土壤堿解氮測定方法比較(精)

1、201020246（1北京師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版Journal of Beiji ng Normal Un iversity (Natural Science76土壤堿解氮測定方法比較3王曉嵐卡麗畢努爾楊文念（北京師范大學(xué)地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院，100875,北京摘要使用德國產(chǎn)GER HARD凱氏定氮蒸餾系統(tǒng)測定堿解氮，對蒸餾條件進(jìn) 行了改進(jìn)，確定蒸餾效率和蒸餾時間，樣品可直接上機測定，與傳統(tǒng)方法比較，堿解 蒸餾法測定的結(jié)果更準(zhǔn)確可靠，精密度高，、快速蒸餾測定方法.關(guān)鍵詞 土壤；堿解氮；測定方法3國家基礎(chǔ)科學(xué)人才培養(yǎng)基金資助項目J 0630532通信作者收稿日期:2009203210和利用.,

2、故氮素在土壤中的存在形態(tài)復(fù)雜多樣，且與地表生物 地球化學(xué) 循環(huán)過程關(guān)系密切.土壤堿解性氮，通常也稱土壤有效氮，是銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、 氨基酸、酰胺和易水解的蛋白質(zhì)氮的總和.作為一項主要的土壤氮素分析項目, 土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)w的高低，能大致反映出近 期內(nèi)土壤氮素的供應(yīng)情況，與作物 生長和產(chǎn)量有一定 的相關(guān)性，可作為土壤有效氮的指標(biāo)122.因此，土壤堿解氮w 值的高低也是衡量土壤肥力的重要標(biāo)志，精確便捷地測量土壤中堿解氮的w ,對指 導(dǎo)農(nóng)田科學(xué)施肥，有效控制農(nóng)田土壤面源擴散污染均具有重要的意義根據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)324, 土壤堿解性氮通常采用堿 解2擴散吸收法測量.南京 土壤所的堿解蒸餾法5雖蒸餾時間為

3、8min，但加熱蒸餾裝置落后，需人為經(jīng)驗控制,操作煩瑣.本文采用了德國Gerhaedf公司產(chǎn)VA P 245全自動凱氏定氮蒸餾系 統(tǒng)，與擴散吸收法測定結(jié)果比較，認(rèn)為經(jīng)改進(jìn)的堿解蒸餾法簡便、快速、準(zhǔn)確，穩(wěn)定性好，實用性強，可作為土壤堿解氮的測定方法.1實驗方法111 實驗原理精確地稱取一定量的60目土壤樣品，加入一定量的還原劑（Zn與FeSO 4? 7H 2O混合粉劑和一定濃度的NaOH溶液，土樣在堿性及一定溫 度條件下進(jìn)行還原和水解，使易堿解氮經(jīng)堿解轉(zhuǎn)化為N H 3狀態(tài),逸出的N H 3被硼酸（H 3BO 3吸收；再用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定至終點,即可算 出堿解氮的W . 112 儀器與試劑 實驗所需要的

4、儀器有：VAP 245全自動凱式定 氮蒸餾裝置,包含P H/mv滴定儀（德國;250mL硬質(zhì)凱氏管 Q H G 29203A型電熱恒溫干燥箱（上海恒科技有限公司；50mL或100mL的擴散皿；25mL半微 量滴定管.化學(xué)試劑有：濃度c為112、4. 0mol ? L -1的NaO H溶液；質(zhì)量濃度p為 20g ? L -1的H 3BO 3溶液；濃度c為0101mol ? L -1的HCI標(biāo)準(zhǔn)溶液；質(zhì)量比為1 : 5的Zn與FeSO 4? 7H 2O混合還原劑；定氮混合指示劑；阿拉伯膠等.所用的化學(xué)試劑均為分析純，實驗用水均為無氨 蒸餾水.113 樣品分析堿 解蒸餾法的測定步驟為:1稱取通過01

5、25mm篩的土樣1g （精確到010001g ,還原 劑112g倒入干燥的250mL凱式管中,搖動凱式管，將樣品混勻，加入10mL蒸餾 水把粘在內(nèi)壁上的樣品 沖洗下去.同時做空白對照.2開啟P H/mv滴定儀，接通蒸餾器電源，打開冷凝水.用蒸餾水空蒸VA P245凱式定氮系統(tǒng)5min ,清洗系統(tǒng)2次,將裝有土壤樣品的凱氏管連接在蒸餾器 上,旋緊接口 .3通過蒸餾器管路加入4mol ? L -1的NaO H溶液10mL ,蒸餾水20mL使凱 氏管內(nèi)總體積達(dá)40mL （加上沖洗蒸餾管內(nèi)壁的10mL蒸餾水，這時NaO H與Zn 2FeSO 4還原劑作用后，剩余堿的C約1mol ? L -1.4通過管

6、路向冷凝管下的吸收池加入約 40mL的H 3BO 3溶液，使p H玻璃電 極球置于H 3BO 3溶液之中.5開始蒸餾,蒸餾時間為3min 30s ,蒸餾效率為40%.蒸餾完畢后，用0101mol? L -1HCl標(biāo)準(zhǔn)液滴定餾出液，由P H/mv滴定儀自動完成.6以上步驟通過凱式蒸餾系統(tǒng)程序設(shè)置完成 .程第1期王曉嵐等：土壤堿解氮測定方法比較77序設(shè)置:NaO H為01,去離子H 20為02, H 3BO 3為04,蒸餾效率為40%,蒸餾 時間為3min 30s ,排空廢 液時間20s.其土壤堿解氮w （mg ? kg -1計算公式為：w=c ? (V -V 014l0XI03/m ,式中:C為

7、0101mol ? L -1HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（mol ? L -1 ; V為樣品滴定時消 耗的0101mol ? L -1HCl標(biāo)準(zhǔn) 溶液體積（mL ; V 0為滴定空白時消耗的0101mol ?L -1HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液體積（mL ; m為風(fēng)干試樣質(zhì)量（g ; 1410為氮原子的摩爾質(zhì)量（g ? mol -1 ; 103為換算系數(shù).堿解2擴散吸收法的測定步驟為:1稱取通過60目篩的風(fēng)干土樣1g （精確至 0101g 和 1g 27H 20還原劑,2內(nèi)室加入2? L 331 ,蓋上毛玻璃,旋轉(zhuǎn)數(shù)次,使毛玻璃與皿邊完全黏合,再慢 慢轉(zhuǎn)開毛玻璃的一邊,使擴散皿外室露出一條狹縫,迅速加入10mL 11

8、8mol ? L - 1的NaO H溶液（水稻土樣品 用112mol ? L -1NaO H溶液于擴散皿外室,立即用毛玻璃蓋嚴(yán).3水平地輕輕轉(zhuǎn)動擴散皿，使NaO H溶液與土樣充分混合，然后用橡 皮筋圈緊,使毛玻璃固定.放在（40 C恒溫箱中,（24 015 h后取出.4用 0101mol ? L-1HCI標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定內(nèi)室中H 3BO 3所吸收的氨量，由藍(lán)色變?yōu)槲⒓t 色即達(dá)終點.在樣品測定的 同時進(jìn)行空白實驗.2 結(jié)果與分析211蒸餾時間和蒸餾效率的選擇選取不同時間110、210、215、310、 315、410min 測定的餾出量分別為 0、711、1413、2114、2817 和 3511m

9、L.在原堿解蒸餾法 中,推薦810min內(nèi)使蒸餾體積大于3010mL 5,但用Vap 245凱氏定氮 蒸餾器在最小蒸餾效率為40%的情況下，315min的蒸餾體積接近30mL.蒸餾過程 中如果蒸汽太大會使蒸餾體積太大，導(dǎo)致結(jié)果偏高；蒸汽太小會使水解不完全，蒸90%和100%等不同蒸餾效餾出的體積太小，導(dǎo)致結(jié)果偏低5.所以必須用蒸餾效率調(diào)節(jié)蒸汽量.當(dāng)蒸餾時間 為 315min 時，選擇 40%、50%、60%、70%、80%、率,對蒸餾體積進(jìn)行測試,結(jié)果分 別為2910、43135610、6818、8312、9615和10911 mL.表明隨著蒸餾效率的增高餾出體積會增大,只有當(dāng)蒸餾效率為40%

10、時蒸餾體積接近30mL.310、212 蒸餾時間對測定結(jié)果的影響選取4種國家標(biāo) 準(zhǔn)土樣，用215、 3、5、410min不同蒸餾時間分別 對每個樣品進(jìn)行檢測,平行測定6次取平均值 （見表1 .結(jié)果顯示,當(dāng)蒸餾時間為315min ,檢測結(jié)果與標(biāo) 準(zhǔn)值具有很好的一致性. 當(dāng)蒸餾時間215min時，檢測結(jié)果偏低；當(dāng)蒸餾時間4min時，檢測結(jié)果偏高.213NaOH溶液濃度對測定結(jié)果的影響由于水解性氮是無機氮與易水解蛋白質(zhì)的總 和,當(dāng)c (NaO H過低時,易水解蛋白質(zhì)水解不完全,導(dǎo)致檢測結(jié)果偏低；c (NaO H 過高時，某些難水解蛋白質(zhì)發(fā)生部分水解，導(dǎo)致結(jié)果偏高.根據(jù)孫又寧等 實驗， 隨著c (Na

11、O H的增加,堿解氮的w也隨之增高.因此堿解蒸餾法中c (NaO H選擇 對測定結(jié)果至關(guān)重要.本實驗選擇c (H 4mol ? L -15, 315min時,檢1 .(=4mol ? L -1蒸餾時間w (N /(mg ? kg -1minG BW07412G BW 07413(695G BW 07415(16136G BW07416 (6714 21592158431394124011 310129116317145176116315151186817161166617 41018715102101981510019 括號內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)值.214 實驗 回收率 在1100g 土樣中加入5mL N

12、H 4Cl (013820g ? L -1 ,經(jīng)堿解后滴定、計算堿解氮 的w .結(jié)果顯示,2種方法的回收率相差不大，擴散吸 收法的均值為9911%,范圍是9817%9915%;堿解蒸餾法的平均值為9917%,范圍 是9916%9918%,比擴散吸收法略高.2種方法均能定量回收N H 4CI. 215 測定結(jié)果的比較對2個國家標(biāo)準(zhǔn)土樣及實驗 室自制的5種土壤樣品分別采用擴散吸 收法和堿解蒸 餾法測定堿解氮w ,結(jié)果列于表2.對2組數(shù)據(jù)的差異 性進(jìn)行了 T檢驗，結(jié)果顯示2種方法的測定結(jié)果無顯 著差異（P 0105 ,說明擴散吸收法與堿解蒸 餾法測定結(jié)果一致，堿解餾法可用于堿解氮的分析.3 討論對于

13、不同類型土壤中堿解氮w測量結(jié)果表明：堿解蒸餾法和堿解擴散吸收法測 定土壤中堿解氮具有相同的精密度和準(zhǔn)確度.但擴散吸收法操作煩瑣，檢測時間較長，測定樣品需在40C恒溫烘箱內(nèi)經(jīng)24h 的水解過程；此外，由于不可避免的設(shè)計缺陷，在保溫過程中容易造成擴散皿 內(nèi)、外室的液體混合，極易發(fā)生相互污染，特別是在使用較高的C （NaO H堿液水 解樣品時，易造成測定結(jié)果 偏高；再則，涂抹阿拉伯樹膠后，如果毛玻璃板與擴散 皿未完全密封，則導(dǎo)致氨氣逸出，造成測定結(jié)果偏低.78北京師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版第46卷表2 不同類型土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)（w測定結(jié)果的比較方法樣品測定值 /(mg ? kg -1 平均值 S E

14、 12345678mg? kg -1擴散吸收法堿解 蒸餾法 GW07413691869116815681268126812681069146817017GW0741515813161181591516210161181601516211165101611421褐 土 11091310716107121051810510102189114106111041451褐 土297199715951694109115891289129514931831 福建紅土 77177515751174127411731973127610751011 紫色土 7612741274117319731871176912

15、7510731421黑土 316133181631515316183161831615315193141931614111GW07413701769196818661768166913681070176911114GW074151601816218159111641801981611911褐土 1104161051810616105122911106. 11褐土 2991898109810195919612313福建紅壤 771017418751475114741275101111731717415741276107412110 31711912317153161131712318103171

16、3111題.本文通過對蒸餾條件的控制和改進(jìn)，縮短了蒸餾時 間，簡化了測定手續(xù)， 方法簡捷實用.可以作為測定堿解氮的一種新的方法，提高工作效率.4 參考文獻(xiàn)1李天杰,趙燁,張科利.土壤地理學(xué)M .北京：高等教育出版社,2004:512572 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析M .北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2002:573 中國土壤學(xué)會農(nóng)業(yè)化學(xué)專業(yè)委員會.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī) 分析方法M .北京科學(xué)出版社，1989:822844 農(nóng)業(yè)部全國土壤肥料總站.土壤分析技術(shù)規(guī)范M .北京：農(nóng)業(yè)出版社,1993:392405中國科學(xué)院南京土壤所.土壤理化分析M .上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1978:756孫又寧，保萬魁，余梅玲

17、.自動定氮儀堿解蒸餾法測定土壤中堿解氮含量J.中國土壤與肥料，2007(5 :64COMP ARISON OF METH ODS FOR DETERMININGAL KAL I 2H YD ROLYZED NITROGEN IN SOILWAN G Xiaola nKalibi nuerYAN G Wennian(School of Geogra phy and Remote Sensing Scie nces , Beiji ng Normal Uni versity , 100875, Beiji ng , Chi naAbstract This st udy emp loys Germa n p roduction GER HARD Kjeldahl distillati on system to test available nit roge n and imp roved t he distillati on con diti on in order to fix t he efficie ncy and time of distillati on. Samp les could be tested directly by mach ine. This st udy p rovides an accu