李 乐

(贵州省煤田地质局实验室，贵州贵阳，550014)

土壤中含有多种营养元素,其中营养元素钾在植物的生长过程中必不可少,具有抗倒伏、促进植物代谢及生长的作用。钾在土壤中以交换性钾、水溶性钾、非交换性钾及结构钾的形态存在，其中结构性钾在总钾含量中的占比最大，由于其赋存状态的特殊性，难以被植物吸收，通常被称为无效钾。本文研究的速效钾包含土壤中的交换性钾和水溶性钾，二者时刻发生着动态平衡，可以被植物直接吸收，但速效钾在总钾中的含量极低，大都不超过2%；非交换性钾即为土壤中的缓效钾，缓效钾是速效钾的储备，当速效钾含量缺失时，一部分缓效钾可以转化为速效钾供植物生长需要[1,2]。但土壤中的钾元素并不是越高越好，只有适量的钾元素才能使得植物获得高产，当土壤中的钾元素含量过高时，不仅会影响植物对其他营养元素的吸收，还会造成环境污染等。本文主要针对采用原子吸收光谱法在检测过程中高含量速效钾检测结果不稳定、准确度较差的问题进行讨论分析。

1 实验原理

物质中的原子总是在不停地运动，在没有受到外界干扰时，原子一般处于基态，从基态跃迁至高能态时需要吸收能量，当有入射频率与原子由基态跃迁至高能态需要的能量频率一致的辐射入射原子蒸汽时，原子会吸收入射辐射中的能量而产生共振吸收，吸收过程中产生的线光谱为共振吸收线。由于每种元素的原子结构和电子排布不同，故每种元素的原子在跃迁过程中所产生的共振吸收线不同，这便是元素的特征谱线。原子吸收光谱法在测量元素的含量时，通过空心阴极灯发射出元素的特征谱线，待测样品的蒸汽被待测元素的特征谱线入射时，待测元素蒸汽中的基态原子吸收特征谱线，这样导致发射出光谱减弱，这种减弱的程度被称为吸光度，而吸光度的大小与被测元素的含量呈正比，故可依据吸光度的大小确定被测元素的量。

2 实验方法、仪器与试剂

2.1 实验方法

参照国家农业标准NY/T 889-2004《土壤速效钾和缓效钾含量的测定》执行。在浸提过程，利用乙酸铵溶液中的铵根离子将土壤中的水溶性钾离子和交换性钾离子置换出来，通过原子吸收分光光度计测定置换出的钾离子浓度。

2.2 实验仪器

实验所用主要仪器为：原子吸收分光光度计、电子天平、恒速震荡器、pH计和电热鼓风干燥箱等(见表1)。

表1 实验用主要仪器表

2.3 实验试剂

实验用主要试剂为：乙酸铵、氯化钾和标准物质(见表2)。

表2 实验用主要试剂参数表

3 实验步骤

3.1 样品前处理

(1)用天平称取77.08g的乙酸铵溶于近1L去离子水中，并用冰醋酸将pH值调节至7后定容至1L即得到浓度为1mol/L乙酸铵溶液；

(2)用天平称取样品5.00g于250mL的塑料瓶中；

(3)在塑料瓶中加入50.0mL配置好的乙酸铵溶液；

(4)在22℃的环境下，将样品在震荡机上以180r/min的速度震荡30min；

(5)将溶液干过滤至离心管中；

(6)同时做空白实验；

(7)将每个样品用乙酸铵稀释10倍，待测；

(8)用天平称取样品0.5000g，重复步骤2—6做对比实验。

3.2 标准曲线的配置

(1)设置电热鼓风干燥箱的温度为110℃，将氯化钾置于干燥箱中120min后取出，称取0.1907g氯化钾于乙酸铵溶液中并定容至1L，即浓度为100μg/mL的钾标准溶液。

(2)分别吸取钾标准溶液0mL、3mL、6mL、9mL、12mL、15mL于50mL容量瓶中，用乙酸铵定容，即得到浓度为0μg/mL、6μg/mL、12μg/mL、18μg/mL、24μg/mL、30μg/mL的标准曲线，命名为标准曲线A。

(3)分别吸取钾标准溶液0mL、0.5mL、1mL、2mL、3mL、4mL于50mL容量瓶中，用乙酸铵定容，即得到浓度为0μg/mL、1μg/mL、2μg/mL、4μg/mL、6μg/mL、8μg/mL的标准曲线，命名为标准曲线B。

4 实验结果与讨论

4.1 采用标准曲线A的测定结果与讨论

将前处理样品采用标准曲线A进行测定，标准曲线相关性R2=0.999，满足实验要求(如图1)。

依据实验结果可知(如表3)：同一个样品的平行样1和平行样2的测定结果误差在5%以内，满足标准规定的平行相对误差范围，表明了此次测定数据具有较高的精确度。按照速效钾测定标准规定的标准曲线A测定样品值的效果较差，只有标样GBW07412测定结果在标准值要求范围内，而其他标样的测定结果值均呈不同程度的偏小，且偏小程度没有一定的规律性，通过系数校正后部分样品校正值仍不在标准值范围内。其主要原因是标准曲线的测定范围为0-300 mg/kg，当样品的测量值超过曲线范围内，虽经过稀释至曲线范围内，但待测溶液的基质发生变化，且二次曲线的对稀释后的样品的测定准确度变差，最终导致测量的数据偏低。

表3 采用曲线A样品速效钾含量测定数据表

4.2 采用标准曲线B的测定结果与讨论

将前处理样品采用标准曲线B进行测定，标准曲线相关性R2=0.999，满足实验要求(如图2)。

图2 标准曲线B

依据表4实验结果可知：平行样1和平行样2的测定结果值的重复性误差小于5%,表明了数据具有较高的精确度；所有标样的测定结果均在标准值的范围内，表明了数据具有较高的准确度。采用标准曲线B虽与速效钾测定标准规定的曲线浓度不一致，但将曲线浓度降低后，更能准确地测定速效钾高含量稀释后的真实值。故该方法得到验证后，可针对速效钾含量较高(大于300 mg/kg)的样品使用。

表4 采用曲线B样品速效钾含量测定数据表

5 结论

本文在弄清钾元素对植物的作用以及在土壤中赋存状态的前提下，阐述了原子吸收光谱法的测定原理；明确了测定速效钾所采用方法、仪器及试剂；详细阐明了速效钾测定的前处理过程及标准曲线的配置。对实验结果进行讨论分析，认为采用标准曲线A测定的实验结果虽有较高的精确度，但高含量速效钾的准确度较差；而采用标准曲线B测定的实验结果精确度和准确度都较高。因此，对于速效钾含量大于300 mg/kg的样品，选用浓度较低梯度的标准曲线具有更高的准确性，以期为土壤高含量速效钾的检测提供借鉴。