羅 冰，陳丹丹

（海南省海洋地質(zhì)資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 海南省地質(zhì)測(cè)試研究中心，海南?？?570206）

在通過(guò)質(zhì)量法對(duì)土壤中的水溶性鹽總量進(jìn)行測(cè)定時(shí)，浸提液的獲取方式及其用量將會(huì)對(duì)其測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生直接影響。因此，在對(duì)該方法的應(yīng)用進(jìn)行研究時(shí)，可通過(guò)試驗(yàn)的方式對(duì)其作出合理改進(jìn)，這樣才可以進(jìn)一步提升土壤中的水溶性鹽總量測(cè)定精度，發(fā)揮出質(zhì)量測(cè)定法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

1 土壤水溶性鹽總量質(zhì)量法測(cè)定試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析

1.1 材料與設(shè)備選擇

（1）試驗(yàn)用水：去離子水、去CO2蒸餾水以及普通蒸餾水。（2）試驗(yàn)土樣：某蔬菜產(chǎn)區(qū)的菜田潮土以及濱海鹽堿土。

東部濱海鹽土與海涂，估計(jì)在15 m 等深線的淺海與灘涂有2.1億畝。長(zhǎng)江口以北的江蘇、山東、河北、天津、遼寧諸省市海濱鹽土面積達(dá)1 500萬(wàn)畝。據(jù)江蘇省有關(guān)資料報(bào)道，江蘇省灘涂面積約為980萬(wàn)畝。海濱鹽土特征是整個(gè)土體鹽分含量高，鹽分組成以氯化物為主。長(zhǎng)江以南浙江、福建、廣東、廣西、海南等省區(qū)的濱海鹽土面積小。這里降雨量大，土壤淋洗作用強(qiáng)，土地受海水浸漬而形成的濱海鹽土，通過(guò)雨水洗鹽，逐漸淡化成鹽漬化土壤。1 m3土體的平均含鹽量小于0.6%。

儀器設(shè)備：CP214電子天平、TDZ5低速臺(tái)式離心機(jī)、TURB-3A 濁度儀、抽氣瓶、真空泵、布氏漏斗、蒸發(fā)皿、水浴鍋、干燥器、烘箱、pH 計(jì)、電導(dǎo)率儀等。表1為本次試驗(yàn)土壤的鹽分與pH 指標(biāo)：

表1 本次試驗(yàn)土壤的鹽分與PH指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）浸提液獲取方式改進(jìn)試驗(yàn)，試驗(yàn)中，用離心法替代傳統(tǒng)的抽濾法，并對(duì)其離心轉(zhuǎn)速以及時(shí)間進(jìn)行研究。在離心前，將濱海土1用規(guī)格2 mm 的篩孔進(jìn)行風(fēng)干處理，之后稱取10.00 g，放入到規(guī)格100 mL的離心筒里，加入去CO2蒸餾水50 mL，振蕩3 min后進(jìn)行離心處理。處理中，其離心轉(zhuǎn)速按4個(gè)水平設(shè)計(jì)， 分別是3 500 r/min、4 000 r/min、4 500 r/min 以及5 000 r/min；離心時(shí)間按五個(gè)水平設(shè)計(jì)，分別是2 min、4 min、6 min、8 min 以及10 min。將傳統(tǒng)抽濾法用作對(duì)照組，共進(jìn)行21組處理，每組處理重復(fù)三次。完成離心之后做好上清液收集，通過(guò)濁度儀對(duì)浸提液進(jìn)行濁度測(cè)定，之后再吸取25 mL 浸提液放置在水浴鍋內(nèi)蒸干，加入過(guò)氧化氫處理，至有機(jī)質(zhì)氧化殆盡，將其放入烘箱，在105℃條件下烘到恒重為止。對(duì)其中的水溶性鹽總量進(jìn)行計(jì)算，并通過(guò)測(cè)定結(jié)果的全面統(tǒng)計(jì)和分析確定最佳離心參數(shù)。

（2）浸提液用量改進(jìn)試驗(yàn)，試驗(yàn)中，需在保障試驗(yàn)準(zhǔn)確性和結(jié)果精度的基礎(chǔ)上盡可能減少蒸干時(shí)間，以此來(lái)提升測(cè)試效率。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，非鹽化土壤中鹽分含量為0～1.00 g/kg，輕度鹽化土壤中鹽分含量為1.00～2.00 g/kg，中度鹽化土壤中鹽分含量為2.00～4.00 g/kg[1]。本次所選的試驗(yàn)土壤是鹽分含量為1.57 g/kg 的濱海鹽土2、鹽分含量為2.27 g/kg 的濱海鹽土3以及鹽分含量是0.97 g/kg 的菜田潮土1。按上述方法確定出的最佳離心時(shí)間和離心轉(zhuǎn)速來(lái)獲取其土壤浸提液，按3種水平對(duì)其吸液量進(jìn)行設(shè)計(jì)，分別是20 mL、30 mL 和40 mL，共進(jìn)行9個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)5次，通過(guò)烘干法對(duì)其中鹽分含量進(jìn)行測(cè)定。

（3）試驗(yàn)用水的改進(jìn)研究，根據(jù)常規(guī)測(cè)定法，試驗(yàn)用水大多會(huì)采用不含CO2的蒸餾水。而在后續(xù)測(cè)定研究中，蒸餾水以及超純水也開(kāi)始成為此類試驗(yàn)用水。但是由于不含CO2的蒸餾水以及超純水需要單獨(dú)進(jìn)行制備，這樣便會(huì)使試驗(yàn)更加復(fù)雜，試驗(yàn)時(shí)間和成本也都會(huì)增加[2]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

通過(guò)Excel 來(lái)處理數(shù)據(jù)，通過(guò)Origin 2018來(lái)繪制圖表，通過(guò)SPSS 22.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性和相關(guān)性分析。在顯著性分析中，主要應(yīng)用的是Tukey HSD法，以此來(lái)對(duì)改進(jìn)之后的試驗(yàn)有效性進(jìn)行驗(yàn)證。具體驗(yàn)證中，首先會(huì)對(duì)試驗(yàn)中的終結(jié)計(jì)數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后再將其與設(shè)定的終結(jié)計(jì)數(shù)臨界值進(jìn)行比對(duì)，若計(jì)算出的終結(jié)系數(shù)超過(guò)某一置信水平條件下的終結(jié)計(jì)數(shù)臨界值，則表明該置信水平條件下的試驗(yàn)改進(jìn)前后具有一定的質(zhì)量差異[3]。通過(guò)SPSS 軟件，可直接按以下公式對(duì)變異系數(shù)（C.V.）進(jìn)行計(jì)算：

其中，SD 代表標(biāo)準(zhǔn)偏差；MN 代表平均值，這兩項(xiàng)均為常數(shù)。本次試驗(yàn)中，將離心轉(zhuǎn)速和離心時(shí)間作為固定效應(yīng)，將浸提液濃度作為隨機(jī)效應(yīng)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 浸提液獲取方式分析

首先是浸提液濁度分析，對(duì)于離心參數(shù)，具體研究中，需要對(duì)其轉(zhuǎn)速與時(shí)間范圍加以明確，通過(guò)離心轉(zhuǎn)速和離心時(shí)間范圍的合理確定來(lái)降低試驗(yàn)工作量，提升試驗(yàn)精度。而在通過(guò)不同離心參數(shù)對(duì)溶液進(jìn)行離心處理時(shí)，其濁度表現(xiàn)也會(huì)呈現(xiàn)出明顯差異，因此更容易獲取到浸提液的濁度參數(shù)。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)定發(fā)現(xiàn)，浸提液濁度、離心參數(shù)以及全鹽量測(cè)定結(jié)果之間的關(guān)系比較顯著。由此可見(jiàn)通過(guò)濁度測(cè)定的方式，可實(shí)現(xiàn)離心參數(shù)的科學(xué)、準(zhǔn)確確定。而通過(guò)進(jìn)一步的試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，在離心速率不斷提升與離心時(shí)間不斷延長(zhǎng)的過(guò)程中，浸提液濁度會(huì)呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)。當(dāng)離心轉(zhuǎn)速是3 500 r/min 的情況下，浸提液在任意一個(gè)離心時(shí)間段內(nèi)都具有較高的濁度，這說(shuō)明其中含有較多的雜質(zhì)，而這樣獲取到的測(cè)定結(jié)果勢(shì)必會(huì)對(duì)土壤中的鹽分含量測(cè)定精度產(chǎn)生不良影響。在離心轉(zhuǎn)速相同的條件下，浸提液濁度會(huì)在離心2～6 min 時(shí)間內(nèi)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低，但是當(dāng)離心時(shí)間達(dá)到8～10 min的情況下，其濁度將不再發(fā)生明顯變化。當(dāng)離心時(shí)間保持相同時(shí)，離心轉(zhuǎn)速為5 000 r/min 的浸提液具有最高清澈度，離心轉(zhuǎn)速為3 500 r/min 的浸提液具有最低清澈度。但是當(dāng)離心時(shí)間超過(guò)2 min 時(shí)，離心轉(zhuǎn)速是4 000 r/min 與5 000 r/min 的浸提液濁度并沒(méi)有明顯差異[4]。

其次是離心參數(shù)分析，包括離心轉(zhuǎn)速以及離心時(shí)間。表2是本次濱海鹽土鹽分總量測(cè)定中的離心參數(shù)影響情況。

表2 本次濱海鹽土鹽分總量測(cè)定中的離心參數(shù)影響情況

（其中，不同字母代表不同的差異顯著度，顯著度最高的是a，顯著度最低的是f）

經(jīng)試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)離心轉(zhuǎn)速條件相同時(shí)，隨著離心時(shí)間的延長(zhǎng)，測(cè)定出的土壤鹽分總量呈現(xiàn)出先降低后升高的變化趨勢(shì)。當(dāng)離心時(shí)間為2 min、4 min以及6 min 的情況下，如果離心時(shí)間保持相同，隨著離心轉(zhuǎn)速的升高，測(cè)定出的土壤鹽分含量都會(huì)顯著降低。但是當(dāng)離心時(shí)間延長(zhǎng)到8 min 以及10 min 的情況下，如果離心時(shí)間保持相同，離心速度從3 500 r/min 上升到4 000 r/min 時(shí)，測(cè)定出的土壤鹽分含量會(huì)呈現(xiàn)出顯著降低的趨勢(shì)；但是如果其離心轉(zhuǎn)速達(dá)到了4 000 r/min 及以上，測(cè)定出的土壤鹽分含量將在1.01～1.03 g/kg 條件下基本保持穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)明顯變化。由此可見(jiàn)，當(dāng)離心轉(zhuǎn)速達(dá)到4 000 r/min 的情況下，浸提液中的雜質(zhì)可基本被去除，從而使土壤中的水溶性鹽分基本全部溶出。

本次試驗(yàn)中，對(duì)照組常規(guī)方法測(cè)定的土壤鹽分含量為1.02 g/kg，和離心轉(zhuǎn)速在4 000～5 000 r/min 之間、離心時(shí)間在8～10 min 的離心組測(cè)定值沒(méi)有明顯差異。

2.2 浸提液用量分析

經(jīng)本次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在浸提液用量不同的情況下，通過(guò)不同吸液量測(cè)定出的土壤鹽分含量結(jié)果并不具有明顯差異。由此可知無(wú)論待測(cè)土壤中的鹽分含量如何，都可以通過(guò)20 mL 的浸提液對(duì)其進(jìn)行測(cè)定，這樣便可實(shí)現(xiàn)其測(cè)定效率的顯著提升與測(cè)定時(shí)間合理節(jié)約。而變異系數(shù)C.V.所反映的是數(shù)據(jù)離散程度，它是測(cè)定結(jié)果精度的一項(xiàng)重要表征指標(biāo)。通常情況下，如果C.V.可以控制在10%以下，便可獲得足夠高的測(cè)定精度?；诖?，本次試驗(yàn)中，特對(duì)三種鹽分含量不同的土壤進(jìn)行了測(cè)定，并分析不同吸液量條件下的測(cè)定結(jié)果變異系數(shù)。其中，土壤樣本1為鹽分含量是0.97 g/kg 的菜田土1；土壤樣本2為鹽分含量是1.57 g/kg 的濱海鹽土2；土壤樣本3為鹽分含量是2.27 g/kg的濱海鹽土3。測(cè)定時(shí)，分別通過(guò)20 mL、30 mL 以及40 mL 的浸提液對(duì)同種土壤進(jìn)行處理，計(jì)算其鹽分含量測(cè)定結(jié)果，并對(duì)其變異系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，其變異系數(shù)可控制在4%以內(nèi)。由此可見(jiàn)，不論土壤中的鹽分含量高低，都可以通過(guò)最少吸液量（20 mL）進(jìn)行鹽分含量測(cè)定，以此來(lái)縮短浸提液蒸干時(shí)間，提升整體測(cè)定效率[5]。

2.3 浸提用水分析

表3為本次浸提用水試驗(yàn)分析中得到的土壤鹽分含量測(cè)定結(jié)果。

表3 本次浸提用水試驗(yàn)分析中獲得的土壤鹽分含量測(cè)定結(jié)果

經(jīng)試驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，上述3種浸提用水并不會(huì)對(duì)土壤鹽分測(cè)定精度產(chǎn)生顯著影響。因此，具體測(cè)定中，可將蒸餾水作為浸提用水使用，這樣便可簡(jiǎn)化其測(cè)定流程，降低測(cè)定成本。

2.4 整體試驗(yàn)結(jié)果分析

在通過(guò)質(zhì)量法測(cè)定土壤中的可溶性鹽分含量時(shí)，傳統(tǒng)的浸提液獲取方法為抽濾法，但是由于此方法的實(shí)施難度較大，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，在實(shí)際測(cè)定中通常并不能保障其工作效率?；诖?，本次試驗(yàn)中，對(duì)離心法取代傳統(tǒng)抽濾法的可行性進(jìn)行了分析。分析發(fā)現(xiàn)，離心轉(zhuǎn)速以及離心時(shí)間將會(huì)對(duì)浸提液濁度產(chǎn)生直接影響，從而影響到土壤中的可溶性鹽分含量測(cè)定精度?；诖耍谕ㄟ^(guò)該方法進(jìn)行測(cè)定的過(guò)程中，需要對(duì)浸提液的離心處理速率以及離心處理時(shí)間加以科學(xué)確定，這樣才可以保障測(cè)定精度，滿足土壤中可溶性鹽分總量的質(zhì)量法測(cè)定需求。

3 結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)土壤中的可溶性鹽含量進(jìn)行測(cè)定時(shí)，質(zhì)量法是最為常用的一種測(cè)定方法。但是在傳統(tǒng)質(zhì)量法測(cè)定中，抽濾法制取浸提液的方式會(huì)提升工藝難度，降低測(cè)定效率。基于此，可采用離心法來(lái)替代抽濾法，通過(guò)離心速率以及離心時(shí)間的合理控制來(lái)保障浸提液質(zhì)量，滿足實(shí)際測(cè)定需求。