土壤有机质测定方法比对分析

摘要：土壤有机质(OM)测定中普遍采用方法有重铬酸钾(K2Cr2O7)容量法、干烧法(测定CO2)、灼烧法等。通过对不同测定方法进行研究比对,分析各种方法的优劣。研究表明:当前我国测定土壤有机质的国家标准方法为重铬酸钾容量法,该方法在测定操作时,数据结果准确,但费时费力,容易产生误差。干烧法可获得比较准确的结果,但该法运行成本高。灼烧法快速、简便,适于大批量土样的分析,但其应用领域受到限制。比对测定土壤有机质常用方法对于明确各法优劣,保证测定准确性具有现实意义。

关键词：土壤有机质;重铬酸钾容量法;干烧法;灼烧法

收稿日期：20120313

作者简介：李静（1985—），女，天津人,助理工程师，主要从事环境分析工作。中图分类号：O621文献标识码：A文章编号：16749944(2012)05020302

1引言

土壤有机质是指存在于土壤中的所有含碳有机物质,包括动物、植物残体,微生物以及其分解合成的各类有机物质。作为土壤中的重要组成物质,土壤有机质是评价土壤肥力的重要指标之一。土壤有机质含量的高低将影响到土壤供给N、P、K和其他微量元素的能力,以及空气和水分子间的协调关系的团聚化程度。同时土壤有机质对阳离子的交换、土壤颜色、温度等土壤性质也会产生相应的影响。由于土壤有机质的对土壤肥力起着重要作用,因此测定土壤有机质含量具有十分重要的意义。

目前国内外测定土壤有机质的方法有多种。例如:重铬酸钾容量法、干烧法、灼烧法、微波消解法、水合热比色法等。这些方法各有优劣,在此主要选取重铬酸钾容量法、干烧法和灼烧法进行比对分析。几类方法中重铬酸钾容量法式目前采用的国标方法,是20世纪50 年代以来,世界各国在土壤有机质研究领域中使用得比较普遍的方法之一。

2测定原理

2.1重铬酸钾容量法原理

重铬酸钾容量法运用的是氧化还原原理。在过量的硫酸存在下,借氧化剂重铬酸钾(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,通过剩余量算出被土壤有机质消耗的重铬酸钾,计算土壤有机质。化学反应如下:

2K2Cr2O7+8H2SO4+3C2K2SO4+2CrY2(SO4)3+3CO2+8H2O,

多余的K2Cr2O7的还原:

K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3 +7H2O

2.2干烧法原理

干烧法运用原理是测定土壤有机质中的碳经氧化后放出的CO2量。在无CO2的氧气流或惰性载气流中将土壤样品进行燃烧,完全燃烧后释放出的CO2置于检测点,此时再通过相应检测手段测量实验中形成的CO2 实际含量。

具体而言,在高温下将有机C加热分解,使其变成CO2后,用碱石灰(CaO+NaOH)吸收生成的CO2,由CaCO3重量换算成OM含量。

2.3灼烧法原理

灼烧法的原理是测定土壤有机质中的C经灼烧后造成的土壤失重。将温度在105℃下除去吸湿水的土壤样品先称重,再将其置于350~1000℃灼烧2h,然后称重。两次称重之重量差即是测定土壤样品中土壤有机质的重量。

3测定方法特点分析

3.1重铬酸钾容量法特点

采用重铬酸钾容量法测定土壤有机质时,由于土壤中碳酸盐无干扰作用,测定结果准确,适用于大量样品的分析。但存在的不足之处是:操作较为繁琐,实验过程注意事项多。测定中对滴定终点的观察、判断、条件控制均要求准确掌握(消化好的样品要求是黄色或者稍带有绿),对于没有娴熟分析实验操作技能的操作者,既费时费力,又容易产生误差。此外由于石蜡油浴易引起环境污染,试管上粘附的油难以擦干净,对人体会产生危害。

重铬酸钾容量法在测定时具有更加明确的注意事项。测定中必须根据有机质的含量来决定称样量,每份分析样品中的有机碳的含量应控制在8mg以内。同时对消煮温度也需要进行严格控制,温度必须在170~180℃的范围内,沸腾时间保证准确计算在5min。最后消煮好的样品试液颜色应为黄色或黄中稍带绿色。若样品以绿色为主则说明重铬酸钾用量不足,滴定时消耗FeSO4的量少于空白用量的1/3,则可能氧化不完全,应弃之重做。

3.2干烧法特点

干烧法特点是能使土壤有机质全部分解,还原物质对测定不产生影响,实验可获得准确的结果。但干烧法操作复杂、费时,对分析技术要求较高,需要特殊的仪器设备,整体分析运行成本偏高。干烧法分析土壤中C时,包括有机碳和碳酸盐和元素碳等无机碳。当土壤中含有各类无机碳时,需先采取处理除去无机碳,这样使得操作更繁琐了。由此可以认为,干烧法并不适于含碳酸盐土壤的分析。

3.3灼烧法特点

灼烧法可直接采用未磨土样进行分析,同时可将吸湿水测定联同进行。灼烧法测定可基本消除常见的因磨样、添加化学试剂等引起的样品污染和变异。采用灼烧法特点在于快速简便,该方法适于大批量土样的测定。在2h内灼烧法可同时灼烧40个土样。灼烧法的操作步骤简便,不需进行特殊的分析技术测定,整个过程属于简单的物理升温、恒温和称重过程。测定中不会产生化学和放射性污染。但是的缺点在于,在测定过程中粘土矿物结构水的失重及碳酸盐的分解失重,这使得灼烧法测定的LOI值比采用干烧法测定的有机质浓度值高。所以这就造成了该法在细密质地的土壤及石灰性土壤上的广泛应用受到限制。

4结语

当前,重铬酸钾容量法、干烧法、灼烧法都是土壤有机质分析法的3种不同的主要测定方法。重铬酸钾容量法由于测定结果准确,适用于大量样品的分析等特点成为国标测定方法,但该法操作繁琐,实验过程注意事项多也成为其不足之处,需要不断改进研究。而干烧法测定虽然也可获得较为准确的数据,但操作复杂、费时,测定的整体分析运行成本偏高使得该法研究受到限制。作为比对分析中另一种测定方法,灼烧法具有快速简便,适于大批量土样的测定的优点,但是的缺点相比干烧法在测定的有机质浓度值偏高,在细密质地的土壤及石灰性土壤上的应用受到影响。

比对常用土壤有机质测定方法得出3种方法各有优劣。作为国标测定方法的重铬酸钾容量法在近年来不断改进加热条件后,逐渐得到完善,在大量样品分析中显示出其重要的价值,因此重铬酸钾容量法值得继续深入研究。

参考文献：

［1］ 中国土壤学会.土壤农业化学分析方法［M］.北京:中国农业科技出版社,2000.

［2］ 钱宝,刘凌,肖潇.土壤有机质测定方法对比分析［J］.河海大学学报:自然科学版,2011(1):36~38.

［3］ 杨俐苹,金继运,白由路,等.土壤碱溶有机质的测定研究与应用［J］.土壤学报,2011(4):234~237.

［4］ 李婧.土壤有机质测定方法综述［J］.分析试验室,2008(1):81~82.

［5］ 孟爽,李绍峰.测定土壤有机质含量操作中应注意的关键技术［J］.河北农业科技,2008(14):148~149.

［6］ 刘云香.土壤有机质不同测定方法的比较［J］.农村科技,2007(6):67~69.

［7］ 杨乐苏.土壤有机质测定方法加热条件的改进［J］.生态科学,2006(5):53~54.

［8］ Beaudoin A.A comparison of two methods for estimating the organic matter content of sediments［J］.J Paleolim,2003(29):387~390.

［9］ Heiri O,Lotter A F,Lemcke G.Loss on ignition as a method for estimating organic and carbonate content in sediments:reproducibility and comparability of results［J］.J Paleolim,2001(25):101~110.