一、引言
紅壤是我國南方重要的土壤類型，總面積約 203 萬 km2，占國土面積的 21.1%。但紅壤普遍存在酸度高（pH 值 4.0-5.5）、陽離子交換量低（通常 < 10cmol/kg）、養(yǎng)分保蓄能力弱等問題，嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)修復(fù)。陽離子交換量（CEC）作為衡量土壤養(yǎng)分保持能力、緩沖能力的核心指標(biāo)，其精準(zhǔn)檢測是紅壤改良方案制定與效果評估的關(guān)鍵。傳統(tǒng)實驗室檢測方法（如乙酸銨法）操作復(fù)雜、耗時久（24-48h），難以滿足田間快速檢測需求。近年來，便攜式土壤陽離子交換量檢測儀逐步推廣，但紅壤中高含量的鋁離子、低有機質(zhì)等特性可能干擾檢測精度，因此需開展針對性適配性驗證，確保其在紅壤區(qū)的應(yīng)用可靠性。
（一）試驗材料與儀器
選取紅壤區(qū) 3 類典型土壤樣本：未改良紅壤（湖南衡陽，pH4.2，CEC 6.8cmol/kg）、初步改良紅壤（江西贛州，施用石灰 + 有機肥，pH5.1，CEC 8.3cmol/kg）、深度改良紅壤（廣西南寧，秸稈還田 + 生物炭，pH5.8，CEC 11.2cmol/kg），每類樣本采集 3 個重復(fù)，經(jīng)自然風(fēng)干后過 2mm 篩。檢測儀器選用某品牌便攜式陽離子交換量檢測儀（檢測原理：電位滴定法，檢測范圍 0-30cmol/kg，分辨率 0.1cmol/kg），對照方法為國家標(biāo)準(zhǔn)《土壤質(zhì)量 陽離子交換量的測定》（NY/T 295-1995）中的乙酸銨法。
（二）驗證指標(biāo)與結(jié)果分析
準(zhǔn)確性驗證：對 3 類紅壤樣本分別用檢測儀與乙酸銨法平行檢測，計算相對誤差。結(jié)果顯示，未改良紅壤檢測相對誤差為 4.2%，初步改良紅壤為 3.8%，深度改良紅壤為 2.9%，均小于 5% 的允許誤差范圍，表明檢測儀在不同改良階段紅壤中均具備良好準(zhǔn)確性。
重復(fù)性驗證：對同一未改良紅壤樣本，用檢測儀連續(xù)檢測 6 次，計算變異系數(shù)（CV）。結(jié)果顯示，6 次檢測值分別為 6.7、6.8、6.9、6.8、6.7、6.8cmol/kg，平均值 6.8cmol/kg，CV=1.2%，小于 3% 的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，說明儀器重復(fù)性穩(wěn)定。
抗干擾性驗證：模擬紅壤高鋁離子環(huán)境（添加硫酸鋁使土壤鋁含量從 0.5g/kg 提升至 2.0g/kg），檢測 CEC 值變化。結(jié)果顯示，鋁離子含量提升后，檢測儀檢測值變化幅度僅 1.5%，遠(yuǎn)低于乙酸銨法的 4.8%，表明該儀器對紅壤中高鋁離子干擾具有較強抗干擾能力。
三、檢測儀在紅壤改良中的應(yīng)用實踐
（一）改良前土壤基線調(diào)查
在湖南祁陽紅壤改良示范區(qū)，采用該檢測儀對 500hm2 耕地進(jìn)行網(wǎng)格化采樣檢測（每 10hm21 個檢測點），僅用 3 天完成全部檢測，相比傳統(tǒng)實驗室檢測效率提升 20 倍。根據(jù)檢測結(jié)果，將示范區(qū)劃分為高優(yōu)先級改良區(qū)（CEC<7cmol/kg，面積 180hm2）、中優(yōu)先級改良區(qū)（7-9cmol/kg，面積 220hm2）、低優(yōu)先級改良區(qū)（>9cmol/kg，面積 100hm2），為針對性施用改良劑（高優(yōu)先級區(qū)增施生物炭 20t/hm2，中優(yōu)先級區(qū)增施有機肥 15t/hm2）提供精準(zhǔn)依據(jù)。
（二）改良過程動態(tài)監(jiān)測
在江西紅壤茶園改良試驗中，定期（每 3 個月）用檢測儀監(jiān)測土壤 CEC 變化。結(jié)果顯示，施用石灰 + 腐熟秸稈改良后，第 3 個月 CEC 從 7.2cmol/kg 升至 8.5cmol/kg，第 6 個月升至 9.3cmol/kg，第 9 個月穩(wěn)定在 9.5cmol/kg，據(jù)此調(diào)整改良周期從原計劃的 6 個月延長至 9 個月，減少改良劑浪費 30%。同時，結(jié)合 CEC 變化趨勢，發(fā)現(xiàn)當(dāng) CEC 升至 9.0cmol/kg 時，土壤氮素流失率下降 25%，印證了檢測儀對改良進(jìn)程調(diào)控的指導(dǎo)價值。
（三）改良效果綜合評價
在廣西紅壤荒地生態(tài)修復(fù)項目中，通過檢測儀對比修復(fù)前后 CEC 及配套指標(biāo)（pH 值、有機質(zhì)含量）。修復(fù)前 CEC 平均值 5.9cmol/kg，修復(fù) 1 年后升至 8.7cmol/kg，且與植被覆蓋率（從 35% 提升至 78%）呈顯著正相關(guān)（R2=0.82）。基于檢測數(shù)據(jù)，項目組確認(rèn)生物炭 + 先鋒植物（馬尾松）組合改良模式的有效性，為紅壤區(qū)生態(tài)修復(fù)提供可復(fù)制方案。
四、應(yīng)用中存在的問題與優(yōu)化建議
當(dāng)前檢測儀應(yīng)用中仍存在兩點不足：一是在 pH<4.0 的強酸性紅壤中，檢測耗時從常規(guī) 5min 延長至 8min，效率略有下降；二是基層農(nóng)技人員操作規(guī)范性不足，易因樣本預(yù)處理不當(dāng)（如未充分混勻）導(dǎo)致誤差增大。建議儀器廠商優(yōu)化電極響應(yīng)速度，針對強酸性紅壤開發(fā)專用檢測模式；同時編制簡易操作手冊，配套短視頻培訓(xùn)課程，提升基層人員操作水平。
五、結(jié)論
該便攜式陽離子交換量檢測儀在紅壤區(qū)土壤改良中具有良好的適配性，準(zhǔn)確性、重復(fù)性與抗干擾性均滿足應(yīng)用需求。其在紅壤改良基線調(diào)查、進(jìn)程監(jiān)測與效果評價中的應(yīng)用，顯著提升了改良效率與精準(zhǔn)度，降低了時間與經(jīng)濟(jì)成本。通過針對性優(yōu)化后，該儀器可進(jìn)一步成為紅壤區(qū)土壤質(zhì)量提升的核心技術(shù)工具，為南方紅壤區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)修復(fù)提供有力支撐。
掃碼關(guān)注
