陽(yáng)離子交換量(Cation Exchange Capacity)表示在一定pH值下,單位土壤((1kg土壤)所包含的交換性陽(yáng)離子數(shù)量(K+、Na+?、Ca2+、Mg2+、Al3+、NH4+、H+等)的總和;是土壤膠體吸附的所有可交換的陽(yáng)離子之和,是評(píng)價(jià)土壤肥力和土壤緩沖性,一定程度上代表了土壤可能保持養(yǎng)分的數(shù)量。作為土壤緩沖性能的重要來(lái)源,陽(yáng)離子交換量也是合理施肥和改善土壤的重要依據(jù)。
目前,國(guó)內(nèi)外用來(lái)測(cè)定土壤陽(yáng)離子交換量(CEC)的方法主要有乙酸銨(CH3 COONH4)法、氯化銨(NH4Cl)交換法、乙二胺四乙酸(EDTA)-銨鹽速測(cè)法,氯化鉀(KCl)法、氟化銨(NH4F)交換-差量法、氯化鋇(BaCl2)交換-電感耦合等離子體發(fā)射光譜(ICP-0ES)法、乙酸鈣(Ca(CH3C00)2)離心交換法等。
土壤陽(yáng)離子交換量常用的測(cè)定方法包括:酸性和中性土壤采用乙酸銨交換法,石灰性土壤可試用氯化銨-乙酸銨交換法。
樣本類型:森林土壤
一、方法要點(diǎn)
用1mol/L乙酸銨溶液(pH7.0)反復(fù)處理土壤,使土壤成為NH+4飽和土。用乙醇洗去多余的乙酸銨后,用水將土壤洗入凱氏瓶中,加固體氧化鎂蒸餾。蒸餾出的氨用硼酸溶液吸收,然后用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。根據(jù)NH的量計(jì)算陽(yáng)離子交換量。
二、測(cè)定步驟
1. 稱取通過(guò) 2 mm 篩孔的風(fēng)干樣 2.0 g,質(zhì)地較輕的土壤稱 5.0 g,放入 100 mL 離心管中,沿離心管壁加入少量 1 mol/L 乙酸銨溶液,用橡皮頭玻璃棒攪拌土樣,使其成為均勻的泥漿狀態(tài)。再加 1 mol/L 乙酸銨溶液至總體積約 60 mL,并充分?jǐn)嚢杈鶆?,然后?1mol/L 乙酸銨溶液洗凈橡皮頭玻璃棒,溶液 收入離心管內(nèi)。
離心 3~5 min,轉(zhuǎn)速 3000~4000 r/min,如不測(cè)定交換性鹽基,離心后的清液即棄去,如需要測(cè)定交換性鹽基時(shí),每次離心后的清液收集在 250 mL 容量瓶中,如此用 1 mol/L 乙酸銨溶液處理 3~5次,直到最后浸出液中無(wú)鈣離子反應(yīng)為止。最后用 1 mol/L 乙酸銨溶液定容,用于測(cè)定交換性鹽基。
(乙酸銨攪拌時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響:利用乙酸銨溶液處理樣品的主要目的是把土壤中的陽(yáng)離子全部交換出來(lái)。不同的攪拌時(shí)間直接影響樣品的測(cè)試結(jié)果。)
2. 往載土的離心管中加乙醇,用橡皮頭玻璃棒充分?jǐn)噭颍员阆慈ネ亮1砻娑嘤嗟囊宜徜@,切不可有小土團(tuán)存在。離心管用乙醇溶液使之質(zhì)量平衡,并對(duì)稱放入離心機(jī)中,離心3~5 min,轉(zhuǎn)速 3000~4000 r/min,棄去乙醇溶液。如此反復(fù)用乙醇洗 3~4 次,直至最后一次乙醇溶液中無(wú)銨離子為止,用甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑檢查銨離子。
3. 洗凈多余的銨離子,用水沖洗離心管的外壁,往離心管內(nèi)加少量水,并攪拌成糊狀,用水把泥漿洗入150 mL凱氏瓶中,并用橡皮頭玻璃棒擦洗離心管的內(nèi)壁,使全部土樣轉(zhuǎn)入凱氏瓶?jī)?nèi),洗入水的體積應(yīng)控制在 50~80 mL。蒸餾前往凱氏瓶?jī)?nèi)加 2 mL 液狀石蠟和 1 g 氧化鎂,立即把凱氏瓶裝在蒸餾裝置上。
4. 將盛有 25 mL 20 g/L 硼酸指示劑吸收液的錐形瓶(250 mL)用緩沖管連接在冷凝管的下端。打開(kāi)螺絲夾(蒸氣發(fā)生器內(nèi)的水要先加熱至沸),通入蒸氣,隨后搖動(dòng)凱氏瓶?jī)?nèi)的溶液使其混合均勻。打開(kāi)凱氏瓶下的電爐,接通冷凝系統(tǒng)的流水。用螺絲夾調(diào)節(jié)蒸氣流速度,使其一致,蒸餾約20 min,餾出液約達(dá) 80 mL 以后,用甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑(或納氏試劑)檢查蒸餾是否完全。
2.6 將緩沖管連同錐形瓶?jī)?nèi)的吸收液一起取下,用水沖洗緩沖管的內(nèi)外壁(洗入錐形瓶?jī)?nèi)),然后用 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。同時(shí)做空白試驗(yàn)。
討論:乙酸銨交換法測(cè)定土壤交換量的優(yōu)點(diǎn)是:乙酸銨與鹽基不飽和土壤作用時(shí),釋放出來(lái)的是弱酸,不致破壞土壤吸收復(fù)合體,乙酸銨的緩沖性強(qiáng),先后交換出來(lái)的溶液的pH值幾乎不變,如需測(cè)定溶液中的交換性陽(yáng)離子組成時(shí),多余的乙酸銨也容易被灼燒分解,因此此法目前國(guó)內(nèi)外均普遍應(yīng)用。
乙酸銨交換法的缺點(diǎn)是:如土壤中的某些粘土礦物吸附銨離子的能力特別強(qiáng), 很難被蒸餾出來(lái),此外乙酸銨能與部分腐殖質(zhì)形成溶膠而被淋洗,使測(cè)定結(jié)果偏低,但對(duì)某些富含鐵、 鋁的土壤,又因土壤膠體吸附過(guò)量的銨離子,不易被乙醇洗去,使測(cè)定結(jié)果略偏高。