基于雷磁便攜式電導(dǎo)率儀的農(nóng)田土壤浸出液電導(dǎo)率快速測定方案

更新時(shí)間：2025-08-29 點(diǎn)擊次數(shù)：398

針對傳統(tǒng)農(nóng)田土壤鹽分測定中樣品處理復(fù)雜、耗時(shí)久，難以滿足田間快速指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的問題，本研究以雷磁 DDB-303A 便攜式電導(dǎo)率儀為核心，設(shè)計(jì)農(nóng)田土壤浸出液電導(dǎo)率快速測定方案。通過優(yōu)化土水比、振蕩條件等關(guān)鍵參數(shù)，結(jié)合與實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)方法的對比驗(yàn)證，結(jié)果顯示該方案測定相對誤差≤2.1%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）≤1.3%，測定周期從傳統(tǒng)方法的 24 小時(shí)縮短至 1 小時(shí)內(nèi)，可高效應(yīng)用于農(nóng)田土壤鹽分快速監(jiān)測，為精準(zhǔn)灌溉、施肥提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支撐。

一、引言

土壤電導(dǎo)率是反映土壤鹽分含量的核心指標(biāo)，直接影響作物根系吸水吸肥能力、土壤微生物活性及土壤理化性質(zhì)，是指導(dǎo)農(nóng)田灌溉、鹽堿地改良及施肥管理的關(guān)鍵依據(jù)。傳統(tǒng)土壤電導(dǎo)率測定需將土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)風(fēng)干、研磨、過篩、浸提、離心、過濾等復(fù)雜步驟后，用臺式電導(dǎo)率儀測定，流程繁瑣且耗時(shí)，無法及時(shí)反饋田間土壤鹽分動(dòng)態(tài)。雷磁便攜式電導(dǎo)率儀具備便攜（重量≤500g）、續(xù)航長（連續(xù)工作≥8 小時(shí)）、溫度自動(dòng)補(bǔ)償（0-60℃）的優(yōu)勢，可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場快速測定。本方案通過標(biāo)準(zhǔn)化浸出液制備與儀器操作流程，旨在構(gòu)建適用于農(nóng)田場景的土壤電導(dǎo)率快速測定技術(shù)體系。

二、快速測定方案設(shè)計(jì)

（一）土壤樣品采集與預(yù)處理

采樣原則：采用 “五點(diǎn)取樣法" 布設(shè)采樣點(diǎn)，覆蓋農(nóng)田不同區(qū)域（如田塊四角及中心），避免在施肥溝、灌溉口等特殊位置采樣；采樣深度為耕作層（0-20cm），每個(gè)采樣點(diǎn)采集 500g 土壤，混合后用四分法縮分至 200g，確保樣品代表性。

預(yù)處理流程：去除樣品中石塊、作物殘?bào)w等雜質(zhì)，自然風(fēng)干（避免陽光直射）至含水量≤10%，用瑪瑙研缽研磨后過 2mm 尼龍篩，裝入密封袋備用（預(yù)處理耗時(shí)約 30 分鐘）。

（二）土壤浸出液制備優(yōu)化

采用 1:5 土水比（質(zhì)量體積比）制備浸出液，該比例兼顧鹽分溶出效率與農(nóng)田實(shí)際應(yīng)用便捷性：

準(zhǔn)確稱取 10.0g 預(yù)處理土壤樣品，放入 50mL 聚乙烯離心管中；

加入 50.0mL 超純水（電導(dǎo)率≤1μS/cm），蓋緊管蓋后置于振蕩儀，以 180r/min 振蕩 30 分鐘（振蕩時(shí)間經(jīng)優(yōu)化，較傳統(tǒng) 60 分鐘縮短 50%，且鹽分溶出率達(dá) 98% 以上）；

振蕩結(jié)束后靜置 10 分鐘，用定性濾紙（中速）過濾，收集濾液即為土壤浸出液，無需離心步驟（簡化操作，節(jié)省 15 分鐘）。

（三）儀器校準(zhǔn)與測定操作

儀器校準(zhǔn)：測定前 30 分鐘啟動(dòng)雷磁 DDB-303A 預(yù)熱，采用兩點(diǎn)校準(zhǔn)法：用 0.01mol/L KCl 標(biāo)準(zhǔn)溶液（25℃電導(dǎo)率 1413μS/cm）校準(zhǔn)低量程，0.1mol/L KCl 標(biāo)準(zhǔn)溶液（25℃電導(dǎo)率 12880μS/cm）校準(zhǔn)高量程，校準(zhǔn)誤差小于0.5% 方可使用；校準(zhǔn)后用超純水沖洗電極 3 次，濾紙吸干殘留水分。

浸出液測定：將電極插入浸出液中（確保電極浸沒，無氣泡），攪拌 5 秒后靜置，待儀器讀數(shù)穩(wěn)定（變化≤0.5μS/cm/20s），記錄電導(dǎo)率值與測定溫度（儀器自動(dòng)補(bǔ)償至 25℃標(biāo)準(zhǔn)值，無需手動(dòng)換算）；每測定 5 個(gè)樣品后，用超純水沖洗電極，避免交叉污染。

（四）質(zhì)量控制措施

空白試驗(yàn)：每批樣品測定時(shí)，同步測定超純水的電導(dǎo)率（應(yīng)≤1μS/cm），若超出范圍需更換超純水；

平行樣驗(yàn)證：每 10 個(gè)樣品選取 1 個(gè)做平行測定，平行樣相對偏差≤2%，否則重新制備浸出液測定；

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)核查：每周用土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品（如 GBW07416）驗(yàn)證方案準(zhǔn)確性，確保測定結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

三、方案驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取 3 類典型農(nóng)田土壤（鹽堿土、潮土、紅壤），分別用本方案（雷磁便攜式電導(dǎo)率儀）與實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)方法（雷磁 DDS-307 臺式電導(dǎo)率儀 + GB/T 5009.110-2003《植物類食品中粗纖維的測定》浸提流程）測定電導(dǎo)率，對比兩種方法的一致性；同時(shí)對同一鹽堿土樣品進(jìn)行 6 次重復(fù)測定，分析方案重復(fù)性。

（二）驗(yàn)證結(jié)果

準(zhǔn)確性：3 類土壤的兩種方法測定結(jié)果相對誤差為 1.0%-2.1%（表 1），均小于 3% 的允許誤差，表明方案準(zhǔn)確可靠；

重復(fù)性：鹽堿土樣品 6 次重復(fù)測定的 RSD 為 1.1%，說明方案重復(fù)性良好，受操作誤差影響??；

效率：本方案從樣品采集到結(jié)果輸出全程耗時(shí)約 50 分鐘，較傳統(tǒng)方法（24 小時(shí)）效率提升 28 倍。

土壤類型	便攜式儀器測定值（μS/cm）	臺式儀器測定值（μS/cm）	相對誤差（%）
鹽堿土	2856.3	2917.5	2.1
潮土	892.5	901.4	1.0
紅壤	321.8	326.7	1.5

四、結(jié)論

本研究設(shè)計(jì)的基于雷磁便攜式電導(dǎo)率儀的農(nóng)田土壤浸出液電導(dǎo)率快速測定方案，通過優(yōu)化樣品預(yù)處理、浸出液制備及儀器操作流程，實(shí)現(xiàn)了土壤電導(dǎo)率的高效、準(zhǔn)確測定。方案具有操作簡便（無需專業(yè)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備）、耗時(shí)短（1 小時(shí)內(nèi)完成）、成本低的優(yōu)勢，測定結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)方法一致性高，可滿足農(nóng)田土壤鹽分現(xiàn)場快速監(jiān)測需求。該方案可廣泛應(yīng)用于農(nóng)田日常鹽分巡檢、精準(zhǔn)灌溉指導(dǎo)、鹽堿地改良效果評估等場景，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的土壤質(zhì)量管理提供及時(shí)、可靠的技術(shù)支持。