土壤中氮,钾,磷的测定方法研究进展

1、土壤中氮，钾，磷的测定方法研究进展摘要： 测定土壤中氮、磷、钾 ，对土壤肥力具有重要意义。本文综 述了氮，磷，钾测定方法的特点和理化性质。联合测定方法，高效液 相色谱法，开氏法，火焰原光度法，分光光度法，扩散定氮法，原 子吸收法的测定方法及原理。关键词： 土壤，氮，钾，磷，测定方法前言： 氮、磷、钾、等大量元素，是植物生长发育不可缺少的，虽然 作物对这些元素需要的量相差很大， 但是它们对作物生长发育起的作 用同等重要，而且不可相互代替。过多地使用某种营养元素，不仅会 对作物产生毒害， 还会妨碍作物对其它营养元素的吸收， 引起缺素症 1。正文 钾作为植物生长必需的大量元素， 对农作物的高产、 优

2、质和抗 逆性有着举足轻重的作用。通常作物体内钾含量一般为干物质重的 1%5% ,约占灰分重量的50%左右。作物吸钾量大而钾矿资源有 限，使得我国农田土壤钾素多年来一直处于亏缺状态。 只有土壤全钾 量的变化在理论上能准确反应土壤钾素变化， 但土壤全钾量远高于土 壤中的有效钾量，其取样或测定误差即可掩盖土壤有效钾的变化量。 基于我国农田土壤钾素普遍亏缺并日趋严重的现状， 寻找一个准确测 定土壤有效钾素变化的方法， 对准确评估农田土壤钾素耗竭速率、 预 测我国钾肥的市场需求、 指导钾肥的合理分配和平衡施用具有重要的 意义2 。土壤是作物氮素营养的主要来源， 土壤中的氮素包括无机态氮和 有机态氮两大类

3、， 其中 95%以上为有机态氮，主要包括腐殖质、蛋 白质、氨基酸等。小分子的氨基酸可直接被植物吸收，有机态氮必须 经过矿化作用转化为铵，才能被作物吸收，属于缓效氮。土壤全氮中 无机态氮含量不到 5%，主要是铵和硝酸盐，亚硝酸盐、氨、氮气和 氮氧化物等很少。大部分铵态氮和硝态氮容易被作物直接吸收利用， 属于速效氮。 无机态氮包括存在于土壤溶液中的硝酸根和吸附在土壤 颗粒上的铵离子，作物都能直接吸收。土壤对硝酸根的吸附很弱，所 以硝酸根非常容易随水流失。 在还原条件下， 硝酸根在微生物的作用 下可以还原为气态氮而逸出土壤， 即反硝化脱氮。 部分铵离子可以被 粘土矿物固定而难以被作物吸收， 而在碱性

4、土壤中非常容易以氨的形 式挥发掉。土壤腐殖质的合成过程中，也会利用大量无机氮素，由于 腐殖质分解很慢， 这些氮素的有效性很低。 土壤中的氮素主要来自施 肥、生物固氮、雨水和灌溉水，后二者对土壤氮贡献很小，施肥是耕 作土壤氮素的主要来源， 而自然土壤的氮素主要来自生物固氮。 土壤 含氮量受植被、温度、耕作、施肥等影响，一般耕地表层含氮量为 0.05%0.30%,少数肥沃的耕地、草原、林地的表层土壤含氮量在 0.50%0.60%以上。我国土壤的含氮量，从东向西、从北向南逐渐减 少。进入土壤中的各种形态的氮素,无论是化学肥料,有机肥料,都 可以在物理、化学和生物因素的作用下进行相互转化 3 。植物从

5、土壤中吸收磷, 若土壤没有充足的磷, 又得不到外界补充, 则植物生长将受限制。 土壤磷的含量不像氮、 钾等其他大量元素那样 多。大多数土壤 20 厘米表层中含磷 7167公斤/亩,平均 67 公斤/ 亩,少雨地区的生荒土壤含磷量较高。 相反对植物有效的土壤磷可能 完全是另一码事。 由于淋失和作物带走的磷一般很少, 因此施磷肥会 使磷在土壤表层积累,尤其是种过马铃薯、蔬菜、柑橘等大量施肥作 物的土壤更容易积累磷。另一方面,一旦作物带走的磷超过化肥、粪 肥和作物残体归还土壤的量,植物可利用的土壤磷就逐渐减少。作物生长所能利用的土壤磷称为有效磷。 这个词也指用各种溶 剂浸提出的土壤磷。浸提剂包括水、

6、稀酸、稀碱和盐溶液等。浸提剂 应能反映出为作物供磷的主要因子的作用, 这样才能最有效地预测作 物对磷肥的反应。 土壤磷的含量（数量因素）和土壤溶液的磷浓度 （强 度因素）是两个主要影响因素。 但实际上常用的浸提剂通常只能体现 一个影响因素的特征 4 。测定方法：1. 开氏法近百年来， 许多科学工作者对全氮的测定方法不断改进， 提 出了许多新方法，主要有重铬酸钾 -硫酸消化法、高氯酸 -硫酸消化法、 硒粉-硫酸铜 -硫酸消化法。但开氏法目前仍作为一个统一的标准方 法，此法容易掌握，测定结果稳定，准确率较高。开氏法测氮的原理为： 在盐类和催化剂的参与下， 用浓硫酸消煮， 使有机氮分解为铵态氮。 碱

7、化后蒸馏出来的氨用硼酸吸收， 以酸标准 溶液滴定，求出土壤全氮含量（不包括硝态氮） 。含有硝态和亚硝态 氮的全氮测定， 在样品消煮前， 需先用高锰酸钾将样品中的亚硝态氮 氧化为硝态氮后，再用还原铁粉使全部硝态氮还原，转化为铵态氮。 其中硫酸钾在消煮过程中可提高硫酸沸点， 硫酸铜起催化作用， 以加 速有机氮的转化。硒粉是高效催化剂，可缩短转化时间。但此法操作 繁琐，测定一个样品大约需要 4060mi n,不适合大批量样品分析， 也不适合处理固定态氮和硝态氮含量较高的土壤 3 。2. 联合测定方法现有的联合测定方法可分两类, 一类是在所制备的待测液中 可同时测定两种元素, 另一类则可同时测定三种元

8、素。 待测液中可同 时测定两种元素的方法又分磷、 钾联合测定方法和氮、 磷联合测定方 法。磷、钾联合测定方法中主要有碳酸钠熔融法和氢氧化钠熔融法, 它们均属于碱熔法, 是利用碱与土壤在高温下共熔, 使土壤中磷化合 物和钾化合物转变为可溶性化合物, 用稀酸溶解制成待测液。 应用碱 熔法可使土壤充分分解,特别是碳酸钠熔融法,分解完全,准确度很高。但由于需用价值昂贵的铂坩埚， 一般实验室难以做到。 氢氧化钠熔 融法在土壤分解方面略逊于碳酸钠熔融法，但其准确度还是较好的， 而且可以不使用铂坩埚，用银坩埚，或镍坩埚即可。所以此两种方法 得到广泛应用 5 。3. 火焰光度法 火焰光度计是利用火焰的热能使某

9、种元素的原子发光， 并进行光 谱分析的仪器。在化学分析上的具体应用称为火焰光度法。在火焰光度计上钾、 钠等元素被激发的过程 （ 以氯化钠溶液为例 ） 大致如下： 溶液被雾化形成细小的颗粒， 在火焰中细小颗粒中的水分 被蒸发而生成氯化钠固体， 并在高温下生成氯化钠蒸汽。 在火焰的温 度下（2000 C左右）分解成钠和氯原子，并被激发而产生特征波长的原 子光谱线（在此温度下少量钠原予电离成 Na+离子）在相同温度下钾、 钠的辐射强度依赖于基态原子的数量。碱金属元素钾利用火焰光度计做定量分析是极为恰当的， 但火焰 光度计本身无法测出元素的绝对浓度值， 只有在制备好标准浓度溶液 后再作相对比较测定，才

10、能得到满意结果。 64高效液相色谱法高效液相色谱法 （ high performance liquid chro2matorgraphy 简称 HPLC） 又称高压或高速液相色谱法 , 于 1960 年后期开始应用。 它是目前实验室应用最广泛、最有效的分离分析技术之一 , 具有分辨 率高、分析速度快、重复性好、定量分析精确度高等优点 , 并可用作 实验室小量色谱纯样品的制备，所以发展特别迅速。HPLC是色谱法中 的一个重要分支 ,据估计,自然界 70 %以上的化合物均可用这种方法 分析。在短短的几年时间内 , 它被广泛应用于食品中多酚类化合物等 非挥发性成分的分离鉴定。目前 , 较为常用的高效

11、液相色谱柱是 ODS (416 mm X 250 mm , 5卩m),由于固定相相对较为昂贵，为了优化分 析条件 , 通常采用改变流动相的组成与配比 , 以提高分离程度和分析 速度, 因此流动相的选择很重要 , 常用的流动相有甲醇、乙醇、乙腈、 四氢呋喃或其他多种比例组合。 洗脱系统有等度洗脱和梯度洗脱 2 种 , 采用紫外(UV)检测器检测，流速在110210 mL/ min之间,多种分 析方法都能实现土壤的定量测定 7 。5. 原子吸收光谱法原子吸收光谱法测定多通过稀释并加入铯盐做电离抑制剂 后测定，这样，可以增加分析手续和试剂消耗，同时大倍量的稀释也 引入分析误差，在次灵敏线下用原子吸收

12、光谱法直接测定高含量的 钾，所见报道不多。 本法较详细的试验了用次灵敏线原子吸收光谱法 测定高含量钾的条件，确定了适宜的方法，测定了标准参考样、三元 复合肥、硫酸钾、磷酸二氢钾等样品，测定结果与标准值及重量法结 果一致 8 。6. 分光光度法氢氧化钠熔融法消解，调节pH值，加入抗坏血酸溶液及钼酸铵 盐溶液显色15min,用30mm比色皿，以水为参比.于 700nm波长处 测定吸光度，求出土壤中的总磷。本法简便、可靠、能够满足环境监 测对土壤中总磷分析的需要 10 。7. 高氯酸- 硫酸快速消化，扩散定氮法 方法原理：土壤样品用硫酸消化，在强氧化剂高氯酸的参与下， 有机氮分解转化成氨， 并和硫酸

13、结合成硫酸铵。 然后去一部分消化液， 移到康惠皿中，加碱使氨扩散，以硼酸吸收，用标准碱滴定 9 。总结 土壤是植物生长的基地，是动物、人类赖以生存的物质基础。 因此土壤中氮、磷、钾是植物生长的主要养分元素，要了解土壤基本 性质和肥力状况，氮、磷、钾含量是重要指标，所以在土壤分析中全 量氮、磷、钾是常测项目。为了节省人力、物力和时间，土壤农业化 学分析家对全量氮、磷、钾联合测定方法进行了研究，以期代替分项 单独测定方法，取得一定进展，提出了一些方法， 但也存在一些问题， 尚需进一步研究解决 5 。土壤中有效养分的含量是反应土壤养分的供应水平和测土 配方施肥的重要依据。在常规的土壤肥力测定中，全氮

14、、磷、钾的测 定是采用化学试剂提取法测定的 11 。参考文献：【1】 郑嘉英. 土壤有效磷测定方法 J 土壤肥料 , 2010(11):33-34.【2】王火焰，朱树国.常规方法准确测定土壤有效钾素变化可能性的探J . 土壤通报,2006,37(5) : 955-960。【3】【4】周鸣铮.土壤钾有效度测定方法研究的进展(上)J .土壤学进展，1979： 3956.【5】江庆中.土壤全量氮磷钾联合测定方法述评J。江西省林业科学研究所， 1991 (4):28-30.【6】唐洪敏，朱宁,李瑞芝.火焰光度法测定土壤中的钾钠J.科学论坛,1009 914X(2010)15 0068 02.【7】何书海，唐海武，陈菲，李腾崖.高效液相色谱法测定土壤中辛硫磷J.安 徽农业科学，2010,38(5) : 25662