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摘要 应用石墨消化炉加热法测定土壤有机质含量，结果表明：该方法精密度高、温度均匀、工作效率高，适合大批量土壤样品的测定，值得大力推广。
关键词 石墨消化炉加热法；有机质含量；土壤
中图分类号 S151.9 5 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）14-0216-02
Study on Determination of Soil Organic Matter with Graphite Furnace Heating Digestion
XU Gui-zhi OU Jun HUANG Yu-fen WEI Lan * LIU Zhong-zhen
（Institute of Agricultural Resources and Environment，Guangdong Provincial Academy of Agricultural Sciences，The Ministry of Agriculture Key Laboratory of Plant Nutrition Fertilizer South，Recycling and Conservation of FarmLand in Guangdong Province Key Laboratory of Nutrient Resources，Guangzhou Guangdong 510640）
Abstract Using graphite furnace heating digestion to determine soil organic matter，the results showed that this method had high precision，uniform temperature，high efficiency，which was suitable for the determination of soil samples in large quantities，and was worthy of great promotion.
Key words graphite furnace heating digestion；organic matter；soil
土壤有机物质包括各种动植物残体及其生命活动的各种有机产物。其中相对稳定的是经过复杂的生物化学转化过程，主要是微生物的生命活动形成的土壤腐殖质[1]。测定土壤中有机质含量的方法有很多，其中多采用农业标准NY/T 85-1988中的砂浴加热法。除此之外，还有微波加热法、砂浴加热法、烧失量法、水合热重铬酸钾氧化-比色法、TOC分析仪法、甘油浴法、磷酸浴法等。但是各种方法都各有缺点，如微波加热法步骤繁琐，不简便快捷，不能进行大批量样品的测定[2]；砂浴加热法表面温度不均匀，温度难以控制；烧失量法精密度较低，往往与真值有较大的偏差；水合热重铬酸钾氧化-比色法测得结果比真值偏低；TOC分析仪法方法不成熟，土壤基质较为复杂，较多用于植株或有机肥料有机质含量的测定[3]；甘油浴法温度难以控制；磷酸浴法气味难闻且容量瓶外壁难以清洗[4-5]。本文主要研究石墨消化炉加热消解法在土壤有机质含量测定上的应用效果，以提供更加科学与易于操作的方法。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试土壤：取自国家系列标准物质土样，土样1：GWB07413a，土样2：GWB07417，土样3：GWB07412，土样4：GWB07413，土样5：GWB07415，土样6：GWB07416。
供试仪器设备：ZEROM-ProD40型智能石墨消化炉、北京光明医疗厂DK-3电砂浴。
供试试剂：0.200 0 mol/L重铬酸钾标准溶液、0.2xxx mol/L硫酸亚铁滴定溶液、0.4 mol/L重铬酸钾-硫酸溶液、邻菲罗啉指示剂[6-7]。
1.2 试验方法
准确称取国家标准系列物质土样0.300 0 g，倒入150 mL三角瓶中，加入10 mL 0.4 mol/L重铬酸钾-硫酸溶液，小心摇匀，盖上弯头漏斗于石墨炉上加热，至瓶内开始有大量气泡翻滚开始计时，沸腾4 min[8-9]。
2 结果与分析
2.1 消解时间的选择
以砂浴加热法消解时间为对照，加热温度为220 ℃，改变石墨消化炉加热的时间，分别选择加热沸腾时间为2、3、4、5 min，测得有机质含量，选择最佳的消解时间。
如图1所示，消解时间小于4 min时，消解不完全，测定结果较低，在4～5 min之间测定值没有多大的变化。如图2所示，消解时间小于4 min时，氧化率小于100%，氧化不完全，而大于4 min时氧化率超过了100%，测定结果偏高。消解时间过长，结果不稳定，因此，最佳的消解时间是4 min。
2.2 消解温度的选择
以砂浴加热法消解温度为对照，加热时间为4 min，改变石墨消化炉加热的温度，分别选择加热沸腾温度为210、220、230 ℃，测得有机质含量，选择最佳的消解温度。
如图3所示，消解温度小于210 ℃时，消解不完全，测定结果较低，在220～230 ℃之间测定值没有多大的变化。如图4可知，消解温度小于210 ℃时，氧化率小于100%，氧化不完全，而大于220 ℃时氧化率超过了100%，测定结果偏高。消解温度过高，结果不稳定，因此，最佳的消解温度是220 ℃。
2.3 方法的精密度考查
按照石墨消化炉加热法测定土壤中有机质含量的最佳条件为消解时间4 min，消解温度220 ℃。取土壤样品6份，按照取得的测定条件，与砂浴加热法同时测定，得到方法的精密度，结果如表1所示。另取4个不同性质的土壤样品进行测定，2种方法同时测定，按照各自的测定条件进行加热，结果测定值与标准值相比较，结果如表2所示。可以看出，石墨加热法方法的精密度为3.49%～3.55%，而砂浴法的精密度为3.44%～3.69%，2种方法的精密度相差不大，符合精密度小于5%的标准要求。且2种方法的测定值都在不确定度范围内，没有偏离标准值。 2.4 方法的可行性分析
一是精密度高。石墨消化炉加热法方法精密度符合标准要求。二是温度均匀。石墨消化炉温度稳定，均匀且易于控制，炉内石墨板具有传热快、温度均匀的特点，用温度计探测炉面板各个方位的温度，几乎能达到一致，无死角。而砂浴加热法面板温度难于控制且极不均匀，用温度计探测表面温度，中心温度能达到设定值，而周边温度远没有达到设定值，相差温度可达20 ℃左右。三是工作效率高。石墨消化炉由于温度均匀，一次性可放入32个单样，样品放入炉内开始计时，共计耗时7 min可完成一批样品加热，而砂浴法一次性只可放入9个单样，由样品放入砂浴上开始计时，共计耗时13 min，耗时较长。可见用石墨消化炉实验，过程简便快捷，稳定性好，能有效提高工作效率，适合大批量土壤样品的测定[10-12]。
3 结论与讨论
石墨消化炉加热法与各种加热法相比，具有快速、简便和稳定等优点。应用石墨消化炉加热测定的结果与砂浴法加热测定结果相一致。因此，利用石墨消化炉测定土壤中的有机质是最佳选择，值得大力推广。
4 参考文献
[1] 张景东，李俊伟，邢宇，等.微波加热法测定土壤中有机质含量[J].化学工程师，2006（10）：54-56.
[2] 钱宝，刘凌，肖潇.土壤有机质测定方法对比分析[J].河海大学学报（自然科学版），2011（1）：39.
[3] 赵梦霞，武金果，姜俊玲，等.土壤有机质测定方法的改进试验初报[J].甘肃农业科技，1998（11）：33-34.
[4] 邵敏.不同消解方法测定土壤有机质含量[J].辽宁农业职业技术学院学报，2009（1）：36-38.
[5] 赵梦霞，姜俊玲，慕兰，等.测定土壤有机质氧化条件的研究[J].土壤肥料，1999（2）：45-47.
[6] 霍晓婷，王文亮.土壤有机质含量测定方法改进的研究[J].河南农业大学学报，1998（1）：86-89.
[7] 王世发.齐齐哈尔地区土壤有机质含量的测定及分析[J].齐齐哈尔大学学报（自然科学版），2008（3）：75-77.
[8] 郝国辉，邵劲松.土壤有机质含量测定方法的改进研究[J].农业资源与环境学报，2014（2）：202-204.
[9] 邓琳，于宁，乔雪，等.齐齐哈尔市城市绿地土壤有机质含量的测定与分析[J].宁夏农林科技，2013（4）：42-43.
[10] 张钧.土壤有机质测定全程质量控制[J].四川环境，2014（2）：6-12.
[11] 李静.土壤有机质测定方法对比分析[J].绿色科技，2012（5）：203-204.
[12] 李优琴，吕廉.土壤有机质测定方法中消解条件的优化[J].江西农业科学，2013（9）：291-292.
关键词 石墨消化炉加热法；有机质含量；土壤
中图分类号 S151.9 5 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）14-0216-02
Study on Determination of Soil Organic Matter with Graphite Furnace Heating Digestion
XU Gui-zhi OU Jun HUANG Yu-fen WEI Lan * LIU Zhong-zhen
（Institute of Agricultural Resources and Environment，Guangdong Provincial Academy of Agricultural Sciences，The Ministry of Agriculture Key Laboratory of Plant Nutrition Fertilizer South，Recycling and Conservation of FarmLand in Guangdong Province Key Laboratory of Nutrient Resources，Guangzhou Guangdong 510640）
Abstract Using graphite furnace heating digestion to determine soil organic matter，the results showed that this method had high precision，uniform temperature，high efficiency，which was suitable for the determination of soil samples in large quantities，and was worthy of great promotion.
Key words graphite furnace heating digestion；organic matter；soil
土壤有机物质包括各种动植物残体及其生命活动的各种有机产物。其中相对稳定的是经过复杂的生物化学转化过程，主要是微生物的生命活动形成的土壤腐殖质[1]。测定土壤中有机质含量的方法有很多，其中多采用农业标准NY/T 85-1988中的砂浴加热法。除此之外，还有微波加热法、砂浴加热法、烧失量法、水合热重铬酸钾氧化-比色法、TOC分析仪法、甘油浴法、磷酸浴法等。但是各种方法都各有缺点，如微波加热法步骤繁琐，不简便快捷，不能进行大批量样品的测定[2]；砂浴加热法表面温度不均匀，温度难以控制；烧失量法精密度较低，往往与真值有较大的偏差；水合热重铬酸钾氧化-比色法测得结果比真值偏低；TOC分析仪法方法不成熟，土壤基质较为复杂，较多用于植株或有机肥料有机质含量的测定[3]；甘油浴法温度难以控制；磷酸浴法气味难闻且容量瓶外壁难以清洗[4-5]。本文主要研究石墨消化炉加热消解法在土壤有机质含量测定上的应用效果，以提供更加科学与易于操作的方法。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试土壤：取自国家系列标准物质土样，土样1：GWB07413a，土样2：GWB07417，土样3：GWB07412，土样4：GWB07413，土样5：GWB07415，土样6：GWB07416。
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供试试剂：0.200 0 mol/L重铬酸钾标准溶液、0.2xxx mol/L硫酸亚铁滴定溶液、0.4 mol/L重铬酸钾-硫酸溶液、邻菲罗啉指示剂[6-7]。
1.2 试验方法
准确称取国家标准系列物质土样0.300 0 g，倒入150 mL三角瓶中，加入10 mL 0.4 mol/L重铬酸钾-硫酸溶液，小心摇匀，盖上弯头漏斗于石墨炉上加热，至瓶内开始有大量气泡翻滚开始计时，沸腾4 min[8-9]。
2 结果与分析
2.1 消解时间的选择
以砂浴加热法消解时间为对照，加热温度为220 ℃，改变石墨消化炉加热的时间，分别选择加热沸腾时间为2、3、4、5 min，测得有机质含量，选择最佳的消解时间。
如图1所示，消解时间小于4 min时，消解不完全，测定结果较低，在4～5 min之间测定值没有多大的变化。如图2所示，消解时间小于4 min时，氧化率小于100%，氧化不完全，而大于4 min时氧化率超过了100%，测定结果偏高。消解时间过长，结果不稳定，因此，最佳的消解时间是4 min。
2.2 消解温度的选择
以砂浴加热法消解温度为对照，加热时间为4 min，改变石墨消化炉加热的温度，分别选择加热沸腾温度为210、220、230 ℃，测得有机质含量，选择最佳的消解温度。
如图3所示，消解温度小于210 ℃时，消解不完全，测定结果较低，在220～230 ℃之间测定值没有多大的变化。如图4可知，消解温度小于210 ℃时，氧化率小于100%，氧化不完全，而大于220 ℃时氧化率超过了100%，测定结果偏高。消解温度过高，结果不稳定，因此，最佳的消解温度是220 ℃。
2.3 方法的精密度考查
按照石墨消化炉加热法测定土壤中有机质含量的最佳条件为消解时间4 min，消解温度220 ℃。取土壤样品6份，按照取得的测定条件，与砂浴加热法同时测定，得到方法的精密度，结果如表1所示。另取4个不同性质的土壤样品进行测定，2种方法同时测定，按照各自的测定条件进行加热，结果测定值与标准值相比较，结果如表2所示。可以看出，石墨加热法方法的精密度为3.49%～3.55%，而砂浴法的精密度为3.44%～3.69%，2种方法的精密度相差不大，符合精密度小于5%的标准要求。且2种方法的测定值都在不确定度范围内，没有偏离标准值。 2.4 方法的可行性分析
一是精密度高。石墨消化炉加热法方法精密度符合标准要求。二是温度均匀。石墨消化炉温度稳定，均匀且易于控制，炉内石墨板具有传热快、温度均匀的特点，用温度计探测炉面板各个方位的温度，几乎能达到一致，无死角。而砂浴加热法面板温度难于控制且极不均匀，用温度计探测表面温度，中心温度能达到设定值，而周边温度远没有达到设定值，相差温度可达20 ℃左右。三是工作效率高。石墨消化炉由于温度均匀，一次性可放入32个单样，样品放入炉内开始计时，共计耗时7 min可完成一批样品加热，而砂浴法一次性只可放入9个单样，由样品放入砂浴上开始计时，共计耗时13 min，耗时较长。可见用石墨消化炉实验，过程简便快捷，稳定性好，能有效提高工作效率，适合大批量土壤样品的测定[10-12]。
3 结论与讨论
石墨消化炉加热法与各种加热法相比，具有快速、简便和稳定等优点。应用石墨消化炉加热测定的结果与砂浴法加热测定结果相一致。因此，利用石墨消化炉测定土壤中的有机质是最佳选择，值得大力推广。
4 参考文献
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