在农业生产中，钾元素作为农作物生长发育不可或缺的元素，被誉为植物生长的三大要素之一。缓效钾是衡量土壤肥力的重要指标，也是第三次全国土壤普查内业测试化验的必测指标，因此研究土壤中缓效钾的测定方法，对土壤的监测工作具有重要的意义。

目前土壤中缓效钾的测定方法多采用农业行业标准NY/T 889—2004《土壤速效钾和缓效钾含量的测定》，该标准通过油浴加热消煮土壤，采用火焰光度计测定消煮液。试验过程中发现该标准方法存在一些弊端：一是加热提取过程中需要精确控制温度（置于130~140℃油浴中，于120~130℃煮沸）和时间（沸腾开始计时10min），而样品液面低于油面，难以准确掌握沸腾状态和时间；二是油浴温度不均匀，会造成样品局部沸腾剧烈，精密度较差；三是样品管外壁被油渍覆盖，清理困难，且存在油污污染样品的风险；四是硝酸在加热沸腾后，消化管内气压增大，压力冲顶漏斗，硝酸会从瓶口与漏斗衔接处流出，滴落至沸腾油浴中引发溅射，对人身安全造成威胁；五是油浴加热使用的导热油，长时间使用会混浊甚至发黑并冒烟，也存在导热油渗透引发火灾的隐患，需要定期更换；六是火焰光度计测定消煮液时，火焰稳定性差，数据漂移严重，结果可信度低，灵敏度低，难以准确测定低钾土壤样品。

鉴于上述问题，研究人员提出了石墨加热-冷凝回流消煮-电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）快速测定土壤中缓效钾含量的方法。该方法通过石墨加热，采用自制的冷凝消化管，提高了精密度和灵敏度，更加高效安全，可为土壤中缓效钾的监测提供技术支撑。

1 试验方法

称取过筛的风干土壤样品置于自制冷凝回流消化管（规格2）中，加入硝酸溶液摇匀，置于石墨消解仪中，于135℃煮沸12min（从沸腾开始计时），趁热倒入漏斗中，滤液置于容量瓶中，用硝酸溶液冲洗消化管，再倒入漏斗洗涤土壤，共重复4次，合并所有滤液，最后用水定容。按照仪器工作条件进行测定，随同做空白试验。

2 结果与讨论

2.1 消解温度的选择

试验采用可控温石墨炉替代油浴锅，为了确定最合适的消解温度，以标准物质GBW07416a、ASA-1b-CZ为研究对象，考察了不同消解温度（120，125，130，135，140 ℃）对缓效钾测定结果的影响，结果见表1。

由表1可知：当消解温度为120~135℃时，随着消解温度升高，缓效钾的释放量不断增加，当消解温度达到135℃时，缓效钾的测定值最大且在认定值的不确定度范围内；当消解温度继续升高时，缓效钾的测定值基本不变。因此，试验选择的消解温度为135℃。

2.2 消解时间的选择

行业标准NY/T 889—2004规定“从沸腾开始准确计时10min”，由于石墨炉的加热体系与油浴锅的不同，消化管置于石墨炉中的包裹性较差，因此需要对消解时间进行优化。试验以标准物质GBW07416a、ASA-1b-CZ为研究对象，考察了不同消解时间（10，11，12，13，14 min）对缓效钾测定结果的影响，结果见表2。

由表2可知，当消解时间为12min 时，缓效钾的测定值与认定值的符合性最高，继续延长消解时间，缓效钾的测定值没有明显变化。因此，试验选择的消解时间为12min。

2.3 消化管规格的选择

行业标准 NY/T 889— 2004中使用弯颈小漏斗插入消化管瓶口，在加热过程中，硝酸沸腾导致消化管内气压增大，气压会冲破漏斗，使硝酸从瓶口与漏斗的衔接处流出，进而导致目标物损失、精密度变差，同时硝酸滴入油浴中可能引发溅射，对分析人员的安全构成威胁。为了解决上述问题，试验设计了两种规格的冷凝回流消化管替代 NY/T 889— 2004中的消化管和漏斗，结果见图1。主要区别在于规格2增加了消化管和冷凝头内管的长度。

结果表明：对于酸性土壤样品，采用两种规格的冷凝回流消化管时，缓效钾的测定值无明显差异；对于石灰性（pH不小于7.5）土壤样品，由于碳酸钙与硝酸反应时会产生剧烈沸腾，采用规格1的冷凝回流消化管时，样品易冲到回流头中，造成样品损失，采用规格2的冷凝回流消化管时，解决了样品损失的问题。因此，试验选择消化管长16cm（容量75mL），冷凝头内管长10cm规格的自制冷凝回流消化管。

2.4　ICP-AES条件的选择

试验对ICP-AES的RF功率、辅助气流量、钾元素分析谱线等条件进行了选择，以10.00mg·L−1 钾标准溶液为研究对象，其他条件保持不变，考察了不同RF功率（950，1000，1050，1100，1150W）对缓效钾测定结果的影响。结果表明，当RF功率为1150W时，信噪比较小，说明增大RF功率会提高信号强度和灵敏度，有助于降低检出限。因此，试验选择的RF功率为1150W。

试验以10.00mg·L−1钾标准溶液为研究对象，其他条件保持不变，考察了不同辅助气流量（0.5，0. 6，0.7，0.8，0.9，1.0L·min−1）对缓效钾测定结果的影响。结果表明，当辅助气流量为0.6L·min−1时，信噪比较小。因此，试验选择的辅助气流量为0.6L·min−1。

对于土壤中缓效钾的测定，在选择分析谱线时主要考虑低钾土壤样品的灵敏度以及能否合理地扣除光谱背景，试验以1.00mg·L−1钾标准溶液为研究对象，其他条件保持不变，考察了不同分析谱线（766.491，404.721nm）对缓效钾测定结果的影响。结果表明，采用404.721nm作为分析谱线时，信号强度较低，测试含钾低的土壤样品时背景干扰较大，扣除背景后易出现负值；采用766.491nm作为分析谱线时，受其他谱线干扰较少，光谱曲线光滑对称且无肩峰，信号强度较高，灵敏度高，稳定性好。因此，试验选择的分析谱线为 766.491nm。

按照试验方法测定钾标准溶液系列和土壤样品溶液，得到的光谱图见图2。

2.5 标准曲线、检出限

按照仪器工作条件测定钾标准溶液系列，以钾元素的质量浓度为横坐标，对应的响应强度为纵坐标绘制标准曲线。结果表明，钾元素标准曲线的线性范围为0.10~30.00mg·L−1，线性回归方程为y=8.255x+0.6053，相关系数为0.9997。

按照HJ 168—2020《环境监测分析方法标准 制订技术导则》附录A以及 GB/T 27417—2017《合格评定 化学分析方法确认和验证指南》规定计算检出限。按照试验方法对空白溶液重复测定7次，计算标准偏差s，以3.143s计算检出限，结果为1.0mg· kg−1。

2.6 精密度和准确度试验

按照试验方法测定15种标准物质中钾元素的含量，每种标准物质连续测定7次，与NY/T 889—2004测定结果对比，并计算测定值的相对标准偏差（RSD）和相对误差（RE），结果见表3。

由表3可知，采用本方法和 NY/T 889—2004得到的测定值均在认定值的不确定度范围内，且本方法测定值的RSD和RE基本均小于NY/T 889—2004的，说明本方法具有良好的精密度和准确度。

2.7 回收试验

按照试验方法对低钾土壤样品进行不同浓度水平的加标回收试验，结果见表4。

由表4可知，钾的回收率为88.0%~97.5%，说明本方法可对低钾土壤进行测定。

3 试验结论

研究人员提出了石墨加热-冷凝回流消煮-ICP-AES快速测定土壤中缓效钾含量的方法，与现有的传统标准方法NY/T 889—2004相比，展现出更高的可操作性，如石墨加热方式安全、洁净、控温准确；以冷凝回流头代替弯管漏斗，通过磨砂接口与消化管部分融为一体，使溶液在同一管路中回流，减少损失，精密度和准确度显著提高。该方法适用于多种类型土壤中缓效钾的测定，分析效率高，节约时间，节省人力成本，可实现土壤中缓效钾的批量分析。