🌿 土壤中的有效镁——沙赫特沙贝尔法（用氯化钙浸提，以钛黄分光光度法或原子吸收法测定）
三句话速览
把土壤用浓度为 0.0125 mol·dm⁻³ 的氯化钙溶液浸泡（沙赫特沙贝尔试验，1960 年），进入浸提液的镁被认为是植物可利用的形态。该检测依据 PN-R-04020:1994 + Az1:2004；所测形态：有效镁——用 CaCl₂ 溶液浸提出的那一部分，视为可移动、对植物可能可利用的形态。整个程序共 10 个步骤；主要用于：地区农业化学站受农民委托进行的矿质土壤丰缺检验、在以 P、K、Mg 平衡为基础的施肥咨询体系中确定镁肥用量、酸性土壤施石灰和施镁需求的评定——标准适用范围中指明的主要应用领域。
要点速览
- 标准: PN-R-04020:1994 + Az1:2004
- 类别: 环境
- 操作步骤数: 10
- 所测形态: 有效镁——用 CaCl₂ 溶液浸提出的那一部分，视为可移动、对植物可能可利用的形态
- 浸提剂: 氯化钙 0.0125 mol·dm⁻³，pH 7.0（沙赫特沙贝尔试验，1960 年）
- 土 : 液比: 1 : 10（m/V）——5 g 土壤配 50 cm³ 浸提剂（依 IUNG 的说明）
概述
用这种方法测定的镁是所谓有效形态——不是土壤中镁的全部储量，而是能被中性盐稀溶液浸出、并被公认为植物可利用的那一部分。该试验由沙赫特沙贝尔于 1960 年提出；浸提剂是 pH 7.0 的氯化钙，浸提的原理是溶解。在波兰的施肥咨询中使用浓度为 0.0125 mol·dm⁻³ 的 CaCl₂ 溶液。该方法在战后由德国的施肥咨询移植而来，并连同现成的界限数值一起引入农业实践；到 20 世纪 70 年代扩展了界限数值的范围，并为它制定了波兰标准。
标准包括两种最后测定的方法：用钛黄的分光光度法以及原子吸收光谱法（在农业化学站的实践中，测定用 AAS 技术完成）。除测定本身之外，标准还规定试剂的纯度、称量的精度、土壤浸提液的制备、空白试验、结果的计算和最终结果，以及土壤中镁含量的评定。如 PKN 目录卡片所述，测定镁应使人能正确评定土壤质量，以便确定施肥需求，主要针对需要施石灰和施镁的酸性土壤。
单是数字结果，若不对照丰缺等级就没有意义，而镁的等级——与磷不同——取决于土壤的农艺类别（极轻、轻、中、重；按波兰土壤学会的划分，以小于 0.02 mm 粒级的含量为依据）。同样的镁含量在极轻土上意味着的等级不同于在重土上，所以评定丰缺还需要同时做颗粒组成分析。波兰的丰缺等级分为五级：极低、低、中、高和极高。
标准的状态——在把它写入认可范围之前应予核对的事项。按 PKN 的目录卡片，标准 PN-R-04020:1994（1994 年 10 月 3 日发布，4 页，KT 90 耕作与园艺，ICS 13.080.10）已于 2020 年 9 月 25 日撤销；其补充件 PN-R-04020:1994/Az1:2004 也已撤销。卡片未指出代替标准，而某地区农业化学站的检验委托单直接把它注明为「norma wycof. bez zastąp.」[标准已撤销，无代替]——尽管如此，在提供有效镁测定服务时仍援引它。实际上这意味着一种没有现行标准的方法，靠施肥咨询体系和各站的程序维持在流通之中。
本说明不包含的内容：标准的完整文本我们没有见过——PKN 只有偿提供。称样量、浸提剂体积、振荡的方式和时间以及界限数值，我们是按 IUNG-PIB 的出版物和 IUNG 的施肥说明给出的，而不是按标准；各来源之间的差异我们在下面直接标出。钛黄溶液的组成和配制、测量波长、原子吸收光谱仪的工作条件、测定限以及对精密度的要求，必须取自标准文本或实验室的检验程序——我们不去猜测。
方法原理
把经 1 mm 筛孔筛过的风干土壤，按土 : 液 1 : 10（m/V）的比例用浓度为 0.0125 mol·dm⁻³ 的氯化钙溶液浸泡——按 IUNG 的说明为 5 g 土壤配 50 cm³ 溶液。IUNG-PIB 的研究把沙赫特沙贝尔试验归为原理是「溶解」的方法（浸提剂为 pH 7.0 的 CaCl₂）——进入溶液的是植物易于利用的镁形态。把悬浮液混匀，然后过滤——每个样品用一张滤纸。关于浸提时间，各来源给出两种做法：IUNG-PIB 比较各土壤试验的研究指出静态法（不振荡）1440 min，而 IUNG 关于果树施肥的说明依卡尔切夫斯卡和卡巴瓦给出在回转式振荡器上以每分钟 40 转振荡 120 分钟；工作之前必须确定在具体程序中适用哪一种。在澄清的滤液中，镁用钛黄分光光度法或原子吸收光谱法测定——两种方法都在标准之中，农业化学实践中使用 AAS。结果换算为土壤中的镁含量（每 100 g 土壤若干 mg Mg），并与所测土壤农艺类别相应的界限数值比较。
应用领域
- 地区农业化学站受农民委托进行的矿质土壤丰缺检验
- 在以 P、K、Mg 平衡为基础的施肥咨询体系中确定镁肥用量
- 酸性土壤施石灰和施镁需求的评定——标准适用范围中指明的主要应用领域
- 根据土壤分析对果树和种植园施肥（样品至少每 3 年采一次）
- 全国土壤化学肥力的监测——KSChR 的中央结果数据库，每年约 25 万项 pH、P、K 和 Mg 的分析
- 关于用通用的 Mehlich 3 法校准和取代现有土壤试验的科学研究
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 所测形态 | 有效镁——用 CaCl₂ 溶液浸提出的那一部分，视为可移动、对植物可能可利用的形态 |
| 浸提剂 | 氯化钙 0.0125 mol·dm⁻³，pH 7.0（沙赫特沙贝尔试验，1960 年） |
| 土 : 液比 | 1 : 10（m/V）——5 g 土壤配 50 cm³ 浸提剂（依 IUNG 的说明） |
| 浸提时间 | 各来源不一致：静态法 1440 min（IUNG-PIB 的研究），或在回转式振荡器上以 40 r/min 振荡 120 min（IUNG 的说明依卡尔切夫斯卡和卡巴瓦） |
| 最后测定 | 用钛黄的分光光度法或原子吸收光谱法（农业化学实践中为 AAS） |
| 结果形式与界限数值 | 每 100 g 土壤若干 mg Mg；五个丰缺等级（极低 → 极高），各农艺类别的阈值各不相同 |
| 标准状态 | PN-R-04020:1994 + Az1:2004 已于 2020 年 9 月 25 日撤销，无代替；农业化学站仍在援引它 |
标准
- 标准编号
- PN-R-04020:1994 + Az1:2004
- 标准名称（波兰语）
- Analiza chemiczno-rolnicza gleby — Oznaczanie zawartości przyswajalnego magnezu
分步操作程序
-
样品的采集
用埃格纳取土杖或土钻采取土壤样品（没有这些工具时用铁锹，切取深度和宽度相当的土片）。把同一均一地块的各个单样充分混匀，取约 1 kg 土壤供分析。不要在施肥之后或大雨之后立即采样。
-
样品的制备
把样品在阴凉处风干（风干质量），转入布袋或聚乙烯袋中，分析之前过筛孔直径 1 mm 的筛。
-
称样
称取 5 g 风干土壤；称量精度按标准。
-
浸提
加入 50 cm³ 浓度为 0.0125 mol·dm⁻³ 的氯化钙溶液（土 : 液 1 : 10 m/V），并按实验室程序采用的方案进行浸提：静态 1440 min，或在回转式振荡器上以 40 r/min 振荡 120 min。
-
过滤
把悬浮液过滤（每个样品一张滤纸），直至得到供测定镁用的澄清滤液。
-
空白试验
同时做空白试验——不加土壤，走完整个程序；标准把它规定为测定的组成部分。
-
最后测定
用标准所含两种方法之一测定滤液中的镁：用钛黄分光光度法，或用原子吸收光谱法，并以已知镁浓度的标准溶液校准。
-
结果的计算
把滤液中的镁浓度换算为土壤中的含量，以每 100 g 土壤若干 mg Mg 表示，并计入称样量、浸提剂体积和空白试验的结果。
-
丰缺的评定
确定土壤的农艺类别（需要颗粒组成分析——小于 0.02 mm 粒级的含量），并按该类别相应的界限数值读出丰缺等级：极轻土为极低 <1.0、低 1.1–2.0、中 2.1–4.0、高 4.1–6.0、极高 >6.0 mg Mg/100 g；轻土相应为 <2.0 / 2.1–3.0 / 3.1–5.0 / 5.1–7.0 / >7.0；中土为 <3.0 / 3.1–5.0 / 5.1–7.0 / 7.1–9.0 / >9.0；重土为 <4.0 / 4.1–6.0 / 6.1–10.0 / 10.1–14.0 / >14（来源表格对两个相邻等级给出同一数值 10.0——评定处于界限上的结果时，应以 IUNG 现行版建议中的数字为准）。
-
报告
给出有效镁的含量、土壤的农艺类别和丰缺等级，以及所援引的标准并附其已撤销的信息——实验室应指明测定所依据的是哪一份程序。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| 筛孔 1 mm 的实验室筛 | 为浸提准备风干样品 | — |
| 分析天平 | 称取 5 g 土壤；称量精度由标准规定 | — |
| 配回转式振荡器的浸提用瓶或容器 | 振荡方案——40 r/min；静态方案不需要振荡器 | — |
| 带滤纸的过滤装置 | 每个样品一张滤纸 | — |
| 紫外—可见分光光度计 | 用钛黄测定的方案 | — |
| 原子吸收光谱仪（AAS） | 农业化学站采用的方案 | — |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 氯化钙——浸提溶液 0.0125 mol·dm⁻³ | — | 沙赫特沙贝尔试验的浸提剂，pH 7.0；正是它的浓度决定结果能否与界限数值相比较——不得用别的方法中的溶液代替 |
| 钛黄——镁的显色试剂 | — | 标准适用范围中指明的分光光度方案；组成、溶液的配制和测量波长由标准给出 |
| 镁标准溶液 | — | 用于绘制校准曲线；按最后测定所用技术配制 |
| 标准所规定纯度的水和试剂 | — | 标准规定试剂的纯度——空白试验是程序的组成部分 |
职业健康与安全
- 氯化钙溶液是化学侵蚀性不大的试剂，但盐的粉尘和溶液对眼睛有刺激作用——操作时戴护目镜和手套，不得用口吸移液管。
- 用钛黄的方案是与有机染料及其溶液打交道——应在通风柜内配制，避免接触皮肤并避免吸入固态试剂的粉尘。
- 带火焰的原子吸收光谱仪意味着加压可燃气体和明火——需要燃烧器上方有效的排风、燃气管路密封性检查以及操作人员的培训。
- 土壤的干燥和过筛会产生矿物粉尘——应在通风条件下操作，必要时戴防尘口罩。
- 土壤样品可能来自施用过污泥或有机肥的地块——应按微生物学上可能污染的材料对待，工作后洗手。
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-R-04020:1994 + Az1:2004 — 《Analiza chemiczno-rolnicza gleby — Oznaczanie zawartości przyswajalnego magnezu》。
该方法的原理是什么？
把经 1 mm 筛孔筛过的风干土壤，按土 : 液 1 : 10（m/V）的比例用浓度为 0.0125 mol·dm⁻³ 的氯化钙溶液浸泡——按 IUNG 的说明为 5 g 土壤配 50 cm³ 溶液。
测量范围和准确度是多少？
所测形态：有效镁——用 CaCl₂ 溶液浸提出的那一部分，视为可移动、对植物可能可利用的形态；浸提剂：氯化钙 0.0125 mol·dm⁻³，pH 7.0（沙赫特沙贝尔试验，1960 年）；土 : 液比：1 : 10（m/V）——5 g 土壤配 50 cm³ 浸提剂（依 IUNG 的说明）；浸提时间：各来源不一致：静态法 1440 min（IUNG-PIB 的研究），或在回转式振荡器上以 40 r/min 振荡 120 min（IUNG 的说明依卡尔切夫斯卡和卡巴瓦）。
完成检测需要多长时间？
整个程序共 10 个步骤。标准未对每个步骤给出时长——实际用时取决于实验室自身的操作程序。
需要哪些设备？
筛孔 1 mm 的实验室筛、分析天平、配回转式振荡器的浸提用瓶或容器、带滤纸的过滤装置、紫外—可见分光光度计、原子吸收光谱仪（AAS）。
该检测用于哪些场景？
地区农业化学站受农民委托进行的矿质土壤丰缺检验；在以 P、K、Mg 平衡为基础的施肥咨询体系中确定镁肥用量；酸性土壤施石灰和施镁需求的评定——标准适用范围中指明的主要应用领域；根据土壤分析对果树和种植园施肥（样品至少每 3 年采一次）；全国土壤化学肥力的监测——KSChR 的中央结果数据库，每年约 25 万项 pH、P、K 和 Mg 的分析；关于用通用的 Mehlich 3 法校准和取代现有土壤试验的科学研究。
需要采取哪些安全防护措施？
氯化钙溶液是化学侵蚀性不大的试剂，但盐的粉尘和溶液对眼睛有刺激作用——操作时戴护目镜和手套，不得用口吸移液管。；用钛黄的方案是与有机染料及其溶液打交道——应在通风柜内配制，避免接触皮肤并避免吸入固态试剂的粉尘。；带火焰的原子吸收光谱仪意味着加压可燃气体和明火——需要燃烧器上方有效的排风、燃气管路密封性检查以及操作人员的培训。；土壤的干燥和过筛会产生矿物粉尘——应在通风条件下操作，必要时戴防尘口罩。；土壤样品可能来自施用过污泥或有机肥的地块——应按微生物学上可能污染的材料对待，工作后洗手。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-R-04020。