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烧失量法测定土壤有机质含量

[导读]烧失量法是测定有机质含量的可靠手段,以其方便、快捷、经济等优点被广泛应用于土壤学、地质学、湖泊学等研究中。但由于对煅烧过程的研究较少,煅烧条件的选择不统一,使得不同实验条件下测定结果的可比性较差。

    土壤有机质是以各种形态和状态存在于土壤中的各种含碳有机化合物,它包括各种动植物残体、微生物体及其分解和合成的各种有机物; 是土壤固相部分的重要组成成分,对土壤形成、土壤肥力及农林业发展有着极其重要的意义,并在全球碳循环过程中扮演着重要角色。有机质含量是环境变化研究中一个重要的指标,如沉积剖面的有机质含量变化可以指示沉积环境的气候环境变化特征。


    目前测定土壤或沉积物有机质含量的方法很多,主要有化学氧化法和灼烧法两类,实验室具体测定方法有重铬酸钾容量法、比色法和烧失量法,不同方法在可操作性、精确性、效率、费用等方面各有优劣。



    近年来,烧失量法虽然被应用于测定不同类型的土壤或沉积物的有机质含量,但测定条件差异较大,如煅烧温度为350 ~ 600 ℃,煅烧恒温时长为0. 5 ~ 64h,样品量为0. 3 ~ 8 g。



    特别是,目前烧失量测定通用的马弗炉无称重系统,仅能根据样品在初始和终止温度时的重量值之差获得其烧失量值,因而无法获取样品在煅烧过程中连续的重量变化情况,也就无法监测样品煅烧过程中的煅烧温度、升温速率等信息,并且煅烧残余物在冷却后称重时易吸收空气中的水分,测定过程中人为操作误差较大。


1 材料与方法

1. 1 样品采集和制备

    因不同类型的土壤有机质含量存在差异,本研究选取了有机质含量有明显差异的来自中国北方不同地区的3 种类型的土壤样品 来研究实验条件对烧失量测定结果的影响,分别为黑土、栗钙土和黑垆土。其中,黑土的腐殖物质组成以胡敏酸为主,有机质含量很高( 3% ~ 10%) ; 栗钙土具有弱腐殖质化和强钙化,腐殖物质组成胡敏酸仍占优势,但有机质含量较黑土低,约1. 5% ~ 4. 5%; 黑垆土腐殖质分子结构复杂,胡敏酸与富里酸比值达2. 0 以上,有机质含量不高( 1% ~ 3%) 。


1. 2 实验设备

    本研究使用德国Nabertherm L9 /12 /SW/P330带烧失称重测定系统和软件的马弗炉 进行烧失量分析,该马弗炉由窑炉、精密称重仪和软件包组成,最高温度为1. 200 ℃,称重仪通过陶瓷连杆与马弗炉连接,称量精度为0. 01 g,通过软件可编写和存档温度程序,并在计算机上连续记录每分钟的温度变化和重量损失。


2 结论

使用烧失量法测定有机质含量时,为取得较好的实验结果,应控制如下几个测试条件:

1) 建议选择3 ℃ /min 的升温速率,防止温度超过预设值造成非有机质的分解。

2) 样品量的选择应充分考虑样品的有机质含量,有机质含量较高的土壤样品可称取少量样品( 3~ 5 g) ; 有机质含量较低、煅烧重量变化小的土壤,需增大样品量以避免仪器误差,同时应保证煅烧充分。

3) 煅烧温度的选择最为关键,视土壤类型而定,因其所含有机质组分及含量不一,而且不同类型的有机质热分解温度不同,这就导致不同土壤类型在使用烧失量法测定时的最佳温度有所差别。在本研究中,黑土和栗钙土建议选择550℃,黑垆土选择500 或550 ℃作为烧失量分析的适宜温度。

4) 恒温时长对烧失量的影响较小,一般恒温2h 即可完成有机物分解,但是当样品量较多时,可适当延长恒温时长。

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