土壤电导率(Soil Electrical Conductivity, 简称 EC)是衡量土壤溶液中可溶性盐分含量的重要指标,它反映了土壤的盐渍化程度、养分状况以及对植物生长的潜在影响。准确测定土壤电导率对于农业生产、环境监测和土壤科学研究至关重要。
下面是土壤电导率测定的主要方法、步骤和注意事项:
一、 测定原理
土壤电导率是指在一定条件下,土壤溶液传导电流的能力。其单位通常为 毫西门子/厘米 (mS/cm) 或 微西门子/厘米 (μS/cm)(1 mS/cm = 1000 μS/cm)。土壤中的可溶性盐(如 Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Cl⁻, SO₄²⁻, NO₃⁻ 等)越多,离子浓度越高,电导率就越大。
二、 主要测定方法
根据样品处理方式的不同,主要有以下几种方法:
1. 土壤浸提液法(实验室标准方法)
这是准确、常用的实验室测定方法,通过制备特定比例的土壤-水混合物来测定。
常用浸提比例:
饱和浸提液 EC (ECₑ):将土壤加水至饱和状态(刚好能捏成团但不渗水),离心或抽滤获取饱和浸提液,测定其电导率。这是评估盐渍化z可靠的方法,但操作复杂。
1:5 土水比 (EC₁:₅):1份风干土壤 + 5份去离子水,振荡30分钟,静置澄清后取上清液测定。
1:1 土水比 (EC₁:₁):1份新鲜原状土 + 1份去离子水,混合后直接测定。此法快速,但受土壤含水量影响大。
5:1 土水比 (EC₅:₁):5份风干土壤 + 1份去离子水,混合后测定。适用于自动化快速检测。
测定步骤(以 EC₁:₅ 为例):
采样与预处理:采集代表性土壤样品,风干、研磨、过2mm筛。
配制悬浊液:称取一定量(如10g)过筛土壤,加入50mL去离子水于烧杯或三角瓶中。
振荡:用磁力搅拌器或摇床振荡30分钟,使可溶性盐充分溶解。
静置:停止振荡后静置30分钟以上,待土壤颗粒沉降。
测定:将电导率仪的电极插入上清液中,待读数稳定后记录 EC 值。同时记录溶液温度(电导率受温度影响,仪器通常有自动温度补偿功能)。
清洗:测定后立即用去离子水冲洗电极。
优点:结果准确、可重复性好,便于不同研究间比较。
缺点:耗时较长,需要实验室设备。
2. 直接插入式传感器法(田间快速测定)
使用便携式土壤电导率计(TDR、FDR或四电极探针)直接插入土壤中进行测量。
原理:探头插入土壤后,通过测量土壤的介电常数或直接测量两电极间的电阻来推算电导率。
优点:快速、便捷,可实现原位、实时、多点测量,适合大面积普查和动态监测。
缺点:
受土壤水分含量、容重、温度等影响较大。
测量的是“表观电导率”,与实验室浸提液 EC 存在差异,通常需要校准。
探头易受土壤摩擦损坏。
3. 时域反射法 (Time Domain Reflectometry, TDR)
一种先进的田间测量技术,通过测量电磁波在土壤探针中的传播速度和衰减来同时测定土壤含水量和电导率。
优点:精度高,可同时测水、测盐,非破坏性。
缺点:设备昂贵,数据解读较复杂。
三、 电导率仪的使用与校准
校准:使用前必须用标准氯化钾 (KCl) 溶液(如 0.01 mol/L, EC ≈ 1413 μS/cm @ 25°C)进行校准。
温度补偿:大多数现代电导率仪具有自动温度补偿 (ATC) 功能,将读数校正到 25°C 的标准值。
电极维护:保持电极清洁,避免油污或沉淀物附着,使用后及时清洗。
四、 结果解读
EC < 0.8 mS/cm:低盐度,对大多数作物无害。
0.8 - 1.5 mS/cm:中等盐度,敏感作物可能受影响。
1.5 - 3.0 mS/cm:高盐度,多数作物生长受抑制。
> 3.0 mS/cm:极高的盐度,仅耐盐作物可生长。
注意:不同浸提方法得到的 EC 值不能直接比较。例如,ECₑ > EC₁:₅ > EC₁:₁。在报告结果时必须注明测定方法。
五、 注意事项
使用去离子水或蒸馏水,避免自来水中的离子干扰。
土壤样品应具有代表性,避免局部异常点。
测定过程中保持温度稳定。
电极不要触碰容器底部或壁面。
对于田间传感器,确保探头与土壤紧密接触,无空气间隙。
六、 相关标准
中国国家标准:
NY/T 1121.16-2006 《土壤检测 第16部分:土壤水溶性盐总量的测定》
GB/T 22104-2008 《土壤质量 氟化物的测定 离子选择电极法》(涉及电导法原理)
国际标准:如 USDA、ISO 等也有相关指南。
来源:网络
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