土壤堿解氮測(cè)定方法比較

1、201020246(1 北京師范大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 Journal of Beijing Normal University (Natural Science 76 土壤堿解氮測(cè)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(guó)產(chǎn) GER HARD 凱氏定氮蒸餾系統(tǒng)測(cè)定堿解氮 , 對(duì)蒸餾條件進(jìn)行了改進(jìn) , 確定蒸餾效率和蒸餾時(shí)間 , 樣品可直接上機(jī)測(cè)定 , 與傳統(tǒng)方法比較 , 堿解蒸餾法測(cè)定的結(jié)果更準(zhǔn)確可靠 , 精密度高 , 、 快速蒸餾測(cè)定方法 .關(guān)鍵詞 土壤 ; 堿解氮 ; 測(cè)定方法3國(guó)家基礎(chǔ)科學(xué)人才培養(yǎng)基金資助項(xiàng)目 (

2、J O630532 通信作者收稿日期 :2009203210 和利用 . , 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(xiàng)主要的土壤氮素分析項(xiàng) 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(zhǎng)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(cè)量土壤中堿解氮的 w , 對(duì)指導(dǎo)農(nóng)田科學(xué)施肥 ,

3、有效控制農(nóng)田土壤面源擴(kuò)散污染均具有重要的意義 .根據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 324, 土壤堿解性氮通常采用堿 解 2擴(kuò)散吸收法測(cè)量 . 南京土壤所的堿解蒸餾法 5雖蒸 餾時(shí)間為 8min , 但加熱蒸餾裝置落后 , 需人為經(jīng)驗(yàn)控 制 , 操作煩瑣 . 本文采用了德國(guó) Gerhaedf 公司產(chǎn) VA P 245全自動(dòng)凱氏定氮蒸餾系統(tǒng) , 與擴(kuò)散吸收法測(cè)定結(jié)果比較 , 認(rèn)為經(jīng)改進(jìn)的堿解蒸餾法簡(jiǎn)便 、 快速 、 準(zhǔn)確 , 穩(wěn)定性好 , 實(shí)用性強(qiáng) , 可作為土壤堿解氮的測(cè)定方法 .1 實(shí)驗(yàn)方法111 實(shí)驗(yàn)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

4、粉 劑 和一定濃度的 NaO H 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(diǎn) , 即可算出堿解氮的 w . 112 儀器與試劑 實(shí)驗(yàn)所需要的儀器有 :VAP 245全 自動(dòng)凱式定氮蒸餾裝置 , 包含 p H/mv 滴定儀 (德國(guó);250mL 硬質(zhì)凱氏管 ;D 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(kuò)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 N

5、aO H 溶液 ; 質(zhì)量濃度 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(shí)驗(yàn)用水均為無氨 蒸餾水 . 113 樣品分析 堿解蒸餾法的測(cè)定步驟為 :1 稱取 通過 0125mm 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(dòng)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(shí)做空白對(duì)照 .2 開啟

6、 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 P 245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(shí) 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

7、中 .5 開始蒸餾 , 蒸餾時(shí)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(dòng)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(cè)定方法比較 77 序設(shè)置 :NaO H 為 01, 去離子 H 2O 為 02, H 3BO 3為 04, 蒸餾效率為 40%, 蒸餾時(shí)間為 3min 30s , 排空廢 液時(shí)間 20s. 其土壤堿解氮 w (mg kg -1 計(jì)算公式為 : w =c (V -V 0 1410103/m ,式中 :c 為 0101mol L

8、-1HCl 標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度 (mol L -1 ; V 為樣品滴定時(shí)消耗的 0101mol L -1HCl 標(biāo)準(zhǔn) 溶液體積 (mL ; V 0為滴定空白時(shí)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(kuò)散吸收法的測(cè)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 2O 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(kuò)散皿外室露出一條狹縫

9、 , 迅速 加入 10mL 118mol L -1的 NaO H 溶液 (水稻土樣品 用 112mol L -1NaO H 溶液 于擴(kuò)散皿外室 , 立即用毛 玻璃蓋嚴(yán) . 3 水平地輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)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 (401 恒溫箱中 , (24015 h 后取出 . 4 用 0101mol L -1HCl 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(diǎn) . 在樣品測(cè)定的 同時(shí)進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn) .2 結(jié)果與分析211 蒸餾時(shí)間和蒸餾效率的選擇 選取不同時(shí)間 110、 210、 215、 310

10、、 315、 410min 測(cè)定的餾出量分別為 0、 711、 1413、 2114、 2817和 3511mL. 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(huì)使蒸餾體積太大 , 導(dǎo)致結(jié)果偏高 ; 蒸汽太 小會(huì)使水解不完全 , 蒸餾出的體積太小 , 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(shí)間為 315min 時(shí) , 選擇 40%、 50%、 60%、 70%、 80%、 90%和 100%等不同

11、蒸餾效率 , 對(duì)蒸餾體積進(jìn)行測(cè)試 , 結(jié)果分 別為 2910、 4313、 5610、 6818、 8312、 9615和 10911 mL. 表明隨著蒸餾效率的增高餾出體積會(huì)增大 , 只有 當(dāng)蒸餾效率為 40%時(shí)蒸餾體積接近 30mL.212 蒸餾時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響 選取 4種國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)土樣 , 用 215、 310、 3、 5、 410min 不同蒸餾時(shí)間分別 對(duì)每個(gè)樣品進(jìn)行檢測(cè) , 平行測(cè)定 6次取平均值 (見表 1 . 結(jié)果顯示 , 當(dāng)蒸餾時(shí)間為 315min , 檢測(cè)結(jié)果與標(biāo) 準(zhǔn)值具有很好的一致性 . 當(dāng)蒸餾時(shí)間 215min 時(shí) , 檢測(cè) 結(jié)果偏低 ; 當(dāng)蒸餾時(shí)間 4min 時(shí)

12、, 檢測(cè)結(jié)果偏高 . 213 NaOH 溶液濃度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響 由于水解 性氮是無機(jī)氮與易水解蛋白質(zhì)的總和 , 當(dāng) c (NaO H 過 低時(shí) , 易水解蛋白質(zhì)水解不完全 , 導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果偏低 ; c (NaO H 過高時(shí) , 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 6實(shí)驗(yàn) , 隨著 c (NaO 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(duì) 測(cè) 定 結(jié) 果 至 關(guān) 重 要 . 本 實(shí) 驗(yàn) 選 擇 c (H 4mol L -15, 315min 時(shí) , 檢 1 .( =4mol L -1蒸餾時(shí)間 w (N /(mg k

13、g -1minG BW07412( 3G BW 07413(695G BW 07415(16136214實(shí) 驗(yàn) 回 收 率 在 1100g 土 樣 中 加 入 5mL N H 4Cl (013820g L -1 , 經(jīng)堿解后滴定 、 計(jì)算堿解氮 的 w . 結(jié)果顯示 ,2種方法的回收率相差不大 , 擴(kuò)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(kuò)散吸收法略高 . 2種方法均能定量回收 N H 4Cl. 215 測(cè)定結(jié)果的比較 對(duì) 2個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土樣及實(shí)驗(yàn) 室自制的 5種土壤樣品分別采用擴(kuò)散吸收法和堿解蒸

14、 餾法測(cè)定堿解氮 w , 結(jié)果列于表 2. 對(duì) 2組數(shù)據(jù)的差異 性進(jìn)行了 T 檢驗(yàn) , 結(jié)果顯示 2種方法的測(cè)定結(jié)果無顯 著差異 (P 0105 , 說明擴(kuò)散吸收法與堿解蒸餾法測(cè) 定結(jié)果一致 , 堿解餾法可用于堿解氮的分析 .3 討論對(duì)于不同類型土壤中堿解氮 w 測(cè)量結(jié)果表明 :堿 解蒸餾法和堿解擴(kuò)散吸收法測(cè)定土壤中堿解氮具有相 同的精密度和準(zhǔn)確度 .但擴(kuò)散吸收法操作煩瑣 , 檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng) , 測(cè)定樣品 需在 40 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(jì)缺陷 , 在保溫過程中容易造成擴(kuò)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

15、 (NaO H 堿液水解樣品時(shí) , 易造成測(cè)定結(jié)果 偏高 ; 再則 , 涂抹阿拉伯樹膠后 , 如果毛玻璃板與擴(kuò)散 皿未完全密封 , 則導(dǎo)致氨氣逸出 , 造成測(cè)定結(jié)果偏低 . 78 北京師范大學(xué)學(xué)報(bào) (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(cè)定結(jié)果的比較方法 樣品測(cè)定值 /(mg kg -1 平均值 S E 12345678mg kg -1擴(kuò) 散 吸 收 法題 . 本文通過對(duì)蒸餾條件的控制和改進(jìn) , 縮短了蒸餾時(shí) 間 , 簡(jiǎn)化了測(cè)定手續(xù) , 方法簡(jiǎn)捷實(shí)用 . 可以作為測(cè)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

16、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(guó)農(nóng)業(yè)出版社 ,2002:573 中國(guó)土壤學(xué)會(huì)農(nóng)業(yè)化學(xué)專業(yè)委員會(huì) . 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(guó)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(guó)科學(xué)院南京土壤所 . 土壤理化分析 M .上海 :上海 科學(xué)技術(shù)出版社 ,1978:756 孫又寧 , 保萬魁 , 余梅玲 . 自動(dòng)定氮儀堿解蒸餾法測(cè)定土 壤中堿解氮含量 J.中國(guó)土壤與肥料 ,2007(5 :64COMPARISON O

17、F METH ODS FOR DETERMININGAL KAL I 2H YD ROLYZED NITROGEN IN SOILWAN G Xiaolan Kalibinuer YAN G Wennian(School of Geography and Remote Sensing Sciences , Beijing Normal University , 100875, Beijing , China Abstract This st udy employs German p roduction GER HARD Kjeldahl distillation system to test available nit rogen and imp roved t he distillation condition in order to fix t he efficiency and time of distillation. Samples could be tested directly by machine. This st udy p rovides an