酸堿性（pH）是土壤重要的化學(xué)性質(zhì)之一，不僅影響土壤微生物活性，對(duì)土壤中養(yǎng)分存在的形態(tài)和有效性、土壤的理化性狀以及植物的生長發(fā)育都有很大的影響。近10年來，隨著化肥的施用量不斷增長，土壤酸化問題尤其嚴(yán)重。因此，找到一種能夠準(zhǔn)確、快速的測(cè)定土壤pH對(duì)評(píng)估耕地質(zhì)量和制訂相應(yīng)合理的改良措施具有重要指導(dǎo)作用。常用的pH測(cè)試方法主要有pH試紙、混合指示劑比色法和電極電位法?，F(xiàn)實(shí)過程中受測(cè)試精度和設(shè)備價(jià)格的限制，電極電位法因其快速、準(zhǔn)確的獲取結(jié)果而被廣泛采用。截至目前為止，國內(nèi)在科研和實(shí)際生產(chǎn)中土壤pH測(cè)定的主要依據(jù)是國家林業(yè)局1999年發(fā)布的《森林土壤pH的測(cè)定》（LY/T1239—1999）和農(nóng)業(yè)部2006年發(fā)布的《土壤檢測(cè)》第二部分《土壤pH的測(cè)定》（NY/T1121.2—2006）以及農(nóng)業(yè)部2007年發(fā)布的（NY/T1377—2007）等標(biāo)準(zhǔn)。

2005年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織發(fā)布了《土壤質(zhì)量-pH的測(cè)定》（ISO 10390：2005）的國際標(biāo)準(zhǔn)。比較土壤pH國際標(biāo)準(zhǔn)與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法的差異，主要表現(xiàn)在液土比大小、振蕩時(shí)間和靜置時(shí)間等的不一致（表1）。也有研究表明，使用不同的液土比對(duì)土壤pH進(jìn)行測(cè)試，通過對(duì)測(cè)試結(jié)果線性回歸是可以實(shí)現(xiàn)不同測(cè)定方法結(jié)果之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，但是目前采用國際國內(nèi)2種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定不同耕地類型土壤pH的比較分析尚未見報(bào)道，這也限制了國際標(biāo)準(zhǔn)在國內(nèi)的廣泛應(yīng)用。

表1國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)待測(cè)液制備條件差異

中國幅員遼闊，耕地面積約1.3億hm2，占國土面積的13.5%左右，作物種植和耕地類型多樣，不同耕地類型土壤的pH差異也很大，其表層土壤的pH為4.5~8.5。測(cè)定耕地土壤的pH多采用國內(nèi)方法，不同研究采用的液土比不盡相同，主要采用2.5∶1和5∶1兩種，致使測(cè)定的結(jié)果之間存在差異；除此之外，耕地土壤內(nèi)含物比較復(fù)雜，浸提靜置后，一些難溶性雜質(zhì)會(huì)懸浮在浸提液中對(duì)pH的測(cè)試造成一定的影響，長期如此也會(huì)縮短測(cè)試電極的使用壽命，因此使用過濾手段降低這一因素的影響很有必要。本研究以中國幾種不同耕地類型土壤為研究對(duì)象，使用國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定pH，分析比較2種標(biāo)準(zhǔn)之間的差異和相關(guān)性，增加浸提液過濾處理，對(duì)影響pH測(cè)定因素進(jìn)行分析探討，旨在為耕地土壤pH的測(cè)試提供指導(dǎo)，以期獲得一種詳盡、實(shí)用和重復(fù)性好的檢測(cè)方法。

1材料與方法

1.1樣品的采集與制備

不同地區(qū)耕地土壤樣品采集：每個(gè)耕地選取種植作物、基本均勻的耕地，布設(shè)5個(gè)50 m×50 m的樣地，每個(gè)樣地按“S”行布點(diǎn)取樣20份，采樣深度為0~20 cm，將20份土樣去除植物根系石塊，混勻后用四分法裝至樣品袋帶回實(shí)驗(yàn)室分析。土壤樣品室內(nèi)風(fēng)干，去除殘留的植物根系，壓碎后過2 mm篩保存。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

中國標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1239—1999、NY/T 1121.2—2006和NY/T 1377—2007 3種土壤pH的測(cè)試方法與國際標(biāo)準(zhǔn)之間的差異主要是待測(cè)液制備條件的差異。本研究主要依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 1121.2—2006）的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，以水為浸提液，分別設(shè)置了4組試驗(yàn)，通過控制水土比、振蕩時(shí)間和測(cè)試液是否過濾研究影響pH測(cè)定結(jié)果的因素，比較2種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定結(jié)果之間的差異，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。

表2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3土壤pH的測(cè)定

國際標(biāo)準(zhǔn)采用量匙量取土壤。試驗(yàn)用水為二級(jí)水標(biāo)準(zhǔn)并去除CO2，試驗(yàn)溫度均控制在（20±2）℃，使用丹麥UnisensePH微電極測(cè)定，電極使用復(fù)合電極（LE438），每個(gè)土樣做3次重復(fù)，求平均值。

1.4數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均用SAS 8.0分析，并用Excel 2007作圖。

2結(jié)果與分析

2.1水土比對(duì)土壤pH測(cè)定的影響

在改變水土比的條件下，不同耕地類型土壤pH的測(cè)定結(jié)果見表3。從總體來看，當(dāng)水土比從2.5∶1提高到5∶1時(shí)，相同前處理?xiàng)l件下從水稻土（南方）到水稻土（北方）pH分別平均增加0.10、0.07、0.08、0.05和0.10個(gè)單位。

2.2振蕩時(shí)間及測(cè)試液過濾對(duì)土壤pH測(cè)定的影響

在改變振蕩時(shí)間和測(cè)試液過濾條件下，不同耕地類型土壤pH的測(cè)定結(jié)果經(jīng)方差分析表明，隨著振蕩時(shí)間的增加，同種耕地類型土壤，相同水土比條件下，無論浸提液是否過濾，各種耕地類型土壤pH均未表現(xiàn)出明顯的變化（表3）。

表3不同水土比和振蕩時(shí)間下pH測(cè)定結(jié)果（平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差）

2.3 pH測(cè)定影響因素方差分析

雙因素方差分析（表4）顯示，依據(jù)試驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的結(jié)果，土壤pH的測(cè)定主要受水土比的影響，振蕩時(shí)間和水土比之間無顯著的交互作用。

表4影響因素方差分析

2.4國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定結(jié)果比較分析

2.4.1國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)土壤pH測(cè)定結(jié)果的比較國際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定不同耕地土壤pH的平均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為7.01±0.04、6.19±0.02、8.10±0.02、5.09±0.02和7.52±0.03，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T 1121.2—2006）測(cè)試結(jié)果平均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為6.91±0.02、6.12±0.02、8.02±0.04、5.04±0.01和7.43±0.03，兩者標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的結(jié)果之間基本無差異（圖1）。

圖1國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定耕地土壤pH結(jié)果比較

2.4.2國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定結(jié)果相關(guān)性分析對(duì)使用國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T1121.2—2006）的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行相關(guān)性分析（圖2），結(jié)果表明2種標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定結(jié)果達(dá)到極顯著相關(guān)（R2=0.999 2，P<0.000 1），其相關(guān)性方程為y=0.988 7x-0.001 6，表明這2種方法測(cè)試的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

圖2國際標(biāo)準(zhǔn)與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試結(jié)果相關(guān)性分析

3討論

土壤pH是影響土壤肥力的一個(gè)重要指標(biāo)，其不僅影響土壤微生物活性，而且影響土壤理化性質(zhì)以及植被對(duì)土壤有效養(yǎng)分的吸收和利用。因此，準(zhǔn)確測(cè)定土壤pH對(duì)耕地質(zhì)量的管理和評(píng)估具有重要意義。

本研究采用國際和國內(nèi)（NY/T 1121.2—2006）標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定不同耕地類型土壤pH，對(duì)2種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行比較分析，設(shè)置了不同水土比、振蕩時(shí)間和浸提液過濾過程，研究其對(duì)pH測(cè)定的影響。研究結(jié)果表明，只有液土比對(duì)土壤pH測(cè)定產(chǎn)生一些影響，但不顯著，另外2個(gè)因素對(duì)土壤pH測(cè)定影響甚微。國際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定土壤pH采用體積比（水土比為5∶1），可以適用于所有類型的種植土壤，而中國對(duì)土壤pH測(cè)試都使用質(zhì)量比，這樣勢(shì)必會(huì)增加一定的工作強(qiáng)度。

pH測(cè)試方法放入國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)振蕩時(shí)間都有不同的要求，本研究結(jié)果表明，在5~60 min，振蕩時(shí)間對(duì)土壤pH測(cè)試沒有顯著影響，因此，在分析大批量或者超大批量的土壤pH時(shí)，可以采用振蕩5 min即可滿足測(cè)試要求，縮短工作時(shí)間，提高工作效率。另外，由于耕地土壤內(nèi)含物質(zhì)比較復(fù)雜，土壤樣品浸提后，一些難溶物，特別是漂浮的微小雜質(zhì)會(huì)對(duì)pH計(jì)的電極產(chǎn)生一定的干擾，從而降低pH計(jì)測(cè)試的精度，延長儀器測(cè)試樣品的穩(wěn)定時(shí)間。依據(jù)儀器工程師的使用建議，本研究增加了對(duì)浸提液進(jìn)行過濾的環(huán)節(jié)，同時(shí)也保證過濾和測(cè)試整個(gè)過程在120 min內(nèi)全部完成。研究發(fā)現(xiàn)，浸提液過濾對(duì)土壤pH測(cè)試結(jié)果沒有任何影響，并且浸提液經(jīng)過濾后，測(cè)試液大部分處于澄清狀態(tài)，儀器測(cè)試穩(wěn)定時(shí)間縮短，重復(fù)性好。

此外，溫度對(duì)土壤pH測(cè)試會(huì)產(chǎn)生較大的影響，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)試溫度沒有做詳細(xì)的規(guī)定，但國際標(biāo)準(zhǔn)在pH計(jì)的校正和測(cè)試環(huán)節(jié)均明確指出需在（20±2）℃條件下進(jìn)行，因此，國際標(biāo)準(zhǔn)在測(cè)試溫度方面的要求明顯高于國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)使用國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定5種不同類型耕地土壤pH測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較分析（圖1），其中果園、大棚西瓜和青稞地土壤從酸性到堿性，國際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定結(jié)果顯著高于國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（P<0.05）。由此可見，酸堿性不同土壤使用不同的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)影響到最終結(jié)果的可比性。本研究中，國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定結(jié)果達(dá)到極顯著相關(guān)（R2=0.999 2，P<0.000 1），其相關(guān)性方程為y=0.988 7x-0.001 6，可以進(jìn)行2種方法結(jié)果的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。吳淑娟等于2018年使用國際標(biāo)準(zhǔn)（土水比1∶5）和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（土水比1∶2.5）對(duì)5種不同的草地土壤pH進(jìn)行了比較研究，并建立了2種方法的線性回歸方程：y=0.946 8x+0.479 1（R2=0.998 8，P<0.000 1），為推進(jìn)土壤pH的測(cè)試使用國際標(biāo)準(zhǔn)提供了有力支撐。

4結(jié)論

國際標(biāo)準(zhǔn)適用于所有類型耕地土壤pH的測(cè)定，與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定結(jié)果具有顯著的相關(guān)性（R2=0.999 2，P<0.000 1），兩者之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換。

振蕩時(shí)間和浸提液過濾對(duì)測(cè)定結(jié)果無顯著影響，但浸提液經(jīng)過濾后，測(cè)試液大部分處于澄清狀態(tài)，儀器測(cè)試穩(wěn)定時(shí)間縮短，重復(fù)性好，且對(duì)pH計(jì)的電極磨損降低，可以提高pH計(jì)電極的使用壽命。