离子交换树脂膜在土壤养分测定中的应用

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1、离子交换树脂膜在土壤养分测定中的应用摘要：传统的土壤养分提取方法是化学提取法，它与植物根系吸收土壤养分的机制相差甚远。面离子交换树脂可以较好地模拟植物根系对土壤养分的吸收机制,且提取方法简便易行，适用的土壤类型多，近年来国际上对这一新型的土壤养分测试技术研宂较多，且有许多研宄肯定了这项技术。而国内对这一新型的土壤养分测试技术研究很少，且很不系统，对其应用前景仍不明确。本文介绍了离子交换树脂膜的工作原理及其发展变迁的三个阶段；阐述了90年代以来国内外应用离子交换树脂(膜)在土壤、植物营养科学领域中的研究和应用进展：最后对该技术的应用前景及其进一步发展存在的问题进行了简述。关键词：

2、土壤养分；植物根系；离子交换树脂膜1引言为了解土壤中养分对植物的有效供应量，目前的化学提取法所提出的养分含量尚不能真正表征其对植物的有效供应量，如无法反映出磷、钾在土壤中的释放与转移，也可能过高估计了养分的有效性［1］。随着农业生产的发展，迫切需要快速、真实地了解田间条件下，土壤一植物体系屮元素的有效供给量等。而常规分析却需要将采集好的土样运到室内，风干，经过各种物理、化学方法进行样木制备，再测定，这样延误时间较长。而大自然是千变万化的，所以常规分析的数字已不能反应当时田间土壤状况，且在样本制备过程中，己破坏了原状土的自然状态，降低了与田间土壤-植物“活”体系中土壤植物状态的真

3、实性及符合程度。离子交换树脂膜(IonExchangeResinMembrane)是离子交换树脂经与粘合剂(如聚乙烯)、润滑剂(如硬脂酸钙)反复混炼均匀，进行铺压拉片而成的一种膜。若加入阳离子树脂粉即为阳离子交换膜(CationExchangeMembrane,简称CEM),若加入阴离子树脂粉即为阴离子交换膜(AnionExchangeMembrane,简称AEM)［2］。离子交换树脂在农业上的研宄始于上世纪50年代，最早是用来测定土壤中植物营养元素的有效性。离子交换树脂膜，作为土壤养分的提取剂，具有一般化学提取剂不具备的优点，它能通过离子交换反应将土壤溶液及土壤表面的养分离子

4、吸附于苏表面，这-过程与植物根对养分的吸收有着某种程度的相似之处［3］。2离子交换树脂模工作原理用离子交换树脂制作成的离子交换树脂膜，含有可以代换阴阳离子的基闭，使用时可将其贴在土壤上或植物表层，或插入到它们的悬浮液中。对阳离子而言，土壤中的配位体及其阴离子对其产生竞争，竞争结果取决于阳离子代换稳定常数。当膜上的配位体与阳离子形成的配合物的稳定性大于土壤溶液中该阳离子形成的配合物的稳定常数，则阳离子被膜代换吸附。进而言之，若阳离子与膜上配位体形成的络合物的稳定性还大于土壤胶体吸附阳离子的稳定性，则土壤固相上代换态阳离子也会被膜吸附。这种通过离子交换反应聚集土壤中的养分离子的过程

5、，与作物根系活动非常像［4］。3离子交换树脂模发展历史离子交换树脂的应用主要经历了三种形式。最早就是把分散的树脂颗粒(Beadform)与土壤混在一起，加蒸馏水制成悬浮液，振荡，然后把树脂过滤出来，用置换剂把树脂颗粒吸附的离子置换下来，测定置换液中离子的含量［5］。该法存在的主要问题是很难把树脂颗粒从土壤悬浮液屮分离出来。第二种形式就是用筛网把离子交换树脂颗粒包起来，做成离子交换树脂袋'从而解决了上述难以分离的问题。浸提时把离子交换树脂袋埋在土样中，或和土样一起震荡，然后取出树脂袋，把吸附在树脂袋中的养分离子交换下来即可测定。但存在的主要问题是养分吸附过程较慢，给实验室应用带来

6、不便；树脂袋表而常粘附一些根毛，影响测定结果的精确程度。为此,Skogley教授经过多年研究，将阴、阳离子交换树脂按一定比例混合在具有一定刚性的多孔聚酯网中制成网球(Capsule),使离子交换树脂在实际应用中奋一种定型产品可供使用，这一定型产品称为“通用佳”(UNIBEST)。同时称该方法为“土壤养分植物有效性测定”(PhytoavailabilitySoilTest,简写为PST)［7］。随着树脂工业的不断发展，离子交换树脂被挤压成不同种类的膜产品不断问世。膜型树脂与颗粒型树脂的化学结构十分相似，只是当交换树脂被挤压成膜时，须添加一些强化剂。这样,可使膜具奋一定稳定的形状及

7、足够的机械强度。膜产品奋阳离子膜(CEM)和阴离子膜(AEM)，也有阴-阳离子混合型膜，称之为双极膜(Bi-polarMembrane)。采用离子交换树脂膜来测定土壤中养分的最初设想在于克服树脂颗粒从土壤悬浮液中分离的麻烦。Saunder•在1964年首先采用树脂膜来评估土壤中的有效磷，结果发现其效果与树脂颗粒相当，而且省时省工［81。在早期研宄屮用的是振荡法，而在近期研宄屮则多用埋置法。用膜型树脂来提取土壤养分相当方便，因为冲洗膜表面的土粒远比将小颗粒从土壤悬浮液中分离出来方便。但是，由于