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摘 要：研究了用于植物栽培介质主要理化和生物学指标的测定原理、方法、使用仪器、测定过程、数据计算。用于介质厂生产质量指标的控制。
关键词：介质 理化生物化指标 测定
反映介质理化现状的主要指标有：酸度、电导率、孔隙、干容重、饱和持水率、结构系数、酸不溶性指数和阳离子交换量。这些性状对基质能否稳定协调水、气、肥、热的植物根际环境，保持栽培基质自身的理化和生物学稳定性有重大意义，是基质是否适用与植物栽培的主要质量指标。本文介绍测定这些指标的原理方法，使用仪器，测定过程，数据计算。
一、原理及计量单位
1.通气孔隙度
介质一般由形状及粒度大小不一的无定形材料组成，通常具有松散的表观，所以常用表观体积或容积作为介质的计量单位。当在某一容器内，装入一定量的介质，此时如果将容器内的介质看做一个整体，则这些介质会表现地占去容器的一定的容积（有介质的最外界面所包裹起来的体积），假设该容积为V，我们便用V表示装入容器的介质的量（表观体积量）；由于介质是由大小不一的颗粒组成，在颗粒之间存在着空隙，这些空隙实际上并未被介质填充，空气和水可以自由地进入这部分空隙中，假设这部分空隙的总体积为V气，我们把V气称作介质的通气孔隙或大孔隙，把介质的通气孔隙与介质表观体积比值的百分比，称作该介质的通气孔隙K气，即：
K气=（V气/V）×100%
式中： K气-质的通气孔隙度（%）
V气-介质内的通气孔隙的总体积（ml）
V-介质的表观体积（ml）
2.持水孔隙度
在介质颗粒的内部，存在着大量不同大小的具有毛细作用的微小空隙，这些空隙能够利用毛细作用吸收周围环境中的水，并能较长时间地将水保持在其中，假设这部分空隙的总体积为V水，我们就把V水称为介质的持水孔隙或小孔隙，把介质的持水孔隙与介质表观体积的比值的百分比，称作该介质的持水孔隙度K水，即：
K水=（V水/V）×100%
式中：K水-介质的小孔隙度（%）
V水-介质内的小孔隙的总体积（ml）
V-介质的体积（ml）
3.饱和持水率
介质利用小孔隙充分吸水所能吸收的水的重量W水与介质的干重W干的比值，用T水表示，则：
T水=W水/W干
式中：T水-介质的持水力
W水-介质小孔隙所能吸收的水的重量（g）
W水-介质烘干水分后的重量（g）
4.总孔隙度 K总是指介质大孔隙度与小孔隙度之和，即：
K总=K气+K水
式中：K总-介质的总孔隙度（%）
K气-介质的通气孔隙度（%）
K水-介质的持水孔隙度（%）
5.干容重单位体积（ml）介质烘干后的重量（g），用ρ介表示，则：
ρ介=W干/V
式中：ρ介-介质的干容重(g/ml)
W干-介质烘干水分后的重量（g）
V-介质的表观体积（ml）
6.PH值 25℃时，介质的大小孔隙均充满水（恰好充满），并保持三小时后测得的介质浸出液（沥出水）的氢离子浓度的负对数。
7. EC值 25℃时，介质的大小孔隙军充满水（恰好充满），并保持三小时后测得的介质浸出液的电导率值（毫西门子）。
8.结构系数 介质干重除以毛管孔水重，用B表示（g/g）
二、仪器与方法
1.测量方法
1.1孔隙度 介质内的孔隙体积的大小难以用直接的方法测得，这里采用替代法，即用水充满孔隙，然后用称重法间接测量水的体积，用测得的水的体积来代表孔隙的体积；
1.2介质的干容重采用105℃烘干称重法测量；
1.3PH值和EC值用介质浸出液的PH值和EC值表示，用数字式PH计和数字式电导率计直接测量。
2.测量仪器
天平（精度0.01g、量程5kg），PH计、电导率仪、电热恒温干燥箱、培养皿、底部有沥水口的容器A（或口径约18cm花盆）用于装介质，与之配套的刻度容器B（或与花盆配套的水桶），用于放置容器A，要求容器B内可放入容器A，容器B沿口应高于置于器内的容器A上沿口。
3.测量精度
测量结果：孔隙度保留两位有效数字；持水力保留两位有效数字；干容重保留两位有效数字；PH值保留两位小数；EC值保留两位小数。
测量读数：各测量读数的精度应能保证最终测量结果的精確度。
4.测量步骤
以下测量要求对同一样品同时作三个平行测定，测定数据与计算结果填入检测记录表（见附表）中并妥善保存。
4.1用预先作有标记的花盆（容器A），装入待测的基质样品，样品须装至与刻度线平，（样品在装入前，必须混合均匀，装样品时不得采用挤压、震荡的方法，应自然地、轻轻将样品逐步倒入花盆）；
4.2将装好基质的花盆，放入配套的水桶（容器B）中，用小型洒水壶装入约与样品体积相当的水，缓慢地在样品的上面浇水，直至样品表面的水不再被样品吸收，样品的表面恰好形成一层薄水膜，当样品表面的水膜保持30分钟不消失时，结束浇水，记下水桶中水面的刻度H1（浇水时，洒水头与样品表面的垂直距离不得超过5cm，应尽可能在样品的表面均匀浇水，防止样品表面形成凹坑，以保证样品充分一致吸水，同时要防止浇水过多，影响测定准确性）；
4.3将已经充分吸水的花盆、配套水桶及内容物一起放天平上称量，记下重量W1；
4.4将水桶中的花盆往上提起，固定在水桶的上面，沥水三小时，沥出水仍接入水桶中（注意排出花盆底部的积水，将花盆稍稍倾斜转动几次），用天平称出花盆与内容物的重量W2；
4.5将桶中沥出水的一部分转入500ml烧杯中，用以测定PH值和EC值；将桶中其余的水弃去，用水冲洗净控水后在天平上称取桶的重量W3；
4.6用小匙在花盆中取湿润样品约20g，分别放入已预先编号、干燥重量为W4的培养皿中。用天平称取重量W5； 4.7将已加入样品并称重的培养皿放入电热恒温干燥箱中，在105℃烘至恒重，用天平称取重量W6；
4.8将花盆中的样品弃去用水洗净，装水至刻度线后在天平上称取重量W7，将花盆中的水弃去，控水后在天平上称取空花盆重量W8。
三、结果计算
K气=(W1-W2-W3) －νρ水×100% （1）
W7－W8
K水=（W5－W6）×W2－W8
W5－W4 ×100% (2)
(W7－W8)
T水=（W5－W6） (3)
(W6-W4)
ρ介=(W6－W4) ×W2－W8
W5－W4ρ水 （4）
( W7－W8)
B= W干
（K水－f）νρ水
式（1）中：
(W1-W2-W3)是介質大孔隙中的水的重量；
（W7-W8）是花盆降水装至刻度线时水的重量；
V是花盆与桶之间空隙中的水的体积，根据水桶中水面的刻度值H1，查H1与间隙体积换算表得出，每对花盆与水桶的H1与间隙体积换算表预先实测编制，不同的花盆与桶相配时，换算表需重新测编。
式（2）中：
（W5-W6）是培养皿中样品所含的水的重量；
(W2-W8)是花盆中已充分吸水的湿样品的总重量；
（W5-W4）是从花盆中取出放入培养皿中的已充分吸水的湿样品的重量；
式（4）中：
ρ水是测量用水的密度。
四、阳离子交换量测定
1.方法与原理
1.1方法：BaCl2-MgSO4 交换法
1.2原理：经Ba+饱和的试样用稀BaCl2溶液洗去大部分交换剂后，离心称重，求出残留稀BaCl2溶液量，再用定量的标准MgSO4溶液交换试样中的Ba+。
调节交换后悬浊液的电导率使之与离子强度参比液一致，从加入Mg2+总量中减去，残留于悬浊液中的Mg2+的量，即为该样品的阳离子交换量（CEC）。
2.主要仪器
电导仪
PH计
离心机
3.试剂
A.0.1mol·1-1BaCl2交换剂
B.0.002mol·1-1 BaCl2平衡溶液
C.0.01 mol·1-1（1/2 MgSO4）溶液
D.0.003 mol·1-1（1/2 MgSO4）离子强度参比液
E. 0.10 mol·1-1（1/2 H2SO4）溶液
4.测定
4.1.称取风干试样5.00g于预先称重（M0）的30ml离心管中，加入试剂A20ml，振荡2h，在10000rmin-1下离心，小心弃去上清液。
4.2加入试剂B20.0ml，振荡1h至样品充分分散。离心，弃去上清液。
重复上述步骤二次，使样品充分平衡。在第三次离心前，测定悬浊液的PH1值。
4.3弃去第三次上清液后，在试样中加入试剂C10.00ml进行强迫交换，充分搅拌后静置1h，测定悬浊液的电导率ECs和试剂D的电导率ECr
4.4若ECs＜ECr,逐渐加入试剂C，直至ECs=ECr，记录加入溶液的体积（V2）。
若ECs＞ECr，测定悬浊液PH2，当PH1＞PH2超过0.2单位，用H2SO4溶液调节至相等，加入去离子水并充分搅拌均匀，静置于过夜，重复上述步骤，直至ECs=ECr。
4.5准确称出离心管内容物的质量（ml）。
4.6结果计算
CEC=(0.1+C2V2-C3V3) ×100 (cmol·kg-1)
m
式中：
0.1-用于强迫交换时，加入试剂C10ml
C2-调节电导率时，试剂C的浓度。
V2-调节电导率时，消耗试剂C的体积。
C3-试剂D的浓度。
V3-悬浊液的终体积
V3=（m1-（m0+5.00）
m-烘干后试样的质量（g）
五、酸不溶性指数测定
1.原理
试样与酸各表面活性剂共沸，使样品中的糖类、蛋白质、核酸等组分完全水解，洗净后，由残渣计算不溶物含量（%）
2.试剂
A.十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）
B.0.5mol·1-1H2SO4
C.将20g试剂A加入到1000ml已校定好的试剂B中，溶解制备得酸性洗涤剂。
D.酸性石棉。
3.主要仪器
3.1回流装置：250ml三角瓶和冷凝管
3.2抽滤装置：真空泵和1号玻璃滤器
3.3干燥箱
3.4电子天平
4.测定
4.1称取试样5.00g放入250ml三角瓶中，加入试剂C100ml,加热煮沸，回流60min。
4.2将三角瓶中的内容物转入已知质量（m1）的滤器中，抽滤。待试剂C被抽干后，用90～100℃热水洗涤3～4次，再用丙酮洗涤2～3次，抽干，放入干燥箱中在100℃的温度下干燥3h，冷却称重（m2）。
5.结果计算
W=m2-m1 ×100%
m
式中：
W-酸不溶物的含量。
m-样品烘干质量。
6.酸不溶性指数计算
6.1测定标准泥炭的酸不溶性含量W0
6.2测定样品的酸不溶物含量W
6.3酸不溶性指数
H酸= W
W0
参考文献
[1]鲍士旦主编，土壤农化分析（M），北京，中国农业出版社，2007.
[2]江胜德主编，现代园艺栽培介质（M），北京，中国林业出版社，2006.
[3]D.L.Sparks，meods of soil Analysis，SSSA，ASA，Madison，Wisconsin，USA，1996.
作者简介：陈伟光，男，1962年7月生，集团基质厂厂长，高级工程师，长期从事农业化学研究。
关键词：介质 理化生物化指标 测定
反映介质理化现状的主要指标有：酸度、电导率、孔隙、干容重、饱和持水率、结构系数、酸不溶性指数和阳离子交换量。这些性状对基质能否稳定协调水、气、肥、热的植物根际环境，保持栽培基质自身的理化和生物学稳定性有重大意义，是基质是否适用与植物栽培的主要质量指标。本文介绍测定这些指标的原理方法，使用仪器，测定过程，数据计算。
一、原理及计量单位
1.通气孔隙度
介质一般由形状及粒度大小不一的无定形材料组成，通常具有松散的表观，所以常用表观体积或容积作为介质的计量单位。当在某一容器内，装入一定量的介质，此时如果将容器内的介质看做一个整体，则这些介质会表现地占去容器的一定的容积（有介质的最外界面所包裹起来的体积），假设该容积为V，我们便用V表示装入容器的介质的量（表观体积量）；由于介质是由大小不一的颗粒组成，在颗粒之间存在着空隙，这些空隙实际上并未被介质填充，空气和水可以自由地进入这部分空隙中，假设这部分空隙的总体积为V气，我们把V气称作介质的通气孔隙或大孔隙，把介质的通气孔隙与介质表观体积比值的百分比，称作该介质的通气孔隙K气，即：
K气=（V气/V）×100%
式中： K气-质的通气孔隙度（%）
V气-介质内的通气孔隙的总体积（ml）
V-介质的表观体积（ml）
2.持水孔隙度
在介质颗粒的内部，存在着大量不同大小的具有毛细作用的微小空隙，这些空隙能够利用毛细作用吸收周围环境中的水，并能较长时间地将水保持在其中，假设这部分空隙的总体积为V水，我们就把V水称为介质的持水孔隙或小孔隙，把介质的持水孔隙与介质表观体积的比值的百分比，称作该介质的持水孔隙度K水，即：
K水=（V水/V）×100%
式中：K水-介质的小孔隙度（%）
V水-介质内的小孔隙的总体积（ml）
V-介质的体积（ml）
3.饱和持水率
介质利用小孔隙充分吸水所能吸收的水的重量W水与介质的干重W干的比值，用T水表示，则：
T水=W水/W干
式中：T水-介质的持水力
W水-介质小孔隙所能吸收的水的重量（g）
W水-介质烘干水分后的重量（g）
4.总孔隙度 K总是指介质大孔隙度与小孔隙度之和，即：
K总=K气+K水
式中：K总-介质的总孔隙度（%）
K气-介质的通气孔隙度（%）
K水-介质的持水孔隙度（%）
5.干容重单位体积（ml）介质烘干后的重量（g），用ρ介表示，则：
ρ介=W干/V
式中：ρ介-介质的干容重(g/ml)
W干-介质烘干水分后的重量（g）
V-介质的表观体积（ml）
6.PH值 25℃时，介质的大小孔隙均充满水（恰好充满），并保持三小时后测得的介质浸出液（沥出水）的氢离子浓度的负对数。
7. EC值 25℃时，介质的大小孔隙军充满水（恰好充满），并保持三小时后测得的介质浸出液的电导率值（毫西门子）。
8.结构系数 介质干重除以毛管孔水重，用B表示（g/g）
二、仪器与方法
1.测量方法
1.1孔隙度 介质内的孔隙体积的大小难以用直接的方法测得，这里采用替代法，即用水充满孔隙，然后用称重法间接测量水的体积，用测得的水的体积来代表孔隙的体积；
1.2介质的干容重采用105℃烘干称重法测量；
1.3PH值和EC值用介质浸出液的PH值和EC值表示，用数字式PH计和数字式电导率计直接测量。
2.测量仪器
天平（精度0.01g、量程5kg），PH计、电导率仪、电热恒温干燥箱、培养皿、底部有沥水口的容器A（或口径约18cm花盆）用于装介质，与之配套的刻度容器B（或与花盆配套的水桶），用于放置容器A，要求容器B内可放入容器A，容器B沿口应高于置于器内的容器A上沿口。
3.测量精度
测量结果：孔隙度保留两位有效数字；持水力保留两位有效数字；干容重保留两位有效数字；PH值保留两位小数；EC值保留两位小数。
测量读数：各测量读数的精度应能保证最终测量结果的精確度。
4.测量步骤
以下测量要求对同一样品同时作三个平行测定，测定数据与计算结果填入检测记录表（见附表）中并妥善保存。
4.1用预先作有标记的花盆（容器A），装入待测的基质样品，样品须装至与刻度线平，（样品在装入前，必须混合均匀，装样品时不得采用挤压、震荡的方法，应自然地、轻轻将样品逐步倒入花盆）；
4.2将装好基质的花盆，放入配套的水桶（容器B）中，用小型洒水壶装入约与样品体积相当的水，缓慢地在样品的上面浇水，直至样品表面的水不再被样品吸收，样品的表面恰好形成一层薄水膜，当样品表面的水膜保持30分钟不消失时，结束浇水，记下水桶中水面的刻度H1（浇水时，洒水头与样品表面的垂直距离不得超过5cm，应尽可能在样品的表面均匀浇水，防止样品表面形成凹坑，以保证样品充分一致吸水，同时要防止浇水过多，影响测定准确性）；
4.3将已经充分吸水的花盆、配套水桶及内容物一起放天平上称量，记下重量W1；
4.4将水桶中的花盆往上提起，固定在水桶的上面，沥水三小时，沥出水仍接入水桶中（注意排出花盆底部的积水，将花盆稍稍倾斜转动几次），用天平称出花盆与内容物的重量W2；
4.5将桶中沥出水的一部分转入500ml烧杯中，用以测定PH值和EC值；将桶中其余的水弃去，用水冲洗净控水后在天平上称取桶的重量W3；
4.6用小匙在花盆中取湿润样品约20g，分别放入已预先编号、干燥重量为W4的培养皿中。用天平称取重量W5； 4.7将已加入样品并称重的培养皿放入电热恒温干燥箱中，在105℃烘至恒重，用天平称取重量W6；
4.8将花盆中的样品弃去用水洗净，装水至刻度线后在天平上称取重量W7，将花盆中的水弃去，控水后在天平上称取空花盆重量W8。
三、结果计算
K气=(W1-W2-W3) －νρ水×100% （1）
W7－W8
K水=（W5－W6）×W2－W8
W5－W4 ×100% (2)
(W7－W8)
T水=（W5－W6） (3)
(W6-W4)
ρ介=(W6－W4) ×W2－W8
W5－W4ρ水 （4）
( W7－W8)
B= W干
（K水－f）νρ水
式（1）中：
(W1-W2-W3)是介質大孔隙中的水的重量；
（W7-W8）是花盆降水装至刻度线时水的重量；
V是花盆与桶之间空隙中的水的体积，根据水桶中水面的刻度值H1，查H1与间隙体积换算表得出，每对花盆与水桶的H1与间隙体积换算表预先实测编制，不同的花盆与桶相配时，换算表需重新测编。
式（2）中：
（W5-W6）是培养皿中样品所含的水的重量；
(W2-W8)是花盆中已充分吸水的湿样品的总重量；
（W5-W4）是从花盆中取出放入培养皿中的已充分吸水的湿样品的重量；
式（4）中：
ρ水是测量用水的密度。
四、阳离子交换量测定
1.方法与原理
1.1方法：BaCl2-MgSO4 交换法
1.2原理：经Ba+饱和的试样用稀BaCl2溶液洗去大部分交换剂后，离心称重，求出残留稀BaCl2溶液量，再用定量的标准MgSO4溶液交换试样中的Ba+。
调节交换后悬浊液的电导率使之与离子强度参比液一致，从加入Mg2+总量中减去，残留于悬浊液中的Mg2+的量，即为该样品的阳离子交换量（CEC）。
2.主要仪器
电导仪
PH计
离心机
3.试剂
A.0.1mol·1-1BaCl2交换剂
B.0.002mol·1-1 BaCl2平衡溶液
C.0.01 mol·1-1（1/2 MgSO4）溶液
D.0.003 mol·1-1（1/2 MgSO4）离子强度参比液
E. 0.10 mol·1-1（1/2 H2SO4）溶液
4.测定
4.1.称取风干试样5.00g于预先称重（M0）的30ml离心管中，加入试剂A20ml，振荡2h，在10000rmin-1下离心，小心弃去上清液。
4.2加入试剂B20.0ml，振荡1h至样品充分分散。离心，弃去上清液。
重复上述步骤二次，使样品充分平衡。在第三次离心前，测定悬浊液的PH1值。
4.3弃去第三次上清液后，在试样中加入试剂C10.00ml进行强迫交换，充分搅拌后静置1h，测定悬浊液的电导率ECs和试剂D的电导率ECr
4.4若ECs＜ECr,逐渐加入试剂C，直至ECs=ECr，记录加入溶液的体积（V2）。
若ECs＞ECr，测定悬浊液PH2，当PH1＞PH2超过0.2单位，用H2SO4溶液调节至相等，加入去离子水并充分搅拌均匀，静置于过夜，重复上述步骤，直至ECs=ECr。
4.5准确称出离心管内容物的质量（ml）。
4.6结果计算
CEC=(0.1+C2V2-C3V3) ×100 (cmol·kg-1)
m
式中：
0.1-用于强迫交换时，加入试剂C10ml
C2-调节电导率时，试剂C的浓度。
V2-调节电导率时，消耗试剂C的体积。
C3-试剂D的浓度。
V3-悬浊液的终体积
V3=（m1-（m0+5.00）
m-烘干后试样的质量（g）
五、酸不溶性指数测定
1.原理
试样与酸各表面活性剂共沸，使样品中的糖类、蛋白质、核酸等组分完全水解，洗净后，由残渣计算不溶物含量（%）
2.试剂
A.十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）
B.0.5mol·1-1H2SO4
C.将20g试剂A加入到1000ml已校定好的试剂B中，溶解制备得酸性洗涤剂。
D.酸性石棉。
3.主要仪器
3.1回流装置：250ml三角瓶和冷凝管
3.2抽滤装置：真空泵和1号玻璃滤器
3.3干燥箱
3.4电子天平
4.测定
4.1称取试样5.00g放入250ml三角瓶中，加入试剂C100ml,加热煮沸，回流60min。
4.2将三角瓶中的内容物转入已知质量（m1）的滤器中，抽滤。待试剂C被抽干后，用90～100℃热水洗涤3～4次，再用丙酮洗涤2～3次，抽干，放入干燥箱中在100℃的温度下干燥3h，冷却称重（m2）。
5.结果计算
W=m2-m1 ×100%
m
式中：
W-酸不溶物的含量。
m-样品烘干质量。
6.酸不溶性指数计算
6.1测定标准泥炭的酸不溶性含量W0
6.2测定样品的酸不溶物含量W
6.3酸不溶性指数
H酸= W
W0
参考文献
[1]鲍士旦主编，土壤农化分析（M），北京，中国农业出版社，2007.
[2]江胜德主编，现代园艺栽培介质（M），北京，中国林业出版社，2006.
[3]D.L.Sparks，meods of soil Analysis，SSSA，ASA，Madison，Wisconsin，USA，1996.
作者简介：陈伟光，男，1962年7月生，集团基质厂厂长，高级工程师，长期从事农业化学研究。