土壤化学指标
白骨精6699 2021-09-18 16:33
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小遥CITY一、土壤碱度(pH值)
土壤碱度对土壤肥力及植物生长影响很大，我国西北、北方不少土壤pH值大，南方红壤pH值小。因此可以种植和土壤碱度相适应的作物和植物。如红壤地区可种植喜的茶树，而苜蓿的抗碱能力强等。土壤碱度对养分的有效性影响也很大，如中性土壤中磷的有效性大；碱性土壤中微量元素(锰、铜、锌等)有效性差。在农业生产中应该注意土壤的碱度，积极采取措施，加以调节。
1.电位法
土壤实验室基本上都采用电位法测定土壤pH值，电位法有准确、快速、方便等优点。其基本原理是：用pH计测定土壤悬浊液的pH值时，由于玻璃电极内外溶液H＋离子活度的不同产生电位差。
2.比色法
取土壤少许(约黄豆大)，弄碎后放在白磁盘中，滴入土壤混合指示剂数滴，到土壤全部湿润，并有少量剩余。震荡磁盘，使指示剂与土壤充分作用，静置1min，和标准比色卡比色，即得出土壤的碱度。
3.原位碱度传感器法
土壤原位pH测定仪可直接埋入土壤测试，直接读数，非常方便，在指导农业科研及农业生产中起到了非常重要的作用。
二、土壤氧化还原电位(Eh)
土壤氧化还原电位是以电位反映土壤溶液中氧化还原状况的一项指标，用Eh表示，单位为mV。
土壤氧化还原电位的高低，取决于土壤溶液中氧化态和还原态物质的相对浓度，一般采用铂电极和饱和甘汞电极电位差法进行测定。影响土壤氧化还原电位的主要因素有：①土壤通气性；②土壤水分状况；③植物根系的代谢作用；④土壤中易分解的有机质含量。
旱地土壤的正常Eh为200～750mV，若Eh﹥750mV，则土壤完全处于氧化状态，有机质消耗过快，有些养料由此丧失有效性，应灌水适当降低Eh。若Eh﹤200mV，则表明土壤水分过多，通气不良，应排水或松土以提高其Eh值。
水田土壤Eh变动较大，在淹水期间Eh值可低至-150mV，甚至更低；在排水晒田期间，土壤通气性改善，Eh值可增至500mV以上。一般地说，稻田适宜的Eh值在200～400mV之间，若Eh经常在180mV以下或低于100mV，则水稻分蘖或生长发育受阻。若长期处于-100mV以下，水稻会严重受害甚至亡，此时应及时排水晒田以提高其Eh值。
1.二电极法
测定氧化还原电位的常用方法是铂电极直接测定法，方法是基于铂电极本身难以腐蚀、溶解，可作为一种传导体。当铂电极与介质(土壤、水)接触时，土壤或水中的可溶性氧化剂或还原剂，将从铂电极上接受或给予，直至在铂电极上建立起一个平衡电位，即该体系的氧化还原电位。由于单个电极电位是无法测得的，故须与另一个电极电位固定的参比电极(饱和甘汞电极)构成电池，用电位计测量电池电动势，然后计算出铂电极上建立的平衡电位，即氧化还原电位Eh值。
2.去极化测定仪法
对复杂的介质，可采用去极化法测定氧化还原电位。可以在较短时间内得到较为精确的结果，用去极化法测得的平衡Eh值，与直接电位法平衡48h后测得的稳定Eh值，差数一般﹤10mV。所以去极化法能缩短测间，并有较高的测定精度。
将铂电极接到极化电压的正端(极化电压为600mV或750mV)，以银-化银电极作为辅助电极，接到电源的负端，阳极极化10 s以上(自由选择)。接着切断极化电源，进行去极，时间在20 s以上(视极化曲线而定)，在去极化后监测铂电极的电位(对甘汞电极)，对于大多数的测试样品，电极电位E(mV)和去极化时间的对数log t间存在直线关系。以相同的方法进行阴极极化和随后的去极化和监测电位。阳极去极化曲线与阴极去极化曲线的延长线的交点相当于平衡电位。
三、土壤阳离子交换量(CEC)
CEC的大小，基本上代表了土壤可能保持的养分数量，即保肥性的高低。阳离子交换量的大小，可作为评价土壤保肥能力的指标。阳离子交换量是土壤缓冲性能的主要来源，是改良土壤和合理施肥的重要依据。
1.乙铵交换法
适用于性与中性土壤阳离子交换量的测定。原理：用1mol/L乙铵溶液(pH7.0)反复处理土壤，使土壤成为铵离子饱和土。过量的乙铵用95%乙醇洗去，然后加氧化镁，用定氮蒸馏方法进行蒸馏，蒸馏出的氨用硼溶液吸收，然后用盐标准溶液滴定，根据铵离子的量计算土壤阳离子交换量。
2.EDTA——铵盐法
铵盐法不仅适用于中性、性土壤，并且适用于石灰性土壤阳离子交换量的测定。采用0.005mol/L EDTA与1mol/L的醋铵混合液作为交换剂，在适宜的pH条件下(性土壤pH7.0，石灰性土壤pH8.5)，这种交换配合剂可以与2价钙离子、镁离子和3价铁离子、铝离子进行交换，并在瞬间即形成电离度极小而稳定性较大的配合物，不会破坏土壤胶体，加快了2价以上金属离子的交换速度。同时由于醋缓冲剂的存在，对于交换性氢和1价金属离子也能交换完全，形成铵质土，再用95%酒精洗去过剩的铵盐，用蒸馏法测定交换量。对于性土壤的交换液，同时可以用作为交换性盐基组成的待测液用。
3.化钡-硫交换法
土壤中存在的各种阳离子可被化钡(BaCl2)水溶液中的阳离子(Ba2＋)等价交换。土壤用BaCl2溶液处理，使之和Ba2＋饱和，洗去剩余的BaCl2溶液后，再用强电解质硫溶液把交换到土壤中的Ba2＋交换下来，由于形成了硫钡(BaSO4)沉淀，而且氢离子(H＋)的交换吸附能力很强，使交换反应基本趋于完全。这样可以通过计算消耗硫的量，计算出阳离子交换量。
四、土壤碱化度(ESP)
土壤的碱化度是用Na＋的饱和度来表示，它是指土壤胶体上吸附的交换性Na＋占阳离子交换量的百分率。当碱化度达到一定程度时，土壤的理化性质会发生一系列的变化，土壤呈极强的碱性反应pH﹥8.5甚至超过10.0，且土粒分散、湿时泥泞、不透气、不透水、干时硬结、耕性极差，土壤理化性质所发生的这一系列变化称为碱化作用。碱化度是盐碱土分类、利用、改良的重要指标。一般把碱化度﹥20%定为碱土，5%～20%定为碱化土(15%～20%为强碱化土，10%～15%为中度碱化土，5%～10%为轻度碱化土)。
计算公式：
碱化度＝(交换性钠/阳离子交换量)× 100%
式中：交换性钠[cmol(Na＋)/kg]用乙铵-氢氧化钠铵交换-光度法测得；阳离子交换量[cmol(＋)/kg]用化铵-乙铵交换法测得。
五、土壤水溶性全盐量(易溶盐)
土壤水溶性盐是盐碱土的一个重要属性，是限物生长的障碍因素。我国的盐碱土分布广，面积大，类型多。在干旱、半干旱地区盐渍化土壤，以水溶性的化物和硫盐为主。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。其次是化物，化物又以MgCl2的毒害作用较大，另外，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，对于了解盐分对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。
1.电导法
土壤中的水溶性盐是强电介质，其水溶液具有导电作用，导电能力的强弱可用电导率表示。在一定浓度范围内，溶液的含盐量与电导率呈正相关，含盐量愈高，溶液的渗透压愈大，电导率也愈大。土壤水浸出液的电导率用电导仪测定，直接用电导率数值表示土壤的含盐量。
2.质量法
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。
六、土壤养分元素
土壤养分元素是指由土壤的植物生长所必需的营养元素，能被植物直接或者转化后吸收。土壤养分可大致分为大量元素、中量元素和微量元素，包括氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、硼(B)、钼(Mo)、锌(Zn)、锰(Mn)、铜(Cu)和(Cl)等13种。在自然土壤中，土壤养分主要来源于土壤矿物质和土壤有机质，其次是大气降水、坡渗水和地下水。在耕作土壤中，还来源于施肥和灌溉。
根据在土壤中存在的化学形态，土壤养分的形态分为：①水溶态养分，土壤溶液中溶解的离子和少量的低分子有机化合物；②代换态养分，水溶态养分的来源之一；③矿物态养分，大多数是难溶性养分，有少量是弱溶性的(对植物有效)；④有机态养分，矿质化过程的难易强度不同。
根据植物对营养元素吸收利用的难易程度，土壤养分又分为速效性养分和迟效性养分。一般来说，速效养分仅占很少部分，不足全量的1%。应该注意的是速效养分和迟效养分的划分是相对的，两者是处于动态平衡之中。
土壤养分的总储量中，有很小一部分能为当季作物根系迅速吸收同化的养分，称速效性养分；其余绝大部分必须经过生物的或化学的转化作用方能为植物所吸收的养分，称迟效性养分。一般而言，土壤有效养分含量约占土壤养分总储量的百分之几至千分之几或更少。故在农业生产中，作物经常出现因某些有效养分不足而发生缺素症的现象。
1.全氮测定法
(1)开氏定氮法。土壤、植株和其他有机体中全氮的测定通常都采用开氏消煮法，用硫钾-硫铜-硒粉做加速剂。此法虽然消煮时间长，但控制好加速剂的用量，不易导致氮素损失，消化程度容易掌握，测定结果稳定，准确度较高，适用于常规分析。
土壤中的含氮有机化合物在加速剂的参与下，经浓硫消煮分解，有机氮转化为铵态氮，碱化后把氨蒸馏出来，用硼吸收，标准滴定，求出全氮含量。硫钾起提高硫溶液沸点的作用，硫铜起催化剂作用，加速有机氮的转化，硒粉是一种高效催化剂，用量不宜过多，否则会引起氮素损失。
(2)半微量开氏法。样品在加速剂的参与下，用浓硫消煮时，各种含氮有机化合物，经过复杂的高温分解反应，转化为铵态氮。碱化后蒸馏出来的氨用硼吸收，以标准溶液滴定，求出土壤全氮含量(不包括全部态氮)。
包括态和亚态氮的全氮测定，在样品消煮前，需先用高锰钾将样品中的亚态氮氧化为态氮后，再用还原铁粉使全部态氮还原，转化为铵态氮。
2.全磷硫-高消煮测定法
在高温条件下，土壤中含磷矿物及有机磷化合物与高沸点的硫和强氧化剂高作用，使之完全分解，全部转化为正磷盐而进入溶液，然后用钼锑抗比色法测定。
3.全钾测定法
土壤中的有机物先用和高加热氧化，然后用分解硅盐等矿物，硅与氟形成四氟化硅逸去。继续加热至剩余的被赶尽，使矿质元素变成金属氧化物或盐类。用盐溶液溶解残渣，使钾转变为钾离子。经适当稀释后用光度法或原子吸收分光光度法测定溶液中的钾离子浓度，再换算为土壤全钾含量。
4.碱解氮测定法
土壤水解性氮或称碱解氮包括无机态氮(铵态氮、态氮)及易水解的有机态氮(氨基、酰铵和易水解蛋白质)。用碱液处理土壤时，易水解的有机氮及铵态氮转化为氨，态氮则先经硫亚铁转化为铵。以硼吸收氨，再用标准滴定，计算水解性氮含量。
5.速效磷测定法
(1)碳氢钠法。石灰性土壤由于存在大量的游离碳钙，不能用溶液来提取速效磷，可用碳盐的碱溶液。由于碳根的同离子效应，碳盐的碱溶液降低了碳钙的溶解度，也就降低了溶液中钙的浓度，这样就有利于磷钙盐的提取。同时由于碳盐的碱溶液也降低了铝和铁离子的活性，有利于磷铝和磷铁的提取。此外，碳氢钠碱溶液中存在着OH-，
(2)钼锑抗比色法。性土壤中的磷主要是以Fe—P、Al—P的形态存在，利用氟离子在性溶液中有配合Fe3＋，Al3＋的能力，可使这类土壤中比较活性的磷铁铝盐被陆续活化释放，同时由于H＋的作用，也能溶解出部分活性较大的Ca—P，然后用钼锑抗比色法进行测定。
6.速效钾测定法
用1mol/L NH4OAc浸提土壤，可将胶体表面吸附的钾离子全部浸提出来，而与黏土矿物晶格固定的钾截然分开。
7.有机质重铬钾容量测定法
在加热的条件下，用过量的重铬钾-硫(K2Cr2O7-H2SO4)溶液，来氧化土壤有机质中的碳，
七、土壤重金属
土壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。主要来自农、废水、污泥和大气沉降等，如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和废气沉降，砷则被大量用作虫剂、剂、鼠剂和除草剂。过量重金属可引起植物生理功能紊乱、营养失调，镉、汞等元素在作物子实中富集系数较高，即使超过食品卫生标准，也不影响作物生长、发育和产量，此外汞、砷能减弱和抑制土壤中化、氨化细菌活动，影响氮素。重金属污染物在土壤中移动性很小，不易随水淋滤，不为微生物降解，通过食物链进入人体后，潜在危害极大，应特别注意防止重金属对土壤的污染。一些矿山在开采中尚未建立石排场和尾矿库，废石和尾矿随意堆放，致使尾矿中富含难降解的重金属进入土壤，加之矿石后余下的金属废渣随雨水进入地下水系统，造成严重的土壤重金属污染。
1.原子吸收分光光度法
原子吸收分光光度法的测量对象是呈原子状态的金属元素和部分非金属元素，是由待测元素灯发出的特征谱线通过供试品经原子化产生的原子蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子所吸收，通过测定辐射光强度减弱的程度，求出供试品中待测元素的含量。原子吸收一般遵循分光光度法的吸收定律，通常借比较对照品溶液和供试品溶液的吸光度，求得供试品中待测元素的含量。所用仪器为原子吸收分光光度计，它由光源、原子化器、单色器、背景校正系统、自动进样系统和检测系统等组成。
2.X射线荧光光谱(XRF)法
XRF法是介于原子发射光谱(AES)和原子吸收光谱(AAS)之间的光谱分析技术。它的基本原理是基态原子(一般蒸气状态)吸收合适的特定频率的辐射而被激发至高能态，而后激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光。该方法可定量分析测量待测元素的原子蒸气在一定波长的辐射能激发下发射的荧光强度。原子荧光的波长在紫外、可见光区。气态自由原子吸收特征波长的辐射后，原子的外层从基态或低能态跃迁到高能态，经10～8 s，又跃迁至基态或低能态，同时发射出荧光。若原子荧光的波长与吸收波长相同，称为共振荧光；若不同，则称为非共振荧光。共振荧光强度大，分析中应用最多。在一定条件下，共振荧光强度与样品中某元素浓度成正比。该法的优点是灵敏度高，谱线简单；在低浓度时校准曲线的线性范围宽达3～5个数量级，特别是用激光做激发光源时更佳。主要用于金属元素的测定，在环境科学、高纯物质、矿物、水质监控、生物制品和医学分析等方面有广泛的应用。
3.电感耦合等离子光谱(ICP)法
高频振荡器发生的高频电流，经过耦合系统连接在位于等离子体发生管上端，铜制内部用水冷却的管状线圈上。石英制成的等离子体发生管内有3个同轴氢气流经通道。冷却气(Ar)通过外部及中间的通道，环绕等离子体起稳定等离子体炬及冷却石英管壁，防止管壁受热熔化的作用。工作气体(Ar)则由中部的石英管道引入，开始工作时启动高压放电装置让工作气体发生电离，被电离的气体经过环绕石英管顶部的高频感应圈时，线圈产生的巨大热能和交变磁场，使电离气体的、离子和处于基态的氖原子发生反复猛烈的碰撞，各种粒子的高速运动，导致气体完全电离形成一个类似线圈状的等离子体炬区面，此处温度高达6000～10 000℃。样品经处理制成溶液后，由超雾化装置变成全溶胶由底部导入管内，经轴心的石英管从喷嘴喷入等离子体炬内。样品气溶胶进入等离子体焰时，绝大部分立即分解成激发态的原子、离子状态。当这些激发态的粒子回收到稳定的基态时要放出一定的能量(表现为一定波长的光谱)，测定每种元素特有的谱线和强度，和标准溶液相比，就可以知道样品中所含元素的种类和含量。
发射光谱分析方法只要将待测原子处于激发状态，便可同时发射出各自特征谱线同时进行测定。ICP-AES仪器，不论是多道直读还是单道扫描仪器，均可以在同一试样溶液中同时测定大量元素(30～50个，甚至更多)。已有文献报道的分析元素可达78个，即除He，Ne，Ar，Kr，Xe惰性气体外，自然界存在的所有元素，都已有用ICP-AES法测定的报告。
浏览 342赞 93时间 2021-10-28