一种中性、石灰性土壤中有效养分的浸提方法及其联合浸提剂转让专利

申请号 : CN200810049443.4

文献号 : CN100585373C

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发明人 : 段铁城贾玮朱秀红李伟华杨剑飞胡建东孙玉峰

申请人 : 河南农大迅捷测试技术有限公司

摘要 :

本发明涉及中性、石灰性土壤中有效养分的浸提方法及其联合浸提剂。联合浸提剂是由NaHCO3、Na2CO3、Na2SO4组成的组合物,将其配制成含有0.40~0.50mol/L NaHCO3、0.020~0.030mol/L Na2CO3、0.30~0.40mol/L Na2SO4、pH值为8.4~8.6的水溶液后,再以液∶土=5~25∶1的质量比加入到待测土壤中,在20~30℃的温度条件下,振荡或搅拌浸提4~20分钟后过滤。该浸提剂缓冲容量大、适用范围宽,可快速高效一次浸提出铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾,浸提效率高,且与与常规测定结果相关性极显著,满足了土壤主要有效养分快速测定的要求。

权利要求 :

1.一种中性、石灰性土壤联合浸提剂,其特征在于,它是由NaHCO3、Na2CO3、 Na2SO4以40~50∶2~3∶30~40的摩尔比所构成的组合物。

2.根据权利要求1所述的中性、石灰性土壤联合浸提剂,其特征在于,使 用时,将所述组合物溶于水,配制成含有0.40~0.50mol/L NaHCO3、0.020~ 0.030mol/L Na2CO3、0.30~0.40mol/L Na2SO4、pH值为8.4~8.6的水溶液。

3.根据权利要求1或2所述的中性、石灰性土壤联合浸提剂,其特征在于, 所述组合物中NaHCO3∶Na2CO3∶Na2SO4的摩尔比为42~48∶2.3~2.8∶33~38。

4.根据权利要求3所述的中性、石灰性土壤联合浸提剂,其特征在于,所 述组合物中NaHCO3∶Na2CO3∶Na2SO4的摩尔比为45∶2.5∶37。

5.一种浸提中性、石灰性土壤中有效养分的方法,其特征在于,先将权利 要求1所述的中性、石灰性土壤联合浸提剂溶于水,配制成含有0.40~0.50 mol/LNaHCO3、0.020~0.030mol/L Na2CO3、0.30~0.40mol/L Na2SO4、pH值为 8.4~8.6的水溶液,再把该溶液以液∶土=5~25∶1的质量比加入到待测土壤 中,再加入一定量的无磷活性炭,在20~30℃的温度条件下,振荡或搅拌浸 提4~20分钟,过滤后即为待测液。

6.根据权利要求5所述的浸提中性、石灰性土壤中有效养分的方法,其特 征在于,所述液∶土的质量比为20∶1。

说明书 :

技术领域

本发明涉及化验分析领域,具体涉及一种中性、石灰性土壤中有效养分的 浸提方法及其联合浸提剂。

背景技术

对土壤有效养分的测试,不同类型土壤通常采用不同的土壤浸提剂,而采 用的浸提剂不同,测定的养分含量差异很大,选择适当的土壤浸提剂是准确测 定有效养分的前提。我国的土壤浸提剂研究和应用相对落后,目前仍然大量采 用第二次土壤普查时期的传统方法,每一种有效养分采用一种专用的浸提剂, 浸提时间长,操作复杂,费工、费时、费药品、效率很低。其解决的途径之一 就是实现多种土壤有效养分的联合浸提,并推广使用低成本的土壤养分速测技 术。在土壤养分测定分析中,浸提时间常要耗费整个分析时间的50%~80%,因 此,土壤养分联合浸提是实现土壤养分速测必不可少的技术之一,它可以大大 减少测试前处理的工作量,对提高测试速度,节省人力物力,降低土壤分析成 本,推广测土施肥技术有重大的意义。
联合浸提剂也称通用浸提剂,是指一种可以同时提取土壤多种有效养分的 浸提剂,对于土壤有效养分速测而言,至少要求能同时提取氮、磷、钾三种速 效养分。目前,土壤联合浸提剂的研究工作已取得了一些进展:较著名的有如 Morgan-Wolf试剂、Mehlic1试剂,Soltanpour-Swab试剂和Mehlich3试剂等。最 早的Morgan试剂(HOAC-NaOAc,pH4.8)经Wolf改进添加DTPA后可用于酸 性和中性土壤的多种元素的测定;Mehlich1试剂(HCl-H2SO4)只适用于酸性砂 质土壤,应用范围较窄;Soltanpour-Swab试剂(NH4HCO3-DTPA,pH 7.6)适用 于碱性和石灰性土壤,但试剂不稳定,pH值相对太小;Mehlich3试剂(HOAC -NH4NO3-HNO3-NH4F-EDTA,pH2.5)可适用于酸性和中性土壤多种元素的测 试,也可以用于碱性和石灰性土壤,但该浸提剂无法应用于土壤中速效氮的浸 提测定;近年,陈同斌等提出适用于中性、石灰土壤的SB/D(NaHCO3-DTPA) 试剂,但它需要与昂贵的ICP光谱仪联用,不适用于比色速测体系,其应用范围 受到极大限制;赵梦霞等在总结前人研究的基础上提出了适用于中性、石灰性 土壤的I号浸提剂(5%Na2SO4-3.5%NaHCO3),而这种浸提剂对土壤中速效氮效 果提取不好,与常规值相差很大:速效氮平均浸提率(即速测值占常规值的百 分比)只有52.5%~68.2%(赵梦霞等,联合浸提剂在土壤速测中的应用,河南 农业科学,1998年第6期);CN1768892A中公开了一种联合浸提剂(NaHCO3- EDTA-NaF)及其浸提方法,其源自美国国际农化服务公司的ASI法,使用这种 方法不但需要配备价值不菲得系列专有配套设施,而且其测定结果在应用时还 需要重新建立丰缺指标体系,这些原因极大地限制了其推广应用。上述各种配 方的共同缺点是:这些浸提方法不能应用于低成本的比色速测,原因是在进行 比色或比浊时不易消除多种离子的干扰;此外,有些配方中的铵离子和硝酸根 离子的存在也使之不能应用于铵态氮、硝态氮的测定,同时铵离子还严重干扰 后续的四苯硼钠法测定钾。本发明人在CN 101089588A中曾公开了一种中性、 石灰性土壤的联合浸提剂(NaHCO3-Na2CO3-Na2SO4-NaOAc),但此种含NaOAc 的浸提剂与后续的速测比色反应体系不相匹配,尤其测定有效磷时,溶液pH值 不稳,导致显色反应不稳定,测定结果的准确性难以保证。土壤是一个复杂的 胶体系统,不同类型的土壤有不同的特性,不同特性的土壤对浸提剂有不同的 反应,浸提各种养分成分的效率不同,而现阶段的土壤养分速测技术则还迫切 需要一种能适用于多种土壤类型的,且与常规浸提结果显著相关的适用性广泛 的联合浸提剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能快速浸提出中性、石灰性土壤中多 种有效养分的联合浸提剂,它可以很好的相容于后续的速测比色反应体系,保 证了测定结果的准确可靠;此外,还给出了使用该浸提剂浸提中性、石灰性土 壤中多种有效养分的方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
一种中性、石灰性土壤联合浸提剂,它是由NaHCO3、Na2CO3、Na2SO4以40~ 50∶2~3∶30~40的摩尔比所组成的组合物。
使用时,将上述组合物溶于水,配制成含有0.40~0.50mol/L NaHCO3、 0.020~0.030mol/L Na2CO3、0.30~0.40mol/L Na2SO4、pH值为8.4~8.6的水 溶液。
所述组合物中NaHCO3∶Na2CO3∶Na2SO4的摩尔比为42~48∶2.3~2.8∶33~ 38。
所述组合物中NaHCO3∶Na2CO3∶Na2SO4的摩尔比为45∶2.5∶37。
一种浸提中性、石灰性土壤中有效养分的方法,先将所述土壤浸提剂溶于 水,配制成含有0.40~0.50mol/LNaHCO3、0.020~0.030mol/L Na2CO3、0.30~ 0.40mol/L Na2SO4、pH值为8.4~8.6的水溶液,再把该溶液以液∶土=5~25∶ 1的质量比加入到待测土壤中,再加入一定量的无磷活性炭,在20~30℃的 温度条件下,振荡或搅拌浸提4~20分钟,过滤后即为待测液。
所述液∶土的质量比为20∶1。
本发明具有积极有益的效果:
1.适用范围宽①既适用于现场快速比色测定(与多种比色反应体系具有 很好的相容性,可使用各种光电比色计或分光光度计在农村现场或乡村简易实 验室及流动服务车对土壤铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾进行快速比色测定), 也适用于常规试验条件下的试验测定(如与ICP光谱仪等仪器设备联用,可测定 更多的营养成分);②浸提剂成分与速测显色体系相容,与相应的速测分析方法 适应性良好;浸提剂溶液缓冲容量大,pH稳定,适用的土壤pH值范围较宽,对 各种中性(pH 6.5~7.5)、石灰性(pH大于7.5)土壤均可适用,且浸提出的土 壤养分元素含量变幅宽(分析测定的线性范围宽),利于养分丰缺指标的划分 与应用。
2.浸提效率高具有试剂稳定,容易配制,浸提时间节省3~6倍,浸提养 分含量高,操作方便,省时省力等优点,可快速高效一次浸提出土壤中的铵态 氮、硝态氮、有效磷、速效钾等有效养分,满足了土壤主要有效养分的快速测 定要求。
3.与常规测定结果相关性极显著1999~2002年间委托河南、陕西、山西、 安徽、河北、黑龙江、新疆等省区的土壤肥料测试中心,对各省区主要土壤进 行了该联合浸提剂和常规浸提的相关性检验,验证了该联合浸提剂的广泛适应 性,见表1;2007年又分别在甘肃省农产品质量安全监督检测中心(实验室1)、 农业部肥料质量监督检验测试中心(郑州)(实验室2)、农业部肥料质量监督 检验测试中心(沈阳)(实验室3)、湖南省农业科学院农化检测中心(实验室4) 通过检验再次确认了该联合浸提剂“速测-常规分析”的极显著相关性,见表 2。应用本发明制备待测样液进行测定,可基本消除有效磷的速测换算系数(使 速测换算系数≈1,且不因土壤固磷能力不同而变),速效氮和速效钾的速测换 算系数也大体接近于1,因此,其测定结果既使不换算,也可利用现有的丰缺 指标或其它的常规试验资料进行指导施肥。

附图说明

图1为联合浸提-常规浸提铵态氮测定结果的相关性曲线(计量单位 mg/kg);
图2为联合浸提-常规浸提速效钾测定结果的相关性曲线(计量单位 mg/kg);
图3为联合浸提-常规浸提有效磷测定结果的相关性曲线(计量单位 mg/kg)。

具体实施方式

实施例1一种中性、石灰性土壤联合浸提剂,是由NaHCO3、Na2CO3、Na2SO4 以45∶2.55∶37的摩尔比所组成的粉剂。
浸提剂溶液的配制:称取称取上述混合组合物93.6g或分别称取无水硫 酸钠53.1g、碳酸氢钠37.8g、碳酸钠2.7g,溶于约850mL水中,常温下定容 至1000mL,摇匀后即可。
土壤有效养分的浸提:称取2.5g过20目的干土或相当于2.5g干土的鲜土, 精确到0.01g,置于三角瓶内,加入无磷活性炭约0.5g,加入上述浸提剂溶液 50ml(精确到0.1mL),保持温度25℃±1℃,放置于振荡器上以220r/min的频 率振荡10min,或放置于磁力搅拌仪上以1200r/min的转速搅拌8min,再过滤 于另一干燥的干净三角瓶中,滤液即可用于土壤中的铵态氮、硝态氮、有效磷 和速效钾等的测定。
实施例2一种中性、石灰性土壤联合浸提剂,是由NaHCO3、Na2CO3、Na2SO4 以40∶2∶30的摩尔比所组成的粉剂。
浸提剂溶液的配制:称取称取上述混合组合物78.3g,溶于约850mL水中, 用稀硫酸或稀氢氧化钠溶液,将pH值调至8.5,室温下定容至1000mL,摇匀 后即可。
土壤有效养分的浸提:称取5g过20目的干土或相当于5g干土的鲜土,精确 到0.01g,置于三角瓶内,加入适量无磷活性炭,加入上述浸提剂溶液50ml(精 确到0.1mL),保持温度25℃±2℃,放置于振荡器上以200r/min的频率振荡 20min,或放置于磁力搅拌仪上以1000r/min的转速搅拌10min,再过滤于另 一干燥的干净三角瓶中,滤液即可用于土壤中的铵态氮、硝态氮、有效磷和速 效钾等的测定。
实施例3一种中性、石灰性土壤联合浸提剂,是由NaHCO3、Na2CO3、Na2SO4 以50∶3∶40的摩尔比所组成的化学组合物。
浸提剂溶液的配制:称取称取上述混合组合物102.0g,溶于约850mL水中, 用稀硫酸或稀氢氧化钠溶液,将pH值调至8.4~8.6,室温下定容至1000mL, 摇匀后即可。土壤有效养分的浸提:同实施例1。
实施例4一种中性、石灰性土壤联合浸提剂,是由NaHCO3、Na2CO3、Na2SO4 以42∶2.3∶33的摩尔比所组成的组合物。
浸提剂溶液的配制:取一定量上述混合组合物溶于水,配制成含有0.42 mol/LNaHCO3、0.023mol/L Na2CO3、0.33mol/L Na2SO4、pH值为8.5的水溶液。
土壤有效养分的浸提方法同实施例2。
实施例5一种中性、石灰性土壤联合浸提剂,是由NaHCO3、Na2CO3、Na2SO4 以48∶2.8∶38的摩尔比所组成的混合物。
浸提剂溶液的配制:取一定量上述混合组合物溶于水,配制成含有0.48 mol/LNaHCO3、0.028mol/L Na2CO3、0.38mol/L Na2SO4、pH值为8.5±0.1的水溶 液。土壤有效养分的浸提方法同实施例2。
实施例6一种中性、石灰性土壤联合浸提剂,是由NaHCO3、Na2CO3、Na2SO4 以44∶2.8∶38的摩尔比所组成的粉剂。
浸提剂溶液的配制:取一定量上述混合组合物溶于水,配制成含有0.44 mol/LNaHCO3、0.028mol/L Na2CO3、0.38mol/L Na2SO4、pH值为8.5±0.1的水溶 液。土壤有效养分的浸提方法同实施例1。
实施例7一种中性、石灰性土壤联合浸提剂,是由NaHCO3、Na2CO3、Na2SO4 以47∶2.5∶35的摩尔比所组成的化学混合物。
浸提剂溶液的配制:取一定量上述混合组合物溶于水,配制成含有0.47 mol/LNaHCO3、0.025mol/L Na2CO3、0.35mol/L Na2SO4、pH值为8.5±0.1的水溶 液。土壤有效养分的浸提方法同实施例1。
实施例8一种中性、石灰性土壤联合浸提剂,是由NaHCO3、Na2CO3、Na2SO4 以41∶2.9∶36的摩尔比所组成的粉剂。
浸提剂溶液的配制:取一定量上述混合组合物溶于水,配制成含有0.41mol /LNaHCO3、0.029mol/L Na2CO3、0.36mol/L Na2SO4、pH值为8.5±0.1的水溶液。 土壤有效养分的浸提方法同实施例1。
实施例9一种中性、石灰性土壤联合浸提剂,是由NaHCO3、Na2CO3、Na2SO4 以49∶2.1∶37的摩尔比所构成的组合物。
浸提剂溶液的配制:取一定量上述混合组合物溶于水,配制成含有0.49mol /LNaHCO3、0.021mol/L Na2CO3、0.37mol/L Na2SO4、pH值为8.5的水溶液。土壤 有效养分的浸提方法同实施例1。
实施例10一种中性、石灰性土壤联合浸提剂,是由NaHCO3、Na2CO3、Na2SO4 以46∶2.7∶32的摩尔比所组成的粉剂。
浸提剂溶液的配制:取一定量上述混合组合物溶于水,配制成含有0.46mol /LNaHCO3、0.027mol/L Na2CO3、0.32mol/L Na2SO4、pH值为8.5的水溶液。土壤 有效养分的浸提方法同实施例1。
实施例11一种中性、石灰性土壤联合浸提剂,是由NaHCO3、Na2CO3、Na2SO4 以45∶2.6∶37的摩尔比所构成的组合物。
浸提剂溶液的配制:分别取39.98克NaHCO3、50.69克Na2SO4溶于水,再加 入适量的稀硫酸或稀氢氧化钠溶液,调配成含有0.45mol/LNaHCO3、0.026mol/L Na2CO3、0.37mol/L Na2SO4、pH值为8.5±0.1的水溶液。
土壤有效养分的浸提方法同实施例2。
实施例12联合浸提与常规浸提的实验室比对
1.铵态氮测定的实验
①联合浸提方法见实施例1,对照的常规浸提条件为:1N KCl浸提液样 比=20∶1,振荡时间5分钟;②测定分析方法:纳氏比色;③实验用土壤样品: 选各地有代表性的土壤样品,详见表3;④试验结果:见表4,其相关性曲线见 图1。
2.速效钾测定的实验
①联合浸提方法见实施例1,对照的常规浸提条件:1N NH4OAC浸提,液样 比=10∶1,振荡时间30分钟;②测定分析方法:火焰光度计法;③实验土壤样 品:选各地有代表性的土壤样品,详见表3;④试验结果:见表5,其相关性曲 线见图2。
3.有效磷测定的实验
①联合浸提方法见实施例1,对照的常规的浸提条件:0.5M NaCO3浸提, 液样比=20∶1振荡时间30分钟;②测定分析方法:钼锑抗比色;③实验用土 壤样品:选各地有代表性的土壤样品,详见表3;④试验结果:见表6,其相关 性曲线见图3。
实施例13联合浸提的误差检验
为确定本发明方法的重复性和再现性,委托4个独立的实验室[甘肃省农产 品质量安全监督检测中心、农业部肥料质量监督检验测试中心(郑州)、农业部 肥料质量监督检验测试中心(沈阳)、湖南省农业科学院农化检测中心],用联 合浸提速测法,选取国家标准土及有代表性的土壤样品进行了铵态氮、有效磷、 速效钾测定的比对实验,各实验室对每个样品作两次次重复测定,每次都做平 行。不同实验室的比对试验结果表明:本发明方法具有良好的重复性和再现性, 其平行误差满足常规分析方法所要求的误差水平,见表7。
表1中性、石灰性联合浸提剂与常规浸提剂的相关性检验(I)

表2中性、石灰性联合浸提剂的相关性检验(II)

表3土壤样品编号及来源

表4联合浸提-常规浸提铵态氮的测定结果

表5联合浸提-常规浸提速效钾的测定结果

表6联合浸提-常规浸提速效磷的测定结果

表7不同实验室比对试验结果的误差
                                                单位:(%)