第四章-土壤、肥料、植物中N的测定.ppt

第四章土壤、肥料、植物中氮的测定,一、土壤氮的测定二、植物中氮的测定三、肥料中氮的测定,一、土壤氮的测定(P39),土壤中氮的转化与循环,一、土壤氮的测定(P39),（一）概述1.指标：A）全氮（TN）肥力基础，变化小B）有效氮（AN）关系作物生长，变化大意义：土壤N是土壤重要的肥力指标;TN和AN都是土壤类型/肥力水平的分级指标。,一、土壤氮的测定,（一）概述1.N的形态：A）无机氮（5%）NH4-N（氨氮）：还原环境中，水田为主NO3-N和NO2-N（硝氮）：氧化环境中，旱地为主B）有机氮（95%）水溶性：短链小分子，易矿化水解性：可水解或碱解非水解性：难分解，对当季作物有效性低。一般将无机态N和水溶性有机N称为速效N。速效N和水解性N称为有效N，一般用碱水解。,一、土壤氮的测定,（二）TN的测定1.目的：作为肥力指标，土壤分类稳定性好，用于soil分类代表性强2.含量：全球地壳0.03%土壤0.05-0.5%耕作层0.05-0.3%中国耕作土0.1-0.3%自然土0.05-0.3%,一、土壤氮的测定,（二）TN的测定3.TN分级：0.2%肥力高4.测定方法：1）概述干烧法（杜氏法）：600以上的高温与氧化铜一起燃烧；湿烧法：N（NH4+）转为NH3进入溶液，蒸馏出氨，用标准酸来滴定。但无法将硝态氮还原测定。,一、土壤氮的测定,4.测定方法：2）具体方法样品的分解（前处理）称样量全N含量0.4%，应称0.5g。此法不包括NO3-N，但(NO3-N)可在一般土壤中可忽略,（二）TN的测定,一、土壤氮的测定（二）TN的测定,4.测定方法：2）具体方法样品的分解（前处理）A).半微量凯氏法(H2SO4混合盐消煮)：国标法原理土壤中含N有机化合物，在催化剂的参与下，用浓硫酸消煮分解，使其中的氮转化为氨，与H2SO4结合成(NH4)2SO4。NH2CH2COOH3H2SO4NH32CO23SO24H2O2NH3H2SO4(NH4)2SO4温度不能高于420，否则生成物分解损失。温度不低于360，否则反应不充分。,催化剂,一、土壤氮的测定（二）TN的测定,A).半微量开氏法(H2SO4混合盐消煮)：国标法操作过程同时做空白（不加土样，其它过程完全一样）。,一、土壤氮的测定,（二）TN的测定4.测定方法：注意土壤粒径测全量100目消煮前先加水湿润，使土粒和OM分散混合盐加速剂组成：K2SO4：CuSO4：Se=100:10:1（质量比）若测定食物中N，Se用TiO2代替。,加速剂加入量：0.3-0.5g/ml浓硫酸温度控制混合盐与消煮仪共同控温控制在360-400，420(NH4)2SO4要分解。消化管注意喷溅现象。,加速剂各组分作用,K2SO4：增温剂。0.3-0.8g/ml浓硫酸，超过0.8g温度不可控，且降温后易结块。,CuSO4：指示剂，催化剂。P45消煮后呈亮蓝色则消煮完全Cu2+酸式色蒸馏前加碱变为褐色Cu2+碱式色,Se：催化剂（毒性强）在消化过程中放出有毒的H2Se,一、土壤氮的测定（二）TN的测定,4.测定方法：B)半微量开氏法（H2SO4-HClO4消煮剂）该消煮法也用于测全P;多用于植物样品分析原理：土壤样品用硫酸消化，在强氧化剂HClO4的参与下，有机N分解转化NH3，并和H2SO4结合形成(NH4)2SO4，然后转移定容。缺点：氧化剂的作用过于激烈，易造成N素的损失。操作过程与前相同。,一、土壤氮的测定,（二）TN的测定4.测定方法：待测液中N的测定A).蒸馏法：国标法原理：样品中的N转化成消煮液中的(NH4)2SO4，加碱，蒸馏出NH3，用H3BO3吸收，以标准酸进行滴定，求出全N量。蒸馏：(NH4)2SO42NaOHNa2SO42NH32H2O吸收：NH3H2ONH3H2ONH3H2OH3BO3NH4H2BO3H2O滴定：2NH4H2BO3H2SO4(NH4)2SO42H3BO3,一、土壤氮的测定,（二）TN的测定4.测定方法：待测液中N的测定A).蒸馏法：国标法操作：,结果计算,式中：V测定试液时所用酸的体积（mL）；V0测定空白时所用酸的体积（mL）；c酸标准浓度（mol/L）14.0氮的摩尔质量（g/mol）;10-3将mL换算成L；m烘干土样的质量（g）,一、土壤氮的测定,（二）TN的测定4.测定方法：A).蒸馏法：国标法讨论(P48)碱的加入量:通过颜色判断（褐色，Cu2+碱式色）吸收液用量：H3BO3混合指示剂5ml每ml1%的H3BO3能吸收N0.46mg酸碱性NH4H2BO3碱式色：蓝色酸式色：红色若指示剂加入瓶后即变色蓝色：含碱，正误差红色：含酸，负误差,一、土壤氮的测定,（二）TN的测定讨论吸收瓶的位置:吸管出口距离吸收液2cm以内太远：氨挥发太近：停止蒸馏后会倒吸蒸汽水质：0.1%的K2SO4循环水。水中有(NH4)2SO4时，不会挥发到蒸汽中影响测定。,一、土壤氮的测定,（二）TN的测定4.测定方法：待测液中N的测定B).扩散法：,一、土壤氮的测定,（二）TN的测定4.测定方法：B).扩散法：原理：在扩散皿中，用40%NaOH与待测液混合，使(NH4)2SO4转化为NH3后被H3BO3所吸收。硼酸液中的NH3再与标准液滴定，由此计算土壤的全N量。,转化：(NH4)2SO42NaOHNa2SO42NH32H2O吸收：NH3H2ONH3H2ONH3H2OH3BO3NH4H2BO3H2O滴定：2NH4H2BO3H2SO4(NH4)2SO42H3BO3,一、土壤氮的测定,（二）TN的测定4.测定方法：B).扩散法：操作:,一、土壤氮的测定,（二）TN的测定4.测定方法：B).扩散法：讨论外室的密闭性（接触面抹碱性甘油）酸度调节（把外室中强酸调至微酸再加碱，防止中和热产生水雾将碱滴入内室）温度控制（40恒温箱培养）使用微量滴定管5ml，小玻璃棒搅动吸收液，不可摇动，防止NaOH进入内室同时做空白数据处理（平行中取最大值）。,一、土壤氮的测定,1).生物法：好氧法（一定温度湿度下某作物在soil中吸收N的量，约半月）：条件难控制且时间长。厌氧法（多测定水生植物）：条件较易控制，重视性好2).同位素法：用盆栽试验，施入标记的N15,3).化学法：（用化学浸提剂，简单快捷）a）碱解法碱解蒸馏法（美国国标法）碱解扩散法（我国国标法）b）酸解法用酸浸提水解soil，形成NH4+溶液。前苏联国标法,（三）AN的测定,1.方法概述,一、土壤氮的测定,（三）AN的测定2.土壤碱解氮的测定（1molL-1NaOH-扩散法）（国标法）原理：同扩散法测全氮,水溶、水解性有机氮的碱解过程：RCHNH2COOHNaOHRCHOHCOONaNH3RCONH2NaOHRCOONaNH3氨氮的碱解过程：NH4NaOHNaH2ONH3硝态氮的还原过程：NaNO38FeSO415NaOH6H2O8Fe(OH)38Na2SO4NH3（碱性条件用FeSO4做还原剂，酸性条件用Fe单质与酸生成H2。）,一、土壤氮的测定,（三）AN的测定2.土壤碱解氮的测定（1molL-1NaOH-扩散法）（国标法）原理吸收：NH3H3BO3NH4H2BO3滴定：2NH4H2BO3H2SO4(NH4)2SO42H3BO3,一、土壤氮的测定（三）AN的测定,2.土壤碱解氮的测定（1molL-1NaOH-扩散法）（国标法）操作讨论包括硝态氮时，加FeSO4，并以Ag2SO4为催化剂，使NO3-N还原为NH4+-N；密封性；莫污染内室。,一、土壤氮的测定（三）AN的测定,3.土壤速效氮的测定（20%NaCl提取）原理：用20%的NaCl提取土壤交换性铵和可溶性硝酸盐及亚硝酸盐，在碱性介质中（NaOH）用Zn-FeSO4还原进行蒸馏。,适用于碱性soil,a.氨氮通过Na+交换作用进入溶液b.硝氮淋洗作用（soil负电，NO3-易淋出）c.水溶有机氮碱性条件下，将以上溶液用FeSO4和Zn还原FeSO42NaOHFe(OH)2Na2SO48Fe(OH)2NaNO36H2O8Fe(OH)3NaOHNH3Zn2NaOHZn(ONa)2H2H22Fe(OH)32Fe(OH)2H2OH2NaNO3NaNO2H2O6Fe(OH)2NaNO25H2O6Fe(OH)3NaOHNH3,一、土壤氮的测定,NH4-N受土壤水分、温度、通透状况等的影响很大，因此，测定土壤NH4-N时一般用鲜样。A.钠氏试剂比色法原理：速效氮的提取液加入纳氏试剂比色，NH4量与黄色深浅正相关。受时间限制，尽快完成；沉淀易受Ca2+，Mg2+干扰，形成无色络合物。（可加入酒石酸钾钠络合Ca2+，Mg2+）；作为定性比较分析，难于定量测定。,（三）AN的测定,4.土壤氨氮的测定,原理2molL-1KCl浸提土壤，把吸附在土壤胶体上的NH4+及水溶性NH4+浸提出来。浸出液加MgO（防止酰胺有机氮水解）蒸馏，硼酸吸收，滴定。计算（P54）,一、土壤氮的测定,（三）AN的测定,4.土壤氨氮的测定B.2molL-1KCl浸提-蒸馏法,一、土壤氮的测定,（三）AN的测定,4.土壤氨氮的测定C.2molL-1KCl浸提-靛酚蓝比色法,原理浸出液中的铵态氮在强碱性介质中与次氯酸盐和苯酚作用，生成水溶性染料靛酚蓝，在0.050.5mgL-1范围内，吸光度与铵态氮含量成正比，比色法测定（操作步骤P55）。计算（P56）,一、土壤氮的测定,（三）AN的测定5.土壤硝氮的测定（酚二磺酸比色法国标法）鲜样测定原理浸提液中的NO3-N在蒸干无水的条件下与酚二磺酸作用，生成硝基酚二磺酸，碱化后为黄色，400-425nm用比色法。C6H3OH(HSO3)2+HNO3C6H2OH(HSO3)2NO2+H2O2,4-酚二磺酸6-硝基酚-2,4-二磺酸操作步骤（P50）计算（P51）注意事项（8点，P51-52）,全自动流动分析仪,二、植物中氮的测定,植物中的N有机氮（氨基酸、蛋白质),（一）概述,二、植物中氮的测定,以凯氏定氮为主硫酸+混合盐蒸馏法氧化剂可代替混合盐（e.g.H2O2,HClO4）H2SO4-H2O2H2SO4HClO4H2SO4HNO3用氧化剂后N:蒸馏法，纳氏比色法（强氧化剂使褪色）P:剩余氧化剂分解去除后，再比色K:火焰光度计,适用于同一消煮液中测定N、P、K,（一）概述,只能测定P、K,二、植物中氮的测定,（二）待测液的制备H2SO4-H2O2法a）H202的添加量：第一次8-10滴，以后依次递减方法：先将消煮液稍微冷却，用滴管直接滴入溶液中b）多余H202去除技术最后一次加入后消煮时间大于5min。c）N含量较高：控制分取倍数：稀释或取样量减少H2SO4HClO4适用范围，添加方法均与H2SO4-H2O2一样.,二、植物中氮的测定,H2SO4-混合盐法（不适用于测化肥）同土壤中TN。以上三种方法测定的N不包括硝态氮；植物幼苗中含硝态氮较多。包括硝态N的消煮法A.水杨酸还原法（H2SO4水杨酸混合盐消煮法）原理固定样品中NO3-N在H2SO4存在下与水杨酸反应生成硝基水杨酸（此步不宜加热，温度高影响硝基水杨酸的形成，且NO3-N挥发损失）C6H4(OH)COOHHNO3C6H4(OH)NO2CO2H2O,（二）待测液的制备,水杨酸,硝基水杨酸,二、植物中氮的测定,（二）待测液的制备A.水杨酸还原法（H2SO4水杨酸混合盐消煮法）原理：还原加Na2S2O3或Zn粉还原剂，使硝基酚还原成氨基酚C6H4(OH)NO23Na2S2O3H2OC6H4(OH)NH23Na2SO43S或ZnH2SO4H2ZnSO4C6H4(OH)NO23H2C6H4(OH)NH22H2O定氮再加入混合盐消化，把有机N转化成无机(NH4)2SO4，加碱蒸馏定N2C6H4(OH)NH23H2SO413O2(NH4)2SO412CO24H2O,硝基酚,氨基酚,二、植物中氮的测定,（二）待测液的制备B.Fe粉还原法/Zn粉/达氏合金原理：NO3-在酸性条件下，利用Fe粉反应产生的H2还原为NH4，再利用H2SO4-H2O2（或混合盐）消煮得到待测液。2Fe6HCl2FeCl33H2HNO3H2HNO2H2O3H2HNO2NH32H2O（三）待测液中N的测定蒸馏法，扩散法,三、肥料中氮的测定,（一）有机肥料中N的测定A）TN1.待测液的制备a）包括硝态氮的制备方法H2SO4-水杨酸-混合盐消煮（国标法）H2SO4-铬粒-混合盐b）不包括硝态氮的制备方法H2SO4-混合盐消煮H2SO4-HClO4/H2O2法2.待测液中N的测定蒸馏法，扩散法,三、肥料中氮的测定,（一）有机肥料中N的测定B）AN1.铵态氮和硝态氮总量指标（锌粉FeSO4还原法）方法：1MNaCl提取NH4交换作用NO3-淋洗作用锌粉FeSO4还原,碱性环境。（同土壤速效氮测定原理）不含NO3-N的草塘泥、沤肥、沼气池泥等，可不必加还原剂,三、肥料中氮的测定,（一）有机肥料中N的测定B）AN2.铵态氮的测定纳氏试剂比色法：0.05MH2SO450ml浸提鲜样。3.硝态氮的测定（1）硝酸试粉法：用于厩肥、堆肥及富含NO3-N的有机肥料（2）水杨酸法：含NO3-N较低的肥料4.水解性N的测定（碱解蒸馏法）同土壤水解性N的测定,三、肥料中氮的测定,（二）无机肥料中N的测定A）铵态氮肥（4种方法）(NH4)2SO4，NH4Cl，NH4HCO31.蒸馏法（所有氨态N肥的标准方法）溶解：将称量容器一起沉入水中，再开盖溶解（不易挥发,难溶的化肥：研磨，加10-20ml水于小烧杯用玻棒搅散溶解）对于NH4NO3,结果乘以2.2.甲醛法（(NH4)2SO4、NH4NO3、NH4Cl等强酸性铵盐肥料定N测定）原理：铵离子能与甲醛作用，生成六亚甲基四胺，同时放出等量的游离酸，用标准NaOH滴定生成的酸即可计算(NH4)2SO4的N含量。2(NH4)2SO46HCHO(CH2)6N42H2SO46H2O控制条件，副反应多,六亚甲基四胺,三、肥料中氮的测定,（二）无机肥料中N的测定A）铵态氮肥2.甲醛法操作方法：甲基红变色范围：4.4-6.2酚酞显色为碱性（8.0-10.0），若第一处指示剂用酚酞，氨气挥发。,中和游离酸,三、肥料中氮的测定,（二）无机肥料中N的测定2.甲醛法讨论：a）指示剂的选择中和游离酸时，用甲基红b）HCHO质量:含量99.9%,防止甲酸，正误差甲醛中甲醇1%,负误差用量：控制浓度低：反应不完全，应过量2-3倍，再加水高：生成CH2(NH2)2SO4（亚甲基二胺硫酸盐），H2SO4未释放完，负误差,三、肥料中氮的测定,（二）无机肥料中N的测定2.甲醛法讨论：c）终点：红色黄色红色甲基红(4.4-6.2)酸式甲基红碱式酚酞(8.0-10.0)碱式色pH6.28.0d）误差来源：样品溶解游离酸中和（速度应该慢）甲醛浓度控制3.中和法测NH4HCO3、NH3H2O等碱性肥料,三、肥料中氮的测定,（二）无机肥料中N的测定3.中