土壤有效钾几种测定方法的比较研究

1、第24卷第1期河北农业大学学报V ol.24N o.1 2001年1月Journal of Agricultural University of HebeiJan.2001文章编号:1000-1573(200101-0016-05土壤有效钾几种测定方法的比较研究张素坤1,霍习良2,许2,张俊梅2(1.河北省保定市农业委员会,河北保定071051;2.河北农业大学农学院,河北保定071001摘要:以田间试验得到的每季作物耗钾量作参比,采用4种土壤有效钾测定方法:1m olL-1沸H NO3法、1m olL-1醋酸铵法、阳离子交换树脂袋法和2m olL-1冷H NO3法测定每季土壤有效钾与之比较。

2、结果表明,2m olL-1冷H NO3法能有效地反映土壤实际供钾状况。并对2m olL-1冷H NO3测试方法作了少许改进,使之简便易行,适合批量测定。关键词:有效钾;供钾能力;测钾方法中图分类号:S151.9文献标识码:AComparison betw een several determination methods ofavailable potassium in soilsZHAN G Su2kun1,HUO X i2liang2,XU Hao2,ZHAN G J un2mei2(1.Baoding Agricultural C ommittee of Hebei Province,B

3、aoding071051,China;2.C ollege of Agricultural,Agricultural University of Hebei,Baoding071001,ChinaAbstract:The suitability of four methods for chemical extraction of available potassium in s oils was studied by taking field experiment as the reference standard.The four methods were2m olL-1cold H NO3

4、method,1m ol L-1NH4Ac method,Cation2exchange resin bag method and1m olL-1boiling H NO3method.The results showed that the method of2m olL-1cold H NO3was the ideal one to evaluate the supply of s oil potassium;while the change of2m olL-1cold H NO3method made it m ore sim ple and convenient for determi

5、nation.K ey w ords:available potassium;K2supplying power;determination method钾是植物必需的营养元素之一。随着N、P肥料的施用,单产的提高,K已成为许多土壤继N、P之后的又一高产限制因子。20世纪40年代以来,国内外对土壤有效钾的测定方法作了大量研究。生物方法可靠性强,但周期长,手续烦琐。有人认为从能量观点出发以物理化学为基础的活度比、钾位等热力学参数评价有效K主要说明土壤的供K强度,并不优于一般溶液K和交换性K1,2。许多化学方法诸如1m olL-1沸H NO3法、2m olL-1冷H NO3法、电超滤法、1m ol

6、L-1醋酸铵法等简便快速,但可靠性差3-7。总的来说目前还没有一种公认的物理化学方法反映土壤实际供钾状况。而生产实践中需要知道土壤实际有效钾的水平来指导合理施肥。因此找到一个简便易行的测定土壤有效钾的方法反映土壤实际供钾水平具有重要的实际意义。以作物实际吸钾量作参照,对上述几种化学方法作了比较研究,对2m olL-1冷H NO3法作了少许改进,使之简便易行,适合批量测定。1材料和方法1.1供试土壤土壤采自河北省雄县,土壤类型为轻壤质潮土,基本性状见表1。收稿日期:1999-07-09基金项目:河北省科委重点科研课题(96220913D作者简介:张素坤(1971-,女,河北省博野县人,土壤学硕士

7、,主要从事农业推广方面的工作.表1供试土壤的基本性状T able 1B asic properties of the tested soilpH有机质/(g kg -1O.M.Olsen -P/(mg kg -1Av.P 速效K /(mg kg -1Av.K 全K /%1.2实施方案田间试验设在河北雄县十里甫,自1996年9月至1998年10月共4轮,供试作物小麦-玉米。试验设3个处理,重复3次,小区面积33.3m 2。各处理施肥量见表2,其它条件及管理措施均一致。每茬作物播前种后取土样,取土深度为040cm 。表2各处理施肥量T able 2The amount of fertilizero

8、f treatments kg hm -2肥料Fertilizer 处理代号T reatment N o.N P N P K 1N P K 21.3测定方法1.3.11m ol L -1沸H NO 3法、1m ol L -1醋酸铵法用常规方法8。1.3.2阳离子交换树脂袋法将国产阳离子交换树脂经盐酸处理成氢质,在40烘干,过筛,用100目的尼龙网缝成小袋(5cm ×7cm ,每袋中装入5g 树脂备用。称土5.0g 于三角瓶中,加入氢质树脂袋1只,30m L 水,累积震荡6h ,平衡18h ,取出树脂袋再放入盛有1m ol L -1醋酸铵100m L 的三角瓶中,震荡30min ,过滤

9、,滤液在火焰光度计上测钾。1.3.32m ol L -1冷H NO 3法称1mm 风干土样2.5g 于三角瓶中,加入2m ol L -1H NO 350m L ,震荡30min后过滤,吸取滤液10m L 稀释至50m L 后在火焰光度计上测定,保证标准液同样的酸度。2结果与讨论2.1作物吸收K 量与4种方法测定土壤有效K 结果2.1.1作物吸收K 量作物单位产量养分消耗量(B 是指形成单位质量(1kg 的子粒作物需要消耗的养分量。根据作物的养分含量和禾谷比即可利用(1式计算:B =M +LV(1式(1中M 为子粒养分质量分数(%,L 为秸秆养分质量分数(%,V 为作物的禾谷比。供试土壤小麦、玉

10、米的单位产量养分消耗钾量(B 测定结果见表3。表3供试土壤作物单位产量K 消耗量T able 3The amount of potassium absorbed by each unit yield crops on the tested soil处理T reatment小麦Wheat 禾谷比S talks/Seed子粒K 质量分数/%Seed K am ounts 秸秆K 质量分数/%S talks K am ounts单位产量耗K质量分数/%Kam oun ts abs orbed by each un it y ield玉米Maize禾谷比S talks/Seed子粒K 质量分数/%Se

11、ed K am ounts 秸秆K 质量分数/%S talks K am ounts单位产量耗K质量分数/%Kam oun ts abs orbed by each un it y ieldN P 1.120.378 1.3550.0190.890.296 1.3600.015N P K 1 1.110.398 1.7280.0230.930.240 1.0730.012N P K 2当作物产量为Y 时,设作物养分消耗量为H (mg kg -1,则H 利用(2式进行计算:H =YB/W(2式(2中Y 为单位面积产量(kg hm -2,W 为折算系数,其计算公式如式(3W =ahp(3式(3中:

12、a 为面积(取值104m 2,h 为土层厚度(取值0.4m ,p 为土壤容重(取1.12t m -3。计算得W 为4.48。则(2式为(4根据(4式,利用表3中作物单位产量养分消耗量(B 及每茬作物的产量计算出供试土壤各季作物消耗钾量,其结果见表4。71第1期张素坤等:土壤有效钾几种测定方法的比较研究表4供试土壤各季作物耗钾量结果T able4The amounts of potassium absorbed by crops on the tested soil处理T reatment1997年小麦1997Wheat产量/(kghm-2Y ield耗钾量/(mgkg-1K am ount a

13、bsorbed1998年小麦1998Wheat产量/(kghm-2Y ield耗钾量/(mgkg-1K am ount absorbed1997年玉米1997Maize产量/(kghm-2Y ield耗钾量/(mgkg-1K am ount absorbed1998年玉米1998Maize产量/(kghm-2Y ield耗钾量/(mgkg-1K am ount absorbed2.1.24种方法测定土壤有效钾结果4种方法的土壤有效钾测定值与有效施肥量(施肥量减去钾肥损失7.5%之和见表5。表5土壤有效K测定值与有效施肥量之和T able5The amount of the available

14、K extracted in soil before crops plantedand the available potassium fertilizer mgkg-1作物Crop测定日期Determination date处理T reatment2m olL-1硝酸法2m olL-1H NO31m olL-1硝酸法1m olL-1H NO3阳离子树脂法Cation2exchange resin bag1m olL-1醋酸铵法1m olL-1NH4Ac小麦1996-10玉米1997-06小麦1997-10玉米1998-062.2几种方法比较与分析2.2.1供试土壤有效钾测定结果与耗钾量关联度

15、分析表6是以作物耗钾量(见表4为参比项,4种化学方法测得作物种前土壤钾测定值(见表5为比较项得出的关联度分析结果。关联序为:2m olL-1冷硝酸>1 m olL-1醋酸铵>1m olL-1沸硝酸>阳离子交换树脂袋法。由此说明2m olL-1冷硝酸法与作物平均耗钾量之间的关联性最强,1m olL-1醋酸铵和1m olL-1沸硝酸法次之,阳离子交换树脂袋法最差。表6供试土壤不同方法有效钾测定值与耗钾量关联度分析结果T able6The relation degree betw een the amount of K absorbed and the amount ofavail

16、able K extracted by different methods参考项/比较项Reference item/ C om paris on item 2m olL-1冷硝酸2m olL-1H NO31m olL-1醋酸铵1m olL-1NH4Ac1m olL-1沸硝酸1m olL-1H NO3阳离子交换树脂Cation2exchange resin bag灰色关联度是根据因素之间发展态势的相似或相异程度来衡量因素间接近的程度。与数理统计方法要求大样本和典型概率分布相比,优点在于用较少的样本得到比较稳定可靠的结果。因此4种方法在反映土壤有效供钾状况方面利用关联度分析得到的结果是可靠的。对

17、各方法的分析可说明上述结果,1m olL-1醋酸铵法浸提出的是土壤溶液K和交换性K,即平常所说速钾。速钾可以为当季作物吸收利用,其测定结果也表明此法测定值最小,而作物吸收速钾的同时还吸收一部分非代换性钾。它只提取了一部分有效K,因此用它反映土壤实际供K水平是不够全面的;阳离子交换树脂袋法目前许多资料表明此法在反映土壤有效K方面取得了满意的结果9,10。而从此试验结果来看81河北农业大学学报第24卷其一次浸提测得数值与速钾值接近,在该土壤上与1m ol L -1醋酸铵法同样反映的是溶液K 和交换性K,不能反映土壤实际供K 水平;1m ol L -1沸H NO 3法反映的K 包括速K 及非代换性K

18、,目前也有用来反映土壤有效K 水平的11,12。但有人认为其反映值偏高1,从测定结果也可看出远远高于其它3种方法。它主要反映的是缓效钾,而作物吸收利用的只是一部分非代换K;2m ol L -1冷H NO 3法测定值包括速K 及非代换性K 中易被植物吸收的部分,能较好地反映土壤实际供K 水平。2.2.2各方法灵敏度的比较测定方法的灵敏度也是衡量测定方法是否适宜的重要条件之一。可以通过求算各方法测定值的土壤速效养分差值系数来进行比较。土壤速效养分差值系数定义式见(5式A =T/F -H(5式中H 为作物养分消耗量(mg kg -1,T 为作物收获后与种植前土壤有效养分测定值的差值,F 为施肥量(m

19、g kg -1。从A 值定义可知,它反映的是肥料剩余量进入土壤后引起的有效养分测定值的变化程度,A 值越大,说明采用的测定方法的灵敏度越大。供试土壤4种方法A 值测算结果见表7,从表7可知,2m ol L -1冷硝酸法的8个A 值全部大于阳离子交换树脂袋法和1m ol L -1醋酸铵法,其中5个大于1m ol L -1沸硝酸法,即2m ol L -1冷硝酸法在这4种方法中灵敏度最高,灵敏度由大到小的顺序为:2m ol L -1冷硝酸法>1m ol L -1沸硝酸法>阳离子交换树脂袋法>1m ol L -1醋酸铵法。表7供试土壤不同测定方法速效养分差值系数测算结果T able

20、7The rapid available nutrient m argin coefficients of different methods时期Period处理T reatment2m ol L -1冷硝酸法2m ol L -1H NO 31m ol L -1沸硝酸法1m ol L -1H NO 3阳离子树脂袋法Cation 2exchange resin bag1m ol L -1醋酸铵法1m ol L -1NH 4Ac1996年小麦N P K 18.91 4.63 1.63 1.57N P K 22.2.3结果重现性及成本比较试验结果表明,1m ol L -1醋酸铵和2m ol L -1

21、冷硝酸法测定结果重现性较好,1m ol L -1沸硝酸法次之,最后是阳离子交换树脂袋法。究其原因1m ol L -1沸硝酸法由于消煮计时及多次洗涤土壤不均衡增大了误差,阳离子交换树脂袋法则由于手续烦琐,中间程序较多增大了误差。从操作程序的繁易来看,阳离子交换树脂袋法最为烦琐,且花费时间较长(2d 以上,另外3种方法则相对简便,1m ol L -1沸硝酸法由于要进行油浴加热及进行多次洗涤土壤和试管,也稍显烦琐,1m ol L -1醋酸铵和2m ol L -1冷硝酸法只需浸提震荡30min 过滤(2m ol L -1冷硝酸法稀释后就可以在火焰光度计上测出结果了,操作简便快速。对成本相比较,阳离子交

22、换树脂袋法由于用到的药品种类和数量均较多,且花费时间长,因此成本较高。硝酸和醋酸铵则相对价格低廉,因此另外3种方法成本都较低。综合上述2m ol L -1冷硝酸法在这4种方法中与作物耗钾量关联性最好,灵敏度最高,结果重现性也较好,而且操作简便成本较低,用此种方法测定该土壤供钾水平最佳。试验的测定结果均为田间的实测数据,因此得出的结果也接近田间生产实际,其结论对于生产实践具有直接的指导意义。2.3对2mol L -1冷HN O 3法所作的改进鲍士旦1的方法为:土样过20目筛,土液比为120,震荡30min 后过滤,滤液以火焰光度法测钾。此法由于酸度太高,影响测定。周米平3提出将滤液吸25m L

23、于烧杯中,在沙浴(或电热板上加热蒸发,温度控91第1期张素坤等:土壤有效钾几种测定方法的比较研究制在140左右。当滤液刚干时取下,冷却后准确加入50m L 蒸馏水,溶解搅拌均匀后在火焰光度计上测钾。此法经改进后虽然可行,可在批量测定时仍然比较繁琐,例如蒸干时花费时间较长且稍不慎容易烧裂烧杯。因此在测定中采用将滤液稀释5倍后再在火焰光度计上测定(见本文11313。稀释测定是实验室最常用的手段之一,既将酸度降低至对结果无影响,而且简便易行适合批量测定。浸提液稀释与不稀释的对比测试结果见表8,检验稀释后与不稀释测定值之间差异不显著(t =1.83,t 0.05=2.57,n -1=5,因此稀释后对测

24、定结果无影响。且从重复测定结果可看到稀释后两重复测定结果间差异明显小于未稀释。表82mol L -1冷HN O 3浸提液稀释与不稀释测钾结果比较T able 8The comp arison betw een the amount of K of extractant dilutingand non diluting extracted by 2mol L -1HN O 3mg kg -1土样号S oil NO.不稀释N on diluting K 重复1Multiplicity 1重复2Multiplicity 2平均Mean稀释Diluting K重复1Multiplicity 1重复2Multiplicity 2平均Mean1751851801621631633结论1综合比较在1m ol L -1沸H NO 3法、1m ol L -1醋酸铵法、2m ol L -1冷H NO 3法和