论文部分内容阅读
[摘 要]采用两种不同方法对土壤中有机质含量进行测定，了解这两种方法在精密度上是否存在显著性差异。
[关键词]土壤有机质 测定方法 显著性差异
中图分类号：F840.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0281-01
土壤有机质是土壤的重要组成成分，其含量通常被作为土壤肥力水平高低的重要指标。测定土壤有机质含量时主要测定土壤中的有机碳，其测定方法有光度比色法、灼烧法（重量法）、高锰酸钾氧化法、重铬酸钾油浴法、红外光谱分析法、同位素示踪法等。高锰酸钾氧化法和灼烧法这两种测定方法都比较简单且实验条件要求不高，为此，本文对土壤中有机质含量进行测定，通过测定并利用F检验法[1]来验证上述两种方法之间是否存在显著性差异。
1.材料与方法
1.1 试样
在校园内采用梅花布点法取样，找5个点（深度20cm至40cm），每个点约1.5Kg，采集土壤经去除石子、杂草等杂质后，于阴凉干燥处自然风干、混匀。取风干后的土样碾碎，过100目筛后备用。
1.2 仪器
7230G型分光光度计、马弗炉、电子天平、干燥器等。
1.3 方法
1.3.1 高锰酸钾氧化法[2]。
（1）测定原理。在常温条件下，用高锰酸钾氧化土壤中的有机质，离心分离后，用分光光度计测定高锰酸钾的剩余量，再换算出土壤中有机质的含量。
（2）试剂。0.25mol/L高锰酸钾标准溶液、草酸钠（用于标定高锰酸钾溶液）、去离子水。
（3）样品的制备。称取风干后的6组土样，每组0.2500g，分别置于30mL的塑料旋塞的离心管中，加入0.2469mol/L的高锰酸钾标准溶液25mL，常温下静置24h，然后在2000r/min下离心5min，将上清液用去离子水以1：250的比例稀释，同时用750℃灼烧2h土样0.2500g做空白，用分光光度计在565nm下测定稀释样品的吸光度值。
（4）标准溶液的制备。取标定好浓度的高锰酸钾溶液稀释成0.025mol/L 的标准溶液，分别吸取3.00 mL 、6.00 mL 、9.00 mL 、12.00 mL 、15.00 mL，稀释为250mL的溶液，同样用分光光度计在565nm下测定标准溶液的吸光度值。
（5）计算。计算出高锰酸钾溶液浓度的变化，进而计算出氧化的碳量（氧化过程中1mmol/LMnO4-消耗9mg碳），土壤有机质（%）=m碳/m样。
1.3.2 灼烧法（重量法）[2]。
（1）测定原理。通过测定土壤燃烧前后重量的变化情况，计算出土壤有机质的含量。
（2）测定方法。分别取风干后的土样6组，每组10 g置于已称重（m1）的洁净的瓷坩锅中，在105℃烘箱中烘5.5h，放在干燥器中冷却后称重（m2），再于580℃马弗炉中灼烧2h，放在干燥器中冷却后称重（m3），2次称重之差即是土样中有机碳的含量。
（3）计算。土壤有机质（%）=（m2-m3）×1.724×100/（m2-m1）。其中，m1为坩埚的重量（g）；m2为坩埚加烘干土样的重量（g）；m3为坩埚加灼烧后土样的重量（g）；1.724为碳换算成有机质的经验系数。
2.结果与分析
2.1 结果
2.2 误差分析及讨论
相关研究表明，高锰酸钾氧化法对实验条件要求不高且安全、易于操作，但应注意以下几点：①高锰酸钾溶液很不稳定，实验当天必须重新标定；②在选择草酸钠作为标定高锰酸钾标准溶液的基准物质时也应考虑反应的条件：第一，在常温条件下，反应速度缓慢，若温度过高草酸会分解，温度过低，反应更慢，所以用水浴加热；第二，酸度控制不当会有二氧化锰生成；第三，滴定速度，“若在标定时滴定高锰酸钾的速度过快，部分高锰酸钾将来不及与草酸钠反应就分解”[3]而造成误差，以上几点都是影响标定高锰酸钾标准溶液浓度的因素，若控制不当误差将累积增大，甚至是错误，将使后续操作的数据计算所得结果不具有可靠性，见表2。
而灼烧法虽然测定方法简单，但其灼烧时间较长，灼烧温度很高，费时费力，有一定的局限性，在灼烧过程中若在烘箱中烘干这一步还留有相对较多水分，这些水分将被在灼烧过程中蒸发掉，即这些水分的重量将被计算为土壤中有机碳的含量，从而增大了误差。因此在实验过程中要将土样在烘箱内烘至恒重，然后再进行灼烧，避免水分的干扰。
在用灼烧法测定土壤中有机质含量的操作过程中，在烘干中途，可用预先烘干的牙签进行搅拌（防止粘附造成损失），使土壤中的水分能尽可能的充分蒸发出去，从而减小误差。
3.结论
从表1可以看出，F值（S大）2/（S小）2> F（表）（置信度95%），所以由F检验法可知，高锰酸钾氧化法和灼烧法测定的结果，其精密度存在显著性差异，由（表1）標准偏差值可知，灼烧法的精密度明显比高锰酸钾氧化法的好，测定结果较为稳定。灼烧法对环境污染小，测得的结果是比较可靠的，操作也较高锰酸钾氧化法的简单，但是可能会有一些无机碳在580℃灼烧时分解挥发导致了在此条件下测得的有机碳含量偏高。而高锰酸钾氧化法的实用性比灼烧法的强、局限性也比灼烧法的小，在有一定的准确度的情况下可使用。综合两种方法的优缺点，可根据实际要求选择恰当的实验方法，本文可为测定土壤中有机质含量的方法选择上提供参考。
参考文献：
[1] 潘祖亭，曾百肇，苏星光，等.分析化学[M].第五版.北京：高等教育出版社，2006：63-66.
[2] 徐建青，徐爱列.青海地区泥炭中有机质含量测定方法的比较[J].安徽农业科学，2010，38（36）：20696-20697.
[3] 王继莲.高锰酸钾标准溶液的标定方法的改进及注意事项[J].中国卫生检验杂志，201009，20（9）：2373.
[关键词]土壤有机质 测定方法 显著性差异
中图分类号：F840.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0281-01
土壤有机质是土壤的重要组成成分，其含量通常被作为土壤肥力水平高低的重要指标。测定土壤有机质含量时主要测定土壤中的有机碳，其测定方法有光度比色法、灼烧法（重量法）、高锰酸钾氧化法、重铬酸钾油浴法、红外光谱分析法、同位素示踪法等。高锰酸钾氧化法和灼烧法这两种测定方法都比较简单且实验条件要求不高，为此，本文对土壤中有机质含量进行测定，通过测定并利用F检验法[1]来验证上述两种方法之间是否存在显著性差异。
1.材料与方法
1.1 试样
在校园内采用梅花布点法取样，找5个点（深度20cm至40cm），每个点约1.5Kg，采集土壤经去除石子、杂草等杂质后，于阴凉干燥处自然风干、混匀。取风干后的土样碾碎，过100目筛后备用。
1.2 仪器
7230G型分光光度计、马弗炉、电子天平、干燥器等。
1.3 方法
1.3.1 高锰酸钾氧化法[2]。
（1）测定原理。在常温条件下，用高锰酸钾氧化土壤中的有机质，离心分离后，用分光光度计测定高锰酸钾的剩余量，再换算出土壤中有机质的含量。
（2）试剂。0.25mol/L高锰酸钾标准溶液、草酸钠（用于标定高锰酸钾溶液）、去离子水。
（3）样品的制备。称取风干后的6组土样，每组0.2500g，分别置于30mL的塑料旋塞的离心管中，加入0.2469mol/L的高锰酸钾标准溶液25mL，常温下静置24h，然后在2000r/min下离心5min，将上清液用去离子水以1：250的比例稀释，同时用750℃灼烧2h土样0.2500g做空白，用分光光度计在565nm下测定稀释样品的吸光度值。
（4）标准溶液的制备。取标定好浓度的高锰酸钾溶液稀释成0.025mol/L 的标准溶液，分别吸取3.00 mL 、6.00 mL 、9.00 mL 、12.00 mL 、15.00 mL，稀释为250mL的溶液，同样用分光光度计在565nm下测定标准溶液的吸光度值。
（5）计算。计算出高锰酸钾溶液浓度的变化，进而计算出氧化的碳量（氧化过程中1mmol/LMnO4-消耗9mg碳），土壤有机质（%）=m碳/m样。
1.3.2 灼烧法（重量法）[2]。
（1）测定原理。通过测定土壤燃烧前后重量的变化情况，计算出土壤有机质的含量。
（2）测定方法。分别取风干后的土样6组，每组10 g置于已称重（m1）的洁净的瓷坩锅中，在105℃烘箱中烘5.5h，放在干燥器中冷却后称重（m2），再于580℃马弗炉中灼烧2h，放在干燥器中冷却后称重（m3），2次称重之差即是土样中有机碳的含量。
（3）计算。土壤有机质（%）=（m2-m3）×1.724×100/（m2-m1）。其中，m1为坩埚的重量（g）；m2为坩埚加烘干土样的重量（g）；m3为坩埚加灼烧后土样的重量（g）；1.724为碳换算成有机质的经验系数。
2.结果与分析
2.1 结果
2.2 误差分析及讨论
相关研究表明，高锰酸钾氧化法对实验条件要求不高且安全、易于操作，但应注意以下几点：①高锰酸钾溶液很不稳定，实验当天必须重新标定；②在选择草酸钠作为标定高锰酸钾标准溶液的基准物质时也应考虑反应的条件：第一，在常温条件下，反应速度缓慢，若温度过高草酸会分解，温度过低，反应更慢，所以用水浴加热；第二，酸度控制不当会有二氧化锰生成；第三，滴定速度，“若在标定时滴定高锰酸钾的速度过快，部分高锰酸钾将来不及与草酸钠反应就分解”[3]而造成误差，以上几点都是影响标定高锰酸钾标准溶液浓度的因素，若控制不当误差将累积增大，甚至是错误，将使后续操作的数据计算所得结果不具有可靠性，见表2。
而灼烧法虽然测定方法简单，但其灼烧时间较长，灼烧温度很高，费时费力，有一定的局限性，在灼烧过程中若在烘箱中烘干这一步还留有相对较多水分，这些水分将被在灼烧过程中蒸发掉，即这些水分的重量将被计算为土壤中有机碳的含量，从而增大了误差。因此在实验过程中要将土样在烘箱内烘至恒重，然后再进行灼烧，避免水分的干扰。
在用灼烧法测定土壤中有机质含量的操作过程中，在烘干中途，可用预先烘干的牙签进行搅拌（防止粘附造成损失），使土壤中的水分能尽可能的充分蒸发出去，从而减小误差。
3.结论
从表1可以看出，F值（S大）2/（S小）2> F（表）（置信度95%），所以由F检验法可知，高锰酸钾氧化法和灼烧法测定的结果，其精密度存在显著性差异，由（表1）標准偏差值可知，灼烧法的精密度明显比高锰酸钾氧化法的好，测定结果较为稳定。灼烧法对环境污染小，测得的结果是比较可靠的，操作也较高锰酸钾氧化法的简单，但是可能会有一些无机碳在580℃灼烧时分解挥发导致了在此条件下测得的有机碳含量偏高。而高锰酸钾氧化法的实用性比灼烧法的强、局限性也比灼烧法的小，在有一定的准确度的情况下可使用。综合两种方法的优缺点，可根据实际要求选择恰当的实验方法，本文可为测定土壤中有机质含量的方法选择上提供参考。
参考文献：
[1] 潘祖亭，曾百肇，苏星光，等.分析化学[M].第五版.北京：高等教育出版社，2006：63-66.
[2] 徐建青，徐爱列.青海地区泥炭中有机质含量测定方法的比较[J].安徽农业科学，2010，38（36）：20696-20697.
[3] 王继莲.高锰酸钾标准溶液的标定方法的改进及注意事项[J].中国卫生检验杂志，201009，20（9）：2373.