粒是土壤中最细部分，粘粒矿物是扁平的片状或盘状，具有极大的比表面积，粘粒表面有负电荷与其邻近的土壤水中的阳离子形成双电层。巨大的表面积和表面负荷使粘粒有极强的吸附水分子能力，形成与其粒径比较相对厚的水层或水膜。粘粒间的孔隙极细，粘粒吸附的水膜就有可能充满或堵塞这些极细的孔隙。粘粒孔隙在吸附水膜外侧可能还有少许空间借助毛管作用保持少量水分，在水膜不堵塞孔隙的前提下，孔隙越细毛管力越强。不言而喻，粘粒在一定含水量范围表现极强的粘结性、粘着性和可塑性，干缩湿胀的程度极高，经湿润后的干粘粒容易出现较厚的结皮，并且形成坚硬的坷垃和土块，要极大的力量才能调皮敲破打碎，因而需要很高的耕作技术才能得到较好耕作质量。所有粘粒含量较高的土壤，尽管有较多的作物养分却很难管理。但在田间情况下，除碱土外，粘粒大多会团聚成才粒或团粒，可以一定程度上缓角耕作难的情况。 粒径分析的目的，就是为了测定不同直径土壤颗粒的组成，并进而确定土壤的质地。土壤颗粒组成在土壤形成和土壤的农业利用中具有重要意义。农业实践表明，土壤质地直接影响土壤水、肥、气、热的保持和运动，并与作物的生长发育有密切的关系。 2.2土粒的粒级和土壤的质地 2.2.1土粒的粒级 土壤基质中土粒的粗细不同，不但比表面积有巨大差异，而且土粒间孔隙的孔径也有显区别。土粒由粗到细是连续变化的，并没有截然分明的界限，为了研究和应用方便，人们按自己的目的将土粒分为若干级别，每一粒径范围称为一个粒级，本世纪以来粒级的划分才逐渐有明确的尺度。粒级的划分人为的，随研究者的目的而不同，因而就有不同的划分标准，如在水利、建筑和地质学科就有与土壤学科不完全相同的划分标准。另外，有两点必须注意：一是各粒级的界限并不是绝对的，即不是超出这个界限边缘的土粒就有完全不同的性质和组成，而是在这个界限范围内的绝大部分土粒具有某些特定的性质和组成；二是土粒的形状级不规则，已知粘粒是扁平状的，粗一些的土粒则形状各异。在实际工作中，粗土粒（粒径>0.25mm）用不同孔径的筛加以分离；细土粒（粒径<0.25mm）用其在静态介质（水）中的沉降速度加以区分。土粒在不中的沉降速度因其大小、形状而异，而土粒的形状又很不一样，因此其计算都是采用与土粒沉降速度相同的球体的直径为其粒径。即当量粒径。同理，区分粗土粒的筛孔的孔径也是区分它们的界限，但在文献中不常这样明确说明。 表2-1 国际制、美国制、前苏联制和中国制（暂行）的土壤粒级划分方案 国际制 美国制 前苏联制 中国制（暂行）  粒级名称 粒级 粒级名称 粒级 粒级名称 粒级 粒级名称 粒级  石砾 >2 粗砂 2～0.2 细砂 0.2～0.02 粉(砂)粒0.02～0.002 粘粒 <0.002 石块 >3 粗砾 3～2 极粗砂粒 2～1 粗砂粒 1～0.5 中砂粒 0.5～0.25 细砂粒 0.25～0.1 极细砂粒 0.1～0.05 粉(砂)粒0.05～0.002 粘粒 <0.002 石块 >3 石砾 3～1 粗砂粒 1～0.5 中砂粒 0.5～0.25 细砂粒 0.25～0.05 粗粉粒0.05～0.01 中粉粒0.01～0.005 细粉粒0.005～0.001 粗粘粒0.001～0.0005 (粘质的) 细粘粒0.0005～0.0001 (胶质的) 胶体<0.0001  石砾 3～1 粗砂粒 1～0.25 细砂粒 0.25～0.05 粗粉粒 0.05～0.01 细粉粒 0.01～0.05 粗粘粒 0.005～0.001 粘粒 <0.001   世界各国大都按土粒粗细分为砾、砂粒、粉粒和粘粒4个粒级，但具体界限和每个粒级的进一步划分有一定差异。我国自30年代引进近代实验科学的土壤学以来，因种种原因未能进行土粒分级的基础研究，而是借用美国、前苏联和国际土壤学会通过的分级方案，1975年，中国科学院南京土壤研究所制定了一个暂行的粒级分级方案。他们的划分尺度如上表。 2.2.2土壤质地 在西方国家，砂粒、粉粒和粘粒的质量比是确定土壤质地的基础。美国农业部的土壤质地分组和西欧大多数国家质地分组都是按照它们各自粒径分级的标准划分的，西欧所采用的国际制土粒分级已将粘粒的上限放宽为50μm，与美国相同。这两种质地分组的具体数值，美欧工作者们很早就提出了他们各自的质地三角图（图2-1、 图2-2）。
图2-1 美国农业部土壤质地三角图 图2-2 国际制土壤质地三角图 我国自50年代初近40多年来广泛流行前苏联卡庆斯基的简化质地分组法。这个分组法的特点有：①卡庆斯基认为，粒径小于10μm的土粒已明显表现胶体的许多性质，故将土粒分为两级：粒径小于10μm的为物理性粘粒，粒径大于10μm的为物理性砂粒（表2-1）；②按物理性粘粒或物理性砂粒的数量进行质地分组，而不是象西方国家按砂、粉、粘粒三个粒级的质量比分组；③质地分组中考虑到土壤类型不同，对草原土壤及红黄壤、灰化土类和碱化及强碱化土壤有不同质地分组尺度。 卡氏还有较细致的分组法，但在我国未经常引用。 目前我国自己的土壤质地分组标准尚未正式出台，1975年中国科学家南京土壤研究所等单位在总结我国群众经验的基础上，拟定出我国土壤质地分组暂行方案，如表2-1，这里不再详细介绍。 本书拟介绍国际制土粒分级标准及其测定方法。若需增加粒级分析的档次，可按司笃克斯公式计算另外增加粒级吸取时间进行分析测定。 2.3土粒粒径分析 土壤基含有不同数量的各级土粒，完善的表达方式是用粒径分布曲线，曲线横坐标为粒径，一般用对数坐标。纵坐标为单位质量土小于某一粒级土粒含量的累积百分数，现以粘土、粉砂壤土和砂壤土为例。
2.3.1方法选择的依据 粒径分析 目前最为常用的方法为吸管法。吸管法操作繁琐，但较精确；比重计法操作较简单，适于大批量测定，但精度略差，计算也较麻烦。 近来也有用离心或其它方法进行土粒粒径分析的，并有不少这类仪器附有计算机等先进设备，但使用范围并不广泛。 2.3.2分析原理 无论是吸管法还是比重计法，土粒的粒径分析大致分为分散、筛分和沉降3个步骤。 2.3.2.1土粒分散 田间或自然土壤，除风砂土和碱土外，绝大部分或全部都是相互团聚成粒径不同的团粒，微团粒是粘直接凝聚而成，粗团粒则主要由腐殖质和某些情况下土壤的石灰物质、游离铁的作用胶结而成。在中性土壤中主要是交换性Ca2+起作用，在酸性土壤中还有交换性Al3+的作用，土壤溶液中盐类溶质浓度高也促进粘粒团聚。因此传统的分散处理包括用H2O2—HCl处理和添加含Na+的化合物作为分散剂。H2O2的作用不为了破坏有机质，稀HCl的作用是为了溶解游离的CaCO3和其他胶结剂，并用H+代换有凝聚作用的Ca2+、Al3+等和淋洗土壤溶液中的溶质。交换性H+也有凝聚作用，必须用分散粘粒的Na+代换之，所用Na+的数量不能超过土壤的交换量。 凡此种种，不仅手续繁杂费时，且在稀HCl淋洗中，也可能淋出一部分粘粒的组分，如无定形的二三氧化物和水合氧化硅等。因此需要收集稀HCl淋洗液进行化学分析测定。更重要的是腐殖质和碳酸盐也是土壤固相的一部分，若去除它们则与田间情况不一致。因此近来常对供分析的土样直接投入可固定Ca2+、Al3+离子的Na盐，通常是酸性土壤加氢氧化钠，中性土壤加草酸钠，碱性土壤加六偏磷酸钠，。然后用各种机械的方法进行搅拌，使其分散完全。常用的方法是煮沸法。也有用震荡法或高于大气压的气流激荡的方法。由于土样的分散处理尚无统一规定，因此分析报告中必须说明。 2.3.2.2粗土粒的筛分 粒径大于0.6mm的粗土粒，用孔径粗细不同的筛相继筛分经分散处理的土样悬液，可得到不同粒径的土粒数量。根据标准筛的情况，筛孔>0.6mm允许5%的筛孔偏离规定值，筛孔孔径在0.6mm～0.125mm之间为7.5%，筛孔孔径 <0.125mm 则可高达10%。所以，常规粒径分析应该只对>0.25mm的土粒进行筛分，但由于>0.1mm的颗粒在水中沉降速度太快，用吸管吸取悬液常常得不到好的结果，因此筛分范围可放宽到此到0.1㎜，即对＞0.1㎜的土粒进行筛分。（华孟，王坚，1993） 2.3.2.3细土粒的沉降分离 吸管法沉降分离原理:筛分的细土粒（＜0.1mm＝依据司笃克斯（G. G. Stokes）定律,按土粒在水中沉降的快慢区分为不同粒径的土粒,颗粒在真空中沉降不受任何重力作用而呈现自由落体运动.在水中沉除重力作用外还受与重力方向相反的摩擦力作用, G. G. Stokes（1851）指出, 摩擦力Fr应等于: Fr=6πηrv （1） 式中: η——水的粘滞度（g/cm·s）; r——颗粒半径（cm）; v——颗粒沉降速度（cm/s）。 颗粒开始沉降，沉降速度随时间增大，摩擦力Fr也随之增加，当颗粒所受摩擦力与所受重力在数量上相等时，这时沉降速度不再增加，颗粒以均速沉降速度沉降，这时的沉降速度称为终端速度，颗粒所受重力Fg可由下式计算： Fg=4/3πr3（ρs－ρf）g （2） 式中：4/3πr3是球体颗粒的体积；ρs为颗粒密度g/cm3；ρf为流体的密度g/cm3；g为重力加速度（981cm/s2）。当Fr=Fg时可得： d2(ρs－ρf)g υt=——————— （3） 18η 上式中，υt为终端速度㎝/s；d为颗粒直径㎝。假定沉降速度几乎在终端过程一开始立即达到，则可计算一定直径颗粒沉降到深度L㎝所需时间： 18Lη t=——————— （4） d2(ρs－ρf)g 例：求在20℃时，直径d=0.05mm的土壤颗粒，在水中沉降25cm所需的时间t。 设：土粒比重ρs =2.65g/cm3，代入上式ρs； 水的比重ρf =0.99823g/cm3，代入上式ρf； 重力加速度g=981cm /s2； 水的粘滞系数η=0.01005g/cm·s， 代入上式（4）得t=112秒=1分52秒 根据上例方法和表1、表2所列，就可算出不同直径土粒在水中沉降25cm、10cm以及7cm等，在不同温度下所需的时间（见表3）。 表1 水的粘滞系数（η） 温度（℃） η （g/cm·s） 温度（℃） η （g/cm·s） 温度（℃） η （g/cm·s）  4 0.01567 13 0.01203 22 0.009579  5 0.01519 14 0.01171 23 0.009358  6 0.01473 15 0.01140 24 0.009142  7 0.01428 16 0.01111 25 0.008937  8 0.01386 17 0.01083 26 0.008737  9 0.01346 18 0.01056 27 0.008545  10 0.01308 19 0.01030 28 0.008360  11 0.01271 20 0.01005 29 0.008180  12 0.01236 21 0.009810 30 0.008007   表2 水的比重表（g/cm3） 温度 ℃ 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9  0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 0.9998679 0.9999267 0.9999679 0.9999922 1.0000000 0.9999919 0.9999681 0.9999295 0.9998762 0.9998088 0.9997277 0.9996328 0.9995247 0.9994040 0.9992712 0.9991265 0.9989701 0.9988022 0.9986232 0.9984331 0.9982623 0.9998746 0.9999315 0.9999711 0.9999937 0.9999999 0.9999902 0.9999649 0.9999248 0.9998701 0.9998013 0.9997189 0.9996225 0.9995132 0.9993913 0.9992572 0.9991113 0.9989538 0.9987848 0.9986046 0.9984136 0.9982117 0.9998811 0.9999363 0.9999741 0.9999951 0.9999996 0.9999883 0.9999616 0.9999200 0.9998638 0.9997936 0.9997099 0.9996121 0.9995016 0.9993784 0.9992432 0.9990961 0.9989374 0.9987673 0.9985861 0.9983938 0.9981909 0.9998874 0.9999408 0.9999769 0.9999962 0.9999992 0.9999864 0.9999581 0.9999150 0.9998574 0.9997859 0.9997008 0.9996017 0.9994898 0.9993655 0.9992290 0.9990808 0.9989209 0.9987497 0.9985673 0.9983740 0.9981701 0.9998935 0.9999452 0.9999796 0.9999973 0.9999986 0.9999842 0.9999544 0.9999099 0.9998509 0.9997780 0.9996915 0.9995911 0.9994780 0.9993524 0.9992147 0.9990653 0.9989043 0.9987319 0.9985485 0.9983541 0.9981490 0.9998995 0.9999494 0.9999821 0.9999981 0.9999979 0.9999819 0.9999506 0.9999046 0.9998442 0.9997699 0.9996820 0.9995803 0.9994660 0.9993391 0.9992003 0.9990497 0.9988876 0.9987141 0.9985295 0.9983341 0.9981280 0.9999053 0.9999535 0.9999844 0.9999988 0.9999970 0.9999795 0.9999467 0.9998992 0.9998374 0.9997617 0.9996724 0.9995694 0.9994538 0.9993258 0.9991858 0.9990340 0.9988707 0.9986961 0.9985105 0.9983140 0.9981068 0.9999109 0.9999573 0.9999866 0.9999994 0.9999960 0.9999769 0.9999426 0.9998936 0.9998305 0.9997534 0.9996627 0.9995585 0.9994415 0.9993123 0.9991711 0.9990182 0.9988538 0.9986781 0.9984913 0.9982937 0.9980855 0.9999163 0.9999610 0.9999887 0.9999998 0.9999947 0.9999741 0.9999384 0.9998879 0.9998234 0.9997450 0.9996529 0.9995473 0.9994291 0.9992987 0.9991564 0.9990023 0.9988367 0.9986599 0.9984720 0.9982733 0.9980641 0.9999216 0.9999645 0.9999905 1.0000000 0.9999934 0.9999712 0.9999340 0.9998821 0.9998162 0.9997364 0.9996428 0.9995361 0.9994166 0.9992850 0.9991415 0.9989862 0.9988195 0.9986416 0.9984526 0.9982529 0.9980426   （续表） 温度 ℃ 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9  21.0 22.0 23.0 24.0 25.0 26.0 27.0 28.0 29.0 30.0 31.0 32.0 33.0 34.0 35.0 36.0 37.0 38.0 39.0 40.0 0.9980210 0.9977993 0.9975674 0.9973256 0.9970739 0.9968128 0.9965421 0.9962623 0.9959735 0.9956756 0.9953692 0.9950542 0.9947308 0.9943991 0.9940594 0.9937119 0.9933565 0.9929936 0.9926232 0.9922455 0.9979993 0.9977765 0.9975437 0.9973009 0.9970482 0.9967861 0.9965146 0.9962338 0.9959440 0.9956454 0.9953380 0.9950222 0.9946980 0.9943655 0.9940251 0.9936767 0.9933206 0.9929568 0.9925857 0.9979775 0.9977537 0.9975198 0.9972760 0.9970225 0.9967594 0.9964869 0.9962052 0.9959146 0.9956151 0.9953068 0.9949901 0.9946651 0.9943319 0.9949906 0.9936414 0.9932846 0.9929201 0.9925482 0.9979556 0.9977308 0.9974959 0.9972511 0.9969966 0.9967326 0.9964591 0.9961766 0.9958850 0.9955846 0.9952755 0.9949580 0.9946321 0.9942981 0.9939560 0.9936061 0.9932484 0.9928833 0.9925106 0.9979335 0.9977077 0.9974718 0.9972261 0.9969706 0.9967057 0.9964313 0.9961478 0.9958554 0.9955541 0.9952442 0.9949258 0.9925991 0.9942643 0.9939214 0.9935707 0.9932123 0.9928463 0.9924730 0.9979114 0.9976846 0.9974477 0.9972010 0.9969445 0.9966786 0.9964033 0.9961190 0.9958257 0.9955235 0.9952127 0.9948935 0.9945660 0.9942303 0.9938867 0.9935351 0.9931760 0.9928093 0.9924352 0.9978892 0.9976613 0.9974435 0.9971758 0.9969184 0.9966515 0.9963753 0.9960901 0.9957958 0.9954928 0.9951812 0.9948612 0.9945328 0.9941963 0.9938518 0.9934996 0.9931397 0.9927722 0.9923974 0.9978669 0.9976380 0.9973991 0.9971505 0.9968921 0.9966243 0.9963472 0.9960610 0.9957659 0.9954620 0.9951495 0.9948286 0.9944995 0.9941622 0.9938170 0.9934639 0.9931032 0.9927351 0.9923595 0.9978444 0.9976145 0.9973747 0.9971250 0.9968657 0.9965970 0.9963190 0.9960319 0.9957359 0.9954312 0.9951178 0.9947961 0.9944661 0.9941280 0.9937820 0.9934282 0.9930668 0.9926978 0.9923216 0.9978219 0.9975910 0.9973502 0.9970995 0.9968398 0.9965696 0.9962907 0.9960027 0.9957059 0.9954002 0.9950861 0.9947635 0.9944327 0.9940938 0.9937470 0.9933924 0.9930302 0.9926605 0.9922836  表3 土壤颗粒分析各级土粒吸取时间 [土粒比重：2.65 g/ cm3。h代表小时，（′）代表分，（″）代表秒] 土粒直径 (mm) <0.05 <0.05 <0.05 <0.05  取样深度 （cm） 25 10 10 10 10  温度（℃） 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 2′54″ 2′50″ 2′44″ 2′39″ 2′34″ 2′30″ 2′25″ 2′21″ 2′17″ 2′14″ 2′10″ 2′07″ 2′04″ 2′00″ 1′57″ 1′55″ 1′52″ 1′49″ 1′47″ 1′44″ 1′42″ 1′39″ 1′37″ 1′35″ 1′33″ 1′31″ 1′29″ 1′10″ 1′08″ 1′06″ 1′04″ 1′02″ 1′00″ 58″ 57″ 55″ 54″ 52″ 51″ 49″ 48″ 47″ 46″ 45″ 44″ 43″ 42″ 41″ 40″ 39″ 38″ 37″ 36″ 36″ 29′03″ 28′09″ 27′18″ 26′28″ 25′41″ 24′57″ 24′15″ 23′33″ 22′54″ 22′18″ 21′42″ 21′08″ 20′35″ 20′04″ 19′34″ 19′05″ 18′38″ 18′11″ 17′45″ 17′21″ 16′57″ 16′34″ 16′12″ 15′50″ 15′30″ 15′10″ 14′50″ 1h56′10″ 1h52′37″ 1h49′12″ 1h45′52″ 1h42′45″ 1h39′47″ 1h36′58″ 1h34′14″ 1h31′38″ 1h29′11″ 1h26′49″ 1h24′31″ 1h22′22″ 1h20′17″ 1h18′17″ 1h16′22″ 1h14′30″ 1h12′44″ 1h11′01″ 1h09′23″ 1h07′46″ 1h06′15″ 1h04′46″ 1h03′21″ 1h01′59″ 1h0′39″ 59′22″ 48h24′16″ 46h55′19″ 45h30′03″ 44h06′39″ 42h48′48″ 41h34′40″ 40h24′15″ 39h15′40″ 38h10′48″ 37h09′38″ 36h10′20″ 35h12′52″ 34h19′07″ 33h27′14″ 32h37′11″ 31h49′00″ 31h02′40″ 30h18′11″ 29h35′22″ 28h54′24″ 28h14′22″ 27h36′23″ 26h59′19″ 26h23′44″ 25h49′26″ 25h16′05″ 24h44′01″   利用沉降法进行粒径分析，应注意以下几点假设： （1）颗粒是坚固的球体且表面光滑； （2）所有颗粒密度相同； （3）颗粒直径应大到不受流体（水）布朗运动的影响； （4）供沉降分析的悬液必须稀释到颗粒沉降互不干扰，即每一个颗粒的沉降都不受邻颗粒的影响。 （5）环绕颗粒的注体（水）保持层流运动，没有颗粒的过快沉降引起流体的紊流运动。 以上几点，除（3）、（4）可以大致满足外，（5）很难完全保证，（1）、（2）两条根本无法满足。细土粒不是球形的（大多为扁平状），表面也不光滑，其密度也不相同，只有大多硅酸盐的密度在2.6～2.7之间，其他重矿物和氧化铁的密度可达到5.0g/cm3或更高，所以粒径分析只能给出近似的结果。 具体测定各级细土粒的方法，可根据Stokes定律，按公式（4）计算某一粒径的土粒沉降到深度L（L一般取10cm）所需时间。在测定前用特制的搅拌棒均匀地搅拌颗粒悬液（见测定程序2.3.3.3），在沉降一开始记时，按公式（4）计算的沉降时间用移液管在深度L处缓慢吸取一定容量的悬液，烘干称重，由此可计算小于某一相应粒径土粒的 累积量。两次测定的累积量相减可得某一粒径范围的土粒量。 比重计法沉降原理:比重计法也是以Stokes定律为依据的，用特制的甲种土壤比重计（鲍氏比重计）于不同时间内，测定h深处（h为变数）土壤悬液的密度，可得小于某粒径土粒的含量： 校正后读数 小于某粒径土粒的含量（%）=———————×100 （5） 烘干土样重 校正后读数的确定见附录。 由于比重计浮泡体积中心在悬液中的深度随着悬液密度的不同而变动，所以即使在规定时间进行测定，也不能确定该粒级土粒粒径的大小。比重计法的土粒粒径必须根据比重计测定数据（比重计读数）、测定深度（悬液液面至比重计浮泡体积中心）和测定时间，根据Stokes定律求得。由式（4）得： 18ηL d=——————— （6） g (ρs－ρf) t 式中：d——土粒直径，㎝； η——水的粘滞系数，g·cm-1·s-1； L——土粒沉降深度，cm(可由图23-7查得)； g——重力加速度，981cm·s-2； ρs——土粒密度，g·cm-3； ρf——水的密度，g·cm-3； t——沉降时间，s。 2.4吸管法 2.4.1仪器及设备 吸管：有各种形式，图23-4为南京土壤所给出的吸管示意图。 吸管架：有各种形式，图23-5为南京土壤仪器厂所产的吸管架示意图；沉降筒：即为1000mL量筒，直径约高约45 cm；土壤筛2mm；洗筛：洗筛直径6cm，筛网孔径0.2mm；搅拌棒（图23-6）。 2.4.2.试剂 1．氢氧化钠溶液[c(NaOH)=0.5mol·L-1]:20g氢氧化钠(NaOH，化学纯)溶于水，稀释至1L（用于酸性土壤）； 2．草酸钠溶液[c(1/2Na2C2O4)= 0.5mol·L-1]:35.5g草酸钠(Na2C2O4, 化学纯)溶于水，稀释至1L（用于中性土壤）； 3．六偏磷酸钠溶液{c}= 0.5mol·L-1}:51g六偏磷酸钠[1/6(NaPO3)6, 化学纯] 溶于水，稀释至1L（用于碱性土壤）； 4．盐酸溶液[c(HCl)=0.2 mol·L-1]:16.6mL浓盐酸稀释至1L； 5．盐酸溶液[c(HCl)=0.05 mol·L-1]:4.2 mL浓盐酸稀释至1L； 6．．盐酸溶液[φ(HCl)=10%]:10mL浓盐酸稀释至100mL； 7．过氧化氢溶液[ω(H2O2)=6%]：200mL过氧化氢溶液[ω(H2O2)=30%]稀释至1L； 8．氢氧化铵溶液[φ(NH4OH)=10%]:10mL氨水稀释至100mL； 9．硝酸溶液[φ(HNO3)=10%]:10mL硝酸(HNO3，ρ=1.42g·mL-1) 稀释至100mL； 10．乙酸溶液[φ(CH3COOH)=10%]:10mL冰乙酸稀释至100mL； 11．草酸铵溶液{ρ[(NH4)2C2O4]=40g·L-1}：4g草酸铵[(NH4)2C2O4，化学纯]溶于水稀释至100mL； 12．硝酸银溶液[ρ(AgNO3)=50g·L-1]：5g硝酸银（AgNO3，化学纯）溶于水稀释至100mL； 13．异戊醇[(CH3)2CHCH2CH2OH，化学纯]； 14．浓硫酸（工业用）（H2SO4，ρ=1.84g·mL-1）。 2.4.3测定步骤 2.4.3.1．样品处理 （1）大于2mm石砾的处理 称取一定量原始土样3份m1，将大于2mm石砾按不同粒级（见表2-1，不同分级制有不同分法）分开，分别放入蒸馏水煮沸若干次，直至石砾上的附着物完全去净。将石砾移至称量瓶中，放入烘箱烘干称重。 （2）吸湿含水率的测定 称取6份（如作脱钙处理，需称取7份）过2mm筛的定量风干土样（根据测定前对土样质地的估计，通常粘土用10.00g，其他质地20.00g或更多），其中3份放入105℃～110℃的烘箱烘至恒重（至少6h以上），得烘干土样重m2。计算土样吸湿含水率。 （3）去除有机质 对有机质含量较高的土样，分散前应去除有机质。将4份风干土样（如不作脱钙处理，需称取3份）分别放入250mL的高型烧杯中，加少量蒸馏水使土样湿润。然后加入过氧化氢（试剂7）20mL，用玻璃棒搅拌，使有机质充分与过氧化氢接触反应。反应过程中会产生大量气泡，为防止样品溢出可加异戊醇消泡。过量的过氧化氢用加热方法去除。 （4）去除CaCO3 根据粒级分析的不同目的，也可用HCl脱钙，小心加入c(HCl)=0.2 mol·L-1溶液于土样中，直至无气泡发生。HCl脱钙过程中应随时除去样品上面的清液，以保证HCl浓度。如样品碳酸钙含量高，可适当加大HCl浓度。 经c(HCl)=0.2 mol·L-1溶液处理的样品，需再用c(HCl)=0.05 mol·L-1溶液淋洗Ca2+。为了缩短淋洗时间，每加入一定量c(HCl)=0.05 mol·L-1稀溶液，待滤干后再加入少量稀HCl继续淋洗。取淋洗液5 mL于小试管中，滴入氢氧化铵溶液（试剂8）中和，再加数滴乙酸溶液（试剂10）成微酸性溶液，加入几滴草酸铵溶液（试剂11）稍加热。若有白色CaC2O4沉淀，说明样品中仍有Ca2+存在，需继续加稀HCl淋洗，直至没有CaC2O4沉淀为止。 去掉Ca2+的土样，还需用蒸馏水淋去多余的HCl和其他氯化物。为此，再取少量（5 mL）淋洗液于小试管中，加入硝酸溶液（试剂9）数滴使滤液酸化，再加入硝酸银溶液（试剂12）1～2滴，若有白色AgCl沉淀，则需继续淋洗直至无白色沉淀为止。 用蒸馏水淋洗样品，随电解质的淋失土壤趋于分散，滤液渐趋混浊，说明这时土样中的Cl-含量已极微，可立即停止淋洗以免土壤胶体损失，影响分析结果。 取一份上述处理过的样品于已知重量的容器（如烧杯）中，先在电热板上加热蒸干水分，再放入烘箱，在105℃～110℃下烘至恒重。求得去除有机质和碳酸钙的烘干土样重m3。计算HCl洗失量。 2.4.3.2．制备悬液 将上述处理后的另3份样品（如不需去除有机质和CaCO3，直接用过2mm筛的定量风干土样）全部转移到500mL三角瓶中，根据土壤的酸碱度，每10g样品，酸性土壤可加c(NaOH)=0.5mol·L-1溶液10mL，中性土壤可加c(1/2Na2C2O4)= 0.5mol·L-1溶液10mL，碱性土壤可加c[1/6(NaPO3)6]= 0.5mol·L-1溶液10mL，浸泡过夜，然后加蒸馏水至250 mL，盖上小漏斗，将悬液在电热板上煮沸，在沸腾前应经常摇动三角瓶，以防止土粒结底，保持沸腾1h。煮沸时特别要注意用异戊醇消泡，以免溢出。 分散好的样品转移到1000mL的沉降筒中。转移前，沉降筒上置一直径7cm～9cm的漏斗，上面再放一直径6cm，孔径0.2mm标准筛，将分散好的土样全部过筛，并用橡皮头玻棒轻轻地将土粒洗擦，用蒸馏水冲冼标准筛，全部样品转移后，将标准筛放入事先装有适量蒸馏水的大烧杯中上下荡涤，确认小于0.2mm直径的土壤颗粒全部转移到沉降筒中。特别注意冲洗到沉降筒的水量不能超过1000mL，然后加蒸馏水到沉降筒中定容1000 mL备用。 在小于0.2mm孔径的土样颗粒全部转移到沉降筒后，将洗筛上的土粒转移到小烧杯中，倾去清水，在电热板上蒸干，放入105℃～110℃烘箱中烘至恒重，称量计算2mm～0.2mm土粒含量m4。 2.4.3.3．细土粒的沉降分析 测量实验室当时的水温，按水温计算0.02mm、0.002mm土粒沉降至10cm处所需的时间。用搅拌棒搅拌悬液1min，搅拌悬液时上下速度要均匀，一般速度为上下各30次。搅拌棒向下时一定要触及沉降筒底部，使全部土粒都能悬浮。搅拌棒向上时，有孔金属片不能露出液面，一般至液面下3cm～5cm即可，否则会使空气压入悬液，致使悬液产生涡流，影响土粒沉降规律。沉降时间以搅拌结束为起始时间。 用吸管吸取悬液操作，事先应反复练习，以避免实际操作时的失误。 吸取悬液的负气压源以-0.05Mpa为宜，有各种稳压装置，这里不再介绍，最简单的方法是用洗耳球代替。吸液时，应在吸取悬液前20s将吸管放入沉降筒规定的深度，在吸液时间前10s接通气源。 分别吸取<0.02mm颗粒和<0.002mm颗粒于吸管中，悬液全部移入50mL的小烧杯内，并用蒸馏水冲冼吸管壁，使吸附在吸管壁上的土粒全部冲入小烧杯内。然后将小烧杯内的悬液在电热板上蒸干（特别小心防止悬液溅出）再移至105℃～110℃烘箱中烘至恒重，称量（感量0.0001g）<0.02mm颗粒和<0.002mm颗粒的重量m5和m6并计算各粒级的百分比。 2.4.3.4.分散剂空白测定 吸取10mL分散剂，放入沉降处理品 ，定容至1000mL，搅匀，和样品同样吸取25mL于知质量的50mL烧杯中，蒸干烘至恒重得m7。 2.4.4结果计算 一般以烘干土为计算基础，但对有机质、碳酸盐较高的土壤，可用经盐酸、双氧水处理过的烘干土为计算基础，其洗失量不包括在各级颗粒含量之内，另列一项供参考。 （1）吸湿水%=
（2）洗失量%=
（3）2mm～0.2mm颗粒含量%=
（4）0.02mm～0.002mm颗粒含量%=
（5）<0.002mm颗粒含量%=
（6）0.2mm～0.02mm颗粒含量%=100%－[(2)＋(3)＋(4)＋(5)]% 式中：m1——风干土质量，g； m2——烘干土质量，g； m3——经盐酸双氧水处理后烘干土质量，g； m4——2mm～0.2mm颗粒质量，g； m5——<0.02mm颗粒与分散剂质量，g； m6——<0.002mm颗粒与分散剂质量，g； m7——分散剂质量，g； ts——分取倍数，1000/9.431。 测定允差 吸管法允许平行绝对误差：粘粒级<1%；粉砂粒级<2%。（中国科学院南京土壤研究所，1978） 2.5比重计法 2.5.1仪器和试剂 2.5.1.1．仪器 甲种土壤比重计（鲍氏比重计）：刻度范围0～60，最小刻度单位1g/L，必须进行校正后才能使用；搅拌器；量筒：1000mL，直径约6cm，高约45cm；土壤筛筛网孔径2mm；洗筛直径6cm，筛网孔径0.2mm；三角瓶（500mL），漏斗（7cm～9cm）若干；天平：感量0.01g；电热板；烘箱（300℃）。 2.5.1.2．试剂 见吸管法。 2.5.2测定步骤 2.5.2.1．样品处理 （1）大于2mm石砾的处理 称取一定量土样三份，将大于2mm石砾按不同粒级分开，分别放入蒸馏水煮沸若干次，直至石砾上的附着物完全去净。将石砾移至称量瓶中，放入烘箱烘干称重。 （2）称量6份过2mm筛的风干土样约50g，精确到0.01g，其中3份放入105℃～110℃烘箱烘至恒重（至少6h以上），计算土样吸湿含水率。 2.5.2.2．悬液制备 将50g土样放入三角瓶中，加蒸馏水浸润土样，根据土壤的pH值，酸性土壤可加 [c(NaOH)=0.5mol·L-1]溶液40mL，中性土壤可加 [c(1/2Na2C2O4)= 0.5mol·L-1] 溶液20mL，碱性土壤可加{c[1/6(NaPO3)6]= 0.5mol·L-1}溶液60mL，加水使悬液容积约为250mL，浸泡过夜。 将悬液在电热板上煮沸，在沸腾前应经常摇动三角瓶，以防止土粒结底，保持沸腾1h。煮沸时特别要注意用异戊醇消泡，以免溢出。 待悬液冷却后，通过0.2mm洗筛将悬液倒入量筒，边倒边用带橡皮头的玻璃棒轻轻擦洗筛网，待悬液全部通过，再加水冲洗筛网。当筛网冲洗干净，<0.2mm粒径的土粒全部洗入量筒后，加水至1000mL。 留在洗筛上的砂粒用水移入称量瓶烘干，以便计算2mm～0.2mm颗粒含量百分数。 2.5.2.3．细土粒的测定 盛悬液的量筒放于温度变化小的、平稳的台面上，用搅拌器上下均匀地搅拌悬液1min，搅拌结束开始计时。 将比重计轻轻地、垂直地放入悬液中，要放在量筒的中心位置，并略为扶住比重计的玻璃杆，使它不致上下左右晃动，直到基本稳定为止。土粒沉降30s、1min、2min时各对比重计读数一次。然后将比重计取出，放在盛清水的量筒中，微微转动比重计，洗去粘附于比重计浮泡上的土粒，以备下次使用。测量悬液温度准确至0.5℃。 然后继续在沉降4min、8min、15min、30min及1h、2h、4h、8h、24h、48h的各规定时间用比重计读数，每次在读数前10s左右将比重计放入悬液，读数完毕立即取出，放入清水中，并测量悬液温度。 2.5.2.4．分散校正值的测定 根据不同土样选用相应分散剂，按土样相同体积加到沉降筒中，加水至1L搅拌均匀，用比重计测定分散剂校正值。 2.5.3．结果计算 （1）风干土样吸湿水含量计算同吸管法。 （2）>2mm石砾含量 >2mm石砾含量%=
式中：m1——原状土过筛时，筛出的>2mm石砾烘干重，g； m2——原状土过筛时，筛下的<2mm石砾烘干重，g。 （3）2mm～0.2mm颗粒含量 2mm～0.2mm颗粒含量=
式中：m3——土样经分散后洗入沉降筒时，洗筛上面的>0.2mm土粒烘干重，g； m4——用于比重计法测定的烘干土样重，g。 （4）比重计某一读数时间测得的小于某粒径颗粒含量， 小于某粒径颗粒含量%=
式中：ρ1——比重计读数，g·L-1； ρ2——比重计刻度弯用面校正值，g·L-1； ρ3——比重计读数的温度校正值，g·L-1； ρ0——比重计读数的分散剂校正值，g·L-1； V——悬液体积，L； m4——烘干土样重，g。 （5）某一读数时间测得的土粒直径的确定
式中：d——土粒直径，mm； η——水的粘滞系数，g·cm-1·s-1； L——土粒沉降深度，cm（可由下图查得）； g——重力加速度，g=981cm·s-2； ρs——土粒密度，g·cm-3； ρf——水的密度，g·cm-3； t——沉降时间，s。
（6）根据计算出的土粒直径和含量可绘制土壤粒径分布曲线，分布曲线用半对数坐标纸绘制。再从粒径分布曲线上查得小于某颗粒的含量，并计算出所需粒级含量。 测定允许差 比重计法两次平行测定结果允许差：粘粒级<3%；粉（砂）粒级<4%。 2.5.4附录：比重计校正 比重计的校正工作必须在水温20℃时进行。 2.5.4.1．土粒有效沉降深度（L）校正 为了测定土粒粒径，首先应找出比重计读数与土粒的有效沉降深度L的关系。根据Stoks的假设，土粒沉降深度是从无限的液面到比重计浮泡体积中心的距离。然后测定是在1000mL的量筒中进行的，比重计放入悬液面上升，从比重计读数计算出的Lˊ并非实际的土粒沉降深度，故应加以校正。从下图中可看到：
式中：L——土粒有效沉降深度，cm； Lˊ——比重计浮泡体积中心至某一读数的距离，cm； L1——比重计浮泡顶端（最低刻度处）到某一读数的距离，cm； L2——比重计浮泡体积中心至浮泡顶端的距离，cm； V——比重计浮泡体积，cm3； A——量筒的横截面积，cm2； （1）校正步骤 将比重计放入盛有水的250mL量筒中，使水面升至比重计浮泡顶端的最低刻度处为止，排开的水量即为比重计浮泡的体积V。取出比重计，调节量筒内水面至某一刻度处，再将比重计放入水中，待液面升起的容积达1/2比重计浮泡体积时，在与水面相平的浮泡上作一标记，此处即为中心至浮泡顶端（比重计的最低刻度处）的垂直距离L2，再量取浮泡顶端至各刻度间的距离L1（每5刻度量一次）。测量量筒内径，算出量筒的横截面积A及V/2A值。根据上面公式算出比重计各不同读数相对应的土粒有效沉降深度，绘制出关系曲线，以备计算时查用。
（2）举例 设所有量筒直径为6.0cm，其横截面积A=26.3cm2，测得该支比重计的浮泡体积V为52.0 cm3，L2为7.3cm，则得：
cm
cm 由各次量得的L1和算得的L可作比重计读数与土粒有效沉降深度关系曲线。 2.5.4.2．刻度及弯月面校正 由于比重计在制作时，刻度往往不甚准确，故需校正。另外，当比重计玻璃杆与悬液接触，因表面张力使沿玻璃杆上升形成弯月面高出悬液面，在测定时悬液呈混浊状，读数无法以悬液面为准，只能读弯月面上缘，故须加以弯月面的校正。可将刻度与弯月面的校正合并进行。 按下表所列的数量，称取经105℃烘干的NaCl（二级）配制标准溶液各1000mL。将各溶液分别倒入1000mL量筒中，把待校正的比重计按溶液浓度由小到大的次序，在各标准溶液中进行实际测定，读数应以弯月面上缘为准。每一溶液均应多次读数，取其平均值，算出各读数的校正值，然后，根据比重计实际平均读数和校正值绘制刻度及弯月面校正曲线（如图 ）。 表2-2 配制标准溶液的NaCl用量 20℃时比重计的准确读数 （g·L-1） 标准溶液中所需的NaCl量 （g·L-1）  0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0 4.56 8.94 13.30 17.19 22.30 26.72 31.11 35.61 40.32 44.88 49.56 54.00  （李酉开,1983） 表2-3 比重计刻度及弯月面校正记录表（比重计号：××号） 20℃时比重计的准确读数 （g·L-1） 20℃时比重计多次实际读数平均值 （g·L-1） 校正值 （g·L-1）  0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 0.5 6.0 11.0 16.0 21.0 26.0 31.0 35.0 40.0 45.0 50.0 54.0 60.0 -0.5 -1.0 -1.0 -1.0 -1.0 -1.0 -1.0 0 0 0 0 +1.0 0   2.5.4.3．温度校正 土壤比重计都是在20℃时校正的。测定温度改变时，会影响比重计的浮泡体积及水的 密度，一般根据下表进行校正。 表2-4 甲种比重计读数的温度校正值 悬液温度 （℃） 按比重计读数减去 校正值 悬液温度 （℃） 按比重计读数加上 校正值  6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0 15.5 16.0 16.5 17.0 17.5 18.0 18.5 19.0 19.5 20.0 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.2 2.1 2.1 2.0 2.0 1.9 1.8 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.4 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.5 0.4 0.3 0.1 0 20.0 20.5 21.0 21.5 22.0 22.5 23.0 23.5 24.0 24.5 25.0 25.5 26.0 26.5 27.0 27.5 28.0 28.5 29.0 29.5 30.0 30.5 31.0 31.5 32.0 32.5 33.0 33.5 34.0 0 0.2 0.3 0.5 0.6 0.8 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7 1.9 2.1 2.2 2.5 2.6 2.9 3.1 3.3 3.5 3.7 3.8 4.0 4.2 4.6 4.9 5.2 5.5 5.8   2.5.4.4．土粒比重校正 表2-5 甲种比重计土粒比重校正值 土粒比重 校正值 土粒比重 校正值 土粒比重 校正值 土粒比重 校正值  2.50 2.52 2.54 2.56 2.58 1.0376 1.0322 1.0269 1.0217 1.0166 2.60 2.62 2.64 2.66 2.68 1.0118 1.0070 1.0023 0.9977 0.9933 2.70 2.72 2.74 2.76 2.78 0.9889 0.9847 0.9805 0.9768 0.9725 2.80 2.82 2.84 2.86 2.88 0.9686 0.9648 0.9611 0.9575 0.9540  （李酉开,1983） 参考文献 中国科学院南京土壤研究所，1978，土壤理化分析，490，科学出版社。 华孟，王坚，1983，土壤物理学，7～9，北京农业大学出版社。 李酉开等，1983，土壤农业大学常规分析法，47，50～52，科学出版社。
图 用于粒径分析（吸管法）的吸管图 第三章 土壤含水量、土水势和土壤水特征曲线的测定 3.1测定意义 严格地讲，土壤含水量应称为土壤含水率，因其所指的是相对于土壤一定质量或容积中的水量分数或百分比，而不是土壤所含的绝无仅绝对水量。 土壤含水量的多少，直接影响土壤的固、液、气三相比，以及土壤的适耕性和作物的生长发育。在农业生产中，需要经常了解田间土壤含水量，以便适时灌溉或排水，保证作物生长对水分需要，并利用耕作予以调控，达到高产丰收的目的。 近几十年来的研究表明，要了解土壤水运动及土壤对植物的供水能力，只有土壤水数量的观念是不够的。举一个直观的例子：如果粘土的土壤含水量为20%，砂土的土壤含水量为15%，两土样相接触，土壤水应怎样移动？如单从土壤水数量的观念，似乎土壤水应从粘土土样流向砂土土样，但事实恰恰相反。这说明，光有土壤水数量的观念，尚不能很好研究土壤水运动及对植物的供水，必须建立土壤水的能量的观念，即土水势的概念。 测定土壤水特征曲线（基质势与土壤含水量之间的关系曲线）需要特别的仪器设备，随着土壤科学的发展，越来越多的基层土壤工作者需要土壤水特征曲线这一基础资料，了解土壤水特征曲线的测定，对今后土壤水特征曲线（不管是自己测定还是由别的单位测定）的应用是有益的。 3.2方法选择的依据 土壤含水量目前常用的方法有：烘干法、中子法、射线法和TDR法（又称时域反射仪法）。后三种方法需要特别的仪器，有的还需要一定的防护条件。 土水势包括许多分势，与土壤水运动最密切相关的是基质势和重力势。重力势一般不用测定，只与被测定点的相对位置有关。测定基质势最常用的方法是张力计法（又称负压计法），可以在田间现场测定。 土壤水特征曲线是田间土壤水管理和研究最基本的资料。通过土壤水特征曲线可获得很多土壤基质和土壤水的数据，如土壤孔隙分布及对作物的供水能力等等。测定土壤水特征曲线最基本的方法是压力膜（板）法，它可以完整地测定一条土壤水特征曲线。 3.3土壤含水量的测定 （烘干法） 烘干法又称质量法，具体操作是：用土钻采取土样，用感量0.1g的天秤称得土样的质量，记录土样的湿质量mt，在105℃烘箱内将土样烘6h～8h至恒重，然后测定烘干土样，记录土样的干质量ms，根据 θm＝mw/ms×100% 计算土样含水量，式中：mw=mt－ms；θm表示土样的质量含水率，习惯上又称为质量含水量。 如果知道取样点的容重，则可求出土壤含水量的另一种表示形式——容积含水量θv： θv=θmρb 在粘粒或有机质多的土壤中，烘箱中的水分散失量随烘箱温度的升高而增大，因此烘箱温度必须保持在100℃～110℃范围内。 烘干法的优点是简单、直观，缺点是采样会干扰田间土壤水的连续性，取样后在田间留下的取样孔（尽管可填实），会切断作物的某些根并影响土壤水的运动。 烘干法的另一个缺点是代表性差。田间取样的变异系数为10%或更大，造成这么大的变异，主要是由于土壤水在田间分布的不均匀所造成的，影响土壤水在田间分布不均匀的因素有土壤质地、结构、以及不同作物根系的吸水作用和植冠对降雨的截留等。尽管如此，烘干法还是被看成测定土壤水含量的标准方法，避免取样误差和少受采样的变异影响的最好方法是按土壤基质特征如土壤质地和土壤结构分层取样，而不是按固定间隔采样（华孟、王坚，1993） 3.4土水势的测定（张力计法） 象自然界其它物质一样，土壤水也具有不同形式的不同量级的能量。以典热处理学将自然界的能分为动能和势能，动能是由物体运动的速度和质量所决定的，其值等于1/2mV2。由于土壤水也遵循这一普遍规律，若把土壤和其中的水当作一个系统来考虑，当土-水系统保持在恒温、恒压以及溶液浓度和力场不变的情况下，系统和环境之间没有能量交换，该系统称为平衡系统。由于水在流动过程中要作功，所以对每个平衡系统不是消耗了能量，就是获得了能量，一个平衡的土-水系统所具有能够作功的能量即为该系统的土壤水势能。当两个具有不同能量水平的土-水平衡系统接触时，水就从具有较高势能水平的系统流 到具有较低能量水平的系统，直到两个系统的土水势值相等，于是水的流动也就停止了。 显然，在分析土壤水的保持和运动时，重要的不是在于某一系统本身的能量水平，而在于两个平衡系统之间的土水势之差，因此，可任意规定一个土-水平衡系统为基准系统，其土水势为零，国际土壤学会选定的基准系统是：假设一纯水池，在标准大气压下，其温度与土壤水温度相同，并处在任意不变的高度。由于假设水池所处高度是任意的，因此土壤中任意一点的土水势与标准状态相比并不是绝对的。 虽然如此，但在同一标准状态下，土壤中任意两点的土水势之差值是可以确定的。 3.4.1测定原理 土水势包括有若干分势，除盐碱土外，影响土壤水运动的分势主要是重力势和基质势。 重力势是地球重力对土壤水作用的结果，其大小由土壤水在重力场中相对于基准面的位置决定，基准面的位置可任意选定。 基质势是由于土壤基质孔隙对水的毛管力和基质颗粒对水的吸附力共同作用而产生的。取基准面纯水自由水面的土水势为0，则基质势为小于0的负值。 土水势的单位经常用的有单位重量土壤水的势能和单位容积土壤水的势能。单位重量土壤水的势能的量纲为长度单位，即cm、m等。单位容积土壤水的势能的量纲为压强单位，即Pa（帕），习惯上常用的还有bar（巴）或大气压为单位的。 基势通常用张力计测定（如图 ）。张力计有各种形式，但其基本构造相同，都是陶瓷杯（又称瓷头）、联结管、储气管和压力计等4部分组成。 测定时，事先在张力计内部充满无气水（将水煮沸排除溶解于水中的气体，然后将煮沸的水与大气隔绝降至气温，即为无气水），使瓷头饱和，并与大气隔绝。将张力计埋设在土壤中，瓷头要与土壤紧密接触。当土壤处于非饱和水状态，土壤通过瓷头从张力计中“吸取” 少量水分，当与张力计瓷头接触土壤的土水势与张力计瓷头处的水势相等时，由张力计向土壤中的水运动停止，这时记录压力计读数并计算出土壤的基质势。 3.4.2仪器及设备 张力计，可在市场上购得各种形式的张力计；张力计土钻，根据张力计埋设的深度定作或加工，注意，土钻钻头直径要与张力计瓷头直径相同。 埋设及测定 根据测定的深度，用张力计钻在测定地点钻孔，将埋设深度处的土壤和成泥浆，注入钻孔中，将张力计埋入钻孔中，保证瓷头与土壤紧密接触。在张力计注入无气水并密封后24h，便可读数测定。为了少受气温的影响，最好在上午固定时间测定，测定时注意将张力计管内气泡排到储气管中，方法是用手指轻轻不断弹张力计联结管。测定数次后，张力计须重新注水。 图 所示张力计适用于田间使用，（b），（c）， (d)3种用水银柱作压力计的张力计适于实验使用，其水银的注入和连接请参考张力计说明书。（e）所示张力计需用特殊的负压测定仪器，这里不现赘述。 张力计测定范围在0cm～-800cm，这主要由于在田间温度下（如30℃上下），张力计内水分在低压下（-800cm以下）会发生大量汽化（达沸点），张力计工作状态被破坏。因此张力计一般只能测到-800cm。（Jury,1991） 计算 张力计的测定读数实际上指示的是负压表或水银柱计压力计的负压值，因此必须将这一个值换算成瓷头处（以瓷头中点为计算点）的值。现以图 （b） 为例，说明土壤基质势的计算： ψm=－13.6hHg+(h－h1) 式中：ψm——土壤基质势，cm hHg——水银上升高度，cm h, h1——水柱高度，cm 3.4.3测定允许差 用张力计测定土壤基质势的精度一般由张力计所用压力读报最小读数决定。负压表的测定精度较粗，水银柱压力计的读数可精确到1mm汞柱，但由于肉眼的读数误差，常常达不到这个精度。 3.5土壤水特征曲线的测定[压力膜（板）法] 土壤水特征曲线是土壤水管理和研究最基本的资料，是非饱情况下，土壤水分含量与土壤基质势之间的关系曲线。完整的土壤水特征曲线应由脱湿曲线和吸湿曲线组成，即土壤由饱逐步脱水，测定不同含水量情况下的基质势，由此获得脱湿曲线；另外，土壤可以由气干逐步加湿，测定不同含水量情况下的基质势，由此获得吸湿曲线。这两条曲线是不重合的，我们把这种现象称为土壤水特征曲线的 滞后作用。通常情况下，由于吸湿曲线较难测定，且在生产与研究中常用脱湿曲线，所以只讨论脱湿曲线的测定。 土壤水特征曲线反映了非饱和状态下土壤水的数量和能量之间的关系，如果不考虑滞后作用，通过土壤水特征曲线可建立土壤含水量和土壤基质势之间的换算关系。这样做，有时会带来一定的误差，但在大多数情况下，一场降雨或灌溉后，总是有很长时间的干旱过程，在这种情况下，由脱湿曲线建立的两参数之间的换算关系有一定可靠性。 如果将土壤孔隙概化为一束粗细不同的毛细管。在土壤饱和时，所有的孔隙都充满水，而在非饱和情况下，只有一部分孔隙充满水。通过土壤水特征曲线可建立土壤基质势与保持水分的最大土壤孔隙的孔径的函数关系，由此可推算土壤孔径的分布。必须指出，由于我们将土壤孔隙概化为一束粗细不同的毛细管，与实际土壤孔隙不完全相同，因此称为实效孔径分布。 土壤水特征曲线的斜率反映了土壤的供水能力，即基质势减少一定量时土壤能施放多少水量，这在研究土壤与作物关系时有很大作用。 测定原理 如图 所示，将土样置于多孔压力板上，多孔压力板根据其孔径大小分为不同规格，压力板孔径大的承受较小的气压，孔径小的能承受较大的气压。将压力板和土样加水共同饱和，将压力板置于压力容器内，加压，这时有水从土样中排出，并保持气压不变，等不再有水从土样中排出，打开容器，测定土样水分含量。如所加气压值为P(Mpa)，土壤基质势为ψm，则 ψm =－P 由此获得土壤基质势为ψm和其对应的土壤含水量θV，调整气压，继续实验，由此获得若干对（ψm，θV），将这些测定值点绘到直角坐标系中，根据这些散点可求得土壤水特征曲线。 3.5.1仪器及设备 压力膜（板）水分提取器，如图所示；压力板由压力膜（板）水分提取器厂家提供，压力板直径约30㎝左右，根据压力板承受压力的大小，分为0.1Mpa,0.3Mpa,0.5Mpa,1.0Mpa,1.5MPa（1bar,3bar,5bar,10bar,15bar,bar为非标准量纲，厂家印在压力板上）；土环，几十个，高1㎝，直径5㎝左右（土环直径不严格限制）。土环一般用铜制成，也有铝制的或橡胶制的；压力泵或高压气源；铝盒，用于土壤含水量测定；瓷盘；多孔板饱和时用；粗的定性滤纸；皮筋。 3.5.2测定步骤 制备土样。按土壤实际容重将以剔除杂物（碎石、根须等）的土壤填入土环中，注意土环下部垫一层粗滤纸，用皮筋固定，也可在田间现场取样，方法类似土壤容重取样，只是土环底部要垫一层滤纸，用皮筋固定。如果要测定一条完整的土壤水特征曲线，样品数量应在60个以上。 将制备好的土样置于多孔压力板上，一个多孔压力板大约可放置20多个土样，将带有土样的多孔压力板置于瓷盘内，加水饱和土样和多孔压力板。注意缓慢注水，不要一次注水淹过土样，使土样中的气泡不能不排出。应分几次注水，使水层逐步淹过土样。至少保持水层24。 将饱和好的土样和多孔压力板置于水分提取器内（根需要选择不同规格的压力板），加盖密封，按实验要求调整气压，这时有水分从水分提取器内排出，保持气压不变，直到没有水分从水分提取器内排出。这一过程大约需要2d～3d，有时会更长。 等没有水分从水分提取器内排出后，将气压调回0值，开盖取样，按烘干法测定土壤含水量。通常一次应测定5个土样含水量，取其平均值，根据容重求得容积含水量。于是求得一对基质势和土壤含水量之值。 继续以上测定，一条完整的土壤水特征曲线，一般需要测定0.001Mpa、0.01Mpa、0.03 Mpa、0.05 Mpa、0.1 Mpa、0.3 Mpa、0.5 Mpa、1 Mpa和1.5 Mpa9个点，需要时还要适当加密。在条件允许情况下，0.1 Mpa以内的测定最好用原状土样。 3.5.3计算 由测定的（ψm，θV）值在直角坐标系中点绘土壤水特征曲线，用光滑的曲线连接，也可拟合成ψm和θV的函数形式。土壤基质势（ψm）的相反数称作土壤水吸力（S），土壤水吸力与土壤实效孔径D的关系如下： D=3/S 式中土壤水吸力S必须用量纲hPa（=100Pa），由此实效孔径D的量纲为mm。 土壤水特征曲线中，可以把吸力S座标换算成实效孔径D的座标（见图 ），当土壤水的吸力为S1时，则土壤中凡是等于及大于实效孔径D1的所有毛管中的水分将被排出土体，只有在孔径小于D1的毛管中才充满水，相应的含水量为θ1；当吸力S1提高到S2（S2> S1），相应的实效孔径D2，此时孔隙大于D2的毛管中的水分被排出土体，只有在孔径小于D2的毛管中保持着水分，相应的含水量为θ2。这说明当吸力变化范围为S1～S2时，土体中是实效孔径为D1～D2的那部分孔隙排水，相应地这部分孔径的容积为θ1～θ2。 土壤水特征曲线的斜率是变化着的，它对分析土壤水的保持和运动是一个重要的参数，常把含水量θ对基质势ψm的导数称为比水容量（Cθ）。 Cθ=dθ/dψm 由于ψm=－S，所以也可表示为 Cθ=dθ/dS 由此可见，比水容量（Cθ）可用以说明在土壤基质势或土壤水吸力某一变化范围内，土壤所能释放或储存以供植物利用的水量。图 系含水量θ随吸力S变化的水分特征曲线，θ-S和比水容量Cθ随吸力S变化的曲线Cθ-S。 从Cθ-S关系曲线可明显看到，比水容量Cθ是随吸力而变化的，这主要是由于土壤中各种不同孔径所占比例不同的缘故。Cθ-S的峰值表明相应的实效孔径在该土壤中占优势。 3.5.4测定允许误差 测定土壤水特征曲线的允许差由土样的土壤含水量的差值决定。一般要求有5个重复，5个重复的变异系数控制在1%以内。但用原状土样测定常常很难达到这个精度，一般可放宽到变异系数5%以内。 参考文献 华孟，王坚，1993，土壤物理学，45，北京农业大学出版社 Jury. W. A., W. R. Gardner and W. H. Gardner, 1991. Soil Physics（fifth edition）,P60,John Wiley & Sons, INC. New York. 附录 1．KDY-9830凯氏定氮仪使用说明 1.1工作原理：KDY-9830凯氏定氮仪是根据凯氏法测氮设计的，它有三个步骤；消化、蒸馏、滴定。样品的消化是在KXL-100控温消煮炉上进行的，KDY-9830凯氏定氮仪完成全自动蒸馏、滴定过程。 1.2仪器的操作盘：仪器的操作盘采用薄膜轻触键式盘面，按键为薄膜轻触键，用法与计算器相 同。盘面功能见下图
1 显示屏（LED点阵式） 2 打印机工作状态指示灯，灯亮时表示打印机处在可打印工作状态 3 蒸气发生器加热指示灯，灯亮时表示蒸气发生器内的水下在加热。 4 打印机纸带出口。 1.3仪器的调整操作 打开冷凝水开关，接通电源，按下电源开关，显示R。将安全门上提拉开，装入一支有少量蒸馏水的消煮管。按各操作键观察其相应动作与显示并做好调整工作，手动蒸馏15分钟。 1.4自动测定 （1）空白测定：自动测定样品时，通常按先测定空白样品，取空白值（V0），输入空白参数值后，再测定样品，步骤如下：仪器在显示（R）或（DATA）、（AUTO）状态时，逐次按（参数设置）键，选择标准酸摩尔数（M）、样品重量（W）为0、加碱量（A）、偏差校正系数（K）输入数值一般为1、空白值（V0）为0。将安全门上提拉开，装入一支空白样品消煮管于消煮管托盘上并检查是否密封，按（自动测定）键，显示序号（1），下拉安全门，仪器开始测定空白样品，并打印结果，得到滴定酸体积V作为空白值（V0），上提安全门，显示下一序号、循环按（参数设置）键设置参数、装入另一支空白样品消煮管于消煮管托盘上并检查是否密封，下拉安全门，仪器开始测定另一个空白样品，得到另一个（V0），通常测定两个空白样，取其平均值。 （2）样品测定：将安全门上提拉开，显示下一序号，逐次按（参数设置）键设置参数：样品编号（No）、酸摩尔数（M）、粗蛋白转换系数（C）为0、偏差较正系数（K）为1、样品重量（W）、加碱量（A）、空白值（V0），换样品消煮管并检查是否密封，下拉安全门开始样品测定。 2．UV-120-02紫外-可见分光光度计操作说明 2.1仪器工作原理 朗伯-比耳定律是各类分光光度法定量测定的基础，其物理意义为：当一束平行的单色光通过一均匀的、非散射的吸光物质溶液时，其吸光度与溶液层厚度和浓度的乘积成正比。其数学表达式为A=㏒
=abc 式中A为吸光度；I0为入射光强度；I透射光强度；a为比例常数，它是与吸光物质性质、入射光波长及温度等因素有关，称为吸光系数；b为液层厚度，以cm为单位；c为以g·L-1为单位的质量浓度；则a以cm-1·g-1·L为单位；而A为量纲为一的量。如果c以mol·L-1为单位，此时的吸光系数称为摩尔吸光系数，用κ，它的单位为cm-1·mol-1·L。上式可改为A=κbc，κ为各种吸光物质在特定波长和溶济下的一个特征常数，数值等于在1㎝的溶液厚度为中吸光物质为1 mol·L-1时的吸光度，它是吸光物质的吸光能力的量度。κ值越大，表示该吸光物质对某一波长的吸光能力越强，则方法的灵敏度越高。 UV-120-02紫外-可见分光光度计的基本组成部件： 光源→单色器→吸收池→检测系统→读数指示器 UV-120-02紫外-可见分光光度计
1 比色室 2 100%T/0A钮 3 数字化读数显示器 4 0%T调零钮 5 曲线校正钮 6 测量选择钮 7 电源开关 8 钨灯开关 9 D2开关 10 灵敏度开关 11 波长选择钮 2.2操作说明 1．打开电源 2．打开钨灯电源 3．用波长选择钮选择波长 4．预热10分钟 5．仪器调零：将测量档推到0-100%T，打开比色室盖子，用0%T调零钮调零。 6．100%光通过调整：将测量选择钮推到ABS0-2，将比色杯装入标准曲线系列的空白溶液，盖上盖子，用100%T/0A钮调零。 7．标准曲线测定：依次放入标准系列中各溶液进行吸收值A测定并绘制标准曲线。 8．样品测定：将空白溶液放入，用100%T/0A钮调零，依次放入其它样品测定吸收值A，由标准曲线查得样品的浓度。 3.AA7001原子吸收光谱仪操作说明 3.1工作原理： 将被分析物质以适当方式变为溶液，并将溶液以雾状引入火焰中，在一定条件下进行原子化成为自由态（基态）原子，当特征波长的光通过火焰中的基态原子时，光能被基态原子吸收而减弱，在一定条件下，其减弱的程度（吸光度）与基态原子的数目（元素浓度）之间的关系遵守朗伯-比耳定律。其数学表达式为A=㏒
=KN0L 式中A为吸光度；I0为入射特征谱线辐射光强度；I透射特征谱线辐射光强度； A为量纲为一的量。K为在一定实验条件下的一个特征常数；N0为单位体积原子蒸气中吸收辐射的基态原子数目即基态原子浓度；L为辐射透过的光程。 在一定试验条件下，基态原子浓度正比于待测元素的总原子浓度，而待测元素的总原子浓度以与样品中待测元素的浓度C成正比，因此，通过测定吸光度便可求出待测元素的浓度（A=KC），这是原子吸收分光光度分析的基础。 3.2AA7001原子吸收光谱仪的结构 AA7001原子吸收光谱仪是由光源系统、原子化系统、分光系统、检测系统和信号输出系统五部分组成，如下图所示 空心阴极灯→ 原子化器→ 单色器→ 检测器→ 显示装置 光源系统 原子化系统 分光系统 检测系统 信号输出系统 3.3准备分析---以Cu为例 3.3.1元素选择 （1）接通主机电源，接通计算机电源，按提示按键盘数字键1，也可以按回车键，进入AA-7001软件的主页面。 （2）用鼠标左键点击元素周期表中Cu，Cu位置处的颜色变为白色，在下面的参数框内立即显示出Cu的波长、狭缝等参数值。按波长、狭缝数值将主要的波长及狭缝放在规定的数值上。但灯电流建议用2mA（仪器旋钮为1:0），电压为150伏（仪器旋钮为1.50），按第一章所述调整灯位置及燃烧器位置，使用对光板，令光线完全通过燃烧器狭缝（100mm标准化燃烧器），调节雾化器高度使光线在燃烧器上方10mm处通过（应在“采样分析”页面上观察元素灯能量棒线！） 3.3.2分析参数设定 用鼠标单击主菜单1：分析参数 进入“AA7000分析参数”页面。按下列建议值设置各项参数： 时间常数：2 延迟时间：0.0000 积分时间：2.0000 终止时间：9999.00 稀释倍数：1.0000 测量单位：mg/L 工作模式：校准 ● 计算方式：峰高 ● 统计方式：平均值× 、SD× 、RSD× 单击确认 3.3.3点火 （1）启动空气压缩机，调节空气压力为0.3MPa(3kg/cm2)，立即听到空气进入雾化器的哨音。此时仪器右面板上应指示0.2MPa的空气压力（工作压力），若不是，应拉出气路部件，调节空气定值器旋钮，使工作压力为0.2MPa。空气流量应有5～6L/min的流量。 （2）打开乙炔钢瓶主开关，将乙压力表旋钮顺时针方向拧动，使乙炔表输出压力为0.05～0.08MPa(0.5～0.8kg/cm2)。 （3）压下面板上的乙炔电磁伐（红色），将乙炔流量计下方旋钮逆时针旋动，使乙炔流量为1.2L/min。 （4）立即将点火枪在燃烧器上方2cm处点火，点燃后的空气—乙炔火焰应是淡兰色透明火焰。若火焰发黄且冒黑烟，说明乙炔流量过大，应减小流量。 （5）吸入纯的蒸馏水。 3.3.4 调正光能量 单击主菜单3：采样分析框，进入“采样分析”页面。 调节仪器灯室内的高压旋钮，将红色通道（元素灯能量）的红色能量棒调至100%。 注意：如果需要扣除背景（背景校正），则应先在“分析参数”页面上选取“背景扣除”，然后点燃氚灯（将灯室“工作方式”转至“石墨炉”档）调节氚灯电流6.0×20=120mA旋钮使绿色通道（氚灯能量）的绿色能量棒调至100%（此时红色能量棒也应为100%）（在此操作时应压下半透半反镜）。 3.4测量操作 3.4.1 制作校准曲线 （1）单击主菜单校正曲线框，进入“AA7000校准曲线”页面。按由低到高的浓度次序从键盘输入浓度值。用鼠标双击“注”纵行内标志，使×变为√，表示认可此项设置。凡输入标准溶液的每一项都应将×变为√，每项输入后均应按回车认可。单击鼠标右键退出“标准曲线”页面返回主菜单。 （2）进入“采样分析”页面单击右下方的启动框。按压键盘B键，观察基线上呈现两条白线后，依次吸入空白溶液，标准溶液。每种溶液吸入时均应改变样品号，读数时压空格键，吸入至少三次（即连续读三次）。溶液吸入时在火焰中建立平衡需要一定时间，在压空格键读数时，一定要在信号稳定区内读数。标准溶液全部吸入并完成测量后，单击屏幕结束框，立即显示“AA7000分析报告”框。 （2）利用 “编辑报告”功能删除个别错误数据，如果没有什么可编辑的内容，或测试数据满意的话，校准报告完成。 （3）进入“AA7000校准曲线”页面，进行校准曲线的选择、重绘进行曲线的拟合，直至所有校准点和所选曲线相符（至少0.99的相关系数）。单击右键退回主菜单。若多次拟合终不满意，则应考虑重新配置标准溶液并重绘标准曲线。 3.4.2样品测定 从主菜单进入“分析参数”页面，将工作模式内的“校准”换成“分析”，单击浓度直读后的小方框使之显示出斜十字（确认）。然后单击确认，再单击主菜单的3：采样分析再次进入采样分析页面，如同“校准分析” 操作一样开始样品分析。分析结果将以设定的浓度单位报告出来。 3.5熄灭火焰 （1）暂时熄灭火焰，可以二次压下面板上的乙炔电磁伐开关（红色灯灭）。 （2）工作结束时熄灭火焰应先关闭乙炔主伐，待火焰自行熄灭后，放开乙炔电磁伐按钮（红色灯灭）即可。然后将空气压缩机放水，再关闭空气压缩机。 3.6关机 将所有旋钮、开关（特别是灯电流和高压旋钮）旋至零位后方可关机。计算机应退回DOS后关机。  附表 附表1 国际原子量表（1979年） 元素 原子量 元素 原子量 元素 原子量  Ag 银 Al 铝 Ar 氩 As 砷 Au 金 B 硼 Ba 钡 Be 铍 Bi 铋 Br 溴 C 碳 Ca 钙 Cd 镉 Ce 铈 Cl 氯 Co 钴 Cr 铬 Cs 铯 Cu 铜 F 氟 Fe 铁 Ga 镓 Ge 锗 107.868 26.98154 390948 74.9216 196.9665 10.81 137.33 9.01218 208.9804 79.904 12.011 40.08 112.41 140.12 35.453 58.9332 51.996 132.9054 63.546 18.998403 55.847 69.72 72.59 H 氢 He 氦 Hg 汞 I 碘 In 铟 K 钾 Kr 氪 La 镧 Li 锂 Mg 镁 Mn 锰 Mo 钼 N 氮 Na 钠 Ne 氖 Ni 镍 O 氧 Os 锇 P 磷 Pb 铅 Pd 钯 Pt 铂 Ra 镭 1.0079 4.00260 200.59 126.9045 114.82 39.098 83.80 138.9055 6.941 24.305 54.9380 95.94 14.0067 22.98977 20.179 58.70 15.9994 190.2 30.97376 207.2 106.4 195.09 226.0254 Rb 铷 Rh 铑 Rn 氡 Ru 钌 S 硫 Sb 锑 Sc 钪 Se 硒 Si 硅 Sn 锡 Sr 锶 Te 碲 Th 钍 Ti 钛 Tl 铊 U 铀 V 钡 W 钨 Xe 氙 Zn 锌 Zr 锆 85.4678 102.9055 (222) 101.07 32.06 121.75 44.9559 78.966 28.0855 118.69 87.62 127.60 232.0381 47.90 204.37 238.029 50.9425 183.85 131.29 65.39 91.22   附表2 浓酸碱的浓度（近似值） 名称 比重 质量（%） mol·L-1 配1L1mol·L-1溶液所需mL数  HCl盐酸 HNO3硝酸 H2SO4硫酸 HClO4高氯酸 H3PO4磷酸 HOAc乙酸 NH3氨水 1.19 1.42 1.84 1.66 1.69 1.05 0.90 37 70 96 70 85 99.5 27 11.6 16 18 11.6 14.6 17.4 14.3 86 63 56 86 69 58 70   附表3 常用基准试剂的处理方法 基准试剂名称 规格 标准溶液 处理方法  硼砂（Na2B4O7·H2O） 分析纯 标准酸 盛有蔗糖和食盐的饱和水溶液的干燥器内平衡一周  无水碳酸钠(Na2CO3) 苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4） 草酸（H2C2O4·2H2O） 草酸钠（Na2C2O4） 重铬酸钾（K2Cr2O7） 氯化钠（NaCl） 金属锌(Zn) 金属镁(Mg) 碳酸钙(CaCO3) （分析纯） （分析纯） （分析纯） （分析纯） （分析纯） （分析纯） （分析纯） （分析纯） （分析纯） 标准碱 标准碱 标准碱或高锰酸钾 高锰酸钾 硫代硫酸钠等还原剂 银盐 EDTA EDTA EDTA 180～200℃，4～6h 105～110℃，4～6h 室温 150℃，2～4h 130℃，3～4h 105℃，4～6h 在干燥器中干燥4～6h 100℃，1h 105℃，2～4h   附表4 化验室的临时急救措施 种类 急救措施  灼 伤 火 灼 一度烫伤（发红）：把棉花用酒精[无水或φ（H3CH2OH）=90%～96%]浸湿，盖于伤处或用麻油浸过的纱布盖敷。 二度汤伤（起泡）：用上述处理也可，或用30～50g·L-1高锰酸钾或50g·L-1现制丹宁溶液如上法处理。 三度烫伤：用消毒棉包扎，请医生诊治。   酸 灼 1．若强酸溅撒在皮肤或衣服上，用大量水冲洗，然后用50g·L-1碳酸氢钠洗伤处（或用1:9氢氧化铵洗之）。 2．若为氢氟酸灼伤时，用水洗伤口至苍白，用新鲜配制20g·L-1氧化镁甘油悬液涂之。 3．眼睛酸伤，先用水冲洗，然后再用30g·L-1碳酸氢钠洗眼，严重者请医生医治。   碱 灼 强碱溅撒在皮肤或衣服上，用大量水冲洗，可用20g·L-1硼酸或20g·L-1醋酸洗之。 眼睛碱伤先用水冲洗，并用20g·L-1硼酸洗。  创 伤  若伤口不大，出血不多，可用3%双氧水将伤口周围擦净，涂上红汞或碘酒，必要时撒上一些磺胺消炎粉。严重者须先涂上紫药水，然后撒上消炎粉，用纱布按压伤口，立即就医缝治。  中 毒 1．一氧化碳、乙炔、稀氨水及灯用煤气中毒时，应将中毒者移至空气新鲜流通处（勿使身体着凉），进行人工呼吸，输氧或二氧化碳混和气。 2．生物碱中毒，用活性炭水烛液灌入，引起呕吐。 3．汞化物中毒，若误入口者，应吃生鸡蛋或牛奶（约1L）引起呕吐。 4．苯中毒，若误入口者，应服腹泻剂，引起呕吐；吸入者进行人工呼吸，输氧。 5．苯酚（石炭酸）中毒，大量饮水、石灰水或石灰粉水，引起呕吐。 6．NH3中毒，若口服者应饮带有醋或柠檬汁的水，或植物油、牛奶、蛋白质引起呕吐。 7．酸中毒，饮入苏打水水（NaHCO3）和水，吃氧化镁，引起呕吐。 8．氟化物中毒，应饮20g·L-1氯化钙，引起呕吐。 9．氰化物中毒，饮浆糊、蛋白、牛奶等，引起呕吐。 10．高锰酸盐中毒，饮浆糊、蛋白、牛奶等，引起呕吐。  其 他 1．各种药品失火：如果电失火，应先切断电源，用二氧化碳或四氯化碳等灭火，油或其它可燃液体着火时，除以上方法外，应用砂功浸湿衣服等扑灭。 2．如果是工作人员触电，不能直接用手拖拉，离电源近的应切断电源，如果离电源远，应用木棒把触电者拨离电线，然后把触电者放在阴凉处，进行人工呼吸，输氧。