CN110261580A - 土壤对磷吸附性能的检测方法 - Google Patents

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王泽港
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Abstract

本发明公开了一种土壤对磷吸附性能的检测方法，包括：取土样；用32P标记载体磷‑NaH2PO4后，配制含不同磷浓度的系列标记溶液，标记溶液中还含有氯化钙；将系列标记溶液加入对应的土样中，24～26℃条件下振荡23～25h，过滤得滤液；测定滤液中32P放射性计数和初始标记量的32P放射性计数，计算土壤磷吸附量：以磷吸附量为纵坐标，以滤液中磷浓度为横坐标，制作Langmuir吸附曲线，并根据等温吸附公式计算各参数。本发明为土壤磷吸附特性的评价提供了更为准确、灵敏和快速的新方法。

Description

土壤对磷吸附性能的检测方法
技术领域
本发明涉及土壤吸附性能检测，尤其涉及一种土壤对磷吸附性能的检测方法。
背景技术
土壤磷吸附是可溶性肥料磷在土壤中转化的重要环节，土壤对可溶性磷的吸附能力与土壤对磷的固定、磷的流失和淋失、磷对作物的有效性等密切相关。土壤对水溶性磷的吸附能力过小，施入到土壤中的水溶性磷肥容易流失和渗透；土壤对水溶性磷的吸附能力过强，施入到土壤中的水溶性磷肥易被介质所固定。因此，评价土壤磷吸附特性，对于提高磷肥的有效性，制定科学合理的磷肥施用措施、防止磷肥流失和水体富营养化的发生有十分重要的意义。目前，关于土壤磷吸附特性主要用水溶性磷含量测定的方法进行分析，易受土壤中原有的水溶性磷的干扰，其准确性和灵敏度不高。
发明内容
发明目的：针对现有技术中用水溶性磷含量测定方法分析土壤磷吸附特性时易受土壤中原有的水溶性磷干扰的问题，本发明提供了一种土壤对磷吸附性能的检测方法。
技术方案：本发明所述的土壤对磷吸附性能的检测方法，包括：
(1)取土样；
(2)用32P标记载体磷-NaH2PO4，配制含不同载体磷浓度的系列标记溶液，标记溶液中还含有氯化钙；
(3)将系列标记溶液加入对应的土样中，24～26℃条件下振荡23～25h，过滤得滤液；
(4)测定滤液中32P放射性计数和初始标记量的32P放射性计数，用下式计算土壤磷吸附量：
式中，Q为土壤磷吸附量，Ai为滤液中32P放射性计数，单位cpm；A0为初始标记量的32P放射性计数，单位cpm；Cj为加入到土壤中的总磷量，单位：mg/kg土；
(5)以磷吸附量为纵坐标，以滤液中磷浓度为横坐标，制作Langmuir吸附曲线，并根据下列等温吸附公式计算各参数：
式中：Q为P吸附量，C为平衡时滤液中的P浓度，Qm是在一定温度下土壤吸附磷素的最大量，k为吸附能相关常数，kQm为土壤磷吸附最大缓冲容量。
步骤(2)中，32P标记量为4～6μCi。标记时，用示踪磷-NaH2 32PO4对载体磷进行标记。上述标记量是指对20～30ml载体磷溶液的标记量。
系列标记溶液中，载体磷浓度分别为0.0、2～3、4.5～5.5、9.5～10.5、29.5～30.5、49.5～50.5、79.5～80.5μg/mL。
1.00g土样中加入标记溶液20～30ml。
氯化钙可以平衡土壤中的Ca2+浓度，提高测定准确性，所述氯化钙在标记溶液中的浓度为0.01～0.02mol/L。
为防止微生物生长，标记溶液中滴加1～3滴甲苯。
步骤(4)中，用契伦科夫计数法测定滤液中32P放射性计数和4～6μCi初始标记量的32P放射性计数，并根据放射性32P计数值计算土壤磷吸附量。
有益效果：
本发明对土壤磷进行放射性32P标记，通过契伦科夫计数法测定土壤滤液中放射性32P和初始标记量32P，并依据放射性32P计数值计算土壤吸附磷量，再依据等温吸附公式计算评价土壤磷吸附特性的关键参数，从而建立了土壤磷吸附特性的示踪动力学分析技术。利用本发明方法实际测定和分析了华东地区设施菜地三种代表性土壤对磷的吸附特性。
由于放射性32P标记能区分土壤中原有磷和新加入的磷，因而不受土壤中原有水溶性磷的干扰，故该方法更为准确；由于放射性同位素示踪法有很高的检测灵敏度，故该方法更为灵敏；由于该方法只需用契伦科夫计数法测定滤液中和初始标记量32P的放射性计数，不需测定并制作磷含量的标准曲线，故该方法更为快速。综上，本发明为土壤磷吸附特性的评价提供了更为准确、灵敏和快速的新方法。
附图说明
图1为江西红壤对磷的Langmuir等温吸附曲线；
图2为山东黄棕壤对磷的Langmuir等温吸附曲线；
图3为扬州砂壤土对磷的Langmuir等温吸附曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1
一种土壤对磷的吸附性能的检测方法，包括：
(1)称量1.00g风干土，放入50mL离心管中，如此，准备3种风干土壤的样品，每个土样重复3次。
(2)取A0＝5μCi的32P(NaH2 32PO4)示踪磷分别加入到25ml不同浓度的载体磷(NaH2PO4)水溶液中，并使载体磷浓度分别为0.0、2.5、5.0、10.0、30.0、50.0、80.0μg/mL且含有0.01mol/L CaCl2，配制得到系列标记磷溶液，向9个风干土样的样品中对应加入25mL不同磷浓度的标记磷溶液，并加2滴甲苯防止微生物生长。
(3)在25℃条件下振荡24h，离心，过滤。
(4)在LS-6500液体闪烁计数仪上用契伦科夫计数法测定滤液中32P放射性计数Ai(cpm)，用同样方法测定5μCi 32P放射性计数A0(cpm)。用下列公式磷吸附量(P吸附量)。
式中Cj为加入到土壤中的总磷量(mg/kg土)。
(5)然后以P吸附量为纵坐标，以水相(滤液)中磷浓度为横坐标，制作Langmuir吸附曲线，并利用下列等温吸附公式计算各参数。
式中：Q为P吸附量；C为平衡时滤液中的P浓度；Qm是在一定温度下土壤吸附磷素的最大量，该数值反映土壤吸附位点数量的多少；(k)：k为与吸附能有关的常数(吸附能)，其大小与吸附位点的质量有关。kQm为土壤磷吸附最大缓冲容量。
(6)由等温吸附公式可知，若以水相(即滤液)中磷浓度C为横坐标，以C/Q为纵坐标作图可得一条直线，用SPSS19.0软件对直线进行拟合可得直线方程。若上述拟合得到的直线方程中的斜率为a(已知)，直线在Y轴上的截距为b(已知)，则根据等温吸附公式：
由于：1/Qm＝a，则最大吸附量Qm＝1/a
由于：1/(kQm)＝b，则吸附能k＝1/(bQm)
而吸附最大缓冲容量＝kQm。
实施例2
本实施例涉及不同土壤对磷吸附特性的示踪动力学分析，本试验用实施例1建立的方法，比较和分析了华东地区设施菜地三种代表性土壤(扬州沙壤土、江西红壤、山东黄壤)对磷的吸附特性和相关参数的差异。其结果如下：
(1)华东地区设施菜地代表性土壤对磷的等温吸附线
图1-图3中的A分别为华东地区设施菜地三种代表性土壤对水溶性磷的等温吸附线。从图可看出，江西红壤对水溶性磷的吸附量随外加磷浓度的升高上升最快，其次是山东黄壤，扬州沙壤土对水溶性磷的吸附量随外加磷浓度的升高上升最慢。
图1-图3中的B分别为以水相(滤液)中磷浓度C为横坐标，以C/Q纵坐标所作的直线。为便于计算各吸附参数，对直线方程进行了拟合。
(2)华东地区设施菜地代表性土壤对磷的吸附参数的比较
根据直线拟合方程中的斜率为a和直线在Y轴上的截距为b所计算得的供试土壤磷最大吸附量、吸附能、吸附最大缓冲容量分别由表1所示：
表1结果表明，在三种供试土壤中以江西红壤的磷最大吸附量Qm、吸附能k、吸附最大缓冲容量kQm为最高，扬州沙壤土的磷最大吸附量Qm、吸附能k、吸附最大缓冲容量kQm为最低。
表1不同土壤对磷的吸附参数大小的比较
(3)结论
从图1-图3及表1的测定结果可以发现，在华东地区设施菜地三种代表性土壤中，江西红壤对磷的最大吸附量、吸附能和吸附最大缓冲容量均为最高，说明江西红壤对水溶性磷的吸附能力极强，施入到江西红壤的磷肥不易流失和渗透。但江西红壤可能对水溶性磷的固定能力很强，因此促进固定磷的释放可能是提高江西设施菜地红壤土磷肥有效性的主要措施。
相反，扬州沙壤土对磷的最大吸附量、吸附能和吸附最大缓冲容量均为最低，说明扬州沙壤土对水溶性磷的吸附能力很小，施入到扬州沙壤土的磷肥容易流失和淋失。因此，促进磷的吸附可能是提高扬州地区设施菜地沙壤土磷肥有效性的主要措施。
山东黄壤各参数介于上述二种土壤之间。

Claims (7)

1.一种土壤对磷吸附性能的检测方法，其特征在于，包括：
(1)取土样；
(2)用32P标记载体磷-NaH2PO4，配制含不同载体磷浓度的系列标记溶液，标记溶液中还含有氯化钙；
(3)将系列标记溶液加入对应的土样中，24～26℃条件下振荡23～25h，过滤得滤液；
(4)测定滤液中32P放射性计数和初始标记量的32P放射性计数，用下式计算土壤磷吸附量：
式中，Q为土壤磷吸附量，Ai为滤液中32P放射性计数，单位cpm；A0为初始标记量的32P放射性计数，单位cpm；Cj为加入到土壤中的总磷量，单位：mg/kg土；
(5)以磷吸附量为纵坐标，以滤液中磷浓度为横坐标，制作Langmuir吸附曲线，并根据下列等温吸附公式计算各参数：
式中：Q为P吸附量，C为平衡时滤液中的P浓度，Qm是在一定温度下土壤吸附磷素的最大量，k为吸附能相关常数，kQm为土壤磷吸附最大缓冲容量。
2.根据权利要求1所述的土壤对磷吸附性能的检测方法，其特征在于，步骤(2)中，32P标记量为4～6μCi。
3.根据权利要求1所述的土壤对磷的吸附性能的检测方法，其特征在于，系列标记溶液中，载体磷浓度分别为0.0、2～3、4.5～5.5、9.5～10.5、29.5～30.5、49.5～50.5、79.5～80.5μg/mL。
4.根据权利要求1所述的土壤对磷吸附性能的检测方法，其特征在于，1.00g土样中加入磷标记溶液20～30ml。
5.根据权利要求1所述的土壤对磷吸附性能的检测方法，其特征在于，氯化钙在标记溶液中的浓度为0.01～0.02mol/L。
6.根据权利要求1所述的土壤对磷吸附性能的检测方法，其特征在于，标记溶液中滴加1～3滴甲苯。
7.根据权利要求1所述的土壤对磷吸附性能的检测方法，其特征在于，步骤(4)中，用契伦科夫计数法测定滤液中32P放射性计数和4～6μCi初始标记量的32P放射性计数，根据放射性32P计数值计算土壤磷吸附量。
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