环境条件和时间对土壤有效硫含量的影响的探究
摘要
关键词
电感耦合等离子发射光谱仪、土壤pH值≥7.5、氯化钙提取、有效硫
正文
1、目的背景:
当前我国土壤有效硫出现了区域性缺乏与局部性超标的情况,对土壤有效硫进行系统性调查,是现代农业可持续发展、精准农业管理和生态环境保护的必然要求。同样通过土壤有效硫的测试来精确了解有效硫的丰缺状况,采用科学的施肥策略,实现缺则补、多则控,并结合良好的田间建设管理,充分发挥有效硫的积极作用,规避其潜在风险。这一调查工作的兴起和发展,源于一系列深刻的社会、经济、环境和技术变革。同时样品的代表性,保存条件的适宜性以及结果的有效性,对整个调查起到了关键性的作用。
但是对于样品的长期监测和数据比对,样品的保存条件和保存时间是否会有变化,导致数据失真呢,我们需要对土壤的保存条件和保存时间进行论证。
1.1、研究对象:
pH值≥7.5,水分小于5%,过2mm筛的干土。
1.2、研究意义:
有效硫主要是指哪些能够被当季植物根系直接吸收和利用的硫形态的总和。它代表了土壤硫库中对植物“有效”的部分,是评价土壤硫素供应能力的关键指标。土壤有效硫是一个动态的、由多种形态构成的养分库,其含量和有效性深受环境和管理措施的影响。在现代农业生产环境中,为了保障国家粮食安全、防控高硫污染,优化施肥结构,支持生态文明建设。因此,定期监测土壤有效硫状况,精准识别缺硫和高硫区域,指导科学耕作,是实现农业可持续发展、保证作物高产优质的关键措施之一。
1.3、研究样品的选择
本次实验共采用29个过10mm孔径筛的风干试验样品,作为本次研究有效硫含量在温度和湿度动态范围变化的条件下随保存时间的延长而发生变化的对象,样品含量范围选择如下:8个有效硫含量在100~300mg/kg范围内,8个有效硫含量在300~500mg/kg,5个有效硫含量在500~800mg/kg,8个有效硫含量在800~2500mg/kg,共计29个样品。
2、样品保存环境
样品制备时间:样品于2023年11月2日制备,
样品保存器皿:500ml塑料瓶。
样品保存环境:温度变化在13℃到35℃,湿度在20%RH-70%RH,避光。
3、试验部分
3.1试剂
(1)氯化钙浸提剂1.5g/L:称取1.5g优级纯氯化钙,加入1L纯水溶解后,待用。
(2)硫标准溶液100mg/L:市购买来的硫有证标准溶液,经过用1%硝酸稀释作为标准储备液待用。
3.2、设备与耗材
(1)塑料瓶:250mL
(2)恒温振荡器:振荡频率180±20r/min,温度20℃-25℃
(3)电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)、天平0.01g
(4)瓶口移液器:(0-50ml)
(5)注射器:10ml、0.45μm滤头
3.3、仪器条件
测试波长为181.972nm,观察高度为8nm,等离子体气流量为12L/min,RF功率为1.2W,观察模式为径向。
3.4、试验方法
称取10.00g过2mm孔径的风干试样于250ml塑料瓶中,用瓶口移液器加入50.0ml氯化钙浸提剂(1.5g/L),置于振荡器中,确保温度20℃~25℃、200r/min的条件下振荡1小时后,静置10分钟,用0.45μm滤膜抽取上清液过滤,待测。
3.5、试验过程
取29个试验样本,于2024/03/11日开始实施第一次试验,称取样品10.00g,于250ml塑料瓶中,加入1.5g/L的氯化钙浸提溶液50.0ml,在20~25℃,振荡频率200r/min,振荡1小时,静置10min后,用0.45μm滤膜进行过滤,上机测试。第二批于2024/05/14日开展,第三批于2024/12/22日开展,第四批于2025/09/30日开展,为了减少误差,每批次的试验均采用同一批次的试剂和耗材,同一设备,同样的人员来进行。
3.6、分析测试
3.6.1、标准曲线的绘制:
取6个50ml容量瓶,分别加入0.5ml,1ml,3ml,5ml,7ml,15ml,100mg/ml的硫标准溶液,用同一批次氯化钙浸提液定容到50ml,使标准曲线浓度为1mg/L,2mg/L,6mg/L,10mg/L,14mg/L,30mg/L,在181.972nm波长下以硫的质量浓度为横坐标,以发射强度值为纵坐标,建立校准曲线。
3.6.2、测试
仪器开机后,先用氩气进行吹扫30min,点火后,仪器再预热1小时,之后再使用波长校正液进行波长校正,将仪器调试到最佳状态后,依次将标准曲线和过滤好的样品,依次进行浓度测试,为了确保测试的稳定性,在分析测试过程中,每测试20个样品加测一个标准曲线中间点,用来监控标准曲线是否发生偏移,如发生偏移,则重新绘制标准曲线。
3.7、关键点和易错点
(1)因为在不同季节进行有效硫的测试,在前处理的过程中要确保浸出液的温度在20~25℃范围内,以减少前处理引入的误差。
(2)振荡频率需要根据设备振幅情况确保液体能振荡起来
(3)要保证固液比例满足1:5的要求
4、结果与讨论
4.1、有效硫试验结果
表3样品结果 | ||||
样品编号 | 2024/03/11测试结果mg/kg | 2024/05/14测试结果mg/kg | 2024/12/22测试结果mg/kg | 2025/09/30测试结果mg/kg |
试验01 | 192 | 198 | 188 | 186 |
试验02 | 165 | 169 | 160 | 151 |
试验03 | 176 | 167 | 171 | 167 |
试验04 | 259 | 237 | 231 | 223 |
试验05 | 231 | 227 | 220 | 218 |
试验06 | 195 | 194 | 199 | 207 |
试验07 | 137 | 148 | 150 | 152 |
试验08 | 206 | 207 | 212 | 225 |
试验09 | 457 | 497 | 482 | 472 |
试验10 | 317 | 323 | 312 | 308 |
试验11 | 359 | 365 | 359 | 356 |
试验12 | 454 | 406 | 421 | 442 |
试验13 | 378 | 370 | 360 | 342 |
试验14 | 313 | 347 | 352 | 367 |
试验15 | 313 | 281 | 292 | 325 |
试验16 | 423 | 468 | 478 | 495 |
试验17 | 593 | 628 | 652 | 671 |
试验18 | 614 | 582 | 599 | 623 |
试验19 | 541 | 564 | 551 | 543 |
试验20 | 634 | 615 | 608 | 612 |
试验21 | 682 | 622 | 610 | 597 |
试验22 | 813 | 886 | 851 | 767 |
试验23 | 855 | 854 | 864 | 1098 |
试验24 | 1120 | 1215 | 1205 | 1227 |
试验25 | 894 | 910 | 822 | 726 |
试验26 | 980 | 1022 | 1005 | 1062 |
试验27 | 2160 | 2260 | 2206 | 2375 |
试验28 | 2260 | 2150 | 2215 | 2382 |
试验29 | 1580 | 1601 | 1608 | 1646 |
4.2、试验结论
样品在温度变化范围13℃~35℃,湿度在20%RH~70%RH,的保存条件下,经过了一年零10个月的储存,有效硫含量无明显变化。
参考文献:
[1]NY/T1121.14-2023《土壤检测第14部分:土壤有效硫的测定》
[2]郑国宏,白英土壤有效硫测定方法的探讨中国土壤与肥料,2011
[3]杜森,高祥照土壤分析技术规范(第二版)北京:中国农业出版社,2006
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