土壤碱解氮测定方法比较(精)

201020246(1北京师范大学学报(自然科学版JournalofBeijingNormalUniversity(NaturalScience76土壤碱解氮测定方法比较3王晓岚卡丽毕努尔杨文念(北京师范大学地理学与遥感科学学院,100875,北京摘要使用德国产GERHARD凯氏定氮蒸馏系统测定碱解氮,对蒸馏条件进行了改进,确定蒸馏效率和蒸馏时间,样品可直接上机测定,与传统方法比较,碱解蒸馏法测定的结果更准确可靠,精密度高,、快速蒸馏测定方法.关键词土壤;碱解氮;测定方法3国家基础科学人才培养基金资助项目(JO630532通信作者收稿日期:2009203210和利用.,故氮素在土壤中的存在形态复杂多样,且与地表生物地球化学循环过程关系密切.土壤碱解性氮,通常也称土壤有效氮,是铵态氮、硝态氮、氨基酸、酰胺和易水解的蛋白质氮的总和.作为一项主要的土壤氮素分析项目,土壤碱解氮质量分数w的高低,能大致反映出近期内土壤氮素的供应情况,与作物生长和产量有一定的相关性,可作为土壤有效氮的指标[122].因此,土壤碱解氮w值的高低也是衡量土壤肥力的重要标志,精确便捷地测量土壤中碱解氮的w,对指导农田科学施肥,有效控制农田土壤面源扩散污染均具有重要的意义.根据国家相关标准[324],土壤碱解性氮通常采用碱解2扩散吸收法测量.南京土壤所的碱解蒸馏法[5]虽蒸馏时间为8min,但加热蒸馏装置落后,需人为经验控制，操作烦琐•本文采用了德国Gerhaedf公司产VAP245全自动凯氏定氮蒸馏系统,与扩散吸收法测定结果比较，认为经改进的碱解蒸馏法简便、快速、准确，稳定性好，实用性强，可作为土壤碱解氮的测定方法.1实验方法111实验原理精确地称取一定量的60目土壤样品,加入一定量的还原剂（Zn与FeSO4-7H20混合粉剂和一定浓度的NaOH溶液,土样在碱性及一定温度条件下进行还原和水解,使易碱解氮经碱解转化为NH3状态,逸出的NH3被硼酸（H3BO3吸收;再用标准酸滴定至终点,即可算出碱解氮的w.112仪器与试剂实验所需要的仪器有:VAP245全自动凯式定氮蒸馏装置，包含pH/mv滴定仪（德国;250mL硬质凯氏管;DHG29203A型电热恒温干燥箱（上海恒科技有限公司；50mL或100mL的扩散皿;25mL半微量滴定管.化学试剂有:浓度c为112、4.Omol•L-1的NaOH溶液；质量浓度p为20g•L-1的H3BO3溶液；浓度c为0101mol•L-1的HCI标准溶液；质量比为1:5的Zn与FeSO4•7H20混合还原剂；定氮混合指示剂；阿拉伯胶等.所用的化学试剂均为分析纯,实验用水均为无氨蒸馏水.113样品分析碱解蒸馏法的测定步骤为：1称取通过0125mm筛的土样1g（精确到010001g,还原剂112g倒入干燥的250mL凯式管中,摇动凯式管,将样品混匀,加入10mL蒸馏水把粘在内壁上的样品冲洗下去.同时做空白对照.2开启pH/mv滴定仪,接通蒸馏器电源,打开冷凝水.用蒸馏水空蒸VAP245凯式定氮系统5min,清洗系统2次,将装有土壤样品的凯氏管连接在蒸馏器上,旋紧接口•3通过蒸馏器管路加入4mol-L-1的NaOH溶液10mL,蒸馏水20mL使凯氏管内总体积达40mL（加上冲洗蒸馏管内壁的10mL蒸馏水，这时NaOH与Zn2FeSO4还原剂作用后,剩余碱的c约1mol•L-1.4通过管路向冷凝管下的吸收池加入约40mL的H3BO3溶液,使pH玻璃电极球置于H3BO3溶液之中•5开始烝馏,烝馏时间为3min30s,烝馏效率为40%•烝馏完毕后,用0101mo1•L-1HC1标准液滴定馏出液,由pH/mv滴定仪自动完成•6以上步骤通过凯式蒸馏系统程序设置完成•程第1期王晓岚等:土壤碱解氮测定方法比较77序设置:NaOH为01,去离子H2O为02,H3BO3为04,蒸馏效率为40%,蒸馏时间为3min30s,排空废液时间20s.其土壤碱解氮w（mg•kg-1计算公式为：w=[c•（V-V0x1410x103]/m,式中:c为0101mol•L-1HC1标准溶液浓度（mol•L-1;V为样品滴定时消耗的0101mol•L-1HC1标准溶液体积（mL;V0为滴定空白时消耗的0101mol•L-1HC1标准溶液体积（mL;m为风干试样质量（g;1410为氮原子的摩尔质量（g•mol-1;103为换算系数•碱解2扩散吸收法的测定步骤为:1称取通过60目筛的风干土样1g（精确至OlOlg和1g27H20还原剂,2内室加入2・L33l,盖上毛玻璃,旋转数次,使毛玻璃与皿边完全黏合,再慢慢转开毛玻璃的一边,使扩散皿外室露出一条狭缝,迅速加入l0mLll8mol・L-1的NaOH溶液（水稻土样品用112mol•L-1NaOH溶液于扩散皿外室，立即用毛玻璃盖严.3水平地轻轻转动扩散皿,使NaOH溶液与土样充分混合,然后用橡皮筋圈紧,使毛玻璃固定•放在（40±1C恒温箱中,（24±015h后取出.4用0101mol•L-1HC1标准溶液滴定内室中H3B03所吸收的氨量,由蓝色变为微红色即达终点•在样品测定的同时进行空白实验•2结果与分析蒸馏时间和蒸馏效率的选择选取不同时间110、210、215、310、315、410min测定的镭出量分别为0、711、1413、2114、2817和3511mL.在原碱解蒸镭法中,推荐810min内使蒸镭体积大于3010mL[5],但用Vap245凯氏定氮蒸镭器在最小蒸镭效率为40%的情况下,315min的蒸镭体积接近30mL.蒸镭过程中如果蒸汽太大会使蒸馏体积太大,导致结果偏高;蒸汽太小会使水解不完全,蒸馏出的体积太小,导致结果偏低[5].所以必须用蒸馏效率调节蒸汽量.当蒸馏时间为315min时,选择40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%等不同蒸馏效率,对蒸馏体积进行测试,结果分别为2910、4313、5610、6818、8312、9615和10911mL.表明随着蒸镭效率的增高镭出体积会增大,只有当蒸镭效率为40%时蒸馏体积接近30mL.蒸馏时间对测定结果的影响选取4种国家标准土样,用215、310、3、5、410min不同蒸镭时间分别对每个样品进行检测,平行测定6次取平均值（见表1.结果显示,当蒸馏时间为315min,检测结果与标准值具有很好的一致性.当蒸镭时间215min时,检测结果偏低；当蒸镭时间4min时,检测结果偏高.213NaOH溶液浓度对测定结果的影响由于水解性氮是无机氮与易水解蛋白质的总和,当c(NaOH过低时,易水解蛋白质水解不完全,导致检测结果偏低；c(NaOH过高时,某些难水解蛋白质发生部分水解,导致结果偏高.根据孙又宁等[6]实验,随着c(NaOH的增加，碱解氮的w也随之增高•因此碱解蒸馏法中c(NaOH选择对测定结果至关重要•本实验选择c(H4mol•L-1[5],315min时,检1.(=4mol・L-1蒸馏时间w(N/(mg•kg-1minGBW07412(3GBW07413(695GBW07415(16136GBW07416(671421592158431394124011310129116317145176116315151186817161166617410187151021019815100193括号内为标准值.214实验回收率在1100g土样中加入5mLNH4Cl(013820g•L-1,经碱解后滴定、计算碱解氮的w.结果显示,2种方法的回收率相差不大,扩散吸收法的均值为9911%,范围是9817%~9915%；碱解蒸馏法的平均值为9917%,范围是9916%~9918%,比扩散吸收法略高.2种方法均能定量回收NH4Cl.215测定结果的比较对2个国家标准土样及实验室自制的5种土壤样品分别采用扩散吸收法和碱解蒸馏法测定碱解氮w,结果列于表2.对2组数据的差异性进行了T检验,结果显示2种方法的测定结果无显著差异(P<0105,说明扩散吸收法与碱解蒸馏法测定结果一致,碱解馏法可用于碱解氮的分析•3讨论对于不同类型土壤中碱解氮w测量结果表明:碱解蒸馏法和碱解扩散吸收法测定土壤中碱解氮具有相同的精密度和准确度•但扩散吸收法操作烦琐,检测时间较长,测定样品需在40C恒温烘箱内经24h的水解过程；此外，由于不可避免的设计缺陷，在保温过程中容易造成扩散皿内、外室的液体混合,极易发生相互污染,特别是在使用较高的c(NaOH碱液水解样品时,易造成测定结果偏高；再则,涂抹阿拉伯树胶后,如果毛玻璃板与扩散皿未完全密封,则导致氨气逸出，造成测定结果偏低•78北京师范大学学报（自然科学版第46卷表2不同类型土壤碱解氮质量分数（w测定结果的比较方法样品测定值/（mg-kg-1平均值SE12345678mg-kg-1扩散吸收法碱解蒸馏法GW07413691869116815681268126812681069146817017GW07415158131611815915162101611816015162111651016114210褐土110913107161071210518105101021891141061110414516褐土2971997159516941091158912891295149318315福建红土771775157511741274117319731276107510114紫色土761274127411731973187117691275107314212黑土316133181631515316183161831615315193141931614111GW07413701769196818661768166913681070176911114GW0741516018162181591116418019816119116褐土1104161051810616105122911106.119褐土2991898109810195919612313福建红壤771017418751475114741275101111731717415741276107412110317119123171531611317123181031713111题.本文通过对蒸馏条件的控制和改进,缩短了蒸馏时间,简化了测定手续,方法简捷实用.可以作为测定碱解氮的一种新的方法,提高工作效率.4参考文献李天杰,赵烨,张科利.土壤地理学[M].北京:高等教育出版社,2004:51257鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,2002:57中国土壤学会农业化学专业委员会.土壤农业化学常规分析方法[M].北京:科学出版社,1989:82284农业部全国土壤肥料总站.土壤分析技术规范[M].北京:农业出版社,1993:39240中国科学院南京土壤所.土壤理化分析[M].上海:上海科学技术出版社,1978:75JJ孙又宁,保万魁,余梅玲•自动定氮仪碱解蒸馏法测定土壤中碱解氮含量[J].中国土壤与肥料,2007(5:64COMPARISONOFMETHODSFORDETERMININGALKALI2HYDROLYZEDNITROGENINSOILWANGXiaolanKalibinuerYANGWennian(SchoolofGeographyandRemoteSensingSciences,BeijingNormalUniversity,100875,Beijing,ChinaAbstractThisstudyemploysGermanproductionGERHARDKjeldahldistillationsystemtotestavailablenitrogenandimprovedthedistillationconditioninordertofixtheefficiencyandtimeofdistillation.Samplescouldbetesteddir