在各种自然环境因素和人类活动因素综合作用下,盐类直接参与土壤形成过程,并且以盐(碱)化过程为主导作用而形成的,具有盐化层或碱化层,土壤中含有大量可溶盐类,从而抑制作物正常生长的土壤,称为盐碱土。
土壤盐分在形成过程中比较复杂,盐分组成多样,主要有CO32-、HCO3-、Cl-、SO42-四种阴离子和Ca2+、Mg2+、K+、Na+四种阳离子,合计为八大离子。按照土壤盐分组成划分土壤盐碱类型有:纯苏打、苏打、氯化物、硫酸盐-氯化物、氯化物-硫酸盐、硫酸盐6个类型。
土壤溶液是植物根系生长的重要环境条件。土壤溶液既含有有益于植物的养分,但也可能含有过多的有害于植物的盐分。植物生长过程中对渗透压的反应与土壤溶液的总浓度有密切关系。
在农业种植过程中,合理测量土壤中盐的含量,对正确施肥和作物选择具有十分重要作用。从目前掌握的情况来看土壤盐溶液获取的方法包括浸提法、离心法、加压膜置换法、不混溶置换法等,而盐溶液的分析方法包括电导法和重量法等,这些检测方法在实际中都得到了重要应用。
土壤可溶盐分是用一定的水土比例和在一定时间内浸提出来的土壤中所含有的水溶性盐分,分析土壤中可溶性盐分的阴、阳离子组成;和由此确定的盐分类型和含量,可以判断土壤的盐渍状况和盐分动态。而盐分对作物生长的影响,主要决定于土壤可溶盐分的含量及其组成,和不同作物的耐盐程度,就盐分组成而言,苏打盐分(Na2CO3、NaHCO3)对作物的危害最大,氯化钠次之,硫酸钠相对较轻。
(1)碳酸根、碳酸氢根的测定:
①双指示剂中和法:当待测液中含有碱金属和碱土金属的碳酸盐时,pH值在8.3以上,能使酚酞指示剂显红色,用标准酸中和全部碳酸根成碳酸氢根后,则酚酞褪色;加入甲基橙指示剂,呈黄色,继续滴加标准酸将碳酸氢根中和为二氧化碳和水,则甲基橙显橙红色(pH值3.8),即达到终点。用标准硫酸滴定,应按下式进行。2Na2CO2+H2SO4→2NaHCO3+Na2SO4(pH8.2为酚酞终点);2NaHCO3+H2SO4→Na2SO4+CO2+H2O(pH3.8为甲基橙终点终点)。
②电位滴定法:电位滴定法采用自动电位计测定,该仪器由自动滴定和电位控制两部分组成,控制部分应用土壤酸度计的工作原理;用玻璃电极为指示电极,甘汞电极为参比电极,其电位差随着溶液中氢离子浓度的改变而改变;通过预控终点电位(即终点pH)即可自动控制终点。根据达到不同等当点时所消耗的标准体积,计算CO32-和HCO3-的量。
(2)氯根的测定:硝酸银滴定法:由于氯化银的溶度积小于铬酸银的溶度积,根据分步沉淀的原理,在pH值6.5~10.5的溶液中,用硝酸银滴定氯根,以铬酸钾作指示剂,在等当点前,银离子首先与氯根作用生成白色氯化银沉淀,而在等当点后,银离子与铬酸根离子作用生成砖红色铬酸银沉淀,即达终点。反应式如下Ag++CI-→AgCl↓(白色);2Ag++CrCO2-4→AgCrO4↓。
(3)硫酸根的测定:
①氯化钡滴定——茜素红-S法,茜素红-S本身既为酸碱指示剂(pH值7以下呈黄色,5.2以上呈红色),又能与钡离子形成红色络合物,故当溶液pH值低于3.7时,它本身呈黄色,但遇钡离子则变红色,当溶液中硫酸银被二氧化钡滴定时,过剩1滴钡液即使茜素红-S变红色,视达终点。
②EDTA容量法:先用过量的BaCl2将溶液中的SO42-沉淀完全。过量的Ba2+连同浸出液中原有的Ca2+和Mg2+,在pH值10时以铬黑T为指示剂用EDTA滴定,为了使终点清晰,应增加一定量的Mg2+,由净耗的Ba2+量,即可计算SO42-量。
(4)钙、镁的测定:EDTA络合滴定法:EDTA可与钙、镁离子形成稳定的络合物,当溶液pH值大于12时,镁离子沉淀为氢氧化镁,故可用EDTA测定钙离子;当溶液pH值为10时,则可测定钙镁离子的合量,由合量减去钙离子量,即得镁离子量。
(5)钾、钠的测定:
①差减法:即阴阳离子平衡法,阴离子的(硫酸根、氯离子、碳酸氢根、碳酸根)的摩尔数减去钙镁离子的摩尔数,就是钾和钠离子的摩尔数,具体公式如下:(CO32-me/100g+HCO3-me/100g+CI-3me/100g+SO42+me/100g)-(Ca2+me/100g+Mg2+me/100g)=K+、Na+me/100g;K+、Na+me/100g×0.023=K+、Na+%。
②火焰光度计法:样品中的原子因火焰的热能被激发处于激发态,激发态的原子不稳定,迅速回到基态,放出能量,发射出元素特有的波长辐射谱线,利用此原理进行光谱分析。
另外除了上述方法外,对于钾钠钙镁四个阳离子的分析还可以采用下面几种方法:
①离子选择电极法:对某种特定的离子具有选择性响应,它能够将溶液中特定的离子含量转换成相应的电位,从而实现化学量—电学量的转换。
②离子色谱法:利用离子交换原理,在离子交换柱内快速分离各种离子,由抑制器除去淋洗液中强电解质以扣除其本底电导,再用电导检测器连续测定流出的电导值,便得到各种离子色谱峰,峰面积不同和标准相对应而建立定量分析方法。
③红外光谱分析法:红外光谱分析法可对产品或原材料进行分析与鉴定,确定物质的化学组成和化学结构,检查样品的纯度。
④原子吸收光谱法:在待测元素特定和独有的波长下,通过测量试样所产生的原子蒸汽对辐射光的吸收,来测定试样中该元素浓度的一种方法。
⑤ICP-AES法:是当氩气通过等离子体火炬时,经射频发生器所产生的交变电磁场使其电离,加速并与其它氩原子碰撞,这种连锁反应使更多的氩原子电离,形成原子、离子、电子的粒子混合气体,即等离子体。不同元素的原子在激发或电离时可发射出特征光谱,所以等离子体发射光谱可用来定性测定样品中存在的元素。
⑥X荧光光谱法:是样品受射线照射后,其中各元素原子的内壳层电子被激发、逐出原子而引起壳层电子跃迁,并发射出该元素的特征X射线(荧光)。每一种元素都有特征波长(或能量)的特征X射线。通过检测样品中特征X射线的波长(或能量),便可确定样品存在何种元素。