土壤有机质测定分析

1、土壤有机质测定分析【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。本文通过对不同测定方法进行研究比对，分析各种方法的优劣。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

2、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到着重要作用，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（测定CO2）、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

3、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。1.不同测定方法的原理1.1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+7H2O1.2干烧法（测定CO2）原理干烧

4、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。1.3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3501000灼烧两小时，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。2.测定方法特点分析2.1重铬酸钾容量法特点采用重铬酸

5、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170180的范围内，沸腾时间保证准确计算在

6、5分钟。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三分之一，则可能氧化不完全，应弃之重做。2.2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。2.3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

7、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。在两个小时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CO2）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。3.重铬酸钾容量法测定土壤有机质需要注意的几个问题3.1掌控几个量，保证有机碳氧化

8、完全3.1.1控制称样量我们在实际工作中称样一般为0.2g，有机质大于50gkg的土样称样量应减少为0.1g。根据有机质含量多少调整称样量，即含量越高称样量越少。称样采用减量称样法，精确到00001，即先称取样品及纸的和重，再称取倒完土样后的称样纸重，二者相减之差。如果样品测定时消耗硫酸亚铁溶液体积小于空白实验标定时所消耗硫酸亚铁溶液体积的13，有氧化不完全的可能，则应减少称样量，重新测定。3.1.2严控外加热条件近年来，有人提出改进外加热条件，尝试着采用恒温烘箱、消化炉嗍、微波炉、远红外电炉等加热设备，但无论哪种加热方式都需要严格控制消煮的温度和时间。这里以油浴加热为例，消煮时油浴锅内植物油

9、预热温度应在185190C，消煮过程中温度控制在170180C，在这个温度下既能保持溶液的微沸状态又可以防止重铬酸钾分解。因温度和时间对氧化程度影响都很大，所以必须在试管内溶液表面沸腾时才开始计时，需要注意的是加热时产生的二氧化碳气泡不是真正的沸腾。计时后继续消煮5土05min。为保障液温均匀，消煮期间可在油浴锅内轻轻晃动试管数次。消煮好的样品应该是黄色或者黄中稍带绿色。3.2控制做样量为使温度一致，一批所做样品量不宜过大。为减少04molL重铬酸钾一硫酸溶液粘滞性带来的误差，我们一般采用准确加入08molL铬酸钾水溶液5rnJ和浓硫酸5ml来替代。因为加入浓硫酸会产生热量，温度急剧上升，样品

10、数量过大会导致先加入浓硫酸的试管温度已冷却，后加入的温度还很高，消煮时沸腾时间有误差，影响测定结果。一批样品量过大也会导致试样在油浴锅中受热不均，产生误差。3.3精细操作，减少误差3.3.1精洗消煮液在把试管里的消煮液及其残渣转移到三角瓶过程中一定要做到无损失，这就要用水反复冲洗小漏斗和试管，把残留于试管壁和试管底部的残渣一并洗到三角瓶里，清洗不净会直接影响测定值，使结果失真。同时，还要控制三角瓶内溶液的总体积在5060ml。3.3.2精确滴定滴定过程中可以先快后慢，临近终点时一定要小心操作，避免硫酸亚铁过量，造成测量数据不准确。滴定过程中溶液颜色是由澄黄到蓝绿最后到棕红，溶液由蓝绿突变为棕红

11、色即为滴定终点。因滴定是人工操作，在滴定终点的判定和读数过程中难免有误差，这就要求化验员经过专业培训，把相对误差降到最低点。3.4为保精准，做平行试验取平均值平行试验是保障化验数据精准的必要措施之一，在一批分析样中必须同时做2个空白试验，硫酸亚铁标准液的标定也应做3次平行试验，最后结果取算数平均值。一般土壤样品需做1o3的平行。在精准度要求高的有机质测定中，可以进行数次平行实验，平行测定结果的允许误差范围为：含量<10gkg允许绝对误差05gkg，含量1040gkg允许绝对误差10gkg，含量4O70gkg允许绝对误差30gkg，含量>70gkg许绝对误差50gkg：。3.5应用校

12、正系数，确保数据贴近真实不同的加热消煮方式对有机质氧化的程度不同，由于油浴加热重铬酸钾氧化容量法与干烧法对比只能氧化90的有机质，所以计算分析结果时应乘上一个氧化系数11进行校正。如果氧化时加入了01g的硫酸银粉末，氧化校正系数取103。4.结论当前，重铬酸钾容量法、干烧法、灼烧法都是土壤有机质分析法的三中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三种方法各有优劣。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