呂亮，馬盼，鞏少巖

（1濟南市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心，濟南 250316；2濟南市農(nóng)業(yè)科學研究院，濟南 250316；3濟南護理職業(yè)學院，濟南 250002）

0 引言

鈣和鎂是植物生長發(fā)育必不可少的2 種元素，鈣對于植物細胞的穩(wěn)定和生長以及信號傳遞具有重要作用，鎂在光合作用的3個主要階段即原初反應、電子傳遞和光合磷酸化、碳同化中都起著重要的作用[1]。植物缺鈣就會生長受阻，節(jié)間較短，組織柔軟；植物缺鎂會出現(xiàn)失綠癥，儲藏組織淀粉含量降低[2-3]，所以及時合理的補充鈣、鎂元素可防治蔬菜因缺鈣、鎂所引起的一系列植株壞死癥狀，提高土壤鈣鎂含量能改善植物的營養(yǎng)品質(zhì)[4]。測定土壤交換性鈣鎂含量對研究合理施肥、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)有重要意義[5]。

目前，土壤中交換性鈣鎂的測定通常采用乙酸銨-離心機浸提-EDTA 絡合滴定法或原子吸收光譜法。該離心浸提法浸提次數(shù)3～4次，過程繁雜，且每批浸提的樣品數(shù)受離心機孔數(shù)的限制（一般4～8 孔），定容所需試劑量大(250 mL)，而且在用原子吸收分光光度計檢測過程中需加入氯化鍶溶液以消除鋁、磷和硅對鈣測定的干擾，所以該浸提方法制備浸提液過程繁雜，速度慢，每批制備的樣品數(shù)量少，消耗試劑量大，成本高。

筆者采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICPOES)作為檢測手段，以乙酸銨為土壤交換劑，用振蕩提取的方法提取出土壤中的交換性鈣、鎂，過程簡單，定容所需試劑量小(50 mL)，且可以大批量浸提，大大縮短浸提時間及流程。而且由于使用ICP-OES檢測，無需加入氯化鍶溶液以消除鋁、磷和硅對鈣測定的干擾，節(jié)約試劑，減少成本。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

本試驗于2019年5—10月在濟南市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心實驗室內(nèi)進行。

1.2 試驗材料

試驗中標準所用玻璃器具均應達到《化工部化學工業(yè)計量器具分級管理辦法》規(guī)定的A級計量器具要求。

ICP-OES（電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀）；分析天平：感量0.01 g；水浴振蕩器：滿足(180±20)r/min 的振蕩頻率或達到相同效果；塑料瓶：200、100 mL，具有內(nèi)蓋。

鈣標準溶液[ρ(Ca2+)=1000 mg/L，水為基體]。

鎂標準溶液[ρ(Mg2+)=1000 mg/L，水為基體]。

鎂標準使用液：準確移取鎂標準溶液10.00 mL于100 mL 容量瓶中，用水定容至刻度，此溶液中鎂濃度為ρ(Mg2+)=100.00 mg/L。

乙酸銨溶液[c(CH3COONH4)=1 mol/L，pH 7.0]：稱取乙酸銨(CH3COONH4)77.09 g 溶于950 mL 水中，用(1+1)氨水溶液和稀乙酸調(diào)節(jié)至pH 7.0，加水稀釋到1 L，搖勻。

所有玻璃器皿使用前均需依次用5%的硝酸和去離子水分別浸泡4 h，然后用去離子水沖洗3～5 次，晾干備用。

1.3 試驗方法

1.3.1 儀器設備及條件電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀；功率(KW)：(P)1.00；等離子氣流量(L/min)：15.0；輔助氣流量(L/min)：1.50；霧化器壓力(N)(kPa)：1。

1.3.2 樣品處理稱取通過2 mm 篩孔的風干土樣2.00 g（質(zhì)地輕的土壤稱5.00 g）于200 mL 塑料瓶中，加入50.0 mL 乙酸銨溶液，塞緊瓶塞，搖勻，在水浴振蕩器上于(25±2)℃振蕩30 min[振蕩頻率：(180±20) r/min]后，立即過濾。

若上述濾液較混濁，可取上述濾液于離心管中以3000～4000 r/min 離心5 min，離心液直接用ICP-OES測定。若上述濾液較澄清，能滿足實驗要求，可省略此步驟。

1.3.3 測定鈣、鎂混合系列標準溶液：準確移取鈣標準使用液0.00、0.25、0.5、1.00、2.00、2.50 mL于6個50 mL容量瓶中；另分別吸取：0.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL 的鎂標準使用液于上述50 mL 容量瓶中，用乙酸銨溶液稀釋至刻度，搖勻。即為含鈣(Ca) 0.00、5.00、10.00、20.00、40.00、50.00 mg/L和含鎂(Mg)0.00、4.00、8.00、12.00、16.00、20.00 mg/L的鈣鎂混合標準系列溶液。

在ICP-OES 上，相同工作條件下分別測定空白和試樣溶液，從儀器上直接讀取濃度值。

1.3.4 結(jié)果計算交換性鈣、鎂的質(zhì)量分數(shù)按式(1)～(2)計算。

式中：ρ為從標準曲線上查得測定液的鈣（或鎂）濃度，單位為毫克每升(mg/L)；V為測定液體積，單位為毫升(mL)；D為分取倍數(shù)，D=浸出液總體積/吸取浸出液體積；20.04為鈣(Ca2+)離子的摩爾質(zhì)量，單位為克每摩爾(g/mol)；12.15 為鎂(Mg2+)離子的摩爾質(zhì)量，單位為克每摩爾(g/mol)；1000為將毫升換算成升的系數(shù)；m為風干試樣質(zhì)量，單位為克(g)。

重復試驗測定結(jié)果以算術(shù)平均值表示，保留小數(shù)點后一位數(shù)字。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法檢出限和測定下限

方法編制單位按照樣品分析的全步驟，重復7 次空白試驗，計算7次平行測定的標準偏差，按照式(3)計算方法檢出限。

式中：MDL為檢出限；n為樣品的平行測定次數(shù)；t為自由度為n-1，置信度為99%時的t值（n=7時，t=3.143）；S為n次平行測定的標準偏差。

測定下限為4倍方法檢出限。方法檢出限和測定下限結(jié)果見表1。由表1可見，使用本方法測定土壤中交換性鈣和鎂的方法檢出限分別為0.0120、0.0084 mg/kg，測定下限分別為0.1898，0.2338 mg/kg。

2.2 方法準確度

一般用測得值與真實值的相對誤差來表示測得值的準確度，結(jié)果見表2。由表2可見，4種土壤標準物質(zhì)(GBW07412、GBW07416、ASA-1a、ASA-4a)交換性鈣和鎂的測定值與標準值的相對誤差分別為1.41%和0.28%、0.00%和0.83%、1.12%和4.65%、0.77%和0.25%，它們的數(shù)值均小于5.00%，均在有效范圍之內(nèi)，方法準確度有保證。

2.3 精密度

精密度系指在規(guī)定的測試條件下，同一（或多個）均勻供試品，經(jīng)多次取樣測定所得結(jié)果之間的接近程度。精密度一般用偏差、標準偏差或相對標準偏差表示。精密度分為：在相同條件下，由一個分析人員測定所得結(jié)果的精密度稱為重復性；在不同實驗室由不同分析人員測定結(jié)果之間的精密度稱為重現(xiàn)性。這里，筆者分別使用相對標準偏差、方法重復性以及重現(xiàn)性來說明本試驗方法的精密度。

相對標準偏差（亦稱為變異系數(shù)），因為它能更好地表征多次分析測定結(jié)果的離散度，對偏差的平方進行統(tǒng)計平均，因而它對一組分析測定中的極值反應比較靈敏，也就是說能使大的偏差比小的偏差對標準偏差和相對標準偏差的貢獻更大些。這樣能使標準偏差和相對標準偏差要比平均偏差和相對偏差能更明顯地反映定量分析結(jié)果的波動情況，所以在此對4 種標準物質(zhì)土壤中的鈣、鎂含量進行對比測定，并用鈣、鎂元素各自的相對標準偏差來說明本方法的精密度情況，見表3。

由同一操作者使用同一設備，按照ICP-OES法，對用4種土壤有效態(tài)成分分析標準物質(zhì)進行土壤交換性鈣和鎂的含量測定，驗證其重復性，測定結(jié)果見表4。

《土壤分析技術(shù)規(guī)范》（第二版）規(guī)定平行測定結(jié)果允許相對相差如表5所示。

由不同操作者使用相同的設備，按照ICP-OES法，對用4 種土壤有效態(tài)成分分析標準物質(zhì)進行土壤交換性鈣和鎂的含量測定，驗證其再現(xiàn)性，測定結(jié)果見表6。

由表3 可見，測定所得4 種土壤標準物質(zhì)(GBW07412、GBW07416、ASA-1a、ASA-4a)交換性鈣和鎂的相對標準偏差分別為2.29%和2.24%、4.31%和3.97%、2.16%和1.28%、1.62%和1.35%，它們的數(shù)值均小于5.00%。由表4 和表5 可見，4 種土壤標準物質(zhì)(GBW07412、GBW07416、ASA-1a、ASA-4a)交換性鈣和鎂的最大相對相差符合《土壤分析技術(shù)規(guī)范（第二版）》規(guī)定平行測定結(jié)果允許的相對相差，本方法重復性良好。由表6可見，不同實驗人員使用本方法對4種土壤標準物質(zhì)(GBW07412、GBW07416、ASA-1a、ASA-4a)所測得交換性鈣和鎂的結(jié)果均在標準值及不確定度的范圍之內(nèi)，本方法的再現(xiàn)性也很好。

表2 4種土壤標準物質(zhì)中鈣、鎂測得值與真實值的相對誤差結(jié)果 cmol/kg

表3 4種不同含量標準物質(zhì)中鈣、鎂元素的相對標準偏差結(jié)果 cmol/kg

表4 ICP-OES法測定4種土壤標準物質(zhì)中交換性鈣和鎂的含量重復性實驗結(jié)果 cmol/kg

表5 平行測定結(jié)果允許相對相差

3 結(jié)果與討論

本方法采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測定土壤中交換性鈣、鎂含量，以乙酸銨為土壤交換劑，用振蕩提取的方法提取出土壤中的交換性鈣、鎂，過程簡單，定容所需試劑量小(50 mL)，且可以大批量浸提，大大縮短浸提時間及流程。而且由于使用ICP-OES 檢測，無需加入氯化鍶溶液以消除鋁、磷和硅對鈣測定的干擾，節(jié)約試劑，減少成本。

本方法的推廣有利于及時了解土壤交換性鈣、鎂的含量和分布狀況，為政府制定切實可行的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理措施，保證農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，促進農(nóng)民增收提供科學依據(jù)，同時對保護、改進土壤墑情具有重要意義。

表6 ICP-OES法測定4種土壤標準物質(zhì)中鈣、鎂的含量再現(xiàn)性實驗結(jié)果 cmol/kg