土壤有机质含量分析-综合化学实验ppt课件

1、李勋李勋/ /范玉兰范玉兰赣南师范学院化学与生命科学学院赣南师范学院化学与生命科学学院江西省脐橙工程技术研究中心江西省脐橙工程技术研究中心土壤有机质的组成很复杂，包括三类物质：土壤有机质的组成很复杂，包括三类物质： 分解很少，仍保持原来形态学特征的动植物残体。分解很少，仍保持原来形态学特征的动植物残体。 动植物残体的半分解产物及微生物代谢产物。动植物残体的半分解产物及微生物代谢产物。 有机质的分解和合成而形成的较稳定的高分子化有机质的分解和合成而形成的较稳定的高分子化 合物合物腐植酸类物质。腐植酸类物质。分析测定土壤有机质含量，实际包括了上述全部、分析测定土壤有机质含量，实际包括了上述全部、

2、两类及第类的一部分有机物质，以此来说明土壤肥力特两类及第类的一部分有机物质，以此来说明土壤肥力特性是合适的。性是合适的。土壤有机质是土壤中各种营养特别是氮、磷的重要土壤有机质是土壤中各种营养特别是氮、磷的重要来源，含有刺激植物生长的胡敏酸等物质。来源，含有刺激植物生长的胡敏酸等物质。由于它具有胶体特征，能吸附较多的阳离子，因而由于它具有胶体特征，能吸附较多的阳离子，因而使土壤具有保肥力和缓冲性。使土壤具有保肥力和缓冲性。它还能使土壤疏松和形成结构，从而可改善土壤的它还能使土壤疏松和形成结构，从而可改善土壤的物理性状。物理性状。它也是土壤微生物必不可少的碳源和能源。它也是土壤微生物必不可少的碳源

3、和能源。一般来说，土壤有机质含量的多少，是土壤肥力高一般来说，土壤有机质含量的多少，是土壤肥力高低的一个重要指标。低的一个重要指标。 我国东北地区雨水充足，有利于植物生长，而气温较我国东北地区雨水充足，有利于植物生长，而气温较低，有利于土壤有机质的积累。因此，东北的黑土有低，有利于土壤有机质的积累。因此，东北的黑土有机质含量高达机质含量高达404050g50gkg-1kg-1以上。以上。由此向西北，雨水减少，植物生长量逐年减少，土壤由此向西北，雨水减少，植物生长量逐年减少，土壤有机质含量亦逐渐减少，如栗钙土为有机质含量亦逐渐减少，如栗钙土为202030g30gkg-1kg-1，棕钙土为棕钙土为

4、20g20gkg-1kg-1左右，灰钙土只有左右，灰钙土只有101020g20gkg-1kg-1。向南雨水多、温度高，虽然植物生长茂盛，但土壤中向南雨水多、温度高，虽然植物生长茂盛，但土壤中有机质的分解作用增强，黄壤和红壤有机质含量一般有机质的分解作用增强，黄壤和红壤有机质含量一般为为202030g30gkg-1kg-1。影响土壤有机质含量的另一重要因素是土壤质地，砂影响土壤有机质含量的另一重要因素是土壤质地，砂土有机质含量低于粘土。土有机质含量低于粘土。土壤养分分析土壤养分分析-国家标准方法国家标准方法1. pH值测定电位法）值测定电位法）2.有机质测定重铬酸钾容量法）有机质测定重铬酸钾容量

5、法）3.水解性氮有效氮的测定碱解扩散法）水解性氮有效氮的测定碱解扩散法）4.有效磷的测定氟化铵有效磷的测定氟化铵-盐酸浸提盐酸浸提钼锑抗比色法）钼锑抗比色法）5.速效钾的测定乙酸铵浸提速效钾的测定乙酸铵浸提-原子吸收光度法）原子吸收光度法）6.有效钙和有效镁的测定乙酸铵浸提有效钙和有效镁的测定乙酸铵浸提-原子吸收光度法）原子吸收光度法）7.有效有效Cu、Zn、Fe的测定的测定HCl浸提浸提-原子吸收光度法）原子吸收光度法）8.有效有效Mn的测定的测定HCl浸提浸提-原子吸收光度法）原子吸收光度法）9.有效硼的测定水浴加热有效硼的测定水浴加热 ICP-AES法）法）10.全氮的测定半微量开氏法）

6、全氮的测定半微量开氏法）11.全磷的测定全磷的测定NaOH熔融熔融钼锑抗比色法）钼锑抗比色法）12.全钾的测定全钾的测定NaOH熔融熔融原子吸收光度法）原子吸收光度法）土壤有机质的特征分析土壤有机质的特征分析不同土壤类型脐橙果园土壤有机质变化特征不同土壤类型脐橙果园土壤有机质变化特征 不同种植年限脐橙果园土壤有机质变化特征不同种植年限脐橙果园土壤有机质变化特征 土壤有机质的特征分析土壤有机质的特征分析水稻土明显高于其它类型土壤，主要是水稻水稻土明显高于其它类型土壤，主要是水稻土蓄水保肥能力强，空隙较小，分解有机质土蓄水保肥能力强，空隙较小，分解有机质较慢，而且其特征为耕作层内的有机质的合较慢，

7、而且其特征为耕作层内的有机质的合成与分成与分 解趋于稳定，因此有机质较高；紫色解趋于稳定，因此有机质较高；紫色土通透性好，好氧微生物活性强，有机质分土通透性好，好氧微生物活性强，有机质分解较快，因此，有机质含量偏低解较快，因此，有机质含量偏低新开垦果园施肥作业对土壤的搅动作用明显，新开垦果园施肥作业对土壤的搅动作用明显，上下土层混动作用强以及垦后土壤淋溶作用上下土层混动作用强以及垦后土壤淋溶作用加强等导致土壤上层有机质向下移动，致使加强等导致土壤上层有机质向下移动，致使被测土壤有机质不断增加；对被测土壤有机质不断增加；对10年以上的果园，年以上的果园，土壤有机质的矿化速率有所增加，同时土壤土壤

8、有机质的矿化速率有所增加，同时土壤受人为因素影响较弱，土壤有机质的数量趋受人为因素影响较弱，土壤有机质的数量趋于稳定于稳定学习实际样品的预处理方法，掌握土学习实际样品的预处理方法，掌握土壤有机质测定的样品处理方法；壤有机质测定的样品处理方法；掌握化学分析方法在土壤等实际样品掌握化学分析方法在土壤等实际样品测定中的应用；测定中的应用；掌握样品测定结果的统计分析方法。掌握样品测定结果的统计分析方法。n目前，各国在土壤有机质研究领域中使用得比较普遍的是容目前，各国在土壤有机质研究领域中使用得比较普遍的是容量分析法。虽然各种容量法所用的氧化剂及其浓度或具体条量分析法。虽然各种容量法所用的氧化剂及其浓度

9、或具体条件有差异，但其基本原理是相同的。使用最普遍的是在过量件有差异，但其基本原理是相同的。使用最普遍的是在过量的硫酸存在下，用氧化剂重铬酸钾或铬酸氧化有机碳，的硫酸存在下，用氧化剂重铬酸钾或铬酸氧化有机碳，剩余的氧化剂用标准硫酸亚铁溶液回滴，从消耗的氧剂量来剩余的氧化剂用标准硫酸亚铁溶液回滴，从消耗的氧剂量来计算有机碳量。这种方法，土壤中的碳酸盐无干扰作用，而计算有机碳量。这种方法，土壤中的碳酸盐无干扰作用，而且方法操作简便、快速、适用于大量样品的分析。且方法操作简便、快速、适用于大量样品的分析。n在氧化滴定过程中化学反应如下：在氧化滴定过程中化学反应如下：n 2K2Cr2O7+8H2SO4

10、+3C2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2On K2Cr2O7+6FeSO4K2SO4+ Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2O采用这一方法进行测定时，有的直接利用浓硫酸采用这一方法进行测定时，有的直接利用浓硫酸和重铬酸钾和重铬酸钾2:1溶液迅速混和时所产生的热溶液迅速混和时所产生的热温度在温度在120左右来氧化有机碳，称为稀释左右来氧化有机碳，称为稀释热法水合热法）。热法水合热法）。也有用外加热也有用外加热170180）来促进有机质的氧）来促进有机质的氧化。化。前者操作方便，但对有机质的氧化程度较低，只前者操作方便，但对有机质的氧化程度较低，只有有77%，而且受室

11、温变化的影响较大，而后者，而且受室温变化的影响较大，而后者操作较麻烦，但有机碳的氧化较完全，可达操作较麻烦，但有机碳的氧化较完全，可达90%95%，不受室温变化的影响。，不受室温变化的影响。 n由于以上方法主要是通过测定氧化剂的消耗量来计由于以上方法主要是通过测定氧化剂的消耗量来计算出土壤有机碳的含量，所以土壤中存在氯化物、算出土壤有机碳的含量，所以土壤中存在氯化物、亚铁及二氧化锰，它们在铬酸溶液中能发生氧化还亚铁及二氧化锰，它们在铬酸溶液中能发生氧化还原反应，导致有机碳的不正确结果。原反应，导致有机碳的不正确结果。n土壤中土壤中Fe2+或或Cl-的存在将导致正误差，而活性的的存在将导致正误差

12、，而活性的MnO2存在将产生负误差。但大多数土壤中活性的存在将产生负误差。但大多数土壤中活性的MnO2的量是很少的，因为仅新鲜沉淀的的量是很少的，因为仅新鲜沉淀的MnO2，将，将参加氧化还原反应，即使锰含量较高的土壤，存在参加氧化还原反应，即使锰含量较高的土壤，存在的的MnO2中很少部分能与中很少部分能与Cr2O72-发生氧化还原作用，发生氧化还原作用，所以，对绝大多数土壤中所以，对绝大多数土壤中MnO2的干扰，不致产生的干扰，不致产生严重的误差。严重的误差。 n经典的干烧法或湿烧法，均为彻底氧化的方法。经典的干烧法或湿烧法，均为彻底氧化的方法。因为土壤中所有的有机碳均氧化为因为土壤中所有的有

13、机碳均氧化为CO2，而不需，而不需要一个校正系数。而上述外加热重铬酸盐法，不要一个校正系数。而上述外加热重铬酸盐法，不能完全氧化土壤中的有机化合物，需要用一个校能完全氧化土壤中的有机化合物，需要用一个校正系数去校正未反应的有机碳。正系数去校正未反应的有机碳。nTyurin1931法的校正系数不加法的校正系数不加Ag2SO4时为时为1.1，加加Ag2SO4时为时为1.04。 n土壤中有机质含量可以用土壤中一般的有机碳比例即换算因数土壤中有机质含量可以用土壤中一般的有机碳比例即换算因数乘以有机碳百分数而求得。其换算因数随土壤有机质的含碳率而定。乘以有机碳百分数而求得。其换算因数随土壤有机质的含碳率

14、而定。各地土壤有机质组成不同，含碳量亦不一致，因此根据含碳量计算各地土壤有机质组成不同，含碳量亦不一致，因此根据含碳量计算有机质含量时，如果都用同一换算因数，势必造成一些误差。有机质含量时，如果都用同一换算因数，势必造成一些误差。nVan Bemmelen因数为因数为1.724，是假定土壤有机质含碳，是假定土壤有机质含碳58%计算的。计算的。nBroadbent1953概括了许多早期工作，确定换算因数为概括了许多早期工作，确定换算因数为1.9和和2.5，将分别选用于表土和底土。将分别选用于表土和底土。n其它工作者发现其它工作者发现PonomarevaPlatnikova,1967），），1.9

15、2.0的换算的换算因数对于表层矿物土壤是令人满意的。因数对于表层矿物土壤是令人满意的。n我国目前仍沿用我国目前仍沿用“Van Benmmelen因数因数1.724。在国外常用有机碳。在国外常用有机碳而不用有机质含量表示。而不用有机质含量表示。n在外加热的条件下在外加热的条件下(油浴的温度为油浴的温度为180，沸腾，沸腾5 min)，用一定，用一定浓度的重铬酸钾浓度的重铬酸钾-硫酸溶液氧化土壤有机质硫酸溶液氧化土壤有机质(碳碳)，剩余的重铬，剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁来滴定，从所消耗的重铬酸钾量，计算有机酸钾用硫酸亚铁来滴定，从所消耗的重铬酸钾量，计算有机碳的含量。本方法测得的结果，与干烧法对比，

16、只能氧化碳的含量。本方法测得的结果，与干烧法对比，只能氧化90%的有机碳，因此将得的有机碳乘以校正系数，以计算有的有机碳，因此将得的有机碳乘以校正系数，以计算有机碳量。机碳量。 n在氧化滴定过程中化学反应如下：在氧化滴定过程中化学反应如下：n 2K2Cr2O7+8H2SO4+3C2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2On K2Cr2O7+6FeSO4K2SO4+ Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2On指示剂的选择指示剂的选择 在在1molL-1 H2SO4溶液中用溶液中用Fe 2+滴定滴定Cr2O7 2-时，其滴定曲时，其滴定曲线的突跃范围为线的突跃范围为1.220

17、.85V。n指示剂的选择指示剂的选择 以邻啡罗啉亚铁溶液邻二氮啡亚铁为指示以邻啡罗啉亚铁溶液邻二氮啡亚铁为指示剂，三个邻啡罗啉剂，三个邻啡罗啉C2H8N2分子与一个亚铁离分子与一个亚铁离子络合，形成红色的邻啡罗啉亚铁络合物，遇强氧子络合，形成红色的邻啡罗啉亚铁络合物，遇强氧化剂，则变为淡蓝色的正铁络合物，其反应如下：化剂，则变为淡蓝色的正铁络合物，其反应如下： (C2H8N2)3Fe3+ + e (C2H8N2)3Fe2+ 淡蓝色淡蓝色 红色红色 滴定开始时以重铬酸钾的橙色为主，滴定过程滴定开始时以重铬酸钾的橙色为主，滴定过程中渐现中渐现Cr3+的绿色，快到终点变为灰绿色，如标准的绿色，快到终

18、点变为灰绿色，如标准亚铁溶液过量半滴，即变成红色，表示终点已到。亚铁溶液过量半滴，即变成红色，表示终点已到。 土壤有机碳土壤有机碳K2Cr2O7-H2SO4180消煮消煮5分钟分钟 邻啡罗啉FeSO4滴定过量滴定过量K2Cr2O7计算有机碳含量，计算有机碳含量，1.724换算成有机质含量换算成有机质含量橙橙灰绿灰绿淡绿淡绿砖红砖红 油浴消化装置包括油浴锅和铁丝笼） 硬质试管 (1) 0.4mol/L重铬酸钾重铬酸钾硫酸溶液硫酸溶液 c(1/6 K2Cr2O7)=0.4 mol/L (2) 0.1mol/L硫酸亚铁标准溶液硫酸亚铁标准溶液 (3) 0.1 mol/L重铬酸钾标准溶液重铬酸钾标准溶液 c(1/6 K2Cr2O7)=0.1 mol/L(4) 邻啡罗啉指示剂邻啡罗啉指示剂 (5) SiO2，