植物常量元素的分析作業(yè)指導(dǎo)書(shū)

植物常量元素的分析作業(yè)指導(dǎo)書(shū)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(xiàng)目，尤以三要素的測(cè)定更為經(jīng)常和重要。不論在診斷作物氮、磷、鉀的營(yíng)養(yǎng)水平和土壤供應(yīng)各該元素的豐缺情況時(shí)，或者在確定作物從土壤攝取各元素的數(shù)量和施肥效應(yīng)時(shí)，都經(jīng)常要測(cè)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(cè)定也有重要意義，例如食品和飼料中蛋白質(zhì)的測(cè)定實(shí)際上就是有機(jī)氮的測(cè)定，而磷、鉀、鈣等則是營(yíng)養(yǎng)價(jià)值最高的灰分元素。在作物化學(xué)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(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)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(shù)診斷的標(biāo)準(zhǔn)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(guó)內(nèi)國(guó)外都有許多報(bào)道，并有專著問(wèn)世。但必須注意，各資料中報(bào)道的指標(biāo)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(fù)雜，植株內(nèi)各營(yíng)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(huì)影響到另一元素的指標(biāo)或臨界值。1.1植物全氮、磷、鉀的測(cè)定植物中氮、磷、鉀的測(cè)定包括待測(cè)液的制備和氮磷鉀的定量?jī)纱蟛襟E。植物全氮待測(cè)液的制備通常用開(kāi)氏消煮法(參考有機(jī)肥料全氮的測(cè)定)。植物全磷、鉀可用干灰化或其他濕灰化法制備待測(cè)液。本書(shū)介紹H2SO4—H2O2消煮法，可用同一份消煮液分別測(cè)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(jī)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(jī)物被氧化分解，有機(jī)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(jiǎn)單快速，對(duì)氮磷鉀的定量沒(méi)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(zhǔn)確度，但要注意遵照操作規(guī)程的要求操作，防止有機(jī)氮被氧化成N2或氮的氧化物而損失。試劑(1)硫酸(化學(xué)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(zhǔn)確至0.0002g)裝入100ml開(kāi)氏瓶的底部，加濃硫酸5ml，搖勻(最好放置過(guò)夜)，在電爐上先小火加熱，待H2SO4發(fā)白煙后再升高溫度，當(dāng)溶液呈均勻的棕黑色時(shí)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(fù)加H2Ｏ2再消煮，如此重復(fù)數(shù)次，每次添加的H2Ｏ2應(yīng)逐次減少，消煮至溶液呈無(wú)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(wú)損轉(zhuǎn)移入100ml容量瓶中，冷卻至室溫后定容(v1)。用無(wú)磷鉀的干燥濾紙過(guò)濾，或放置澄清后吸取清液測(cè)定氮、磷、鉀。每批消煮的同時(shí)，進(jìn)行空白試驗(yàn)，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(zhǔn)至0.0002g)，放入100ml開(kāi)氏瓶中，加1ml水潤(rùn)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(yīng)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(shí)，停止加熱，此過(guò)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(fù)一直至溶液呈無(wú)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(shí)做空白試驗(yàn)，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(xì)胞液或與有機(jī)成分呈現(xiàn)松散結(jié)合態(tài)。因此，若只測(cè)定鉀時(shí)，可采用簡(jiǎn)易的浸提法制備待測(cè)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(yīng)不含氮和磷。H2O2在保存中可能自動(dòng)分解，加熱和光照能促其分解，故應(yīng)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(cè)定(半微量蒸餾法和擴(kuò)散法)方法原理植物樣品經(jīng)開(kāi)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(kuò)散，用H3BO3吸收，直接用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定，以甲基紅—溴甲酚綠混合指示劑指示終點(diǎn)。試劑(1)40%(m/v)NaOH溶液(2)2%H3BO3—指示劑溶液(3)取標(biāo)準(zhǔn)溶液［C(HCl或1/2H2SO4)=0.01mol/L］(4)堿性溶液以上試劑配制見(jiàn)有機(jī)肥全氮測(cè)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(kāi)放冷凝水，勿使餾出液的溫度超過(guò)40℃)待餾出液體積約達(dá)50～60ml時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定餾出液至由藍(lán)綠色突變?yōu)樽霞t色(終點(diǎn)的顏色應(yīng)和空白測(cè)定的終點(diǎn)相同)。用酸標(biāo)準(zhǔn)溶液，同時(shí)進(jìn)行空白液的蒸餾測(cè)定，以校正試劑和滴定誤差。(2)擴(kuò)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(kuò)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(cè)定的操作步驟進(jìn)行擴(kuò)散和滴定，但中和H2SO4需用40%NaOH溶液2ml，擴(kuò)散可在室溫下進(jìn)行，不必恒溫，室溫在20℃以上時(shí)，放置約24h，低于20℃時(shí)，須放置較長(zhǎng)時(shí)間。在擴(kuò)散期間，可將擴(kuò)散皿內(nèi)容物小心轉(zhuǎn)動(dòng)混勻2～3次，加速擴(kuò)散，可縮短擴(kuò)散時(shí)間。在測(cè)定樣品的同時(shí)，須在同一條件下做空白試驗(yàn)。結(jié)果計(jì)算全N%=C(v-v0)×0.041×100/(m×v2/v1)式中C—酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L；v—滴定試樣所用的酸標(biāo)準(zhǔn)液，ml；v0—滴定空白所用的酸標(biāo)準(zhǔn)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(cè)定的消煮液體積ml。1.1.3植物全磷的測(cè)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(cè)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(zhǎng)400～490nm處用吸光光度法測(cè)定磷。磷濃度較高時(shí)選用較長(zhǎng)的波長(zhǎng)，較低時(shí)選用較短的波長(zhǎng)。①此法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)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(duì)酸度和顯色劑濃度的要求也不十分嚴(yán)格③，干擾物?、?。在可見(jiàn)光范圍內(nèi)靈敏度較低，適測(cè)范圍廣(約為1—20mg/L，P)故廣泛應(yīng)用于含磷較高而且變幅較大的植物和肥料樣品中磷的測(cè)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(biāo)準(zhǔn)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(guò)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(zhǎng)440mm處進(jìn)行測(cè)定，以空白溶液(空白試驗(yàn)消煮液按上述步驟顯色)調(diào)節(jié)儀器零點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)曲線或直線回歸方程準(zhǔn)確吸取50mg/LP標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)系列溶液，與待測(cè)液一起測(cè)定，讀取吸光度，然后繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線或求直線回歸方程。結(jié)果計(jì)算全P，%＝Ｃ(P)×(v１/m)×(v3/v2)×10－4式中C(P)—從校準(zhǔn)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(cè)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(shí)，測(cè)定波長(zhǎng)用420nm；5—20mg/L，用490nm。待測(cè)液中Fe３＋濃度高的選用450nm，以消除Fe３＋干擾。校準(zhǔn)曲線也應(yīng)用同樣波長(zhǎng)測(cè)定繪制。②一般室溫下，溫度對(duì)顯色影響不大，但室溫太低(如＜15℃＝時(shí)，需顯色30分鐘，穩(wěn)定時(shí)間可達(dá)24小時(shí)；③如試液為HCl，HClO4介質(zhì)，顯色劑應(yīng)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(cè)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(dāng)顯色液中Fe３＋濃度超過(guò)0.1%時(shí)，它的黃色有干擾?？捎每鄢瞻追ㄏ?。1.1.4植物全鉀的測(cè)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(cè)液中的K可用火焰光度法測(cè)定。試劑(1)K標(biāo)準(zhǔn)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(jì)上測(cè)定，讀取檢流計(jì)讀數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)曲線或直線回歸方程準(zhǔn)確吸取100mg/LＫ標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溶液中的離子成分和待測(cè)液相近)，加水定容。即得0，1，2，5，10，20，40mg/LK的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。以濃度最高的標(biāo)準(zhǔn)溶液定火焰光度計(jì)檢流計(jì)的滿度(一般只定到90)，然后從稀到濃依次進(jìn)行測(cè)定，記錄檢流計(jì)讀數(shù)，以檢流計(jì)讀數(shù)為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線或求直線回歸方程。結(jié)果計(jì)算全K，%＝Ｃ(Ｋ)×(v3/m)×(v1/v2)×10-4式中C(K)—從標(biāo)準(zhǔn)曲線或回歸方程求得的測(cè)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(cè)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(cè)定植物全量鈣、鎂測(cè)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(shí)測(cè)定磷、鉀時(shí)，要注意鉀和鈣轉(zhuǎn)化為難溶的CaSO4，而且SO2-4濃度太高時(shí)，對(duì)EDTA絡(luò)合滴定或原子吸收分光光度法測(cè)定鈣都會(huì)帶來(lái)影響，因此，鈣鎂的測(cè)定以采用干灰化法好。溶液中鈣鎂的測(cè)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(cè)定全鈣鎂時(shí)，必須解決磷的干擾問(wèn)題，而用原子吸收分光光度法測(cè)定鈣鎂是一個(gè)快速而又準(zhǔn)確的方法，但儀器比較昂貴，還不普及。本書(shū)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(cè)液中的Ca2+和Mg2+用EDTA直接滴定法，方法要點(diǎn)參見(jiàn)土壤Ca2+、Mg2+測(cè)定，對(duì)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(wú)水)研細(xì)，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(xì)，將三者混合均勻，貯于棕色瓶或塑料瓶中，不用時(shí)放在干燥器中保存。(2)0.01mol/LEDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液：取3.720gEDTA二鈉鹽溶于無(wú)CO2的蒸餾水中，微熱溶解，冷卻定容至1000ml。用標(biāo)準(zhǔn)Ca2+溶液標(biāo)定，方法同滴定Ca2+。此液貯于塑料瓶中備用。

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

操作步驟

準(zhǔn)確稱取烘干、磨細(xì)、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(rùn)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?jiān)?。趁熱用無(wú)灰濾紙過(guò)濾，濾液盛于100ml容量瓶中；用熱水洗滌瓷坩堝和殘?jiān)鋮s后用水定容，即得HCl濃度約為0.24mol/L的待測(cè)液。(1)直接滴定法：(適用于一般莖葉樣品)Ca的測(cè)定即吸取上述待測(cè)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紫紅色突變?yōu)樗{(lán)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(cè)定：另吸取10ml待測(cè)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(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。記錄所用毫升數(shù)V２。結(jié)果計(jì)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(shí)消耗的體積(ml)V2—EDTA溶液滴定Ca＋Mg時(shí)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(cè)定，即吸取待測(cè)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