土壤堿解氮測(cè)定方法比較(精)

201020246(1北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版JournalofBeijingNormalUniversity(NaturalScience76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)GERHARD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(JO630532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,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)VAP245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FeSO4-7H20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NH3狀態(tài),逸出的NH3被硼酸（H3BO3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:VAP245全自動(dòng)凱式定氮蒸餾裝置，包含pH/mv滴定儀（德國(guó);250mL硬質(zhì)凱氏管;DHG29203A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.Omol?L-1的NaOH溶液；質(zhì)量濃度p為20g?L-1的H3BO3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FeSO4?7H20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(wú)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pH/mv滴定儀,接通蒸餾器電源,打開冷凝水.用蒸餾水空蒸VAP245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NaOH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)NaOH與Zn2FeSO4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H3BO3溶液,使pH玻璃電極球置于H3BO3溶液之中?5開始烝餾,烝餾時(shí)間為3min30s,烝餾效率為40%?烝餾完畢后,用0101mo1?L-1HC1標(biāo)準(zhǔn)液滴定餾出液,由pH/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:NaOH為01,去離子H2O為02,H3BO3為04,蒸餾效率為40%,蒸餾時(shí)間為3min30s,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-V0x1410x103]/m,式中:c為0101mol?L-1HC1標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（mol?L-1;V為樣品滴定時(shí)消耗的0101mol?L-1HC1標(biāo)準(zhǔn)溶液體積（mL;V0為滴定空白時(shí)消耗的0101mol?L-1HC1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OlOlg和1g27H20還原劑,2內(nèi)室加入2?L33l,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,迅速加入l0mLll8mol?L-1的NaOH溶液（水稻土樣品用112mol?L-1NaOH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NaOH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±1C恒溫箱中,（24±015h后取出.4用0101mol?L-1HC1標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定內(nèi)室中H3B03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)果與分析蒸餾時(shí)間和蒸餾效率的選擇選取不同時(shí)間110、210、215、310、315、410min測(cè)定的鐳出量分別為0、711、1413、2114、2817和3511mL.在原堿解蒸鐳法中,推薦810min內(nèi)使蒸鐳體積大于3010mL[5],但用Vap245凱氏定氮蒸鐳器在最小蒸鐳效率為40%的情況下,315min的蒸鐳體積接近30mL.蒸鐳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10911mL.表明隨著蒸鐳效率的增高鐳出體積會(huì)增大,只有當(dāng)蒸鐳效率為40%時(shí)蒸餾體積接近30mL.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不同蒸鐳時(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)蒸鐳時(shí)間215min時(shí),檢測(cè)結(jié)果偏低；當(dāng)蒸鐳時(shí)間4min時(shí),檢測(cè)結(jié)果偏高.213NaOH溶液濃度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響由于水解性氮是無(wú)機(jī)氮與易水解蛋白質(zhì)的總和,當(dāng)c(NaOH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(NaOH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(NaOH的增加，堿解氮的w也隨之增高?因此堿解蒸餾法中c(NaOH選擇對(duì)測(cè)定結(jié)果至關(guān)重要?本實(shí)驗(yàn)選擇c(H4mol?L-1[5],315min時(shí),檢1.(=4mol?L-1蒸餾時(shí)間w(N/(mg?kg-1minGBW07412(3GBW07413(695GBW07415(16136GBW07416(671421592158431394124011310129116317145176116315151186817161166617410187151021019815100193括號(hào)內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)值.214實(shí)驗(yàn)回收率在1100g土樣中加入5mLNH4Cl(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NH4Cl.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(wú)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(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(NaOH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SE12345678mg-kg-1擴(kuò)散吸收法堿解蒸餾法GW07413691869116815681268126812681069146817017GW07415158131611815915162101611816015162111651016114210褐土110913107161071210518105101021891141061110414516褐土2971997159516941091158912891295149318315福建紅土771775157511741274117319731276107510114紫色土761274127411731973187117691275107314212黑土316133181631515316183161831615315193141931614111GW07413701769196818661768166913681070176911114GW0741516018162181591116418019816119116褐土1104161051810616105122911106.119褐土2991898109810195919612313福建紅壤771017418751475114741275101111731717415741276107412110317119123171531611317123181031713111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)李天杰,趙燁,張科利.土壤地理學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2004:51257鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2002:57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,1989:82284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,1993:39240中國(guó)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,1978:75JJ孫又寧,保萬(wàn)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(5:64COMPARISONOFMETHODSFORDETERMININGALKALI2HYDROLYZEDNITROGENINSOILWANGXiaolanKalibinuerYANGWennian(SchoolofGeographyandRemoteSensingSciences,BeijingNormalUniversity,100875,Beijing,ChinaAbstractThisstudyemploysGermanproductionGERHARDKjeldahldistillationsystemtotestavailablenitrogenandimprovedthedistillationconditioninordertofixtheefficiencyandtimeofdistillation.Samplescouldbetesteddir