土壤有效氮的测定.ppt

土壤有效氮的测定本章要点 1 了解土壤有效养分的概念 2 掌握土壤有效养分测定方法选择的依据 3 了解土壤有效氮的存在形态 及其常用测定方法的优缺点 4 掌握土壤碱解氮测定的方法原理 反应条件及操作技术 5 掌握土壤无机氮测定的浸提方法 6 掌握靛酚蓝比色法测定土壤铵态氮的方法原理 反应条件及操作技术 7 掌握紫外分光光度法测定土壤硝态氮的方法原理及操作技术 用化学方法测定有效养分的基本设想 选用适当的化学试剂与土壤作用 将其中的有效部分溶解出来 经过分离后用定量分析方法加以定量测定 以此量作为土壤供肥的强度或容量指标 所以 测定方法分为两部分 1 有效养分的浸提 前处理 预处理 2 浸出液中养分的定量 定量或测定 有效养分测定方法的中心是用化学试剂溶解有效养分 从而分离出来测定之 关键在于浸提方法的选择 浸提方法包括 浸提剂种类 土液比 时间等 最重要的是浸提剂 其选择的原则 依据 是 1 浸出的土壤养分量应与作物吸收量 或植物对养分的反应 有良好的相关性 2 快速 简便 3 适应性广 包括 A一种浸提剂适用多种元素 B各类土壤 C各实验室都可用 4 成本低 化学方法测定土壤有效养分的数值不是植物吸收养分的绝对数量 而只是一个相对值 土壤有效N定义 当季作物可以吸收利用的N 形态 1 无机N NH4 NO3 NO2 液 交换态NH4 非交换态NH4 2 易水解的有机态N 易矿化N 一般为全N的1 3 一年 与其形态和存在状态有关 测定方法评述1 初始 起始 无机N 施肥前测定 水田 NH4 不测NO3 无 旱田 NO3 和NH4 Nmin的测定 土壤剖面 根层 残余无机N 根系深度 NO3 的移动性 2 易水解性N 潜在有效N 易矿化N 培养法测定土壤可矿化N一 好气培养法 1 基本原理 将土壤置于培养箱中 在好气条件下培养一定时间 利用土壤中的微生物将土壤中的易水解的有机N矿化成无机N 然后测定培养前后释放出来的无机N NH4 N NO3 N 扣除原有的无机N或培养前淋洗除去 2 培养条件 1 温度 25 35 C 25 30 35 C 2 水分 通气性 50 60 最大持水量 为保持通气性 土样常与砂粒 或蛭石 混合后培养 3 时间 2 4周 2 3或4周 3 优缺点 1 测定原理有理论依据 与田间矿化相似 2 与植物吸N量相关性高 常作为其他方法的参比 3 与盆栽法相比 时间较短 1 与化学法相比 时间长 2 条件要求严格 尤其水分不易掌握 3 培养时间短结果不可靠 培养时间长则易生成有害物质 抑制进一步的硝化作用 所以 有一种培养法是用0 01molL 1CaCl2淋洗生成的NO3 再继续培养 优点 缺点 二 嫌气培养法 1 基本原理 将土壤淹水处于嫌气条件下 置于培养箱中培养一定时间 利用厌气微生物将土壤有机N矿化成NH4 N 然后测定NH4 N含量 扣除原有的NH4 N 2 培养条件 1 土壤淹水 处于嫌气态 2 温度 30 40 C 30或40 C 3 时间 1 2 1或2周 3 优缺点 优点 1 条件易于控制 不必考虑水分 通气矛盾 2 与好气法相比 快速 准确 重现性好 3 培养时间相对较短 4 可靠性也好 不仅适用于水田 也适用于旱田缺点 1 有反硝化问题 可加液体石蜡来消除 2 与化学法相比 时间仍长 化学方法测定土壤供N能力一 全N或有机C 不是有效N二 易水解性N 潜在有效N 着眼点是测定土壤中容易分解的那部分有机态N 1 碱水解性N 碱解N 1 NaOH 扩散法 2 0g土 10 00ml1mol LNaOH 40 1 C 24 0 5hr 2 蒸馏法 用CaO MgO NaOH Ba OH 2与土样蒸馏一定时间 3 0 05molL 1NaHCO3浸提 紫外分光光度法 0 05molL 1NaHCO3100ml与5 00g土 振荡15min 离心 在260nm比色 2 酸水解法 1 0 5molL 1 1 2H2SO4 浸提法以1 20水土比 浸提24h 测定浸提出的有机N NH4 NO3 2 6molL 1HCl 3 1molL 1H2SO4 3 氧化降解N 在酸或碱性条件下 加氧化剂来分解有机N 例如 KMnO4 Na2CO3 KMnO4 H2SO4 4 其他方法 1 高压蒸煮法 0 01molL 1CaCl2与土共煮 高压下16h 2 1molL 1KCl煮沸1h 三 无机N NH4 NO3 NO2 意义 无机N本身是速效N 是植物吸收利用的主要形态 易水解性N 培养法的N 最后都需要测定NH4 或NO3 土样的特殊性 新鲜样品 1 采样后要求冷冻或冷藏 2 快速干燥使NO3 变化极小 但对NH4 影响大 浸提 NH4 N 阳离子 交换态 存在于土壤胶体表面 浸提剂 1 2molL 1KCl或NaCl浸提方法 淋洗法或平衡法NO3 N NO2 不被胶体吸附 用水即可浸出 但溶液易浑浊 要得清亮溶液 可加CaSO4 KAl SO4 2 KCl NaCl CuSO4 CaO等 浸出液中N的测定硝态氮的测定 1 酚二磺酸法 1863年Sprenge提出 1929年Harper改进方法原理 酚二磺酸在无水条件下 与硝酸起硝化反应 生成硝基酚二磺酸 生成物在酸性条件下为无色 在碱性条件下为稳定的黄色 可根据黄色的强度用比色法测定NO3 N的含量 注意事项 1 硝化反应要求在无水条件下进行 所以加显色剂 酚二磺酸 前需要蒸干 但在微酸性下蒸干 NO3 N可能以HNO3态逸出 所以应使蒸发液呈微碱性或保持中性 NO2 干扰是它与显色剂也呈黄色 但一般土壤含NO2 极少 可忽略不计 NO2 含量大于1mgkg 1时 可加入尿素或硫脲或氨基磺酸 2 NH2SO3H 破坏它 HNO2 NH2SO3H N2 H2SO4 H2O重金属 在碱化时会沉淀 可过滤除去沉淀后再比色 一般浸出液中重金属不多 有机质 颜色干扰 用活性碳除去 3 适用范围 0 1 2mgL 1 4 比色波长 400 410nm评价 此法重复性好 准确性高 常作测定微量NO3 N的参比方法 但需要蒸干 手续较麻烦 2 紫外分光光度法 1 NO3 等的紫外吸收特性及测定波长的选择 NO3 在203nm和300nm处各有一个吸收峰 但203nm处的灵敏度是300nm处的1000倍 因此 可在203nm附近测定含量少的样品 如土壤NO3 N等 而在300nm附近测定含量高的样品 如肥料中NO3 N 土壤中以及浸提剂中可能存在的物质在紫外波段的吸收特性 波长203nm时 NO3 N的吸收值最高 但此时多数无机盐 土壤有机质都有很高的吸收值 因此难于在此波长下测定NO3 而不被其它离子干扰 波长210nm时 NO3 N的灵敏度稍有下降 但在此波长下 很多无机盐已无吸收值或吸光度极低 因此多数无机盐实际已无干扰或干扰极少 只有OH CO32 HCO3 NO2 以及Fe3 Cu2 等吸收值仍较高 还有有机质 这些干扰物的消除 A OH CO32 HCO3 可加入酸 酸化而消除 B NO2 一般含量极少 不会造成干扰 如含量高可加入氨基磺酸消除 氨基磺酸在室温下很快 2min 就能定量地分解NO2 而对NO3 无作用 HNO2 NH2SO3H N2 H2SO4 H2O过量的氨基磺酸在210nm处无吸收值 C Fe3 Cu2 等土壤中含量少 一般不会造成干扰 若多时 可用差值法 Zn还原法 消除 D 有机质的干扰 有机质在210nm处有较高的吸收值 因此 紫外法测定NO3 N 有机质是主要的干扰物质 紫外法的不同措施都是针对有机质的干扰而设计的 2 测定方法 A 差值法 Zn还原法 方法原理 根据吸光度具有可加性 在210nm处 两次测定试液的吸光度 第一次 取一份试液酸化 消除OH CO32 HCO3 等的干扰 测定吸收值A1 第二次 取另一份试液酸化后 加还原剂 如镀Cu的Zn粒或Ni Al合金粉等 使NO3 还原成非NO3 物质 如NH4 等 再测定试液的吸收值A2 二者之差 A1 A2 即被认为是NO3 N的吸光度 此NO3 的吸收值与其浓度成正比 可做工作曲线求NO3 评价 此法原理上比较合理 结果也可靠 是目前常用的紫外分光光度法 缺点是需要时间较长 还原作用要求在8 10小时以上才能完全 B 校正因数法 方法原理 根据吸光度的可加性 改变波长 两次测定 NO3 N在210nm处有强吸收值 而在275nm处无吸收值 或极低 但干扰物 如有机质等 在两个波长下都有吸收值 但在210nm处的吸收值要比275nm处大若干倍 因此 分别在210与275nm处两次测得A值后 可将有机质的A275 OM 校正为A210 OM 值 从A210 总 中减去 即得到NO3 在210nm处的吸收值 从而求出NO3 的含量 A210 NO3 A210 NO3 杂 R A275 杂 R为校正因数 是由实验得到的 主要决定于选用的波长和干扰物的性质 北京地区为3 6 评价 优点是快速 简便 缺点是不能消除有机质以外的干扰物的影响 而且R值随土壤类型有所不同 都用一个R值会造成误差 土壤无机氮的测定亚硝态氮的测定 常用的方法是Griess比色法 重氮 偶联法 重氮试剂 对氨基苯磺酰胺 又称磺胺 对氨基苯磺酸偶合 偶联 试剂 萘胺N 1 萘基 乙二胺 原理 在酸性介质中 HNO2与重氮试剂 对氨基苯磺酰胺 进行重氮化反应 生成重氮盐 然后重氮盐与偶合试剂 N 1 萘基 乙二胺 进行偶合反应 生成红色的偶氮化合物 其颜色深浅与NO2 N含量成正比 可用比色法测定 此法吸收峰为520nm 测定范围0 0 6mg L 酸度要求pH1 5 1 6 提高酸度可加速重氮化反应 但延缓偶合反应 加温可促进反应 但使颜色的稳定性下降 一般25 C下 10分钟即达最大值 土壤无机氮的测定铵态氮的测定 1 扩散法 将土壤放在扩散皿的外室 加入一定量的MgO悬液 在室温下扩散24小时 然后滴定内室H3BO3所吸收的NH4 该法是利用MgO的弱碱性 pH11 在扩散皿中直接与土壤作用 使NH3逸出 而不破坏土壤胶体和有机质 而且是在室温下进行的 评价 优点是设备简便 不必蒸馏 适用于大批样品的分析 测定NH4 N的范围为50 300 g 含量低的样品 但因是固体样品直接与MgO作用 不易均匀 重现性不好 用浸提剂浸提时 因浸提液中NH4 含量少而不易准确测定 2 蒸馏法 浸提 蒸馏法 土样用2molL 1KCl溶液浸提 浸出液用蒸馏法测定NH4 的含量 也用MgO碱化 因高温 不易直接用土壤而用浸出液 吸取一定量的浸出液 在半微量定氮仪中加入MgO悬液进行蒸馏 用H3BO3吸收逸出的NH3 再用标准HCl滴定 这里不能用NaOH 因浸出液中有有机氮 加MgO碱化时不致使有机N水解成NH4 若加NaOH碱化 有机N会水解成NH3 此法操作简便 易于控制 适用的NH4 范围为 10mgkg 1的土壤N 即含NH4 较高的土壤 蒸馏法还可以在MgO存在下直接作用于土壤 不预先浸提 但此法在弱碱蒸馏时 仍可能使一些简单的有机N微弱水解成NH4 而被蒸出 使结果偏高 不如用浸提后蒸馏法可靠 3 靛酚蓝比色法 方法原理 土壤浸出液中的NH4 N在碱性介质中与次氯酸盐 Na 和苯酚作用 生成水溶性的染料靛酚蓝 兰色的强度与NH4 N的含量成正比 可用比色法测定 比色条件 1 碱性介质中反应 要求pH10 5 11 7 2 以硝普钠为催化剂 可以加速显色速度和增加兰色深度以及稳定性 硝普钠为 亚硝基铁氰化钠 或称亚硝酰基五氰基合铁 III 酸钠 Na2Fe CN 5NO 有毒 3 显色和稳定时间 在室温下 20 C 一般显色时间约为1小时 但要完全显色约需2 3小时 所以加入试剂后静置1小时即可比色 稳定时间为24小时 或24小时以上 为加速显色 也可在40 C下加热 半小时即可显色 4 干扰离子 因在碱性下显色 很多金属离子都有干扰 可用EDTA等螯合剂来掩蔽 5 测定范围 0 05 0 5mg L 比色波长 625nm 评价优点 兰色稳定 比色液为真溶液 灵敏度高 准确度 精密度高 干扰离子可用EDTA掩蔽 缺点 试剂不稳定 须冷藏 或当天配制 试剂有毒 显色时间稍长 4 纳 奈 氏试剂比色法 Nessler 方法原理 纳氏试剂的主要成分是四碘汞酸钾 K2HgI4 微量的NH3在强碱性条件下 pH11 与纳氏试剂作用生成橙色的碘化氨基亚汞 络合