酸性土壤有效磷测定中流动分析仪的运用

　　摘    要：　从钼酸铵溶液中硫酸的体积分数,以及方法的精密度、准确度等方面就流动分析仪测定酸性土壤有效磷含量的方法进行探讨。结果表明,当钼酸铵中的硫酸体积分数为2.15%时,流动分析仪法的检测结果准确稳定,加标回收率在95.6%～97.8%,多次重复测定的变异系数在1.57%～7.07%,方法的精密度、准确性较高,重复性好,与钼锑抗比色法所测结果一致,相关性良好,可用于批量酸性土壤有效磷的快速检测。

　　关键词：　流动分析仪; 酸性土壤; 有效磷;

　　磷是植物生长所需的大量元素之一。土壤有效磷是可被植物吸收利用的部分,其含量高低是反映土壤肥力的重要指标之一,对于指导合理施肥和土地的可持续发展具有参考意义[1,2]。现有的土壤有效磷浸提方法主要包括碳酸氢钠法、氟化铵-盐酸法、盐酸-硫酸法等多种,检测方法主要为钼锑抗比色法。

　　流动分析仪是一种自动化程度高、检测准确高效的现代仪器。相关资料中,流动分析仪法只见用于碳酸氢钠浸提液、氟化铵-盐酸浸提液的有效磷测定,未见用于盐酸-硫酸浸提液的有效磷测定。相关标准,如NY/T 1121.25—2012、LY/T 1232—2015均指出,中性或碱性土壤有效磷测定适用碳酸氢钠浸提法,风化程度中等的酸性土壤适用氟化铵-盐酸浸提法,质地较轻的酸性土壤适用盐酸-硫酸浸提法。不同浸提方法所测结果体现了各种形态磷中活性较高部分的不同数量和比例的组合,不同浸提方法所测的结果无可比性。盐酸-硫酸浸提液有较强的浸提能力,可使土壤中固定性强的活性磷酸铁、铝盐陆续溶解释放,是用于无机磷形态研究的重要方法之一[3,4]。

　　钼锑抗比色法与流动分析仪法测定有效磷均基于磷钼蓝比色原理,显色酸度控制是磷钼蓝比色环节的关键,直接影响检测结果的准确性。不同浸提方法所得的浸提液酸度不同,这对人工操作的钼锑抗比色法来说,以常规方法即可调节酸碱度,操作简单,易于满足检测需求。然而,流动分析仪所用试剂和待测液均由蠕动泵输入不同管路,检测前需对所用试剂和待测液的流速、浓度、酸度进行测算,根据相关情况确定适宜的检测条件。对于不同浸提方法所得浸提液,流动分析仪测定有效磷的方法差异较大,相互之间难以参照[5,6]。因此,流动分析仪测定土壤有效磷的方法存在空白,适用于酸性土壤有效磷的测定方法尚不完善,迫切需要明确适用于盐酸-硫酸液浸提的基于流动分析仪的有效磷测定方法。为此,以南亚热带赤壤为样品,对基于盐酸-硫酸浸提液的土壤有效磷测定进行研究,分析影响因素,以期为酸性土壤有效磷的准确、高效、自动化检测提供参考。

　　1 、材料与方法

　　1.1、 仪器

　　BSA224S-CW型电子分析天平,赛多利斯科学仪器公司;AA3型流动分析仪,SEAL Anaylytical GmbH;UV756型紫外分光光度计,上海仪电仪器有限公司;BPG-9240A型烘箱,上海一恒仪器有限责任公司。

　　1.2、 试剂与样品

　　浓硫酸、钼酸铵、酒石酸锑钾、抗坏血酸、2,4-二硝基酚、磷酸二氢钾、盐酸,均为分析纯;十二烷基硫酸钠,电泳级。按照LY/T 1232—2015中的方法配制钼锑抗显色剂、钼酸铵溶液、盐酸-硫酸浸提剂。

　　2018年8月于广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站设置在青山实验场人工林的10个样地上取得27个样品,土样风干后碾压过10目(2.00 mm)筛,密封于聚丙烯袋中,编号1～27。实验室内标土壤3个,即土壤样品S1～S3,以钼锑抗比色法重复检测10次,有效磷含量分别为(0.310±0.025)、(0.090±0.003 1)、(0.130±0.019)mg·L-1。
 

　　1.3 、测定方法

　　对27个土壤样品,各称取5 g,加盐酸-硫酸浸提剂25 mL,振荡15 min,过滤。取滤液15 mL,加入1滴2,4-二硝基酚,逐滴加入2 mol·L-1 氢氧化钠至溶液变为淡黄色,逐滴加入0.5 mol·L-1硫酸使其变为无色,再加入2 mol·L-1氢氧化钠至溶液恰变为淡黄色。加入2.5 mL显色剂,定容25 mL,摇匀,静置30 min,于700 nm波长处检测吸光度。空白处理同上操作。

　　分别吸取0、0.05、0.10、0.15、0.25、0.50 mL配制好的100 mg·L-1磷标准溶液,加入1滴2,4-二硝基酚,同上操作,建立钼锑抗比色法的标准曲线(y=1.855 0x+0.001 9,R2=0.999 5)。

　　另外吸取0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL配制好的100 mg·L-1磷标准溶液,盐酸-硫酸浸提剂定容至25 mL,建立流动分析仪法的标准曲线(y=0.991 2x+0.003 0,R2=0.999 9)。

　　直接将样品倒入进样杯中,在钼酸铵溶液中分别加入不同量的硫酸,使其在钼酸铵溶液中的体积分数分别为2.05%、2.15%、2.25%,用流动分析仪进行测定。由于土壤有效磷含量较低,通常在0.5 mg·L-1以下,选择低含量进样管。流动分析仪透析膜上管路分别设有空气、硫酸溶液、水,透析膜下管路分别设有空气、钼酸铵、待测液、水和抗坏血酸溶液。

　　取3个实验室内标土壤分别按要求制备待测液6份,各加入25 mg·L-1磷标准液1 mL,定容至25 mL,取其中3份按钼锑抗比色法检测有效磷含量,另外3份使用流动分析仪检测有效磷含量,计算回收率和相对标准偏差(RSD)。

　　取编号1～5的土壤样品各制备1份待测液,分别使用流动分析仪重复测定4次有效磷含量,计算重复测量的标准差和变异系数(CV)。

　　1.4、 数据分析

　　采用 Microsoft Excel 2013软件进行数据整理与分析。利用Excel软件对编号1～27的土壤使用钼锑抗比色法和流动分析仪测定的有效磷含量进行相关性分析,建立回归方程。

　　2 、结果与分析

　　2.1、 钼酸铵溶液中硫酸体积分数对测定结果的影响

　　由表1可见,所设计的3种硫酸体积分数的情况下,流动分析仪对S1～S3样品有效磷含量的检测结果与钼锑抗比色法10次重复测定的结果差异较小。综合来看,确定钼酸铵溶液中硫酸的体积分数为2.15%。

　　表1 钼酸铵溶液中硫酸体积分数对有效磷含量 测定结果的影响

　　2.2、 流动分析仪法的准确性和精密度

　　加标回收率实验结果(表2)显示,流动分析仪法的加标回收率在95.6%～97.8%,RSD在1.93%～3.69%;钼锑抗比色法的加标回收率在95.2%～105.4%,RSD在3.40%～4.72%。如表3所示,流动分析仪法重复性实验的标准差(SD)约为0.01 mg·L-1,CV在1.57%～7.07%。综上,流动分析仪法的精密度、准确性和重复性良好。

　　表2 加标回收率测定结果

　　2.3、 2种方法的比较

　　图1所示,27个样品的有效磷含量在0.06～0.50 mg·L-1,2种方法经回归分析,y=0.939x+0.006 3(R2=0.981 9*),呈显着性相关。

　　表3 重复性测定的结果

　　图1 流动分析仪法与钼锑抗比色法的测定结果对比

　　3、 小结与讨论

　　流动分析仪准确测定有效磷含量的关键是混合液的酸度控制。对于使用盐酸-硫酸浸提的样品,当钼酸铵中的硫酸体积分数控制在2.05%～2.25%时,测定结果差异较小,且与钼锑抗比色法的测定结果相符。本实验所用样品的有效磷含量在0.06～0.50 mg·L-1,具有一定的代表性。流动分析仪法的加标回收率在95.6%～97.8%,重复性实验的CV在1.57%～7.07%,方法精密度与准确性良好,结果重现性好,与钼锑抗比色法测定结果显着性相关。流动分析仪法可避免钼锑抗比色法中试剂加入量、酸度控制,及比色检测等环节的人为误差。同时,流动分析仪在一个工作日内就可完成100多个样品的检测,检测效率更高,可为批量酸性土壤有效磷的准确快速检测提供借鉴与参考。

　　参考文献

　　[1] 鲁如坤.土壤农业化学分析方法[M].北京:中国农业科技出版社,2000.
　　[2] 卜玉山,MAGDOFF F R.十种土壤有效磷测定方法的比较[J].土壤学报,2003,40(1):140-146.
　　[3] 王荣辉,曾芳,许桂芝,等.现行国标有效磷测定方法比较[J].广东农业科学,2010,37(2):84-85.
　　[4] 孔光辉,吴玉萍,文大荣,等.连续流动分析法测定土壤中的有效磷[J].光谱实验室,2013,30(6):2947-2950.
　　[5] 张英利,许安民,杨玉秀,等.自动分析仪测定土壤全磷的方法探讨[J].干旱地区农业研究,2007,25(4):168-171.
　　[6] 吴玉萍,李应金,赵立红,等.连续流动分析法测定土壤中全磷、全钾的含量[J].西南农业学报,2013,26(5):1941-1945.