植物常量元素的分析作業(yè)指導書

植物常量元素的分析作業(yè)指導書在植物必需的常量元素中，氮、磷、鉀、鈣和鎂是土壤農(nóng)化分析的常規(guī)分析項目，尤以三要素的測定更為經(jīng)常和重要。不論在診斷作物氮、磷、鉀的營養(yǎng)水平和土壤供應各該元素的豐缺情況時，或者在確定作物從土壤攝取各元素的數(shù)量和施肥效應時，都經(jīng)常要測定植物全株或某些部位器官中有關(guān)元素的含量。在收獲物品質(zhì)檢定工作中，這5種元素的測定也有重要意義，例如食品和飼料中蛋白質(zhì)的測定實際上就是有機氮的測定，而磷、鉀、鈣等則是營養(yǎng)價值最高的灰分元素。在作物化學診斷分析工作中，關(guān)于各類作物在不同生育期(特別是生長發(fā)育的關(guān)鍵時期)和不同部位器官(特別是敏感部位器官)中氮、磷、鉀臨界濃度(或果樹診斷的標準值)的擬訂很重要，它是解釋分析結(jié)果和提出增產(chǎn)措施建議所必需的資料。這方面的數(shù)據(jù)國內(nèi)國外都有許多報道，并有專著問世。但必須注意，各資料中報道的指標都是僅指某一采樣期和某一特定部位器官而言的；診斷工作很復雜，植株內(nèi)各營養(yǎng)元素彼此之間又有協(xié)助作用和拮抗作用，某元素含量的高低會影響到另一元素的指標或臨界值。1.1植物全氮、磷、鉀的測定植物中氮、磷、鉀的測定包括待測液的制備和氮磷鉀的定量兩大步驟。植物全氮待測液的制備通常用開氏消煮法(參考有機肥料全氮的測定)。植物全磷、鉀可用干灰化或其他濕灰化法制備待測液。本書介紹H2SO4—H2O2消煮法，可用同一份消煮液分別測定氮、磷、鉀以及其它元素(如鈣、鎂、鐵、錳等)。1.1.1植物樣品的消煮(H2SO4—H2O2法)方法原理植物中的氮磷大多數(shù)以有機態(tài)存在，鉀以離子態(tài)存在。樣品經(jīng)濃H2SO4和氧化劑H2O2消煮，有機物被氧化分解，有機氮和磷轉(zhuǎn)化成銨鹽和磷酸鹽，鉀也全部釋出。消煮液經(jīng)定容后，可用于氮、磷、鉀①等元素的定量。本法采用H2O2加速消煮劑，不僅操作手續(xù)簡單快速，對氮磷鉀的定量沒有干擾，而且具有能滿足一般生產(chǎn)和科研工作所要求的準確度，但要注意遵照操作規(guī)程的要求操作，防止有機氮被氧化成N2或氮的氧化物而損失。試劑(1)硫酸(化學純、比重1.84)(2)30%H2O2(分析純)操作步驟：(1)常規(guī)消煮法稱取植物樣品(0.5mm)0.3～0.5g(準確至0.0002g)裝入100ml開氏瓶的底部，加濃硫酸5ml，搖勻(最好放置過夜)，在電爐上先小火加熱，待H2SO4發(fā)白煙后再升高溫度，當溶液呈均勻的棕黑色時取下，稍冷后加6滴H2O2②，再加熱至微沸，消煮約7—10分鐘，稍冷后重復加H2Ｏ2再消煮，如此重復數(shù)次，每次添加的H2Ｏ2應逐次減少，消煮至溶液呈無色或清亮后，再加熱約10分鐘，除去剩余的H2O2，取下冷卻后，用水將消煮液無損轉(zhuǎn)移入100ml容量瓶中，冷卻至室溫后定容(v1)。用無磷鉀的干燥濾紙過濾，或放置澄清后吸取清液測定氮、磷、鉀。每批消煮的同時，進行空白試驗，以校正試劑和方法的誤差。(2)快速消煮法稱取植物樣品(0.5mm)0.3～0.5g(稱準至0.0002g)，放入100ml開氏瓶中，加1ml水潤濕，加入4ml濃H2SO4搖勻，分兩次各加入H2O22ml，每次加入后均搖勻，待激烈反應結(jié)束后，置于電爐上加熱消煮，使固體物消失成為溶液，待H2SO4發(fā)白煙，溶液成褐色時，停止加熱，此過程約需10分鐘。待冷卻至瓶壁不燙手，加入H2O22ml，繼續(xù)加熱消煮約5—10分鐘，冷卻，再加入H2Ｏ2消煮，如此反復一直至溶液呈無色或清亮后(一般情況下，加H2O2總量約8—10ml)再繼續(xù)加熱5—10分鐘，以除盡剩余的H2O2。取下冷卻后用水將消煮液定量地轉(zhuǎn)移入100ml容量瓶中，定容(v1)。同時做空白試驗，校正試劑和方法誤差。注釋：①植物體內(nèi)的鉀以離子態(tài)存在于細胞液或與有機成分呈現(xiàn)松散結(jié)合態(tài)。因此，若只測定鉀時，可采用簡易的浸提法制備待測液。浸提劑可用0.5mol/LHCl或2mol/LNH4AC～0.2mol/LMg(OAC)2溶液，也可用熱水。②所用的H2O2應不含氮和磷。H2O2在保存中可能自動分解，加熱和光照能促其分解，故應保存于陰涼處。在H2O2中加少量H2SO4酸化，可阻止H2O2分解。1.1.2植物全氮的測定(半微量蒸餾法和擴散法)方法原理植物樣品經(jīng)開氏消煮、定容后，吸取部分消煮液堿化，使銨鹽轉(zhuǎn)變成氨，經(jīng)蒸餾和擴散，用H3BO3吸收，直接用標準酸滴定，以甲基紅—溴甲酚綠混合指示劑指示終點。試劑(1)40%(m/v)NaOH溶液(2)2%H3BO3—指示劑溶液(3)取標準溶液［C(HCl或1/2H2SO4)=0.01mol/L］(4)堿性溶液以上試劑配制見有機肥全氮測定操作步驟：(1)蒸餾法吸取定容后的消煮液5.00—10.00ml，(V2，含NH4—N約1ml)，注入半微量蒸餾器的內(nèi)室，另取150ml三角瓶，內(nèi)加入5ml2%H3BO3—指示劑溶液，放在冷凝管下端，管口置于H3BO3液面以下，然后向蒸餾器內(nèi)室慢慢加入約3ml40%(m/v)NaOH溶液，通入蒸氣蒸餾，(注意開放冷凝水，勿使餾出液的溫度超過40℃)待餾出液體積約達50～60ml時，停止蒸餾，用少量已調(diào)節(jié)至pH為4.5的水沖洗冷凝管末端。用酸標準溶液滴定餾出液至由藍綠色突變?yōu)樽霞t色(終點的顏色應和空白測定的終點相同)。用酸標準溶液，同時進行空白液的蒸餾測定，以校正試劑和滴定誤差。(2)擴散法吸取定容后的消煮液200～500ml(V2，含NH4—N0.05—0.5mg)于10厘米的擴散皿外室。內(nèi)室加入2%H3BO3—指示劑溶液3ml，參照土壤堿解氮測定的操作步驟進行擴散和滴定，但中和H2SO4需用40%NaOH溶液2ml，擴散可在室溫下進行，不必恒溫，室溫在20℃以上時，放置約24h，低于20℃時，須放置較長時間。在擴散期間，可將擴散皿內(nèi)容物小心轉(zhuǎn)動混勻2～3次，加速擴散，可縮短擴散時間。在測定樣品的同時，須在同一條件下做空白試驗。結(jié)果計算全N%=C(v-v0)×0.041×100/(m×v2/v1)式中C—酸標準溶液濃度，mol/L；v—滴定試樣所用的酸標準液，ml；v0—滴定空白所用的酸標準液，ml；0.041—N的毫摩爾質(zhì)量，g/mmol；m—稱樣量，g；v1—消煮液定容體積，ml；v2—吸取測定的消煮液體積ml。1.1.3植物全磷的測定(釩鉬黃吸光光度法)方法原理植物樣品經(jīng)濃H2SO4消煮使各種形態(tài)的磷轉(zhuǎn)變成磷酸鹽。待測液中的正磷酸與偏釩酸和鉬酸能生成黃色的三元雜多酸，其吸光度與磷濃度成正比，可在波長400～490nm處用吸光光度法測定磷。磷濃度較高時選用較長的波長，較低時選用較短的波長。①此法的優(yōu)點是操作簡便，可在室溫下顯色，黃色穩(wěn)定②。在HNO3，HCl,HClO4和H2SO4等介質(zhì)中都適用，對酸度和顯色劑濃度的要求也不十分嚴格③，干擾物小④。在可見光范圍內(nèi)靈敏度較低，適測范圍廣(約為1—20mg/L，P)故廣泛應用于含磷較高而且變幅較大的植物和肥料樣品中磷的測定。試劑(1)釩鉬酸銨溶液25.0g鉬酸銨［(NH4)6Mo7O24·4H2O分析純］溶于400ml水中，另將125g偏釩酸銨(NH4VO3，分析純)溶于300ml沸水中，冷卻后加入250ml濃HNO3(分析純)。將鉬酸銨溶液緩緩注入釩酸銨溶液中，不斷攪勻，最后加水稀釋到1L，貯入棕色瓶中。(2)6mol/LNaOH溶液24gNaOH溶于水，稀釋至100ml；(3)0.2%二硝基酚指示劑0.2g2，6—二硝基酚或2，4—二硝基酚溶于100ml水中；(4)磷標準液［C(P)＝50mg/L］0.2195g干燥的KH2PO4(分析純)溶于水，加入5ml濃HNO3，于1L容量瓶中定容。操作步驟：吸取定容、過濾或澄清后的消煮液10.00ml(V2含磷0.05～0.75mg)放入50ml容量瓶中，加2滴二硝基酚指示劑，滴加6mol/LNaOH中和至剛呈黃色，加入10.00ml釩鉬酸銨試劑，用水定容(V3)。15分鐘后用1cm光徑的比色杯在波長440mm處進行測定，以空白溶液(空白試驗消煮液按上述步驟顯色)調(diào)節(jié)儀器零點。標準曲線或直線回歸方程準確吸取50mg/LP標準液0，1，2.5，5，7.5，10，15ml分別放入50ml容量瓶中，按上述步驟顯色，即得0，1.0，2.5，5.0，7.5，10，15mg/LP的標準系列溶液，與待測液一起測定，讀取吸光度，然后繪制標準曲線或求直線回歸方程。結(jié)果計算全P，%＝Ｃ(P)×(v１/m)×(v3/v2)×10－4式中C(P)—從校準曲線或回歸方程求得的顯色液中磷濃度，mg/L；v3—顯色液體積，ml；v2—吸取測定的消煮液體積，ml；v1—消煮液定容體積，ml；m—稱樣量，g；10－4—將mg/L濃度單位換算為百分含量的換算因數(shù)。注釋①顯色液中(CP)＝１～５mg/L時，測定波長用420nm；5—20mg/L，用490nm。待測液中Fe３＋濃度高的選用450nm，以消除Fe３＋干擾。校準曲線也應用同樣波長測定繪制。②一般室溫下，溫度對顯色影響不大，但室溫太低(如＜15℃＝時，需顯色30分鐘，穩(wěn)定時間可達24小時；③如試液為HCl，HClO4介質(zhì)，顯色劑應用HCl配制；試液為H2SO4介質(zhì)，顯色劑也用H2SO4配制。顯色液酸的適宜濃度范圍為0.2～1.6mol/L，最好是0.5～1.0mol/L，酸度高顯色慢且不完全，甚至不顯色，低于0.2mol/L，易產(chǎn)生沉淀物，干擾測定。鉬酸鹽在顯色液中的終濃度適宜范圍為1.6×10－３～10－２mol/L，鋇酸鹽為8×10－５～2.2×10－３mol/L。④此法干擾離子少，干擾離子是Fe３＋，當顯色液中Fe３＋濃度超過0.1%時，它的黃色有干擾?？捎每鄢瞻追ㄏ?。1.1.4植物全鉀的測定(火焰光度法)方法原理植物樣品經(jīng)消煮或浸提，并經(jīng)稀釋后，待測液中的K可用火焰光度法測定。試劑(1)K標準溶液(C(K)＝100mg/L)0.1907gKCl(分析純，在105～110℃干燥2h)，溶于水，于1L容量瓶中定容，存于塑料瓶中。操作步驟吸取定容后的消煮液5.00—10.00ml(v２)放入50ml容量瓶中，用水定容(v3)。直接在火焰光度計上測定，讀取檢流計讀數(shù)。標準曲線或直線回歸方程準確吸取100mg/LＫ標準溶液0，0.5，1.0，2.5，5.0，10，20ml，分別放入50ml容量瓶中，加入定容后的空白消煮液5或10ml(使標準溶液中的離子成分和待測液相近)，加水定容。即得0，1，2，5，10，20，40mg/LK的標準系列溶液。以濃度最高的標準溶液定火焰光度計檢流計的滿度(一般只定到90)，然后從稀到濃依次進行測定，記錄檢流計讀數(shù)，以檢流計讀數(shù)為縱坐標繪制標準曲線或求直線回歸方程。結(jié)果計算全K，%＝Ｃ(Ｋ)×(v3/m)×(v1/v2)×10-4式中C(K)—從標準曲線或回歸方程求得的測讀液中K的濃度，mg/L；v1——消煮液定容體積，ml；v2——消煮液的吸取體積，ml；v3——測讀數(shù)定容體積，ml；m——稱樣量，g；10-4——將mg/L濃度單位換算為百分含量的換算因數(shù)。1.2

植物全鈣鎂的測定植物全量鈣、鎂測定的樣品分解，可用干灰化法和濕灰化法。濕灰化法，如果采用HNO3—HClO4—H2SO4三酸消煮法，并且同時測定磷、鉀時，要注意鉀和鈣轉(zhuǎn)化為難溶的CaSO4，而且SO2-4濃度太高時，對EDTA絡(luò)合滴定或原子吸收分光光度法測定鈣都會帶來影響，因此，鈣鎂的測定以采用干灰化法好。溶液中鈣鎂的測定，目前都用EDTA絡(luò)合滴定法或原子吸收分光光度法。植物樣品中含磷量比較高，特別是種子中含磷很高而鈣鎂較少，因此在測定全鈣鎂時，必須解決磷的干擾問題，而用原子吸收分光光度法測定鈣鎂是一個快速而又準確的方法，但儀器比較昂貴，還不普及。本書只介紹EDTA絡(luò)合滴定法。方法原理

植物樣品經(jīng)干灰化后，用稀鹽酸煮沸，溶解灰分中的鈣和鎂。待測液中的Ca2+和Mg2+用EDTA直接滴定法，方法要點參見土壤Ca2+、Mg2+測定，對于含磷較高的植物樣品(如種子)則，須采用EDTA返滴定法，以免在堿性溶液中生成磷酸鈣而造成誤差。主要儀器

高溫電爐；瓷坩鍋(30ml)；半微量滴定管試劑

除需用1：1氨水、4mol/LNaOH，1：1三乙醇胺水溶液和0.1%溴甲酚綠指示劑以外，還須配制下列試劑。(1)K—B指示劑：先取50gK2ＳＯ4(無水)研細，再分別取0.5g酸性鉻黑K［２—（２—羥基—5—磺酸鈉—偶氮苯）—1，8二羥基—3，6二磺酸鈉鹽，和1g萘酚綠B研細，將三者混合均勻，貯于棕色瓶或塑料瓶中，不用時放在干燥器中保存。(2)0.01mol/LEDTA標準溶液：取3.720gEDTA二鈉鹽溶于無CO2的蒸餾水中，微熱溶解，冷卻定容至1000ml。用標準Ca2+溶液標定，方法同滴定Ca2+。此液貯于塑料瓶中備用。

(3)0.01mol/LCa2+標準液，準確稱取在105℃下烘4—6小時的分析純CaＣＯ3０.5004g溶于25ml0.5mol/LHCl中煮沸除去CO2，用無CO2蒸鎦水洗入500ml容量瓶中并稀釋到刻度。

操作步驟

準確稱取烘干、磨細、混勻的植物樣品2.×××g，放在瓷坩堝中，按3—3的操作方法灰化。冷卻后用少量水濕潤灰分，然后滴加1.2mol/LHCl，慎防灰分飛濺損失。作用緩和后添加1.2mol/LHCl共約20ml加熱到沸，溶解殘渣。趁熱用無灰濾紙過濾，濾液盛于100ml容量瓶中；用熱水洗滌瓷坩堝和殘渣，冷卻后用水定容，即得HCl濃度約為0.24mol/L的待測液。(1)直接滴定法：(適用于一般莖葉樣品)Ca的測定即吸取上述待測液10ml(取用量視Ca、Mg含量而定，含Ca(1-5mg)放入150ml三角瓶中，用水稀釋至約50ml加入1：1三乙醇胺2ml，搖勻，再加4mol/LNaOH2ml搖勻放置2分鐘Mg(OH)2沉淀后立即加入K—B指示劑0.1—0.2g，用0.01mol/LEDTA標準溶液滴定至紫紅色突變?yōu)樗{綠色。記錄所用EDTA的毫升數(shù)V1其摩爾濃度為M。Ca＋Ｍg總量的測定：另吸取10ml待測液稀釋至約50ml，加1：1三乙醇胺2ml，搖勻，再加氨緩沖溶液5ml，搖勻，加K—B指示劑0.1—0.2g搖勻后用0.01mol/LEDTA標準溶液滴定。記錄所用毫升數(shù)V２。結(jié)果計算：全Ca%＝MV1×0.04008×分取倍數(shù)/樣品稱重(g)×100%全Mg%＝M(V2-Ｖ1)×0.02431×分取倍數(shù)/樣品稱重(g)×100%式中：M—EDTA溶液摩爾濃度V1—EDTA溶液滴定Ca時消耗的體積(ml)V2—EDTA溶液滴定Ca＋Mg時消耗體積(ml)分取倍數(shù)—本操作步驟中是100/10＝１０(2)反滴定法(適用于一般種子樣品)：Ca的測定，即吸取待測液10.00ml(含Ca1-5mg)于150ml三角瓶中，用水稀釋至50ml，加入1：1三乙醇胺5ml搖勻，放置2—3分鐘，然后加入2mol/LNaOH4ml(調(diào)到pH11.5)搖勻，放置1—2分鐘，立即加入K—B指示劑