🌿 矿质土壤中的有效钾——埃格纳—里姆法（DL）：用盐酸酸化的乳酸钙浸提，以火焰光度法测定

环境 PN-R-04022

概述

埃格纳—里姆法的 DL 版本（乳酸钙 + 盐酸）在波兰是有效磷和有效钾的法定土壤试验。浸提在于借助用盐酸酸化的乳酸钙 (CH₃·CHOH·COO)₂Ca 把磷和钾的化合物自土壤中浸提出来。该溶液相对于乳酸钙为 0.04 mol·dm⁻³，相对于盐酸为 0.02 mol·dm⁻³；其 pH 为 3.6（IUNG 关于果树的说明给出 pH 3.55，而 IUNG-PIB《研究与报告》中欧洲各试验的汇总给出 pH 3.7；工作之前应以自己程序中的数值为准）。该试剂对氢离子和钙离子都有良好的缓冲能力——这两者正是对土壤中磷化合物溶解度影响最大的因素。

机理是离子交换：由于 Ca²⁺ 和 H⁺ 离子含量高，可交换阳离子 K⁺ 被从土壤吸收性复合体中置换出来。钙的存在同时只使腐殖质化合物略有溶解，因而得到颜色很浅或根本无色的滤液，适合作比色测定（同一滤液中的磷以磷钼蓝的形式用比色法测定）。这种试剂的根本特性，是能把植物所能吸收的那种数量的磷和钾化合物转入溶液。钾用火焰光度法测定，测的是钾光谱着色的强度——标准的适用范围指明的正是这一技术。

结果最常表示为每 100 g 土壤若干 mg K₂O。评定丰缺要用界限数值，而钾的界限数值——与磷不同——对每一种农艺类别的土壤都不同（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）。因此正确评定还需要同时做颗粒组成分析。波兰现行的施肥咨询体系以 P、K、Mg 的平衡为基础：用量应抵偿随产量的带走量，并按土壤丰缺加以修正；自 20 世纪 70 年代起施行五个丰缺等级——极低、低、中、高和极高。

标准的状态。PKN 的目录卡片指出，PN-R-04022:1996（1996 年 3 月 21 日发布，4 页，KT 90 耕作与园艺，ICS 13.080.10）已于 2017 年 6 月 30 日撤销；其补充件 PN-R-04022:1996/Az1:2002 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]——并且在提供有效钾测定服务时仍援引它。另须注意的是，有机土壤适用另一项标准（PN-R-04024），而这里所讨论的仅涉及矿质土壤。IUNG-PIB 多年来一直在研究用通用的 Mehlich 3 法取代埃格纳—里姆和沙赫特沙贝尔试验，并用回归方程换算界限数值。

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、振荡时间、干扰离子的去除方式以及界限数值，我们是按比亚韦斯托克工业大学的实验室讲义以及 IUNG-PIB 的出版物给出的，而不是按标准；各来源之间的分歧（在保持 1 : 50 比例下的称样量和体积、浸提剂的 pH 值）我们直接标出。测定限、精密度要求以及火焰光度计的校准方式，标准没有向我们提供——须取自其文本或实验室的程序。

方法原理

把经 1 mm 筛筛过的风干土壤，用相对于乳酸钙为 0.04 mol·dm⁻³、相对于盐酸为 0.02 mol·dm⁻³、pH 约 3.6 的浸提溶液浸泡，保持土 : 液 1 : 50（m/V）的比例。各来源在不同规模下给出的比例是一致的：5 g 土壤配 250 cm³（比亚韦斯托克工大的实验室讲义）、3 g 配 150 cm³（IUNG-PIB 的分析条件汇总）、2 g 配 100 cm³（IUNG 关于果树的说明）。试剂中的 Ca²⁺ 和 H⁺ 离子把可交换阳离子 K⁺ 自土壤吸收性复合体中置换出来；同时酸性水解使磷化合物释出，所以同一浸提液可测定两种成分。在回转式振荡器上混合 90 分钟（按比亚韦斯托克工大的讲义约 40 r/min，按 IUNG 的说明 30 r/min），随后把悬浮液过滤，弃去最初的 20–30 cm³ 滤液，并使用无磷、无钾的滤纸。自滤液中取 25 cm³，加入 2 cm³ 10 % 的草酸溶液以除去钙（干扰离子），静置 24 h 使草酸钙沉淀沉降。然后在火焰分光光度计上测量钾光谱着色的强度——先测含相应量 K₂O 的校准曲线，再测样品——并由曲线读出钾的含量。结果按公式 mg K₂O/100 g = a·100/s 换算为每 100 g 土壤若干 mg K₂O，其中 a 为 25 cm³ 滤液中 K₂O 的毫克数，s 为与 25 cm³ 滤液相当的土壤质量（克）（在所述程序中为 0.5 g）。

应用领域

• 地区农业化学站中矿质土壤丰缺的常规检验
• 在以养分平衡为基础的施肥咨询体系中确定钾肥用量（Naw-Sald 以及 IUNG 的表格建议）
• 根据土壤分析对果园、苗圃和种植园施肥——样品至少每 3 年采一次，轻土上更频繁
• 全国土壤化学肥力的监测——KSChR 的中央结果数据库每年新增约 25 万项 pH、P、K 和 Mg 的分析
• 在以通用的 Mehlich 3 法取代埃格纳 DL 和沙赫特沙贝尔试验时的比对与校准研究
• 农业化学的教学和实验室培训——自一份土壤浸提液同时测定磷和钾

关键参数

标准

标准编号

PN-R-04022:1996 + Az1:2002

标准名称（波兰语）

Analiza chemiczno-rolnicza gleby — Oznaczanie zawartości przyswajalnego potasu w glebach mineralnych

分步操作程序

1. 样品的采集与制备

   用埃格纳取土杖或土钻采样，把同一均一地块的各单样混匀，取约 1 kg 土壤供分析。在阴凉处风干至风干状态，并过筛孔 1 mm 的筛。

2. 称样

   称取 5 g 干土置于容积约 500 cm³ 的瓶或桶中（在别的规模下应保持土 : 液 1 : 50 的比例）。

3. 加入浸提剂

   加入 250 cm³ 乳酸钙与盐酸的溶液：相对于乳酸钙浓度为 0.04 mol·dm⁻³，相对于 HCl 为 0.02 mol·dm⁻³。

4. 浸提

   在回转式振荡器上混合 90 min（约 40 r/min）。

5. 过滤

   用滤纸过滤，弃去最初的 20–30 cm³ 滤液；使用无磷、无钾的滤纸。同一滤液还用于测定有效磷。

6. 干扰离子的去除

   取 25 cm³ 滤液置于埃格纳试管中，加入 2 cm³ 10 % 的草酸溶液以除去钙，并把试管静置 24 h，直至草酸钙沉淀沉降。

7. 校准曲线

   在火焰分光光度计上测量一系列含相应量 K₂O 的标准溶液的钾光谱着色强度。

8. 样品的测量

   在同一台仪器上、同样的条件下测量被测样品的钾光谱着色强度，随后由校准曲线读出钾的含量。

9. 计算

   按公式 mg K₂O/100 g = a·100/s 算出含量，其中 a 为 25 cm³ 滤液中 K₂O 的毫克数，s 为与 25 cm³ 滤液相当的土壤质量（g）——在所述程序中为 0.5 g。

10. 丰缺的评定

    确定土壤的农艺类别（需要颗粒组成分析），并按现行界限数值（mg K₂O/100 g）读出丰缺等级：极轻土——极低 <2.5、低 2.6–7.5、中 7.6–12.5、高 12.6–17.5、极高 >17.5；轻土—— <5.0 / 5.1–10.0 / 10.1–15.0 / 15.1–20.0 / >20；中土—— <7.5 / 7.6–12.5 / 12.6–20.0 / 20.1–25.0 / >25；重土—— <10.0 / 10.1–15.0 / 15.1–25.0 / 25.1–30.0 / >30。

所需设备与仪器

试剂、培养基与耗材

职业健康与安全

• 浸提溶液中的盐酸有腐蚀性——配制溶液应在通风柜内、戴手套和护目镜进行，把酸倒入水中，绝不可相反。
• 草酸及其 10 % 溶液吞咽有毒并有刺激性——戴手套操作，不得用口吸移液管，残液收入化学废物。
• 火焰光度计使用可燃气体和明火——需要燃烧器上方有效的排风、燃气管路密封性检查和经过培训的操作人员；仪器工作时不得无人看管。
• 容积 500 cm³ 的浸提瓶在回转式振荡器上必须拧紧并加以固定——一旦失去密封，运转中就会洒出酸性溶液。
• 土壤的干燥和过筛会产生矿物粉尘；来自施用过有机肥田块的样品应按微生物学上可能污染的材料对待。

常见问题