土壤中氮和硫的測定

一、概述(一)土壤全氮的含量

土壤有機(jī)質(zhì)95~99%以上為有機(jī)態(tài)N，1~5%為無機(jī)N。土壤有機(jī)質(zhì)和氮素的消長主要取決于生物積累和分解作用的相對強(qiáng)弱、氣候、植被、耕作制度等因素，特別是水熱條件對土壤有機(jī)質(zhì)和氮素含量有顯著的影響。1、自然土壤氮素含量東北黑土最高,全氮含量2.56--6.59g/kg向西→黑鈣土→栗鈣土→灰鈣土(0.4-1.05),依次降低向南→暗棕壤(1.68-3.64)→棕壤→褐土→黃棕壤(0.6-1.48)→紅壤(0.4-1.05),依次降低

第1節(jié)土壤中全氮的測定目前一頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)2、耕地土壤耕層耕地土壤比同地自然土壤低得多。變化趨勢大體同自然土壤。東北黑土耕區(qū)最高，1.5-3.48g/kg其次是華南、西南和青藏地區(qū)黃淮海地區(qū)和黃土高原最低，0.3-0.99g/kg我國耕地土壤含氮量不高，一般為1.0-2.0g/kg3、土壤培肥土壤培肥的重要目標(biāo)之一是提高土壤有機(jī)質(zhì)和土壤全氮含量。除少數(shù)土壤外，土壤急需培肥，以確保土壤資源可持續(xù)利用。目前二頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)（二）土壤N素的形態(tài)

無機(jī)氮1-2%NO3—N：存在于土壤溶液中NH4+—N水溶態(tài)：NH4+代換態(tài)：NH4+有機(jī)氮98-99%非水解性：占全N30-50%，腐殖質(zhì)水解性：占全N50-70%，Pr、AA水溶性：占全N5%，AA、酰胺等速效氮堿解氮遲效氮目前三頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)二、土壤中全氮測定方法概述1、干燒法：

1831年Dumas創(chuàng)立,將樣品放在燃燒管中,以600℃以上的高溫和氧化銅一起燃燒,燃燒時(shí)通純凈的CO2,燃燒過程產(chǎn)生的N2O氣體通過灼熱的銅還原為N2,產(chǎn)生CO則通過氧化銅轉(zhuǎn)化為CO2,混合氣體通過濃的KOH溶液,除去CO2,純N2通過氮素計(jì)測定氮素的體積.優(yōu)點(diǎn)：測定結(jié)果準(zhǔn)確缺點(diǎn)：操作費(fèi)時(shí)、復(fù)雜、要專用儀器目前四頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)2、濕燒法：開氏法

1883年丹麥人J.Kjedahl(開道爾)用于研究蛋白質(zhì)變化的方法.后來被用來測定各種形態(tài)的有機(jī)氮.設(shè)備簡單易得,結(jié)果可靠,為一般實(shí)驗(yàn)室所采用。原理:用濃硫酸分解,加速劑和憎溫劑加速有機(jī)質(zhì)的分解,使有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為NH3進(jìn)入溶液,最后用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定蒸餾出的銨.改進(jìn):該法創(chuàng)立以來，不但進(jìn)行改進(jìn)，主要改進(jìn)為A、縮短消化時(shí)間：加速劑（催化劑、氧化劑、增溫劑）的選擇B、改進(jìn)定氮方法：蒸餾方法、儀器自動(dòng)化目前五頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)關(guān)于加速劑的改進(jìn)增溫劑：目前大多采用K2SO4催化劑：Hg、HgO、CuSO4、FeSO4、Se、TiOHg和Se的催化力很強(qiáng)Hg：有毒、會(huì)形成汞—銨復(fù)合物等Se：催化力最強(qiáng)，有毒，推薦用TiO替代目前加速劑的組成：K2SO4:CuSO4?5H2O:TiO=100:3:3增溫劑催化劑催化劑目前六頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)氧化劑：HCIO4—H2SO4，可同時(shí)測定N、P等多種元素，倍受關(guān)注。H2SO4：具有較強(qiáng)的氧化力，其沸點(diǎn)338℃此溫度不能徹底分解有機(jī)質(zhì)，所以需要增溫目前七頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)關(guān)于開氏法用硫酸消煮樣品測定氮素含量的方法均叫開氏法.標(biāo)準(zhǔn)的開氏法常量法:稱1.0-10.0g土壤樣品,加混合加速劑K2SO410g,CuSO41.0g,Se0.1g加濃硫酸30ml,消煮5h半微量法:稱0.1-1.0g土壤樣品目前八頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)關(guān)于儀器自動(dòng)化1、消化：已實(shí)現(xiàn)2、蒸餾：已實(shí)現(xiàn)3、滴定：已實(shí)現(xiàn)可分別自動(dòng)化，也可以部分自動(dòng)化目前九頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)關(guān)于溶液中氮的測定1、蒸餾法：2、擴(kuò)散法：3、比色法：4、電極法：5、氮檢測儀法：也可以測定固體和氣體樣品6、紫外法：硝態(tài)氮目前十頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)三、土壤中全氮的測定—半微量凱氏法（蒸餾）1、測定原理：P44

A、消煮：高溫下濃硫酸是一種強(qiáng)氧化劑，將有機(jī)質(zhì)分解2H2SO4+有機(jī)C→2H2O+2SO2↑+CO2↑釋放出的N已NH3被H2SO4吸收2NH3+H2SO4

→(NH4)2SO4+H2O目前十一頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)B、蒸餾：加堿蒸餾，H2BO3吸收(NH4)2SO4+NaOH→Na2SO4+H2O+NH3↑NH3↑+H2O→NH4OHNH4OH

+H2BO3→NH4H2BO3+H2OC、滴定：2NH4H2BO3+H2SO4

→(NH4)2SO4+2H2BO3目前十二頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)2、測定步驟P47①樣品的消煮：1.0000g→消化管→加水濕潤→加5ml濃硫酸→加2g催化劑→于380-400℃消化爐上消化→顏色成灰白色到淡藍(lán)色→后煮1h。(遠(yuǎn)紅外消煮爐、自動(dòng)消化爐、普通消化爐)目前十三頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)消化器目前十四頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)②蒸餾：消煮液轉(zhuǎn)至蒸餾管中(250ml)→加堿40%NaOH20～40ml→蒸餾→NH3↑(冷凝管)→20ml硼酸吸收(2%B酸+指示劑)→蒸餾→(紅色→藍(lán)色)→蒸餾至吸收液體積為50～80ml（自動(dòng)蒸餾器100～120ml）停止蒸餾目前十五頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)目前十六頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)③滴定：吸收液用標(biāo)準(zhǔn)酸(0.05mol/L1/2H2SO4或0.01HCl滴定)終點(diǎn)顏色變化為藍(lán)色→紅色

※作空白，且滴定顏色完全一樣平行結(jié)果測定P48 平行測定結(jié)果用算術(shù)平均值表示，表留小數(shù)點(diǎn)三位。目前十七頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)四、土壤中全氮的測定—半自動(dòng)定氮儀法①自動(dòng)消煮：1.0000g→消化管→加水濕潤→加5ml濃硫酸→加2g催化劑→設(shè)定消煮溫度和時(shí)間→啟動(dòng)儀器.②自動(dòng)蒸餾：消化管轉(zhuǎn)至自動(dòng)蒸餾器上→自動(dòng)加堿蒸餾(40ml40%NaOH)→NH3↑(冷凝管)→20ml硼酸吸收(2%B酸)→至吸收液100ml目前十八頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)目前十九頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)GA-10定氮儀③自動(dòng)滴定：吸收液在滴定儀上用標(biāo)準(zhǔn)酸(0.05molH2SO4或0.01HCl滴定)自動(dòng)滴定，pH電極判斷自動(dòng)終點(diǎn)④儀器打印滴定結(jié)果目前二十頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)五、土壤中全氮的測定—全自動(dòng)定氮儀法①自動(dòng)消煮：1.0000g→消化管→加水濕潤→加5ml濃硫酸→加2g催化劑→設(shè)定消煮溫度和時(shí)間→啟動(dòng)儀器.②轉(zhuǎn)移定溶：消化管內(nèi)的消化液→無損的轉(zhuǎn)移到100ml容量瓶中→用H2O定容

③測定：用微量進(jìn)樣器取50ul溶液→在TN-110上測定，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線和樣品峰面積計(jì)算含氮量目前二十一頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)TN-110定氮儀目前二十二頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)TN-110使用操作流程(CRI流程)目前二十三頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)目前二十四頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)目前二十五頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)10.打開O3發(fā)生器電源開關(guān)。轉(zhuǎn)動(dòng)O3發(fā)生器旋扭→PC上單擊菜單system,選O3發(fā)生器→選ON→按OK（注意：約需30分鐘，產(chǎn)生的O3才穩(wěn)定）11.在CRI上設(shè)置進(jìn)樣量和進(jìn)樣速率。單擊菜單RUN→選CRI→在CRI上設(shè)置進(jìn)樣量→設(shè)置進(jìn)樣速率→此時(shí)PC上則顯示其值→按OK12.標(biāo)準(zhǔn)系列測定。13.樣品測定。14.基本資料報(bào)告、重新計(jì)算及結(jié)果顯示。15.關(guān)掉加熱器；關(guān)掉NT-110；關(guān)掉ND-100；關(guān)掉CRI；關(guān)掉PV。16.關(guān)掉NT-110窗口；關(guān)掉PC；17.關(guān)掉O2、Ar氣供氣閥、關(guān)掉O2、Ar氣主閥。18.拔去所有電源線。目前二十六頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)六、試劑的配制

1、40%NaOH(10mol/LNaOH)40gNaOH→燒杯中→加入100ml水2、2%硼酸吸收液：20g硼酸+1000ml水+5～10ml混合指示劑.目前二十七頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)七、指示劑的范圍甲基紅：pH4.2—6.2紅→黃溴甲酚綠：pH3.8—5.4黃→藍(lán)混合指示液：pH4.4—5.4紅→藍(lán)綠八、注意事項(xiàng)1、冷凝水溫度不能超過40℃2、蒸餾和滴定時(shí)避免NH3的污染3、開氏瓶中溶液占50ml4、只能在通風(fēng)良好處加硒粉(有毒)目前二十八頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)第2節(jié)土壤速效氮的測定一、測定方法綜述土壤速效氮亦稱土壤有效氮，指當(dāng)季作物能吸收利用的土壤氮素量。它包括土壤溶液中的NO3-和NH4+、膠體上吸附的NH4+，以及部分易為土壤微生物分解的含氮有機(jī)化合物。目前二十九頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)土壤速效氮的測定方法可分為兩大類：生物方法和化學(xué)方法。生物測定法采用生物培養(yǎng)的方法測定，手續(xù)繁瑣，需要較長的時(shí)間，測定結(jié)果與作物生長的相關(guān)性較高；化學(xué)方法快速簡便，測定結(jié)果與作物生長的相關(guān)性較差。目前我國多采用堿解擴(kuò)散法測定，全國第二次土壤普查的指定方法也是堿解擴(kuò)散法。目前三十頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)目前三十一頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)二、堿解氮測定原理玻璃擴(kuò)散皿目前三十二頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)塑料擴(kuò)散皿目前三十三頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)土壤中的易氧化的有機(jī)氮在NaOH的作用下，形成NH4+，剩余的NaOH與NH4+作用產(chǎn)生NH3，釋放出來的NH3被H3BO3吸收液，最后用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定溶液，用酸的濃度和用量計(jì)算土壤速效氮的含量。目前三十四頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)(堿解擴(kuò)散)易氧化有機(jī)氮+NaOH—→NH4OHNaOH+NH4OH—→NH3↑NH3+H2O—→NH4OH(滴定)NH4OH+H3BO3—→NH4H2BO3+H2O紅色

蘭色H2SO4+NH4H2BO3—→H3BO3+(NH4)2SO4蘭色

紅色

目前三十五頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)三、步驟

稱取1mm的土壤樣品2.00g—→均勻鋪在擴(kuò)散皿的外室—→輕輕水平轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)散皿使樣品均勻—→在擴(kuò)散皿的內(nèi)室加入3%H3BO3溶液2ml—→(在外室的邊緣涂上堿性甘油—→蓋上毛玻璃—→旋轉(zhuǎn)數(shù)使之完全粘合—→慢慢平推毛玻璃使加液缺口能加液)—→迅速加入1.0mol/LNaOH10ml—→擴(kuò)散皿的外室—→立即蓋嚴(yán)毛玻璃—→于40℃恒溫箱中擴(kuò)散24h—→取出冷卻至室溫—→用0.0050mol/LH2SO4滴定。塑料擴(kuò)散皿沒有括號內(nèi)的內(nèi)容目前三十六頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)目前三十七頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)目前三十八頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)四、結(jié)果計(jì)算及應(yīng)用堿解氮(mg/kg)=C×V×14×1000/WC：標(biāo)準(zhǔn)H2SO4溶液濃度(mol/L)；V：H2SO4體積(ml)；14：氮原子的摩爾質(zhì)量；W：土壤風(fēng)干重1000：g換算為kg土壤供氮量(kg/hm2)=0.15×堿解氮含量×15土壤供氮量(kg/667m2)=0.15×堿解氮含量土壤施氮量=(目標(biāo)產(chǎn)量需氮量—土壤供氮量)/(氮肥有效養(yǎng)分含量×肥料利用率)目前三十九頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)五、注意事項(xiàng)1、堿解氮不包括NO3-—N，如果土壤NO3-—N含量較高時(shí)應(yīng)加入FeSO4，使之還原；2、擴(kuò)散溫度超過40℃時(shí)，會(huì)影響H3BO3溶液對NH3的吸收；3、H3BO3溶液的濃度應(yīng)根據(jù)土壤堿解氮的含量配制；目前四十頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)4、此法測定結(jié)果與作物產(chǎn)量之間有較好的相關(guān)性。5、夏天測定時(shí),加堿后要立即進(jìn)恒溫箱,拿出后要迅速滴定,或放在空調(diào)室內(nèi),避免擴(kuò)散時(shí)間加長,使結(jié)果偏高.目前四十一頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)第3節(jié)

土壤無機(jī)氮的測定土壤中無機(jī)氮包括NO3—N和NH4—NNO3—N的測定：浸提后測定A、將NO3—N和NO2—N轉(zhuǎn)化為NH4—N后測定，減去NH4—NB、紫外分光光度法：C、比色法：D、電極法目前四十二頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)NH4—N的測定方法直接蒸餾法：結(jié)果偏高浸提后測定：中性鹽浸提(K2SO4、KCI、NaCI)，一般采用2mol/LKCI，浸提液中的NH4可采用下列方法測定

A、蒸餾法：適合NH4—N含量較多的土壤

B、比色法：時(shí)間長，靈敏度高，重現(xiàn)好，準(zhǔn)確度高C、電極法測定：簡便、快速、靈敏度高，重現(xiàn)好，準(zhǔn)確度高，要儀器和電極可靠。

目前四十三頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)1、土壤銨態(tài)氮的測定2mol/LKCI浸提—靛酚藍(lán)比色法A、浸提：稱1mm風(fēng)干土樣20.00g,于200ml三角瓶,加2mol/LKCI100ml,震蕩1h,靜置,取上部清液測定目前四十四頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)B、比色：取5ml清液，于50ml容量瓶，加2mol/LKCI浸提5ml，加苯酚5ml，次氯酸鈉5ml，搖勻，20℃放1h，加掩蔽劑1ml，H2O定容，624nm處比色目前四十五頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)C、工作曲線分別吸取2.5mol/LNH4—N標(biāo)液0,2.00,4.00,6.00,10.00ml于50ml容量瓶,加2mol/LKCI溶液10ml,同樣品比色顯色測定.濃度分別為0,1,2,4,5mol/LNH4—ND、結(jié)果計(jì)算：NH4—N含量(mg/kg)=標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算濃度×分取倍數(shù)=標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算濃度×25目前四十六頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)2、土壤硝態(tài)氮的測定A、酚二磺酸比色法原理

硝酸根離子在無水的條件下，與酚二磺酸作用生成硝基酚二磺酸，堿化后形成穩(wěn)定的黃色溶液，在420nm處有吸收峰。目前四十七頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)浸提稱取風(fēng)干土50g→500ml三角瓶→加0.5gCaSO4·2H2O→加250mlH2O→震蕩10min→靜置5min→取上部清液測定.目前四十八頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)測定取清液50ml→100ml瓷蒸發(fā)皿→加0.05gCaCO3→60℃水浴上蒸干→冷卻→加2ml酚二磺酸溶液→旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)皿→靜置10min→加20mlH2O→攪拌→冷卻→銨水至溶液顯黃色后再加2ml→攪拌→轉(zhuǎn)入100ml容量瓶水定容→分光光度計(jì)上420nm處比色.結(jié)果計(jì)算NO3—N含量(mg/kg)=標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算濃度×10目前四十九頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)B、測定（紫外法）：測定原理硝酸根離子在220nm處有強(qiáng)吸收,在275nm處即無吸收，而主要干擾因子。土壤有機(jī)質(zhì)均有吸收，首先測定有機(jī)質(zhì)在這二個(gè)吸光度之間的轉(zhuǎn)化系數(shù)(即校正因數(shù)f)，然后以浸提液在275nm處的吸光度(A275)的f倍代替有機(jī)質(zhì)在220nm處的吸光度值，將它從浸提液在220nm處的吸光度(A220)中扣除，即得到硝態(tài)氮在220nm處的校正吸光度，因此，這種方法也稱紫外分光光度校正因數(shù)法。目前五十頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)操作步驟：取5.00g土樣，加入50ml2mol/LKCI溶液，振蕩1h，懸液靜置3~5min后過濾。測定浸提液在220nm和275nm處吸光度A220和A275。按照下式計(jì)算校正吸光度A：A=A220-2A275目前五十一頁\總數(shù)六十頁\編于點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)曲線：

分別取10mg/L硝態(tài)氮標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0ml于50ml容量瓶中，加入二次重蒸水，定容搖勻。用1cm比色皿分別在220nm和275nm處測