土壤碱解氮测定方法比较

1、201020246(1 北京师范大学学报 (自然科学版 Journal of Beijing Normal University (Natural Science 76 土壤碱解氮测定方法比较 3王晓岚 卡丽毕努尔 杨文念(北京师范大学地理学与遥感科学学院 , 100875, 北京 摘要 使用德国产 GER HARD 凯氏定氮蒸馏系统测定碱解氮 , 对蒸馏条件进行了改进 , 确定蒸馏效率和蒸馏时间 , 样品可直接上机测定 , 与传统方法比较 , 碱解蒸馏法测定的结果更准确可靠 , 精密度高 , 、 快速蒸馏测定方法 .关键词 土壤 ; 碱解氮 ; 测定方法3国家基础科学人才培养基金资助项目 (

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态复杂多样 , 且与地表生物 地球化学循环过程关系密切 . 土壤碱解性氮 , 通常也称 土壤有效氮 , 是铵态氮 、 硝态氮 、 氨基酸 、 酰胺和易水解 的蛋白质氮的总和 . 作为一项主要的土壤氮素分析项 目 , 土壤碱解氮质量分数 w 的高低 , 能大致反映出近 期内土壤氮素的供应情况 , 与作物生长和产量有一定 的相关性 , 可作为土壤有效氮的指标 122. 因此 , 土壤碱 解氮 w 值的高低也是衡量土壤肥力的重要标志 , 精确 便捷地测量土壤中碱解氮的 w , 对指导农田科学施肥 ,

3、有效控制农田土壤面源扩散污染均具有重要的意义 .根据国家相关标准 324, 土壤碱解性氮通常采用碱 解 2扩散吸收法测量 . 南京土壤所的碱解蒸馏法 5虽蒸 馏时间为 8min , 但加热蒸馏装置落后 , 需人为经验控 制 , 操作烦琐 . 本文采用了德国 Gerhaedf 公司产 VA P 245全自动凯氏定氮蒸馏系统 , 与扩散吸收法测定结果比较 , 认为经改进的碱解蒸馏法简便 、 快速 、 准确 , 稳定性好 , 实用性强 , 可作为土壤碱解氮的测定方法 .1 实验方法111 实验原理 精确地称取一定量的 60目土壤样品 , 加入一定量的还原剂 (Zn 与 FeSO 4 7H 2O 混合

4、粉 剂 和一定浓度的 NaO H 溶液 , 土样在碱性及一定温 度条件下进行还原和水解 , 使易碱解氮经碱解转化为 N H 3状态 , 逸出的 N H 3被硼酸 (H 3BO 3 吸收 ; 再用标 准酸滴定至终点 , 即可算出碱解氮的 w . 112 仪器与试剂 实验所需要的仪器有 :VAP 245全 自动凯式定氮蒸馏装置 , 包含 p H/mv 滴定仪 (德国;250mL 硬质凯氏管 ;D H G 29203A 型电热恒温干燥箱 (上海恒科技有限公司 ; 50mL 或 100mL 的扩散皿 ;25mL 半微量滴定管 .化学试 剂 有 :浓 度 c 为 112、 4. 0mol L -1的 N

5、aO H 溶液 ; 质量浓度 为 20g L -1的 H 3BO 3溶液 ; 浓度 c 为 0101mol L -1的 HCI 标准溶液 ; 质量比为 1 5的 Zn 与 FeSO 4 7H 2O 混合还原剂 ; 定氮混合指示剂 ; 阿拉伯胶等 .所用的化学试剂均为分析纯 , 实验用水均为无氨 蒸馏水 . 113 样品分析 碱解蒸馏法的测定步骤为 :1 称取 通过 0125mm 筛的土样 1g (精确到 010001g , 还原 剂 112g 倒入干燥的 250mL 凯式管中 , 摇动凯式管 , 将样品混匀 , 加入 10mL 蒸馏水把粘在内壁上的样品 冲洗下去 . 同时做空白对照 .2 开启

6、 p H/mv 滴定仪 , 接通蒸馏器电源 , 打开冷 凝水 . 用蒸馏水空蒸 VA P 245凯式定氮系统 5min , 清 洗系统 2次 , 将装有土壤样品的凯氏管连接在蒸馏器 上 , 旋紧接口 .3 通过蒸馏器管路加入 4mol L -1的 NaO H 溶 液 10mL , 蒸馏水 20mL 使凯氏管内总体积达 40mL (加上冲洗蒸馏管内壁的 10mL 蒸馏水 , 这时 NaO H 与 Zn 2FeSO 4还原剂作用后 , 剩余碱的 c 约 1mol L -1.4 通过管路向冷凝管下的吸收池加入约 40mL 的 H 3BO 3溶液 , 使 p H 玻璃电极球置于 H 3BO 3溶液 之

7、中 .5 开始蒸馏 , 蒸馏时间为 3min 30s , 蒸馏效率为 40%.蒸馏完毕后 , 用 0101mol L -1HCl 标准液滴定馏出液 , 由 p H/mv 滴定仪自动完成 .6 以上步骤通过凯式蒸馏系统程序设置完成 . 程 第 1期 王晓岚等 :土壤碱解氮测定方法比较 77 序设置 :NaO H 为 01, 去离子 H 2O 为 02, H 3BO 3为 04, 蒸馏效率为 40%, 蒸馏时间为 3min 30s , 排空废 液时间 20s. 其土壤碱解氮 w (mg kg -1 计算公式为 : w =c (V -V 0 1410103/m ,式中 :c 为 0101mol L

8、-1HCl 标准溶液浓度 (mol L -1 ; V 为样品滴定时消耗的 0101mol L -1HCl 标准 溶液体积 (mL ; V 0为滴定空白时消耗的 0101mol L -1HCl 标准溶液体积 (mL ; m 为风干试样质量 (g ; 1410为氮原子的摩尔质量 (g mol -1 ; 103为换 算系数 .碱解 2扩散吸收法的测定步骤为 :1 称取通过 60目筛的风干土样 1g (精确至 0101g 和 1g 27H 2O 还原剂 , 2内室加入 2 L 331 , 盖上 毛玻璃 , 旋转数次 , 使毛玻璃与皿边完全黏合 , 再慢慢 转开毛玻璃的一边 , 使扩散皿外室露出一条狭缝

9、 , 迅速 加入 10mL 118mol L -1的 NaO H 溶液 (水稻土样品 用 112mol L -1NaO H 溶液 于扩散皿外室 , 立即用毛 玻璃盖严 . 3 水平地轻轻转动扩散皿 , 使 NaO H 溶液 与土样充分混合 , 然后用橡皮筋圈紧 , 使毛玻璃固定 . 放在 (401 恒温箱中 , (24015 h 后取出 . 4 用 0101mol L -1HCl 标准溶液滴定内室中 H 3BO 3所吸 收的氨量 , 由蓝色变为微红色即达终点 . 在样品测定的 同时进行空白实验 .2 结果与分析211 蒸馏时间和蒸馏效率的选择 选取不同时间 110、 210、 215、 310

10、、 315、 410min 测定的馏出量分别为 0、 711、 1413、 2114、 2817和 3511mL. 在原碱解蒸馏法 中 , 推荐 810min 内使蒸馏体积大于 3010mL 5, 但用 Vap 245凯氏定氮蒸馏器在最小蒸馏效率为 40%的情 况下 ,315min 的蒸馏体积接近 30mL. 蒸馏过程中如 果蒸汽太大会使蒸馏体积太大 , 导致结果偏高 ; 蒸汽太 小会使水解不完全 , 蒸馏出的体积太小 , 导致结果偏 低 5. 所以必须用蒸馏效率调节蒸汽量 . 当蒸馏时间为 315min 时 , 选择 40%、 50%、 60%、 70%、 80%、 90%和 100%等不同

11、蒸馏效率 , 对蒸馏体积进行测试 , 结果分 别为 2910、 4313、 5610、 6818、 8312、 9615和 10911 mL. 表明随着蒸馏效率的增高馏出体积会增大 , 只有 当蒸馏效率为 40%时蒸馏体积接近 30mL.212 蒸馏时间对测定结果的影响 选取 4种国家标 准土样 , 用 215、 310、 3、 5、 410min 不同蒸馏时间分别 对每个样品进行检测 , 平行测定 6次取平均值 (见表 1 . 结果显示 , 当蒸馏时间为 315min , 检测结果与标 准值具有很好的一致性 . 当蒸馏时间 215min 时 , 检测 结果偏低 ; 当蒸馏时间 4min 时

12、, 检测结果偏高 . 213 NaOH 溶液浓度对测定结果的影响 由于水解 性氮是无机氮与易水解蛋白质的总和 , 当 c (NaO H 过 低时 , 易水解蛋白质水解不完全 , 导致检测结果偏低 ; c (NaO H 过高时 , 某些难水解蛋白质发生部分水解 , 导致结果偏高 . 根据孙又宁等 6实验 , 随着 c (NaO H 的增加 , 碱解氮的 w 也随之增高 . 因此碱解蒸馏法中 c (NaO H 选 择 对 测 定 结 果 至 关 重 要 . 本 实 验 选 择 c (H 4mol L -15, 315min 时 , 检 1 .( =4mol L -1蒸馏时间 w (N /(mg k

13、g -1minG BW07412( 3G BW 07413(695G BW 07415(16136214实 验 回 收 率 在 1100g 土 样 中 加 入 5mL N H 4Cl (013820g L -1 , 经碱解后滴定 、 计算碱解氮 的 w . 结果显示 ,2种方法的回收率相差不大 , 扩散吸 收法的均值为 9911%, 范围是 9817%9915%; 碱解 蒸馏法的平均值为 9917%, 范围是 9916%9918%, 比扩散吸收法略高 . 2种方法均能定量回收 N H 4Cl. 215 测定结果的比较 对 2个国家标准土样及实验 室自制的 5种土壤样品分别采用扩散吸收法和碱解蒸

14、 馏法测定碱解氮 w , 结果列于表 2. 对 2组数据的差异 性进行了 T 检验 , 结果显示 2种方法的测定结果无显 著差异 (P 0105 , 说明扩散吸收法与碱解蒸馏法测 定结果一致 , 碱解馏法可用于碱解氮的分析 .3 讨论对于不同类型土壤中碱解氮 w 测量结果表明 :碱 解蒸馏法和碱解扩散吸收法测定土壤中碱解氮具有相 同的精密度和准确度 .但扩散吸收法操作烦琐 , 检测时间较长 , 测定样品 需在 40 恒温烘箱内经 24h 的水解过程 ; 此外 , 由于 不可避免的设计缺陷 , 在保温过程中容易造成扩散皿 内 、 外室的液体混合 , 极易发生相互污染 , 特别是在使 用较高的 c

15、 (NaO H 碱液水解样品时 , 易造成测定结果 偏高 ; 再则 , 涂抹阿拉伯树胶后 , 如果毛玻璃板与扩散 皿未完全密封 , 则导致氨气逸出 , 造成测定结果偏低 . 78 北京师范大学学报 (自然科学版 第 46卷 表 2 不同类型土壤碱解氮质量分数 (w 测定结果的比较方法 样品测定值 /(mg kg -1 平均值 S E 12345678mg kg -1扩 散 吸 收 法题 . 本文通过对蒸馏条件的控制和改进 , 缩短了蒸馏时 间 , 简化了测定手续 , 方法简捷实用 . 可以作为测定碱 解氮的一种新的方法 , 提高工作效率 .4 参考文献1 李天杰 , 赵烨 , 张科利 . 土壤

16、地理学 M .北京 :高等教育 出版社 ,2004:512572 鲍士旦 . 土壤农化分析 M .北京 :中国农业出版社 ,2002:573 中国土壤学会农业化学专业委员会 . 土壤农业化学常规 分析方法 M .北京 :科学出版社 ,1989:822844 农业部全国土壤肥料总站 . 土壤分析技术规范 M .北 京 :农业出版社 ,1993:392405 中国科学院南京土壤所 . 土壤理化分析 M .上海 :上海 科学技术出版社 ,1978:756 孙又宁 , 保万魁 , 余梅玲 . 自动定氮仪碱解蒸馏法测定土 壤中碱解氮含量 J.中国土壤与肥料 ,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