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土壤农化分析实验方法的改进和

通过长期从事土壤农化分析实验课的准备和教学工作,结合学生上课的实际情况,提出一些实验内容及方法的改进措施,并在实践中不断完善,以期提高实验效果.本校土壤农化分析实验课有48学时,实验内容丰富,涉及到土壤、植物和肥料的养分含量测定,测定方法使用的均是行业标准或文献上常用的方法,但通过对方法的研究,一个分析项目有几个方法可以使用,每个方法都有其利弊,为了增强学生的兴趣和理解能力,选择其中几个实验,将每个实验1个方法改为每个实验2个方法,让学生不仅对实验课有浓厚的兴趣,还加深记忆和理解,更好地掌握实验课内容.资源环境科学专业的“土壤农化分析”实验课安排了11次实验,分别是土壤有效氮、磷、钾、硼、铜、锌、铁、锰测定,土壤有机质和土壤交换性钙、镁测定,植株氮、磷、钾测定,过磷酸钙中有效磷的测定,蔬菜中还原型维生素C总量测定.因为实验学时有限,首先选择这些项目中的5个实验进行实验方法的改进与探索,分别是土壤有机质测定、碱解氮测定、有效硼测定、蔬菜中还原型维生素C总量测定和土壤交换性钙、镁测定,这些项目均有多个测定方法,选择两个比较常用的测定方法,使实验课更加充实,让学生加深对该指标的认识与理解.在之前的测定方法(实验方法一)的基础上,增加现在文献上常用的其它方法.具体实验项目及实验方法见表1.

1 土壤有机质测定

土壤有机质含量高低是评价土壤肥力的一个重要指标,因此,测定土壤有机质含量具有十分重要的意义.准确而快速地测定土壤中有机质含量,不仅为测土配方施肥提供数据依据,也为其它元素的测定提供参考数据.目前,土壤有机质含量测定过程中,使用较为普遍的方法是在过量的浓H2SO4存在条件下,用过量的氧化剂K2Cr2O7氧化有机碳,剩余的氧化剂用标准FeSO4溶液回滴.其氧化条件是:国标GB7857－87规定用油浴控温在170 ℃-180 ℃,使溶液从发生气泡开始保持沸腾5 min.此方法保持温度较难,石蜡浴污染大,试管等器皿很难清洗,因此,一般上课时使用的是消煮炉270 ℃-280 ℃消煮,保持沸腾5 min.比起传统的油浴加热,沸水浴具有加热环境较均匀,操作方便,容易掌握等优点,因此,增加恒温沸水浴水合热法,沸水水浴加热15 min,后续操作都一样.

2 土壤有效硼测定

目前国内在土壤、植物硼的测定中应用较为普遍的是姜黄素法和甲亚胺比色法.姜黄素比色法灵敏度高于其它比色法,但姜黄素与硼络合而形成的玫瑰花青苷需要在无水条件下进行,操作复杂、费时,显色时脱水蒸发温度、蒸干时间和空气湿度等因素都必须尽量保持一致,否则测定值重现性不好,测定结果误差较大.因此,近年来国内外很多研究者采用0.01 mol/LCaCl2作为浸提剂,用甲亚胺比色法测硼.甲亚胺比色法测硼是基于甲亚胺与硼作用产生的甲亚胺－硼酸复合物能在水溶液中显棕,操作简便,准确,快速,测定的浓度范围广,适用于自动化分析,近年已广泛应用在水、土壤和植物中硼的分析.甲亚胺比色法的主要缺点是植株样本分解或土壤提取溶液中可能存在的浅会给测定结果带来误差,而甲亚胺显色剂本身的颜色在420 nm处也有较高的吸收,因此,本实验增加了姜黄素比色法,让学生自己感受每种方法的利弊,便于更好地理解和掌握该实验的目的及测定方法.

3 土壤交换性钙、镁测定

一般土壤中,交换性盐基以Ca2+为主,Mg2+次之,K+、Na+较少,交换性Ca2+、Mg2+、K+直接影响着土壤的盐基饱和度,因此,土壤交换性钙、镁对土壤的肥力具有重要的影响.钙、镁是作物中最重要的两种中量营养元素,其含量的多少是反映土壤供钙、镁能力的一个重要指标.因此,土壤中交换性钙、镁的测定尤为重要,目前土壤中交换性钙、镁测定最常用的方法是乙酸铵—离心机浸提—原子吸收光谱法.该离心浸提法浸提需反复进行3次-5次,过程冗杂,效率较低.浸提好后定容250 mL,试剂需求量大,所以该方法制备浸提液过程繁杂,速度慢,每批制备的样品数量少,消耗试剂量大,成本高.用EDTA提取振荡30 min,过程简单,定容所需试剂量小(50 mL),且可以大批量振荡浸提,大大缩短浸提时间及流程,节约试剂,减少成本,特别适用于对大批样品的检测,因此,本实验增加了EDTA提取震荡30 min,原子吸收分光光度法.

4 蔬菜中还原型维生素C测定

还原型维生素C常用的测定方法有碘酸法、极谱法、荧光法、2,6－二氯靛酚滴定法、荧光分光光度法等.在能满足测定范围和测定精度要求的前提下,原则上选择低廉的仪器设备和简单易行的测定方法.目前,水果、蔬菜样品中测定还原型维生素C常用的方法是2,6－二氯靛酚滴定法,近年来有人提出用钼蓝比色法测定还原型维生素C,因磷钼酸盐被还原型维生素C还原后,生成亮蓝色的钼蓝络合物,其颜色变化与样品中还原型维生素C含量多少成正比.由于2,6－二氯靛酚在滴定蔬菜样品时,受到蔬菜水果自身颜色的干扰,终点很难判断,从而带来很大误差.而钼蓝比色法因不受样液颜色的影响,减少人为误差,其准确度和精确度均较高于2,6－二氯靛酚滴定法,且该法操作简便、快速.

5 土壤碱解氮测定

土壤碱解氮含量的高低是评价土壤肥力的重要指标,根据国家相关标准,土壤碱解氮通常采用碱解扩散法测定.在实验课上,用碱解扩散法测定用时比较短,人为操作误差大,为了加深学生的理解及增加实验课内容,增加了比色法测定碱解氮.比色法用硫酸吸收代替硼酸吸收铵态氮,将滴定法改为比色法(用奈氏试剂比色).经试验,比色法优于扩散滴定法,其精度高,重现性好,人为误差小.不同肥力土壤和不同浓度铵态氮标准液的回收率均在97 %-106 %范围内.比色法操作简便,易于掌握,适用于批量土样的分析.

通过对实验方法的调整,使土壤农化分析实验课内容更充实,在有限的学时内,让学生接触更多的实验内容.通过不同方法之间的比较,力求让学生掌握更多的实验方法和技能.实验内容的增加,使每位同学都有机会参与其中,分工合作,从而调动了学生的积极性.实验过程既遵循了常规方法,又引进了课本以外的操作方法,让学生自己总结出各个方法的利弊之处.学生通过亲自操作和实验结果对比,比单纯的课堂教学更易理解和接受,而且方法的多样性,使实验更具可比性和可信度,从而加深了学生对实验目的和过程的理解.

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