刘纯利 田文平 刘宇辉

摘    要：通过测定天津市3个地点的农田土壤阳离子交换量，进一步探寻土壤阳离子交换量与理化性质的相关关系。结果表明，土壤CEC值与有机质含量呈正相关关系，不同土壤质地对土壤养分的供应潜力是不同的。

关键词：农田;土壤阳离子交换量;理化性质;相关性

文章编号： 1005-2690（2021）10-0036-02       中国图书分类号： S153       文献标志码： B

土壤阳离子交换量（Cation Exchange Capacity，简称为CEC）是土壤溶液在一定的pH值时，每千克土壤中所含有的全部交换性阳离子（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NH4+、H+、Al3+等）的厘摩尔数，通常以每千克干土所含阳离子的厘摩尔数表示（cmol/kg）。土壤中阳离子交换吸附作用非常普遍，它是土壤中可溶性有效阳离子的主要保存形式。当阳离子吸附在胶体上时，表示阳离子养分的暂时保蓄，即保肥过程。当阳离子解离至土壤溶液中时，表示养分的释放，即供肥过程[1-2]。

影响土壤阳离子交换量大小的因素有土壤机械组成、土壤腐殖质、土壤无机胶体的种类、土壤pH值等。

1   土壤理化试验

1.1   土壤样品来源

土壤样品来自天津宝坻区东庄子尔王庄水库、宝坻石化管线联络工程、天津汉沽东扩区3个工程环评项目。各采样点按土壤发生层次采样，共取得28个土壤样品。土样经实验室室内风干和去杂、磨细、过筛处理后备用。

1.2   土壤阳离子交换量试验测定方法

土壤阳离子交换量常用的测定方法是酸性和中性土壤，采用乙酸铵交换法（森林土壤阳离子交换量的测定LY/T 1243—1999）;碱性土壤采用氯化铵—乙酸铵交换法。该试验方法用乙酸铵溶液反复处理土壤，使土壤成为NH4+饱和土。用乙醇洗去多余的乙酸铵后，用水将土壤洗入凯式瓶中，加固体氧化镁蒸馏。蒸馏出的氨用硼酸溶液吸收，然后用盐酸溶液滴定。根据所用NH4+的量计算阳离子交换量。阳离子交换量的计算公式如下。

式中，CEC为阳离子交换量，单位：cmol/kg;C为盐酸标准溶液所消耗盐酸体积，单位：mol/L;V为滴定待测液所消耗盐酸体积，单位：mL;V0为滴定空白所消耗盐酸体积，单位：mL;m为风干土样质量，单位：g; k为将风干土换算成烘干土的水分换算系数。

2   土壤理化试验结果及分析

28个土壤的试验结果整体上看，天津地区土壤的pH值在7.50～9.26，呈现弱碱性至碱性。阳离子交换量数值在9.2～45.5 cmol/kg;交换量大于20 cmol/kg的为保肥力强的土壤;交换量在10～20 cmol/kg的为保肥力中等的土壤;小于10 cmol/kg的为保肥力弱的土壤。本文中试验土壤20%是保肥能力强的土壤，80%是保肥能力中等的土壤。去除土壤有机质的影响，从土的机械组成上看，黏粒含量越高，交换量就越高。

3   土壤CEC与土壤理化性质相关性

3.1   土壤阳离子交换量与土壤机械组成的相关性

土壤机械组成是土质定名的重要依据，国际制土壤质地分级标准中将土粒分为沙粒、粉粒、黏粒3个粒级。沙粒和粉粒中SiO2含量高，此外，还有其他原生矿物和次生矿物;黏粒中Fe2O3、Al2O3、CaO、MgO、P2O5、K2O的含量较多。

土壤沙粒与土壤CEC的相关性见图1，根据其线性关系趋势线可见，土壤沙粒含量与阳离子交换量呈现负相关，相关系数为0.603。这是由于沙粒的颗粒较粗，比表面小，吸持性能较弱;随着沙粒含量的逐渐增加，CEC值呈逐渐减小趋势。

根据试验土壤粉粒与其CEC的散点图（图2）可见，粉粒含量与土壤阳离子交换量没有显著的线性关系。

图3显示了土壤黏粒与其阳离子交换量的相关性，二者呈正相关关系，相关系数为0.554。也就是说土壤中黏粒含量越高，黏土的保肥力越高。这和黏粒的化学组成和微观结构有很大关系。直径小于0.002 mm的黏粒具有胶体的性质。土壤胶体具有巨大表面积，从而具有巨大的表面能;并且土壤胶体通常情况下以带负电为主，其扩散层中吸收Ca2+、Mg2+、K+、Na+、H+等阳离子。

可見，随着土壤中土粒粒径变小，其比表面积和表面能不断加大，土粒的黏结性和吸附能力由弱变强。土壤中各级土粒的组成不同，决定了不同土壤质地对土壤养分的供应潜力是不同的。 如沙质土通透性强、养分含量低，应少量多次及时施肥，防止苗木早衰。黏质土保水保肥性强，养分丰富，但容易板结，耕作费力。

3.2   土壤阳离子交换量与有机质含量的相关性

研究表明，土壤有机质的含量与土壤肥力水平是密切相关的。在其他条件相同或相近的情况下，在一定含量范围内，有机质的含量与土壤肥力水平呈正相关。从图4可见，试验土壤的有机质含量总体较小;但有机质含量与CEC有很好的相关性，相关系数为0.81。

土壤腐殖质中含有大量的-COOH、-OH等官能团，当它们解离出H+时，使胶体带有大量负电荷，而且腐殖质分散度大，具有很大的吸收表面，使得腐殖质的阳离子交换量远远大于无机胶体。因此，施加有机肥可以改善土壤结构状况，从而提高土壤肥力。

4   结论

（1）测试区域土壤pH值以弱碱性至碱性为主;土壤的CEC值以10～20 cmol/kg为主，即土壤的保肥能力中等。

（2）测试区域土壤有机质含量与CEC有很好的相关性，呈正相关。因此，可通过施加有机肥的方法提高土壤的肥力。

（3）土壤机械组成中不同粒组与CEC具有不同的相关性。沙粒与阳离子交换量呈负相关;黏粒与阳离子交换量呈正相关，也就是说土壤中黏粒含量越高，保肥力越高。

参考文献：

[ 1 ] 魏复盛.土壤环境监测分析方法[M].北京：环境出版社，2019.

[ 2 ] 孙向阳.土壤学[M].北京：中国林业出版社，2005.