土壤有效鉀幾種測(cè)定方法的比較研究

1、第24卷第1期河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)V ol.24N o.1 2001年1月Journal of Agricultural University of HebeiJan.2001文章編號(hào):1000-1573(200101-0016-05土壤有效鉀幾種測(cè)定方法的比較研究張素坤1,霍習(xí)良2,許2,張俊梅2(1.河北省保定市農(nóng)業(yè)委員會(huì),河北保定071051;2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,河北保定071001摘要:以田間試驗(yàn)得到的每季作物耗鉀量作參比,采用4種土壤有效鉀測(cè)定方法:1m olL-1沸H NO3法、1m olL-1醋酸銨法、陽離子交換樹脂袋法和2m olL-1冷H NO3法測(cè)定每季土壤有效鉀與之比較。

2、結(jié)果表明,2m olL-1冷H NO3法能有效地反映土壤實(shí)際供鉀狀況。并對(duì)2m olL-1冷H NO3測(cè)試方法作了少許改進(jìn),使之簡便易行,適合批量測(cè)定。關(guān)鍵詞:有效鉀;供鉀能力;測(cè)鉀方法中圖分類號(hào):S151.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: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鉀是植物必需的營養(yǎng)元素之一。隨著N、P肥料的施用,單產(chǎn)的提高,K已成為許多土壤繼N、P之后的又一高產(chǎn)限制因子。20世紀(jì)40年代以來,國內(nèi)外對(duì)土壤有效鉀的測(cè)定方法作了大量研究。生物方法可靠性強(qiáng),但周期長,手續(xù)煩瑣。有人認(rèn)為從能量觀點(diǎn)出發(fā)以物理化學(xué)為基礎(chǔ)的活度比、鉀位等熱力學(xué)參數(shù)評(píng)價(jià)有效K主要說明土壤的供K強(qiáng)度,并不優(yōu)于一般溶液K和交換性K1,2。許多化學(xué)方法諸如1m olL-1沸H NO3法、2m olL-1冷H NO3法、電超濾法、1m ol

6、L-1醋酸銨法等簡便快速,但可靠性差3-7?？偟膩碚f目前還沒有一種公認(rèn)的物理化學(xué)方法反映土壤實(shí)際供鉀狀況。而生產(chǎn)實(shí)踐中需要知道土壤實(shí)際有效鉀的水平來指導(dǎo)合理施肥。因此找到一個(gè)簡便易行的測(cè)定土壤有效鉀的方法反映土壤實(shí)際供鉀水平具有重要的實(shí)際意義。以作物實(shí)際吸鉀量作參照,對(duì)上述幾種化學(xué)方法作了比較研究,對(duì)2m olL-1冷H NO3法作了少許改進(jìn),使之簡便易行,適合批量測(cè)定。1材料和方法1.1供試土壤土壤采自河北省雄縣,土壤類型為輕壤質(zhì)潮土,基本性狀見表1。收稿日期:1999-07-09基金項(xiàng)目:河北省科委重點(diǎn)科研課題(96220913D作者簡介:張素坤(1971-,女,河北省博野縣人,土壤學(xué)碩士

7、,主要從事農(nóng)業(yè)推廣方面的工作.表1供試土壤的基本性狀T able 1B asic properties of the tested soilpH有機(jī)質(zhì)/(g kg -1O.M.Olsen -P/(mg kg -1Av.P 速效K /(mg kg -1Av.K 全K /%1.2實(shí)施方案田間試驗(yàn)設(shè)在河北雄縣十里甫,自1996年9月至1998年10月共4輪,供試作物小麥-玉米。試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理,重復(fù)3次,小區(qū)面積33.3m 2。各處理施肥量見表2,其它條件及管理措施均一致。每茬作物播前種后取土樣,取土深度為040cm 。表2各處理施肥量T able 2The amount of fertilizero

8、f treatments kg hm -2肥料Fertilizer 處理代號(hào)T reatment N o.N P N P K 1N P K 21.3測(cè)定方法1.3.11m ol L -1沸H NO 3法、1m ol L -1醋酸銨法用常規(guī)方法8。1.3.2陽離子交換樹脂袋法將國產(chǎn)陽離子交換樹脂經(jīng)鹽酸處理成氫質(zhì),在40烘干,過篩,用100目的尼龍網(wǎng)縫成小袋(5cm ×7cm ,每袋中裝入5g 樹脂備用。稱土5.0g 于三角瓶中,加入氫質(zhì)樹脂袋1只,30m L 水,累積震蕩6h ,平衡18h ,取出樹脂袋再放入盛有1m ol L -1醋酸銨100m L 的三角瓶中,震蕩30min ,過濾

9、,濾液在火焰光度計(jì)上測(cè)鉀。1.3.32m ol L -1冷H NO 3法稱1mm 風(fēng)干土樣2.5g 于三角瓶中,加入2m ol L -1H NO 350m L ,震蕩30min后過濾,吸取濾液10m L 稀釋至50m L 后在火焰光度計(jì)上測(cè)定,保證標(biāo)準(zhǔn)液同樣的酸度。2結(jié)果與討論2.1作物吸收K 量與4種方法測(cè)定土壤有效K 結(jié)果2.1.1作物吸收K 量作物單位產(chǎn)量養(yǎng)分消耗量(B 是指形成單位質(zhì)量(1kg 的子粒作物需要消耗的養(yǎng)分量。根據(jù)作物的養(yǎng)分含量和禾谷比即可利用(1式計(jì)算:B =M +LV(1式(1中M 為子粒養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%,L 為秸稈養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%,V 為作物的禾谷比。供試土壤小麥、玉

10、米的單位產(chǎn)量養(yǎng)分消耗鉀量(B 測(cè)定結(jié)果見表3。表3供試土壤作物單位產(chǎn)量K 消耗量T able 3The amount of potassium absorbed by each unit yield crops on the tested soil處理T reatment小麥Wheat 禾谷比S talks/Seed子粒K 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%Seed K am ounts 秸稈K 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%S talks K am ounts單位產(chǎn)量耗K質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%Kam oun ts abs orbed by each un it y ield玉米Maize禾谷比S talks/Seed子粒K 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%Se

11、ed K am ounts 秸稈K 質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%S talks K am ounts單位產(chǎn)量耗K質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%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當(dāng)作物產(chǎn)量為Y 時(shí),設(shè)作物養(yǎng)分消耗量為H (mg kg -1,則H 利用(2式進(jìn)行計(jì)算:H =YB/W(2式(2中Y 為單位面積產(chǎn)量(kg hm -2,W 為折算系數(shù),其計(jì)算公式如式(3W =ahp(3式(3中:

12、a 為面積(取值104m 2,h 為土層厚度(取值0.4m ,p 為土壤容重(取1.12t m -3。計(jì)算得W 為4.48。則(2式為(4根據(jù)(4式,利用表3中作物單位產(chǎn)量養(yǎng)分消耗量(B 及每茬作物的產(chǎn)量計(jì)算出供試土壤各季作物消耗鉀量,其結(jié)果見表4。71第1期張素坤等:土壤有效鉀幾種測(cè)定方法的比較研究表4供試土壤各季作物耗鉀量結(jié)果T able4The amounts of potassium absorbed by crops on the tested soil處理T reatment1997年小麥1997Wheat產(chǎn)量/(kghm-2Y ield耗鉀量/(mgkg-1K am ount a

13、bsorbed1998年小麥1998Wheat產(chǎn)量/(kghm-2Y ield耗鉀量/(mgkg-1K am ount absorbed1997年玉米1997Maize產(chǎn)量/(kghm-2Y ield耗鉀量/(mgkg-1K am ount absorbed1998年玉米1998Maize產(chǎn)量/(kghm-2Y ield耗鉀量/(mgkg-1K am ount absorbed2.1.24種方法測(cè)定土壤有效鉀結(jié)果4種方法的土壤有效鉀測(cè)定值與有效施肥量(施肥量減去鉀肥損失7.5%之和見表5。表5土壤有效K測(cè)定值與有效施肥量之和T able5The amount of the available

14、K extracted in soil before crops plantedand the available potassium fertilizer mgkg-1作物Crop測(cè)定日期Determination date處理T reatment2m olL-1硝酸法2m olL-1H NO31m olL-1硝酸法1m olL-1H NO3陽離子樹脂法Cation2exchange resin bag1m olL-1醋酸銨法1m olL-1NH4Ac小麥1996-10玉米1997-06小麥1997-10玉米1998-062.2幾種方法比較與分析2.2.1供試土壤有效鉀測(cè)定結(jié)果與耗鉀量關(guān)聯(lián)度

15、分析表6是以作物耗鉀量(見表4為參比項(xiàng),4種化學(xué)方法測(cè)得作物種前土壤鉀測(cè)定值(見表5為比較項(xiàng)得出的關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果。關(guān)聯(lián)序?yàn)?2m olL-1冷硝酸>1 m olL-1醋酸銨>1m olL-1沸硝酸>陽離子交換樹脂袋法。由此說明2m olL-1冷硝酸法與作物平均耗鉀量之間的關(guān)聯(lián)性最強(qiáng),1m olL-1醋酸銨和1m olL-1沸硝酸法次之,陽離子交換樹脂袋法最差。表6供試土壤不同方法有效鉀測(cè)定值與耗鉀量關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果T able6The relation degree betw een the amount of K absorbed and the amount ofavail

16、able K extracted by different methods參考項(xiàng)/比較項(xiàng)Reference item/ C om paris on item 2m olL-1冷硝酸2m olL-1H NO31m olL-1醋酸銨1m olL-1NH4Ac1m olL-1沸硝酸1m olL-1H NO3陽離子交換樹脂Cation2exchange resin bag灰色關(guān)聯(lián)度是根據(jù)因素之間發(fā)展態(tài)勢(shì)的相似或相異程度來衡量因素間接近的程度。與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法要求大樣本和典型概率分布相比,優(yōu)點(diǎn)在于用較少的樣本得到比較穩(wěn)定可靠的結(jié)果。因此4種方法在反映土壤有效供鉀狀況方面利用關(guān)聯(lián)度分析得到的結(jié)果是可靠的。對(duì)

17、各方法的分析可說明上述結(jié)果,1m olL-1醋酸銨法浸提出的是土壤溶液K和交換性K,即平常所說速鉀。速鉀可以為當(dāng)季作物吸收利用,其測(cè)定結(jié)果也表明此法測(cè)定值最小,而作物吸收速鉀的同時(shí)還吸收一部分非代換性鉀。它只提取了一部分有效K,因此用它反映土壤實(shí)際供K水平是不夠全面的;陽離子交換樹脂袋法目前許多資料表明此法在反映土壤有效K方面取得了滿意的結(jié)果9,10。而從此試驗(yàn)結(jié)果來看81河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)第24卷其一次浸提測(cè)得數(shù)值與速鉀值接近,在該土壤上與1m ol L -1醋酸銨法同樣反映的是溶液K 和交換性K,不能反映土壤實(shí)際供K 水平;1m ol L -1沸H NO 3法反映的K 包括速K 及非代換性K

18、,目前也有用來反映土壤有效K 水平的11,12。但有人認(rèn)為其反映值偏高1,從測(cè)定結(jié)果也可看出遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它3種方法。它主要反映的是緩效鉀,而作物吸收利用的只是一部分非代換K;2m ol L -1冷H NO 3法測(cè)定值包括速K 及非代換性K 中易被植物吸收的部分,能較好地反映土壤實(shí)際供K 水平。2.2.2各方法靈敏度的比較測(cè)定方法的靈敏度也是衡量測(cè)定方法是否適宜的重要條件之一。可以通過求算各方法測(cè)定值的土壤速效養(yǎng)分差值系數(shù)來進(jìn)行比較。土壤速效養(yǎng)分差值系數(shù)定義式見(5式A =T/F -H(5式中H 為作物養(yǎng)分消耗量(mg kg -1,T 為作物收獲后與種植前土壤有效養(yǎng)分測(cè)定值的差值,F 為施肥量(m

19、g kg -1。從A 值定義可知,它反映的是肥料剩余量進(jìn)入土壤后引起的有效養(yǎng)分測(cè)定值的變化程度,A 值越大,說明采用的測(cè)定方法的靈敏度越大。供試土壤4種方法A 值測(cè)算結(jié)果見表7,從表7可知,2m ol L -1冷硝酸法的8個(gè)A 值全部大于陽離子交換樹脂袋法和1m ol L -1醋酸銨法,其中5個(gè)大于1m ol L -1沸硝酸法,即2m ol L -1冷硝酸法在這4種方法中靈敏度最高,靈敏度由大到小的順序?yàn)?2m ol L -1冷硝酸法>1m ol L -1沸硝酸法>陽離子交換樹脂袋法>1m ol L -1醋酸銨法。表7供試土壤不同測(cè)定方法速效養(yǎng)分差值系數(shù)測(cè)算結(jié)果T able

20、7The rapid available nutrient m argin coefficients of different methods時(shí)期Period處理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陽離子樹脂袋法Cation 2exchange resin bag1m ol L -1醋酸銨法1m ol L -1NH 4Ac1996年小麥N P K 18.91 4.63 1.63 1.57N P K 22.2.3結(jié)果重現(xiàn)性及成本比較試驗(yàn)結(jié)果表明,1m ol L -1醋酸銨和2m ol L -1

21、冷硝酸法測(cè)定結(jié)果重現(xiàn)性較好,1m ol L -1沸硝酸法次之,最后是陽離子交換樹脂袋法。究其原因1m ol L -1沸硝酸法由于消煮計(jì)時(shí)及多次洗滌土壤不均衡增大了誤差,陽離子交換樹脂袋法則由于手續(xù)煩瑣,中間程序較多增大了誤差。從操作程序的繁易來看,陽離子交換樹脂袋法最為煩瑣,且花費(fèi)時(shí)間較長(2d 以上,另外3種方法則相對(duì)簡便,1m ol L -1沸硝酸法由于要進(jìn)行油浴加熱及進(jìn)行多次洗滌土壤和試管,也稍顯煩瑣,1m ol L -1醋酸銨和2m ol L -1冷硝酸法只需浸提震蕩30min 過濾(2m ol L -1冷硝酸法稀釋后就可以在火焰光度計(jì)上測(cè)出結(jié)果了,操作簡便快速。對(duì)成本相比較,陽離子交

22、換樹脂袋法由于用到的藥品種類和數(shù)量均較多,且花費(fèi)時(shí)間長,因此成本較高。硝酸和醋酸銨則相對(duì)價(jià)格低廉,因此另外3種方法成本都較低。綜合上述2m ol L -1冷硝酸法在這4種方法中與作物耗鉀量關(guān)聯(lián)性最好,靈敏度最高,結(jié)果重現(xiàn)性也較好,而且操作簡便成本較低,用此種方法測(cè)定該土壤供鉀水平最佳。試驗(yàn)的測(cè)定結(jié)果均為田間的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),因此得出的結(jié)果也接近田間生產(chǎn)實(shí)際,其結(jié)論對(duì)于生產(chǎn)實(shí)踐具有直接的指導(dǎo)意義。2.3對(duì)2mol L -1冷HN O 3法所作的改進(jìn)鮑士旦1的方法為:土樣過20目篩,土液比為120,震蕩30min 后過濾,濾液以火焰光度法測(cè)鉀。此法由于酸度太高,影響測(cè)定。周米平3提出將濾液吸25m L

23、于燒杯中,在沙浴(或電熱板上加熱蒸發(fā),溫度控91第1期張素坤等:土壤有效鉀幾種測(cè)定方法的比較研究制在140左右。當(dāng)濾液剛干時(shí)取下,冷卻后準(zhǔn)確加入50m L 蒸餾水,溶解攪拌均勻后在火焰光度計(jì)上測(cè)鉀。此法經(jīng)改進(jìn)后雖然可行,可在批量測(cè)定時(shí)仍然比較繁瑣,例如蒸干時(shí)花費(fèi)時(shí)間較長且稍不慎容易燒裂燒杯。因此在測(cè)定中采用將濾液稀釋5倍后再在火焰光度計(jì)上測(cè)定(見本文11313。稀釋測(cè)定是實(shí)驗(yàn)室最常用的手段之一,既將酸度降低至對(duì)結(jié)果無影響,而且簡便易行適合批量測(cè)定。浸提液稀釋與不稀釋的對(duì)比測(cè)試結(jié)果見表8,檢驗(yàn)稀釋后與不稀釋測(cè)定值之間差異不顯著(t =1.83,t 0.05=2.57,n -1=5,因此稀釋后對(duì)測(cè)

24、定結(jié)果無影響。且從重復(fù)測(cè)定結(jié)果可看到稀釋后兩重復(fù)測(cè)定結(jié)果間差異明顯小于未稀釋。表82mol L -1冷HN O 3浸提液稀釋與不稀釋測(cè)鉀結(jié)果比較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土樣號(hào)S oil NO.不稀釋N on diluting K 重復(fù)1Multiplicity 1重復(fù)2Multiplicity 2平均Mean稀釋Diluting K重復(fù)1Multiplicity 1重復(fù)2Multiplicity 2平均Mean1751851801621631633結(jié)論1綜合比較在1m ol L -1沸H NO 3法、1m ol L -1醋酸銨法、2m ol L -1冷H NO 3法和