土壤有效硅检测方法样品前处理改进研究.pdf

年 月云南化工 第 卷第 期 ，：土壤有效硅检测方法样品前处理改进研究田丽，何娟，曾洁云，阳路芳，杨晶，雷建容，（四川省农业科学院农业资源与环境研究所，四川成都 ；农业部西南山地农业环境重点实验室，四川成都 ）摘要：为明确有效硅检测方法试液制备摇匀的处理条件，以达到每个样品浸提条件一致，保证数据准确度和精密度，对检测方法样品前处理进行探索研究。采用粘性较重的黄壤进行预试验，使用恒温振荡器，筛选较优的浸提转速和时间，再用标准物质考察准确度和精密度。预试验筛选出 组较优的处理分别是 、，用标物对 种处理进行验证后，处理有效硅的浸出量最大，准确度满足要求，精密度更高。土壤有效硅检测试液的制备可用恒温振荡器代替恒温箱保温，每隔 在 下振荡 即可达到检测要求，使待检样品在同一条件下完成浸提，对粘性较重的土壤同样适用。关键词：土壤；有效硅；检测方法中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，；，）：，：；硅是土壤中最丰富的元素之一，其含量在 之间 。土壤有效硅是指能被当季作物吸收利用的硅，有效硅的含量可以体现土壤的供硅能力，土壤中能被植物吸收利用的有效硅只有 。硅具有增强植株抗病和抗逆能力、促进根系活性、提高作物产量和改善品质等作用 ，但植物对硅的需求各不相同，如豆科植物需硅量低 ，水稻、小麦、玉米等喜硅禾本科作物需硅量较高 ，。据统计我国约有 万 水稻田有缺硅现象 ，在极缺硅的水稻地区，如适当增施硅肥可使水稻产量增产近一倍 。我国是世界上水稻、小麦、玉米等禾本科作物种植大国之一，准确测定土壤中有效硅的含量，在农业生产中对指导施肥、提高产量具有重要作用 。农业行业标准对有效硅的检测方法为柠檬酸浸提 硅钼蓝比色法 ，方法中的技术难点在于样品前处理试液的制备，没有明确在恒温箱中保温浸提时每隔 摇动一次具体怎么摇以及摇动时长，会造成不同的人在操作过程中会有较大差异，为了提高摇动效率和土壤样品前处理的一致性，本研究将对方法中试液的制备进行探索，作出改进和优化，明确摇动方式和时长，一方面提高实验室的检测效率和样品前处理的一致性，另一方面可为大批量土壤样品的检测提供技术参考。方法原理用柠檬酸作浸提剂，浸出的硅在一定酸度条件下与钼试剂反应生成硅钼酸，用草酸掩蔽磷的干扰后，硅钼酸可被抗坏血酸还原成硅钼蓝，在一定浓度范围内蓝色深浅与硅质量浓度成正比，从而可在分光光度计上用比色法测定。该方法对于酸性、中性、微碱性土壤具有较为一致的浸提能力。实验部分 仪器紫外 可见分光光度计，上海美谱达仪器有限公司，型号 ，波长范围：。恒温振荡器，哈尔滨东联，型号 ，转速范围：；控温范围：室温 。电子天平，沈阳龙腾电子有限公司，型号 ，感量 。试剂与材料试 剂（均 为 分 析 纯）：柠 檬 酸 溶 液（）、硫酸（，）、钼酸铵（）、草酸（）、抗坏血酸（）。标准溶液：硅单元素标准溶液 ，配置 年 月云南化工 第 卷第 期 ，硅标准工作溶液。材料：一般土壤样品一个，土壤类型为黄壤。土壤标准物质，标准号为 （棕壤）、（紫色土）、（水稻土）、（潮土）、（水稻土）、（黄绵土），标准物质覆盖各个质量分数梯度和我国部分土壤类型（见表），质量分数范围在 。表 标准物质标准值与标准偏差编号土壤类型标准值与标准偏差（）范围（）棕壤 紫色土 水稻土 潮土 水稻土 黄绵土 待测液准备待测液按照 中土壤有效硅的测定进行。称取过 孔径筛的风干试样 于 塑 料 瓶 中，加 入（）柠 檬 酸 溶 液 ，盖好瓶盖摇匀后放在恒温振荡器中，设置振荡器 保温，每隔 摇动一次。借鉴土壤有效态其他检测方法一般设置（）的振荡规律，用 一 般 土 壤 样 品 黄 壤 进 行 预 试 验，设 置 （、）、（、）、（、）共 个处理，处理号简称如下：、，每个处理做 个平行，完成振荡后须立即干过滤，弃去最初的滤液，所有土液要全部过滤。预试验的目的是为了找出有效硅浸出量较优的转速和时间组合，然后再用标准物质在较优的转速和时间条件下，进行 次平行检测，筛选出精密度和准确度最好的浸提条件。显色与比色显色的过程对有效硅的测定至关重要。吸取硅标准工 作 溶 液 、到 容量瓶中，将会得到 个点标准曲线：、。特别需要注意，待测液稀释准备的同时进行标准曲线的配置，所加试剂的量、顺序与方法要求相同，并且每次加液后稳定时间都要保持一致。待测液和标准溶液吸好之后，加水至约 摇匀，然后加入 硫酸溶液，轻轻摇匀后在 下放置 ，再加入 钼酸铵溶液，轻轻摇匀后放置 ，最后依次加入 草酸溶液、抗坏血酸溶液，定容好之后盖上瓶盖翻转摇匀，放在室温高于 条件下静置 显色。显色完成后在分光光度计上 波长处用 光径比色皿比色。如遇气温达不到上述条件要求，需要通过开空调等方式对温度进行控制。结果与分析 预试验转速和时间结果分析对粘性较重的黄壤进行 次平行试验的结果见表，下，有效硅的浸出量均较低，明 显 低 于 和 。下，是个拐点，随着时间的增加，有效硅的浸提量并没有增加；下 时出现拐点，随着时间的增加，有效硅的浸提量没有增加。可见，有效硅的浸出量上，和 均优于 。在前处理的过程中，经观察发现，下，土壤有沉淀在塑料瓶底部的现象，土液不能充分混匀；下，瓶底有少量样品沉淀；下，土液能达到完全充分混匀。因此，对于粘性较重的土壤，转速低的振荡过程中，土壤会粘着在瓶底，使土液不能充分混匀，部分有效硅不能有效浸提，而当提高转速时，土液不会粘着在底部，能使土液充分混合，提高硅的浸出量，可见转速可能对精密度有影响。按照方法要求的精密度计算结果，下，相对相差范围为 ，下，相对相差范围为 ，下，相对相差范围为 ，可见转速对平行检测精密度的影响：。因此，通过检测值的比较，处理和 处理，在 处出现明显拐点，随着时间的增加浸出量没有明显增加且有少量减少，并且 和 处理下，浸提量相当。因此选择 、这 组转速和浸提时间，做进一步试验。表 预试验结果统计处理号平行值（）平均值（）相对相差 处理号平行值（）平均值（）相对相差 处理号平行值（）平均值（）相对相差 年 月云南化工 第 卷第 期 ，表（续）处理号平行值（）平均值（）相对相差 处理号平行值（）平均值（）相对相差 处理号平行值（）平均值（）相对相差 精密度与准确度结果分析针对土壤样品有效硅的浸提规律，在 、的处理条件下，使用标准物质进行了进一步的前处理研究。选择 个不同质量分数的土壤标准物质，分别进行 次平行测定，计算平均值、最大相对相差（次测定最大值与最小值的相对相差）以及方差分析，结果见表 。处理下，、检测值偏低，低于推荐值，、检测值在推荐值范围内；处理和 处理下，个标准物质检测值均在推荐值范围内。从方差分析结果来看，个标准物质的硅浸出量，处理、处理下浸出的有效硅量显著高于 处理。处理下 、显著高于 处理，、差异不显著。处理下 显著高于 处理。因此从硅的浸出量和准确度来看，处理 处理 处理。由方法要求的精密度来看，处理相对相差 ，处理相对相差 ，处理相对相差 ，处理的相对相差低于 处理和 处理。由此可见，的前处理条件，能够较均匀地浸提出有效硅，能适应黄壤等粘性较重的土壤，也能满足低、中、高各种质量分数的测定，相对相差更小，精密度更高，数据更稳定。表 精密度和准确度测试结果处理号 平均值（）相对相差 平均值（）相对相差 平均值（）相对相差 平均值（）相对相差 平均值（）相对相差 平均值（）相对相差 注：此处相对相差为 次平行测定最大值与最小值的计算结果。讨论和结论通过粘性较重的黄壤对有效硅检测方法中转速和时长的预试验，再用标准物质对精密度和准确度进行分析，在前处理保温 的过程中，采用恒温振荡器代替恒温箱保温，每隔 在 下摇动 ，是最优的浸提条件，标准物质的浸出量满足推荐值的要求，精密度更高，数据更可靠更稳定。对于粘性较重的土壤也可以达到很好的浸提效果，在浸提过程中不会有沉淀。本研究针对检测方法中样品前处理试液制备摇匀的过程进行研究探索，明确了方法中的试液制备过程关键操作步骤，处理减少人工成本的同时也可以达到批量样品浸提效果一致的要求，大大提高检测速度。参考文献：刘鸣达，张玉龙 水稻土硅素肥力的研究现状与展望 土壤通报，（）：刘丽君，黄张婷，孟赐福，等 中国不同生态系统土壤硅的研究进展 土壤学报，（）：费颖恒，邓海燕，李敏烯，等 富硅生物炭对重金属污染土壤的改良修复作用 环境科学与技术，（）：张玉龙，王喜艳，刘鸣达 植物硅素营养与土壤硅素肥力研究现状和展望 土壤通报，（）：张庚金，魏宗强，颜晓，等 酸化与富磷对农田土壤硅有效性的影响 土壤学报：张万洋，李小坤 水稻硅营养及硅肥高效施用技术研究进展 中国土壤与肥料，（）：胡祖武，吴多基，吴建富，等 富硅生物炭有效提高红壤性稻田土壤不同形态硅含量及水稻产量 植物营养与肥料学报，（）：双龙，白杰，唐琦，等 超声浸提 电感耦合等离子体光谱法测定土壤有效硅的含量 理化检验 化学分册：中华人民共和国农业行业标准 土壤检测第 部分：土壤有效硅的测定：收稿日期：基 金 项 目：四 川 省 财 政 自 主 创 新 专 项（项 目 编 号：）。作者简介：田丽（），女，四川成都人，硕士，助理研究员，主要从事分析测试研究工作。通讯作者：雷建容（），女，四川成都人，硕士，助理研究院，主要从事分析测试研究工作。：