ICP 发射光谱仪测定土壤中速效钾和缓效钾及森林土壤全钾的分析研究

引言

土壤中钾的形态可分为水溶性钾、交换性、缓效性钾和矿物钾，其中水溶性钾和交换性钾都是离子形态，它们都是作物能直接吸收利用的速效性钾，也是评定土壤钾营养是否充足的主要指标[1]。缓效性钾多存在于黏土矿物层间，不易与溶液中的阳离子代换，但当溶液中钾浓度降低时，缓效性钾可逐步向溶液中释放。森林土壤中的钾含量对植物的生长有重要影响，不同类型的森林土壤中的钾含量也会影响植物的生长状况。

对于钾的测定方法有钾电极法、四苯硼钠滴定法、火焰光度法和原子吸收光谱法等[2]。传统的土壤分析方法通常难以区分不同形态的钾，本实验采用ICP 光谱法测定土壤速效钾和缓效钾及全钾的含量。实验证明使用电感耦合等离子体发射光谱仪测定土壤中速效钾缓效钾及全钾的含量更准确、更稳定、更高效。

1. 实验条件部分

1.1 实验仪器

恒温振荡器，火焰光度计，电子天平，智能石墨消解仪，ICP 发射光谱仪，超纯水机，微波消解仪。

1.2 试剂与标准样品

乙酸铵、硝酸、过氧化氢、盐酸、标准储备液为 1000mg/L 钾标准溶液；土壤有效态成分标准物质 ASA-8、ASA-9，水系沉积物成分分析标准物质GBW07310 GDG-10 及 GSD- 29

1.3 前处理条件选择

1.3.1 土壤粒径太小，制作成本增加，粒径过大会导致土壤样品与浸提液接触面小，浸提时有效成分不能充分提取。为得到更加精密更准确的结果，本实验选择 1mm 的土壤粒径进行测定。

1.3.2 本实验采用固液比1：20 的实验条件进行测定，为确保提取充分，将乙酸铵浸提时间增加至2 小时。因乙酸铵溶液对钾元素测定有增敏作用，本实验在配置钾工作曲线时，以乙酸铵为介质进行配置。

1.3.3 按照标准方法，对于缓效钾的测定均采用油浴锅进行消解处理，油浴样品管外壁容易被油渍覆盖，清理会很困难，且存在油迸溅致使油污污染样品的风险，实验过程较为繁琐。参考有关文献，采用精密控温石墨消解仪对缓效钾进行前处理[3]，保证受热均匀，稳定性安全性更高。

1.3.4 全钾前处理一般选择酸溶体系，在加热板上加入酸进行消解，该方法易引入污染，消解时间长，而微波消解技术利用微波加温、加压的作用使样品分解更快[4]。本实验采用 5mLHNO₃+3 mL H₂O₂+1 mLHCl 的酸体系进行样品处理。

1.3.5 标准曲线配置

取 100mg/L 钾标准溶液适量，分别用 1mol/L 硝酸溶液和 1mol/L 乙酸铵溶液定容，配置钾标准溶液系列。在 766.491nm 处使用垂直观测模式进行测定。速效钾、缓效钾、全钾回归方程 y=0.0237x -1.1300 、 y=0.0237x-1.1300 、 yτ=0.2488x+0.0285 相关系数分别为 0.9996、0.9996、 0.9995 。

2.结果与讨论

2.1 方法检出限

按照HJ 168-2020《环境监测分析方法标准制定技术导则》附录A 规定对实验检出限、精密度及准确度经进行计算。计算方法检出限速效钾、缓效钾、全钾分别为 1mg/kg、4mg/kg、 0.01g/kg

2.2 精密度：

对土壤标准物质和实际样品分别进行测定，测定结果见表1：

2.3 准确度：

对土壤标准物质和土壤实际样品及其加标样品分别进行测定，测定结果见表

3.结论

本文通过优化前处理方法并结合电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）技术，系统评估了方法性能指标，并与传统火焰光度法进行方法学比对，通过控制土壤粒径（ 1mm ）、固液比（1：20）和浸提时间（2 h），有效提升了钾的提取效率。采用石墨消解仪替代油浴消解，消除油污污染风险，控温精度提高至±1 °C ，标准曲线线性良好。该方法速效钾、缓效钾和森林土壤钾检出限分别为 1mg/kg， 、4mg/kg 、 0.01g/kg ；方法精密度相对标准偏差为 0.26%～1.4% ；加标回收率为99.0～119% ；标准物质相对误差在- ⋅2.3%～3.2% ，均在不确定范围内，满足分析方法的检测要求。

分别用火焰光度计和电感耦合等离子体发射光谱法对不同土壤样品的速效钾、缓效钾和森林土壤全钾进行测定，两种方法相对标准偏差为 0.8%～2.5% ；速效钾相对标准偏差为 0.8%～2.1% ；缓效钾相对标准偏差为 0.7%～2.5% ；森林土壤

参考文献

[1]虞洁.土壤中缓效钾的测定新方法研究[J].中国新技术新产品，2019，（08）：43-44.DOI：10.13612/j.cnki.cntp.2019.08.023.

[2][陶曙华，龚浩如，陈祖武，等.微波消解-火焰光度法测定植物中全钾[J].湖北 农业科学，2019，58（10）：142-145.DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.10.033.

[3]徐爱平，陈永坚，杜应琼.电感耦合等离子发射光谱法测定土壤速效钾、缓效钾 和全钾[J].福建农业科技，2015，（11）：34-36.DOI：10.13651/j.cnki.fjnykj.2015.11.012.

[4]王宏慧，杨喆，于林，等.电感耦合等离子体发射光谱法同时测定土壤中全钾和速效钾[J].当代农机，2020，（09）：56-58.