植物常量元素的分析作业指导书

植物常量元素的分析作业指导书在植物必需的常量元素中，氮、磷、钾、钙和镁是土壤农化分析的常规分析项目，尤以三要素的测定更为经常和重要。不论在诊断作物氮、磷、钾的营养水平和土壤供应各该元素的丰缺情况时，或者在确定作物从土壤摄取各元素的数量和施肥效应时，都经常要测定植物全株或某些部位器官中有关元素的含量。在收获物品质检定工作中，这5种元素的测定也有重要意义，例如食品和饲料中蛋白质的测定实际上就是有机氮的测定，而磷、钾、钙等则是营养价值最高的灰分元素。在作物化学诊断分析工作中，关于各类作物在不同生育期(特别是生长发育的关键时期)和不同部位器官(特别是敏感部位器官)中氮、磷、钾临界浓度(或果树诊断的标准值)的拟订很重要，它是解释分析结果和提出增产措施建议所必需的资料。这方面的数据国内国外都有许多报道，并有专著问世。但必须注意，各资料中报道的指标都是仅指某一采样期和某一特定部位器官而言的；诊断工作很复杂，植株内各营养元素彼此之间又有协助作用和拮抗作用，某元素含量的高低会影响到另一元素的指标或临界值。1.1植物全氮、磷、钾的测定植物中氮、磷、钾的测定包括待测液的制备和氮磷钾的定量两大步骤。植物全氮待测液的制备通常用开氏消煮法(参考有机肥料全氮的测定)。植物全磷、钾可用干灰化或其他湿灰化法制备待测液。本书介绍H2SO4—H2O2消煮法，可用同一份消煮液分别测定氮、磷、钾以及其它元素(如钙、镁、铁、锰等)。1.1.1植物样品的消煮(H2SO4—H2O2法)方法原理植物中的氮磷大多数以有机态存在，钾以离子态存在。样品经浓H2SO4和氧化剂H2O2消煮，有机物被氧化分解，有机氮和磷转化成铵盐和磷酸盐，钾也全部释出。消煮液经定容后，可用于氮、磷、钾①等元素的定量。本法采用H2O2加速消煮剂，不仅操作手续简单快速，对氮磷钾的定量没有干扰，而且具有能满足一般生产和科研工作所要求的准确度，但要注意遵照操作规程的要求操作，防止有机氮被氧化成N2或氮的氧化物而损失。试剂(1)硫酸(化学纯、比重1.84)(2)30%H2O2(分析纯)操作步骤：(1)常规消煮法称取植物样品(0.5mm)0.3～0.5g(准确至0.0002g)装入100ml开氏瓶的底部，加浓硫酸5ml，摇匀(最好放置过夜)，在电炉上先小火加热，待H2SO4发白烟后再升高温度，当溶液呈均匀的棕黑色时取下，稍冷后加6滴H2O2②，再加热至微沸，消煮约7—10分钟，稍冷后重复加H2Ｏ2再消煮，如此重复数次，每次添加的H2Ｏ2应逐次减少，消煮至溶液呈无色或清亮后，再加热约10分钟，除去剩余的H2O2，取下冷却后，用水将消煮液无损转移入100ml容量瓶中，冷却至室温后定容(v1)。用无磷钾的干燥滤纸过滤，或放置澄清后吸取清液测定氮、磷、钾。每批消煮的同时，进行空白试验，以校正试剂和方法的误差。(2)快速消煮法称取植物样品(0.5mm)0.3～0.5g(称准至0.0002g)，放入100ml开氏瓶中，加1ml水润湿，加入4ml浓H2SO4摇匀，分两次各加入H2O22ml，每次加入后均摇匀，待激烈反应结束后，置于电炉上加热消煮，使固体物消失成为溶液，待H2SO4发白烟，溶液成褐色时，停止加热，此过程约需10分钟。待冷却至瓶壁不烫手，加入H2O22ml，继续加热消煮约5—10分钟，冷却，再加入H2Ｏ2消煮，如此反复一直至溶液呈无色或清亮后(一般情况下，加H2O2总量约8—10ml)再继续加热5—10分钟，以除尽剩余的H2O2。取下冷却后用水将消煮液定量地转移入100ml容量瓶中，定容(v1)。同时做空白试验，校正试剂和方法误差。注释：①植物体内的钾以离子态存在于细胞液或与有机成分呈现松散结合态。因此，若只测定钾时，可采用简易的浸提法制备待测液。浸提剂可用0.5mol/LHCl或2mol/LNH4AC～0.2mol/LMg(OAC)2溶液，也可用热水。②所用的H2O2应不含氮和磷。H2O2在保存中可能自动分解，加热和光照能促其分解，故应保存于阴凉处。在H2O2中加少量H2SO4酸化，可阻止H2O2分解。1.1.2植物全氮的测定(半微量蒸馏法和扩散法)方法原理植物样品经开氏消煮、定容后，吸取部分消煮液碱化，使铵盐转变成氨，经蒸馏和扩散，用H3BO3吸收，直接用标准酸滴定，以甲基红—溴甲酚绿混合指示剂指示终点。试剂(1)40%(m/v)NaOH溶液(2)2%H3BO3—指示剂溶液(3)取标准溶液［C(HCl或1/2H2SO4)=0.01mol/L］(4)碱性溶液以上试剂配制见有机肥全氮测定操作步骤：(1)蒸馏法吸取定容后的消煮液5.00—10.00ml，(V2，含NH4—N约1ml)，注入半微量蒸馏器的内室，另取150ml三角瓶，内加入5ml2%H3BO3—指示剂溶液，放在冷凝管下端，管口置于H3BO3液面以下，然后向蒸馏器内室慢慢加入约3ml40%(m/v)NaOH溶液，通入蒸气蒸馏，(注意开放冷凝水，勿使馏出液的温度超过40℃)待馏出液体积约达50～60ml时，停止蒸馏，用少量已调节至pH为4.5的水冲洗冷凝管末端。用酸标准溶液滴定馏出液至由蓝绿色突变为紫红色(终点的颜色应和空白测定的终点相同)。用酸标准溶液，同时进行空白液的蒸馏测定，以校正试剂和滴定误差。(2)扩散法吸取定容后的消煮液200～500ml(V2，含NH4—N0.05—0.5mg)于10厘米的扩散皿外室。内室加入2%H3BO3—指示剂溶液3ml，参照土壤碱解氮测定的操作步骤进行扩散和滴定，但中和H2SO4需用40%NaOH溶液2ml，扩散可在室温下进行，不必恒温，室温在20℃以上时，放置约24h，低于20℃时，须放置较长时间。在扩散期间，可将扩散皿内容物小心转动混匀2～3次，加速扩散，可缩短扩散时间。在测定样品的同时，须在同一条件下做空白试验。结果计算全N%=C(v-v0)×0.041×100/(m×v2/v1)式中C—酸标准溶液浓度，mol/L；v—滴定试样所用的酸标准液，ml；v0—滴定空白所用的酸标准液，ml；0.041—N的毫摩尔质量，g/mmol；m—称样量，g；v1—消煮液定容体积，ml；v2—吸取测定的消煮液体积ml。1.1.3植物全磷的测定(钒钼黄吸光光度法)方法原理植物样品经浓H2SO4消煮使各种形态的磷转变成磷酸盐。待测液中的正磷酸与偏钒酸和钼酸能生成黄色的三元杂多酸，其吸光度与磷浓度成正比，可在波长400～490nm处用吸光光度法测定磷。磷浓度较高时选用较长的波长，较低时选用较短的波长。①此法的优点是操作简便，可在室温下显色，黄色稳定②。在HNO3，HCl,HClO4和H2SO4等介质中都适用，对酸度和显色剂浓度的要求也不十分严格③，干扰物小④。在可见光范围内灵敏度较低，适测范围广(约为1—20mg/L，P)故广泛应用于含磷较高而且变幅较大的植物和肥料样品中磷的测定。试剂(1)钒钼酸铵溶液25.0g钼酸铵［(NH4)6Mo7O24·4H2O分析纯］溶于400ml水中，另将125g偏钒酸铵(NH4VO3，分析纯)溶于300ml沸水中，冷却后加入250ml浓HNO3(分析纯)。将钼酸铵溶液缓缓注入钒酸铵溶液中，不断搅匀，最后加水稀释到1L，贮入棕色瓶中。(2)6mol/LNaOH溶液24gNaOH溶于水，稀释至100ml；(3)0.2%二硝基酚指示剂0.2g2，6—二硝基酚或2，4—二硝基酚溶于100ml水中；(4)磷标准液［C(P)＝50mg/L］0.2195g干燥的KH2PO4(分析纯)溶于水，加入5ml浓HNO3，于1L容量瓶中定容。操作步骤：吸取定容、过滤或澄清后的消煮液10.00ml(V2含磷0.05～0.75mg)放入50ml容量瓶中，加2滴二硝基酚指示剂，滴加6mol/LNaOH中和至刚呈黄色，加入10.00ml钒钼酸铵试剂，用水定容(V3)。15分钟后用1cm光径的比色杯在波长440mm处进行测定，以空白溶液(空白试验消煮液按上述步骤显色)调节仪器零点。标准曲线或直线回归方程准确吸取50mg/LP标准液0，1，2.5，5，7.5，10，15ml分别放入50ml容量瓶中，按上述步骤显色，即得0，1.0，2.5，5.0，7.5，10，15mg/LP的标准系列溶液，与待测液一起测定，读取吸光度，然后绘制标准曲线或求直线回归方程。结果计算全P，%＝Ｃ(P)×(v１/m)×(v3/v2)×10－4式中C(P)—从校准曲线或回归方程求得的显色液中磷浓度，mg/L；v3—显色液体积，ml；v2—吸取测定的消煮液体积，ml；v1—消煮液定容体积，ml；m—称样量，g；10－4—将mg/L浓度单位换算为百分含量的换算因数。注释①显色液中(CP)＝１～５mg/L时，测定波长用420nm；5—20mg/L，用490nm。待测液中Fe３＋浓度高的选用450nm，以消除Fe３＋干扰。校准曲线也应用同样波长测定绘制。②一般室温下，温度对显色影响不大，但室温太低(如＜15℃＝时，需显色30分钟，稳定时间可达24小时；③如试液为HCl，HClO4介质，显色剂应用HCl配制；试液为H2SO4介质，显色剂也用H2SO4配制。显色液酸的适宜浓度范围为0.2～1.6mol/L，最好是0.5～1.0mol/L，酸度高显色慢且不完全，甚至不显色，低于0.2mol/L，易产生沉淀物，干扰测定。钼酸盐在显色液中的终浓度适宜范围为1.6×10－３～10－２mol/L，钡酸盐为8×10－５～2.2×10－３mol/L。④此法干扰离子少，干扰离子是Fe３＋，当显色液中Fe３＋浓度超过0.1%时，它的黄色有干扰。可用扣除空白法消除。1.1.4植物全钾的测定(火焰光度法)方法原理植物样品经消煮或浸提，并经稀释后，待测液中的K可用火焰光度法测定。试剂(1)K标准溶液(C(K)＝100mg/L)0.1907gKCl(分析纯，在105～110℃干燥2h)，溶于水，于1L容量瓶中定容，存于塑料瓶中。操作步骤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)。直接在火焰光度计上测定，读取检流计读数。标准曲线或直线回归方程准确吸取100mg/LＫ标准溶液0，0.5，1.0，2.5，5.0，10，20ml，分别放入50ml容量瓶中，加入定容后的空白消煮液5或10ml(使标准溶液中的离子成分和待测液相近)，加水定容。即得0，1，2，5，10，20，40mg/LK的标准系列溶液。以浓度最高的标准溶液定火焰光度计检流计的满度(一般只定到90)，然后从稀到浓依次进行测定，记录检流计读数，以检流计读数为纵坐标绘制标准曲线或求直线回归方程。结果计算全K，%＝Ｃ(Ｋ)×(v3/m)×(v1/v2)×10-4式中C(K)—从标准曲线或回归方程求得的测读液中K的浓度，mg/L；v1——消煮液定容体积，ml；v2——消煮液的吸取体积，ml；v3——测读数定容体积，ml；m——称样量，g；10-4——将mg/L浓度单位换算为百分含量的换算因数。1.2

植物全钙镁的测定植物全量钙、镁测定的样品分解，可用干灰化法和湿灰化法。湿灰化法，如果采用HNO3—HClO4—H2SO4三酸消煮法，并且同时测定磷、钾时，要注意钾和钙转化为难溶的CaSO4，而且SO2-4浓度太高时，对EDTA络合滴定或原子吸收分光光度法测定钙都会带来影响，因此，钙镁的测定以采用干灰化法好。溶液中钙镁的测定，目前都用EDTA络合滴定法或原子吸收分光光度法。植物样品中含磷量比较高，特别是种子中含磷很高而钙镁较少，因此在测定全钙镁时，必须解决磷的干扰问题，而用原子吸收分光光度法测定钙镁是一个快速而又准确的方法，但仪器比较昂贵，还不普及。本书只介绍EDTA络合滴定法。方法原理

植物样品经干灰化后，用稀盐酸煮沸，溶解灰分中的钙和镁。待测液中的Ca2+和Mg2+用EDTA直接滴定法，方法要点参见土壤Ca2+、Mg2+测定，对于含磷较高的植物样品(如种子)则，须采用EDTA返滴定法，以免在碱性溶液中生成磷酸钙而造成误差。主要仪器

高温电炉；瓷坩锅(30ml)；半微量滴定管试剂

除需用1：1氨水、4mol/LNaOH，1：1三乙醇胺水溶液和0.1%溴甲酚绿指示剂以外，还须配制下列试剂。(1)K—B指示剂：先取50gK2ＳＯ4(无水)研细，再分别取0.5g酸性铬黑K［２—（２—羟基—5—磺酸钠—偶氮苯）—1，8二羟基—3，6二磺酸钠盐，和1g萘酚绿B研细，将三者混合均匀，贮于棕色瓶或塑料瓶中，不用时放在干燥器中保存。(2)0.01mol/LEDTA标准溶液：取3.720gEDTA二钠盐溶于无CO2的蒸馏水中，微热溶解，冷却定容至1000ml。用标准Ca2+溶液标定，方法同滴定Ca2+。此液贮于塑料瓶中备用。

(3)0.01mol/LCa2+标准液，准确称取在105℃下烘4—6小时的分析纯CaＣＯ3０.5004g溶于25ml0.5mol/LHCl中煮沸除去CO2，用无CO2蒸镏水洗入500ml容量瓶中并稀释到刻度。

操作步骤

准确称取烘干、磨细、混匀的植物样品2.×××g，放在瓷坩埚中，按3—3的操作方法灰化。冷却后用少量水湿润灰分，然后滴加1.2mol/LHCl，慎防灰分飞溅损失。作用缓和后添加1.2mol/LHCl共约20ml加热到沸，溶解残渣。趁热用无灰滤纸过滤，滤液盛于100ml容量瓶中；用热水洗涤瓷坩埚和残渣，冷却后用水定容，即得HCl浓度约为0.24mol/L的待测液。(1)直接滴定法：(适用于一般茎叶样品)Ca的测定即吸取上述待测液10ml(取用量视Ca、Mg含量而定，含Ca(1-5mg)放入150ml三角瓶中，用水稀释至约50ml加入1：1三乙醇胺2ml，摇匀，再加4mol/LNaOH2ml摇匀放置2分钟Mg(OH)2沉淀后立即加入K—B指示剂0.1—0.2g，用0.01mol/LEDTA标准溶液滴定至紫红色突变为蓝绿色。记录所用EDTA的毫升数V1其摩尔浓度为M。Ca＋Ｍg总量的测定：另吸取10ml待测液稀释至约50ml，加1：1三乙醇胺2ml，摇匀，再加氨缓冲溶液5ml，摇匀，加K—B指示剂0.1—0.2g摇匀后用0.01mol/LEDTA标准溶液滴定。记录所用毫升数V２。结果计算：全Ca%＝MV1×0.04008×分取倍数/样品称重(g)×100%全Mg%＝M(V2-Ｖ1)×0.02431×分取倍数/样品称重(g)×100%式中：M—EDTA溶液摩尔浓度V1—EDTA溶液滴定Ca时消耗的体积(ml)V2—EDTA溶液滴定Ca＋Mg时消耗体积(ml)分取倍数—本操作步骤中是100/10＝１０(2)反滴定法(适用于一般种子样品)：Ca的测定，即吸取待测液10.00ml(含Ca1-5mg)于150ml三角瓶中，用水稀释至50ml，加入1：1三乙醇胺5ml摇匀，放置2—3分钟，然后加入2mol/LNaOH4ml(调到pH11.5)摇匀，放置1—2分钟，立即加入K—B指示剂