《土壤全磷的测定》PPT课件.ppt

土壤全磷的测定本章要点 1 了解土壤中磷的存在形态 2 熟悉土壤全磷测定中样品分解的方法 3 掌握溶液中磷的定量方法 钼锑抗比色法的原理 反应条件 干扰离子及其消除方法 4 掌握土壤全磷测定的操作技术 土壤全磷的测定一 存在形态 1 无机P 占全P的50 80 Ca P 即磷酸钙 镁 的化合物 主要有 磷灰石 磷酸一钙 二钙 三钙 八钙Al P 磷铝石 Al OH 2HPO4Fe P 红磷铁矿 Fe OH 2H2PO4 兰铁矿 FePO4 8H2O闭蓄态P 是由氧化铁胶膜包裹着的磷酸盐 如Fe P Al P 交换态P 吸附在带正电荷的土壤胶体上的P晶格P 铝硅酸盐粘土矿物晶格中的P土壤溶液中的P 如H2PO4 HPO42 2 有机P 占全P的20 50 包括磷脂 核酸磷 植素等 无机P的存在形态中 以Al P Fe P Ca P O P等磷酸盐为主要类型 且它们受pH影响大 在不同土壤中含量不同 如在石灰性土壤中以Ca P为主 酸性土壤中以Fe P Al P O P为主 中性土壤中Ca P Fe P Al P的比例大致为1 1 1 二 全P含量 土壤全P含量的高低决定于土壤性质 气候条件以及耕作管理措施 特别是施磷肥量等因素 我国一般土壤全P量变化的范围大致为0 05 0 48 P2O5 且通常是西北地区高于东南地区 东北黑土0 14 0 35 P2O5华北黄土0 1 0 22 P2O5南方红壤0 04 0 08 P2O5 测定方法评述土壤全P的测定分为两步 样品的分解 待测液中P的定量一 样品的分解 1 碱熔法 1 Na2CO3熔融法 Na2CO3与土样混匀 装入铂坩埚中 在900 C下高温熔融 使各种形态的P转变成正磷酸盐 熔块用酸 如H2SO4 溶解 因为用水溶解时 若土壤中含Ca多就容易形成磷酸钙沉淀 优点 熔融时分解完全 测定结果准确 同一待测液可测定多种元素 缺点 操作繁琐 费时 且铂坩埚贵重 每次使用时均有消耗 单测P时不用此法 2 NaOH熔融法 熔剂由Na2CO3 NaOH 铂坩埚 Ag坩埚 720 C熔融 本法测定结果比Na2CO3法稍低 因为分解完全程度低 且由于NaOH易吸水而使测定结果不稳定 但本法较经济 Ag坩埚便宜 2 酸溶法 H2SO4 HClO4 HNO3 HClO4 HNO3 H2SO4 HF HClO4 等 其中HF HClO4消煮土样时 HF有毒 而且因为对玻璃有腐蚀作用而不能在玻璃通风橱中操作 HClO4价格较贵 H2SO4 HClO4是应用较多的方法 操作简便 不需要铂坩埚 但对样品分解完全的程度不如Na2CO3熔融法 对石灰性土壤的分解较完全 是Na2CO3熔融法的97 98 对含Al P Fe P较多的酸性土壤仅为95 H2SO4 HClO4优点在于 1 HClO4的脱水作用很强 有助于胶状硅 SiO2 H2O 的脱水 2 并能与Fe3 形成配合物 抑制Si和Fe对P比色的干扰 3 H2SO4可提高消煮温度 防止消煮液蒸干 有利于分解作用进行 在N P联合测定中要注意HClO4的用量 二 试液中P的测定 1 重量法 1 磷酸铵镁法 先使P生成NH4MgPO4 10H2O 再灼烧成Mg2P2O7 焦磷酸镁 称至恒重 此法曾作过标准方法 但繁琐 费时 现很少采用 2 磷钼酸喹啉法 为黄色沉淀 精密度和准确度都高 多用于肥料中P的测定 2 滴定法 上述沉淀用过量标准碱溶解 再用标准酸滴定剩余的碱 与重量法相比无大优点 且多了手续 如标准酸 碱 现少用 总之 重量法 滴定法均需沉淀重量大 即含量高时用 而土壤中的P一般较少 所以现在普遍采用比色法 3 比色法 1 钒钼黄法 又叫钼黄法 抗干扰离子的范围大 灵敏度较低 适于测定含P量高的样品 2 钼兰法 最早在1887年提出 后经不断研究 改进 直到1962年Murphy等提出用抗坏血酸作为测P的还原剂 才形成了现在的钼锑抗比色法 优点 与重量法和滴定法相比 能准确测定微量磷 灵敏度高 操作简便 对一般土壤中P的测定 此法都适用 钼兰比色法一 测定原理 在酸性条件下 试液中的P 正磷酸盐 与钼酸形成配合物 磷钼杂多酸 又叫磷钼酸杂聚配合物 H3PO4 12H2MoO4 H3P Mo3O10 4 12H2OP多时呈黄色 少时无色在一定酸度下 加入还原剂后 杂多酸中的Mo被还原 产生特殊兰色 钼兰 其中一部分Mo6 被还原成Mo5 或Mo3 或Mo3 Mo5 都有 在钼兰的吸收光谱曲线中有两个吸收峰 660nm或880nm 测定时可以根据分光光度计的性能选用 我国GB采用700nm波长 二 测定条件 钼兰兰色产生的速度 强度及稳定性受试液的酸度 试剂浓度 还原剂种类及干扰离子等条件的影响 1 酸度 酸度 指比色液中的酸度 又叫终溶液的酸度 它直接影响钼兰的形成及比色结果 酸度高时 抑制钼酸解离 使MoO42 浓度变小 从而影响磷钼杂多酸的形成 试液颜色变浅 甚至酸过高时不显色 使测定结果偏低 酸度低时 试液中有些干扰离子出现 如 溶液中可能存在的Si与钼酸铵生成兰色硅钼杂多酸 钼酸铵本身也能生成钼钼杂多酸 兰色 使测值偏高 另外 不同的酸度及酸的体系 其终溶液的酸度也不同 如 三种钼兰法的工作范围和各试剂的终浓度SnCl2 H2SO4体系终溶液酸度范围 0 39 0 40mol L 1 2H2SO4 SnCl2 HCl体系终溶液酸度范围 0 60 0 70mol L HCl 钼锑抗 H2SO4体系终溶液酸度范围 0 45 0 65mol L 1 2H2SO4 2 试剂浓度 钼兰显色是在适宜的试剂浓度的条件下进行的 即 比色液中酸和钼试剂的浓度及二者的比例 酸 钼试剂 还原剂用量 或浓度 等 其中特别是酸与钼试剂的比例在测定中比须严格控制 一般说 钼酸铵浓度越高要求的酸度越高 适宜的酸度范围越窄 3 还原剂 还原剂的种类很多 如1 2 4 氨基萘酚磺酸 SnCl2 抗坏血酸 SnCl2 测P的适宜范围为0 02 0 6 g ml 此法灵敏度高 显色快 操作方便 缺点是 兰色稳定时间短 5 15min显色 兰色稳定15min 允许干扰离子的浓度小 如Fe3 仅为20mg L 抗坏血酸 生成的兰色稳定 可达24小时 Fe3 As5 Si4 的干扰很小 其中Fe3 可允许400mg L 因为Fe3 可与Vc成配合物 不足之处是显色慢 尤其是在温度低时需要温热处理 60年代初创用了改进的抗坏血酸法 钼锑抗法 它是在钼酸铵试剂中添加了催化剂酒石酸氧锑钾 K SbO C4H4O4 此法既具有抗坏血酸的优点 又增加了四大优点 1 能加速显色反应 2 在常温下能迅速显色 3 锑参与了 钼兰 配合物的组成 P Sb Mo 1 2 12 使兰色加深 提高了反应的灵敏度 4 钼锑抗试剂是由钼酸铵 H2SO4 酒石酸氧锑钾 抗坏血酸 使用当天加入 按比例配成的一种混合试剂 使用时一次加入 从而简化了操作手续 有利于大批样品的分析及分析方法的自动化 所以是目前测P使用最广泛的方法 4 干扰离子的消除 Fe3 多时会抑制钼兰的形成 若用SnCl2作还原剂时 可加入酒石酸 使之与Fe3 形成配合物而掩蔽之 在钼锑抗比色法中 允许Fe3 含量达400mg L 因为Fe3 可与抗坏血酸形成配合物 在H2SO4 HClO4消煮时 HClO4又能与Fe3 成配合物 所有这些都减少了Fe3 的干扰 Si4 在酸度较低时 0 25mol L以下 可生成SiMo杂多酸 但在P的测定中 PMo杂多酸形成的酸度较高 在0 45mol L以上 此酸度抑制了SiMo杂多酸的形成 另外 用H2SO4 HClO4消煮时 由于HClO4的脱水作用很强 使胶状Si脱水成SiO2 析出 所以少量的Si可用控制酸度的方法消除 As5 土壤中含量很少 而且As5 与钼酸铵反应很慢 一般不干扰P的测定 如某些土壤施用过农药砒霜 则可在测P前把As5 还原成As3 消除之 因为As3 不生成杂多酸 Mo6 在溶液酸度低时能生成MoMo杂多酸 但测P的溶液酸度较高 不能生成MoMo杂多酸 总之 比色法适于含量低的样品 如含量高时 则稀释倍数大 结果的误差也大 注意 比色分析要求工作曲线与样品的测定条件一致 所以要求严格按照操作手续进行 土壤有效磷的测定本章重点 1 掌握土壤有效磷的概念 2 了解不同土壤 石灰性土壤 酸性土壤 有效磷测定的适合方法 3 掌握Olsen法 Bray1法和Mehlich3法的浸提原理及条件 4 熟悉浸出液中磷的定量方法 重点掌握钼锑抗吸光光度法 比色法 的原理及注意事项 一 概述1 土壤磷的组成无机磷 占全磷量的50 80 有机磷 占全磷量的20 50 土壤溶液中的磷 H2PO4 HPO42 交换性磷Ca PAl PFe PO P 闭蓄态磷 被氧化铁等胶膜包被着的磷晶格磷 铝硅酸盐粘土矿物晶格中的磷 无机磷 有机磷 占全磷量的20 50 包括磷脂 核酸磷 植素等 无机P的存在形态中 以Al P Fe P Ca P O P等磷酸盐为主要类型 且它们受pH影响大 在不同土壤中含量不同 如 石灰性土壤 以Ca P为主酸性土壤 以Fe P Al P O P为主中性土壤 Ca P Fe P Al P大致为1 1 1 2 有效养分的存在状态 物理状态 指某种化学形态存在于液 固相中 固相表面和内部 以无定形态或结晶态等形式存在 磷的有效性与存在状态密切相关 1 液相中的磷 有效性高 植物吸收的形态 但含量少 无机磷 正磷酸是三元酸H3PO4H2PO4 HPO42 PO43 pH2 1pH7 2pH12 5土壤pH值在4 9之间 以H2PO4 和HPO42 为主 有机磷 少量 如磷酸甘油 磷酸糖等 在有些土壤中含量超过无机磷 被认为有效 2 固相中的磷 液相中磷少 由固相磷补充 所以重要 液相中磷 有效性高 只有0 05 0 03kg 亩 少 植物 小麦 吸收1 1 5kg 亩 高出50 300倍 所以植物吸收的磷主要来自土壤固相 3 土壤有效磷供应状况指在一个生长季节内 能够被植物吸收利用的土壤磷素 包括 1 液相磷 2 土壤胶体弱吸附或交换态磷 3 微溶性磷酸盐酸性土壤 旱地 Al P 水田 Al P Fe P 石灰性土壤 Ca2 P Al P Ca8 P 4 少量有机磷 4 土壤有效磷的测定方法评述土壤有效磷的测定的方法很多 有生物 物理和化学方法 目前多选用化学方法 因其简便 快速而应用较广 土壤有效磷是指用某一种浸提剂提取土壤中的一部分磷 而这些磷量 测定值 与植物吸收的磷量有很好的相关性 能反映土壤的供应状况 因此 土壤有效磷测定值是一个相对指标 应用不同的测定方法在同一土壤上可以得到不同的有效磷数量 它是判断土壤的供磷状况的相对指标 即判断是否施用磷肥的重要指标 亦可作为施肥 磷 推荐的一个方法 土壤有效磷 植物吸收的磷 土壤有效磷与植物吸收的磷要 土壤无效磷 1 Olsen法 NaHCO3法 在国内外都得到良好结果和广泛应用 它适用于中性 微酸性土壤和石灰性土壤 2 Bray1法 NH4F HCl法 在酸性土壤上效果良好 3 Mehlich3法 Mehlich1法 CaCl2法 4 其它方法 树脂法 同位素法 微生物学方法 简单地说 土壤有效磷的测定就是选用适宜的浸提剂将土壤中存在的有效形态的磷提取出来 然后加以定量 其关键在于将固相中容易转入液相中的磷提取出来 因此 对于酸性土壤和石灰性土壤来说 由于磷酸盐的存在形态不同 因而在浸提剂的选择上就应该有所区别 下面介绍我国常用的土壤有效磷测定方法 二 0 5molL 1NaHCO3浸提法 Olsen法 1954年由美国SR Olsen建立的方法 故也被称为Olsen法 适用于石灰性土壤 碱性 中性土壤和微酸性土壤 我国石灰性土壤有效磷测定的国家标准方法 1 方法原理 NaHCO3的作用原理 1 HCO3 降低Ca2 活度 可形成CaCO3沉淀 使微溶性磷酸盐被浸出 Ca P 2 浸提液pH调至8 5 使铁 铝发生水解 从而降低Fe3 Al3 的浓度 使Fe P Al P被浸出 Al P 2OH Al OH 2 Pi Fe P 2OH Fe OH 2 Pi 0 5molL 1NaHCO3溶液 浸提条件 pH8 5 25 C 1 20 30min 180次 min 含磷浸出液 钼锑抗比色法 酸度 0 45molL 1 有机质的干扰 钼蓝 浸提过程 浸出液中磷的定量 2 浸提条件 1 pH8 52NaHCO3Na2CO3 CO2 H2O 2 浸提温度每升高1 C 磷的浸出量大约增加2 18 国标规定25 1 C 3 土液比1 20 5g 100ml或2 5g 50ml 4 振荡时间30 1min 5 振荡频率通常用180次每分钟 150 200次每分钟均可 0 5molL 1NaHCO3溶液 浸提条件 pH8 5 25 C 1 20 30min 180次 min 土 P 含磷浸出液 钼锑抗比色法 酸度 0 45molL 1 有机质的干扰 钼蓝 浸提过程 浸出液中磷的定量 3 浸出液中磷的定量 钼锑抗吸光光度法 浸出液中磷定量也有许多方法 吸光光度法 仪器分析的方法 ICP AES法 等 以钼锑抗吸光光度法应用较为普遍 下面介绍钼锑抗吸光光度法 1 反应原理在酸性条件下 正磷酸盐 钼酸铵 酒石酸氧锑钾形成三元杂多酸 在还原剂作用下 被还原为一种蓝色 钼蓝 物质 可用比色法定量 正磷酸盐 P 钼酸铵 Mo 三元杂多酸 钼蓝 酒石酸氧锑钾 Sb 2 显色条件酸度与钼酸铵试剂的浓度影响 钼蓝 产生的速度 强度以及稳定性 H Vc 钼蓝 比色法中不同钼酸铵试剂浓度及其对应的酸度条件 钼酸铵试剂的浓度比色液的酸度 c 1 2H2SO4 molL 1 0 100 35 0 550 150 40 0 700 200 45 0 80 常用的比色液中钼酸铵试剂的浓度为0 10 酸度为0 45molL 1 1 2H2SO4 在显色剂中加入过量的酸 使其中和掉10mlNaHCO3溶液后 剩余的酸能够维持终溶液的酸度为0 45molL 1 1 2H2SO4 在测定NaHCO3浸出液中的磷时 由于NaHCO3为碱性 要消耗一部分酸 因此 比色液酸度要进行控制 通常有两种方法 预先用H2SO4中和浸出液 即含NaHCO3溶液 成pH2 4 二硝基酚指示 再加入显色剂 显色剂中加入了酸 能够维持终溶液的酸度为0 45molL 1 1 2H2SO4 显色时的温度应 15 C 否则需采取保温措施 3 干扰的消除最主要的干扰是NaHCO3浸出液中可溶性有机质颜色的干扰 消除方法用活性炭脱色 不脱色 直接在880nm处比色 Olsen法中 钼蓝 与有机质的吸收特性曲线 nm A 有机质 黄色 钼蓝 700nm 880nm 4 土壤有效磷的丰缺指标 供华北地区参考 土壤肥力水平低中高Olsen P含量10 mg kg 南方地区参考指标Olsen P mg kg 作物对施磷肥的反应 3无磷肥 所有作物难以立苗4 5所有作物施磷肥均有显著增产6 10水稻一般不增产 其他作物增产11 15谷类作物可能不增产16 20通常只有豆科和十字花科作物有反应 20大多数作物不需施磷 二 NH4F HCl法 Bray1法 1945年由Bray和Kurtz建立的 酸性土0 03molL 1NH4F 0 025molL 1HCl BrayI法 强酸性土0 03molL 1NH4F 0 1molL 1HCl BrayII法 酸浓时 F 络合能力加大 1 方法原理酸性土壤以Fe P Al P为主 用NH4F HCl溶液浸提土壤中的有效磷 浸出液中的磷用钼锑抗法定量 土液比为1 10 振荡30min F 的作用 1 F 能与Al3 Fe3 成络 AlF63 从而降低Al3 Fe3 浓度 使磷浸出 2 F Cl 等的交换作用 解吸作用 使吸附磷被浸出 2 适用土壤的参考指标适用于酸性和强酸性土壤 土壤肥力水平低中高Bray1 P含量 mg kg 30 三 Mehlich3法A Mehlich1981年提出的测定多种营养元素的联合浸提方法 1 浸提剂的组成 0 2molL 1HOAc 0 25molL