第四章 土壤氮的分析
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土壤全氮测定方法1.湿氧化法:湿氧化法是最常用的土壤全氮测定方法之一、这种方法将土壤样品与浓硫酸混合,在高温下进行氧化反应,将有机氮转化为硝酸盐。
然后,用碱溶液中和反应液中的硫酸,生成氨气,再用酸中和氨气。
最后,用酚-次氯酸试剂标定,测定氨气量。
这种方法操作简单、准确度高,但需要使用有毒的试剂和有严格的操作要求。
2.干燥燃烧法:干燥燃烧法是一种快速、准确测定土壤全氮的方法。
该方法将土壤样品置于优质石墨舟中,经过高温燃烧,将有机物转化为水和气体。
然后,将产生的气体通入气态色谱仪或固态同位素谱仪中进行分析。
这种方法操作简便、测定速度快,但需要昂贵的仪器设备和特殊的样品制备。
3.光谱法:近年来,光谱法作为一种快速、非破坏性的土壤全氮测定方法得到了广泛应用。
该方法通过测量土壤样品在特定波长范围内的光谱反射率来确定土壤中的全氮含量。
由于土壤中全氮含量与其反射光谱之间存在一定的关系,因此可以通过建立光谱模型来预测土壤全氮含量。
光谱法操作简单、测量速度快,但需要使用专业的光谱仪器和建立准确的光谱模型。
4.电化学分析法:电化学分析法是一种在土壤中测定全氮含量的新兴方法。
该方法使用电化学阻抗谱仪测量土壤样品中电解质的阻抗谱,通过阻抗谱中特定频率的特征参数与土壤全氮含量之间的关系,来预测土壤中的全氮含量。
该方法具有快速、灵敏、不破坏样品等优点,但需要专业的仪器设备和建立准确的预测模型。
综上所述,土壤全氮测定方法的选择应根据实际需求和条件来确定。
经典的湿氧化法和干燥燃烧法在准确度和可靠性方面较高,但操作复杂,并且需要昂贵的仪器设备。
而光谱法和电化学分析法则具有快速、非破坏性的特点,但需要建立准确的预测模型和使用专业的仪器设备。
根据实际情况选择适合的方法,可以提高土壤全氮测定的准确性和效率,为土壤肥力评估和植物营养管理提供科学依据。
第四章土壤氮和硫的测定主要内容:◎土壤全氮量的测定◎土壤无机氮的测定◎土壤碱解氮的测定◎土壤矿化氮的测定◎土壤中硫的测定要求:✧掌握用开氏法测定土壤全氮的原理、操作步骤及注意事项。
✧掌握碱解氮的测定方法。
✧掌握溶液中铵态氮、硝态氮的测定方法。
✧了解土壤有效氮的测定方法。
✧了解土壤中硫的测定方法。
§ 4-1 分析意义氮素是植物生长的重要营养元素之一,土壤氮素在肥力中起着相当重要的作用。
研究表明,即使在使用大量氮肥的情况下,作物中积累的氮素仍有50%左右来自土壤,在某些土壤上这个数字更高。
土壤中氮素总量及各种存在形态与作物生长有着密切的关系。
分析土壤全氮及其各种形态氮的含量,可阐明土壤氮素供应能力,评价土壤肥力,为合理施用氮肥提供依据。
一、土壤氮的含量、形态1. 含量我国耕地的氮素含量不高,全氮量(N)为千分数量级,0.x % ,一般为0.1 % ~0.2 % ( 1.0 ~ 2.0 g ∙ kg-1 ) 。
影响土壤含氮量的因素很多,主要受气候、植被、土壤质地、耕作制度等因素的影响,特别是水热条件对土壤含氮量有显著的影响。
土壤全氮量与土壤有机质含量之间有一定的相关性,一般占土壤有机质含量的5 %左右。
2. 形态↗有机态氮>95%(氨基酸、酰胺、蛋白质、含氮杂环化合物)土壤氮↘无机态氮1~5%(硝态氮、铵态氮)(1)有机态氮:是土壤氮素的主要存在形式。
组成复杂,主要是半分解的有机质、微生物躯体和腐殖质,其中最主要的是腐殖质。
有机形态的氮必须经过矿化作用转变成无机态的氮,才能被植物吸收利用。
有机氮矿化率随季节交替、土壤质地等因素变化,一般来说,年矿化率为1 % ~ 3 % ,也就是说,一年中大约有1 % ~ 3 % 的有机氮被矿化出来供植物吸收。
土壤中氮的供给与易矿化的有机氮有很大关系。
一般来说,半分解的有机质和微生物躯体,由于与土壤无机胶体结合较松,因而比较容易矿化;腐殖质由于与土壤粘粒矿物结合较紧,因而不容易矿化。
土壤全氮含量的测定及其影响因素的分析概述土壤全氮含量是反映土壤肥力和养分状况的重要指标之一、测定土壤全氮含量可以帮助农业生产者进行土壤肥力评估和养分管理,从而优化农田施肥方案,提高作物产量。
本文将介绍土壤全氮含量的测定方法及其受影响的因素。
一、土壤全氮含量的测定方法常用的土壤全氮含量测定方法包括氩气耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)、光度法、红外光谱法、Kjeldahl法和燃烧法等。
其中,Kjeldahl法是最常用且精确度较高的方法,适用于所有土壤类型。
1. Kjeldahl法Kjeldahl法是一种通过氮的氧化和盐酸水溶液滴定的方法来测定土壤中的全氮含量。
该方法需要耗时耗力且操作过程复杂,但准确度极高。
2.光度法光度法是一种通过测定土壤中带有氮的化合物与试剂作用后形成的染色物的吸收光谱来测定土壤全氮含量的方法。
该方法相对简单易行,但需要标定标准曲线以提高准确性。
3.燃烧法燃烧法是一种通过将土壤样品在高温条件下氧化为氮气,再经过吸收或传导法测定氮气浓度从而计算全氮含量的方法。
该方法操作简单,并且适用于大批量样品的分析。
二、影响土壤全氮含量的因素1.土壤类型:不同地理和气候条件下的土壤类型会对土壤中的全氮含量产生影响。
一般而言,沙质土壤中的全氮含量较低,而粘土质和壤土质土壤中的全氮含量较高。
2.植被类型:植被类型对土壤全氮含量有较大的影响。
草地和森林等植被类型常常具有较高的全氮含量,而耕地和大规模农田通常具有较低的全氮含量。
3.土壤pH值:土壤pH值对土壤中的全氮含量有一定的影响。
在酸性土壤中,全氮含量通常较低;而在中性至碱性土壤中,全氮含量可能较高。
4.水分条件:土壤水分状况对土壤全氮含量有较大的影响。
过高或过低的水分条件会影响微生物活性和土壤养分循环,从而影响土壤中的全氮含量。
5.施肥管理:不同的施肥管理策略对土壤全氮含量产生影响。
合理施肥可以提高土壤中的全氮含量,而过量施肥可能导致养分的积累或流失。
第一章土壤农化分析基本知识1、名词解释:空白试验回收率有效数字精密度准确度绝对误差对照试验相对偏差平行性重复性2、应掌握内容:1、误差来源问题土壤农化分析的误差来源于三个方面;即采样误差、称量误差和分析误差;误差主要来源于采样误差;其次是分析误差;其中分析误差包括系统误差和偶然误差;分析结果的准确度由系统误差决定;分析结果的精密度由偶然误差决定..系统误差和偶然误差产生的原因..2偶然误差和系统误差的检验和校正方法3有效数字的保留问题4我国试剂的规格:第二章土壤样品采集与制备1、名词解释:风干土烘干土土壤质量含水量2、土壤样品采集中应注意的问题每一点采取的土样厚度、深浅、宽狭应大体一致..各点都是随机决定的;在田间观察了解情况后;随机定点可以避免主观误差;提高样品的代表性;一般按S 形线路采样..采样地点应避免田边、路边、沟边和特殊地形的部位以及堆过肥料的地方..一个混合样品是由均匀一致的许多点组成的;各点的差异不能太大;不然就要根据土壤差异情况分别采集几个混合土样;使分析结果更能说明问题..一个混合样品重在1kg左右..3、土壤样品的保存时样品瓶上的标签应包含的内容4、耕层混合样品采集的原则5、样品采集与制备的方法6、掌握烘干法测定土壤含水量的方法与条件7、风干样品处理时;测定项目与土壤过筛粒径之间的关系..第三章土壤有机质测定1、土壤有机质的概念2、土壤有机质测定的常用方法有哪些干烧法、湿烧法、容量法、比色法、直接灼烧法3、干烧法和湿烧法的优缺点4、重铬酸钾容量法可分为几种重铬酸钾外加热法与的稀释热法比较优缺点..5、两种容量法原理;测定条件反应温度、时间、指示剂的选择及颜色变化、校正系数、注意事项等第四章土壤氮素分析1、名词:土壤有效氮土壤无机氮、土壤碱解氮开氏法2、开氏法原理及优点3、开氏法测定土壤全氮消煮时的条件1加速剂的主要成分及各成分所起作用;成分选择;用量等..2温度、时间;溶液清亮后为什么要后煮30分钟等5、蒸馏法测定消煮液中铵的原理、吸收液的选择硼酸、硫酸、指示剂6、土壤有效氮测定方法有哪些生物方法好奇培养、厌气培养、化学方法酸水解、碱水解7、碱解蒸馏法测定土壤有效氮的方法、原理、及注意事项8、土壤中无机氮的测定方法有哪些1铵态氮的测定方法2硝态氮的测定方法8、蒸馏法测定无机氮时;包括硝态氮时可用那些还原剂9、开氏法测定的全氮中是否包含硝态氮如要包括该如何处理第五章土壤磷素分析1、土壤中有效磷含量、土壤中磷的有效性2、土壤全磷的测定分为两步:样品的分解;待测液中P的定量3、样品分解的方法1样品分解可分为碱熔法和酸溶法 ;碱熔法有哪些;优缺点;酸溶法有哪些;优缺点;常用的酸溶法是什么2硫酸-高氯酸法测定土壤全磷的原理4、待测液中磷的测定1磷的测定方法有哪些;各方法的使用范围如何土壤待测液中磷的测定选用哪种方法2钼锑抗比色法测定P的原理、工作范围;优点表5-15、如何选择合适的土壤有效磷提取剂讨论影响有效磷浸提的因素6、0.5 mol L-1 NaHCO3溶液法又称Olsen 法测定石灰性土壤有效磷的原理及测定条件..0.5 mol L-1 NaHCO3的作用第六章土壤中钾的测定1、名词解释土壤速效钾土壤有效钾、土壤缓效钾2、土壤中钾素有哪几种形态;其相关关系如何3、土壤全钾测定待测液制备用碱熔法与酸溶法哪一种方法好为什么4、为什么说1molNH4OAc是土壤速效钾提取的最好提取剂5、钾的测定方法有哪些;各方法的使用范围如何土壤待测液中钾的测定选用哪种方法;优点..6、土壤速效钾、有效钾、缓效钾待测液制备时提取剂、水土比提取条件等有什么区别第七章土壤阳离子交换性能分析1、概念:交换性阳离子阳离子交换量盐基饱和度2、土壤阳离子交换时怎样选择交换剂土壤阳离子交换的方法3、石灰性土壤阳离子交换量测定时适合的交换剂有哪些 ph8.2; 1 mol/L NaOAc法测定石灰性土壤阳离子交换量的原理是什么第八章土壤水溶性盐测定1、土壤水溶性盐的测定主要分为哪两步2、水溶性盐的提取过程中水土比对提取有什么影响常见的水土比有几种;分别适合何种情况在制作水溶性盐提取液时应注意什么电导法测定土壤水溶性盐总量的原理4、EDTA测钙、镁总量及单独测钙的原理及指示剂有哪些 EDTA测单独测钙时为什么要加NaOH5、EDTA法间接测定SO42-时为什么一定要给土壤溶液中加入Mg盐6、硝酸银滴定法测定盐溶液中Cl-时;用K2CrO4指示剂依据的原理是什么7、双指标剂滴定法测定CO32-、HCO3- 原理..第九章土壤不溶性碳酸盐测定气量法测定土壤碳酸钙的原理及注意事项第十章植物样品采集及水分测定概念恒沸混合物1、采集植物组织样品应该考虑哪些问题新鲜样品为什么要立即进行干燥如何干燥2、植物组织样品采来之后进行洗涤时应注意什么3、测定新鲜植物含水量的方法有几种;每种方法各适用于哪类样品;并说明其测定原理..4、常压恒温干燥法适用范围有哪些5、共沸蒸馏法测定植物水分的适用范围有哪些6、共沸蒸馏法测定植物水分的原理十一章植物灰分和常量元素分析概念粗灰分植物粗灰分测定干灰化法分为、两步..1、灰分的测定方法有哪些灰分测定时应注意那些问题2、常量元素测定中待测液的制备方法有哪些各方法适合测定那些元素3、植物全氮、全磷、全钾的联合测定--H2SO4-H2O2法的方法原理..4、分别测定植物中氮、磷、钾和联合测定氮、磷、钾时;样品待测液的制备方法有何不同5、植物样品待测液中N、P、K 的测定可选用哪些方法6、钒钼黄比色法和钼锑抗比色法的异同点从原理、比色波长、反应条件、适用范围、优缺点等方面进行比较..7、土壤和植物N、P、K测定比较8、测定微量元素有哪几点特殊要求9、比色法测定土壤中交换性锰的方法原理第十二—十五章农产品品质分析概念:粗蛋白、滴定度1、开氏法测定蛋白质的原理2、常用蛋白质澄清剂有哪些各有什么优缺点3、染料结合法测定蛋白质的原理是什么4、农产品品质分析的常见项目有哪些5、农产品中主要的碳水化合物有哪些6、农产品中主要糖分包括单糖和双糖;都溶于水和酒精;统称水溶性糖.7、农产品中水溶性糖的测定容量法测定分两步: 一是待测液的制备; 二是待测液中被测成分元素的定量..8、农产品中水溶性糖提取方法有哪些;各适合什么条件9、植物中水溶性糖的测定方法有哪些物理方法:旋光法简便快速;要求待测物成分纯度比较高..化学方法:重量法:经典方法方法繁琐;费时;适合于糖分含量高的样品..容量法:铜还原法直接滴定法高锰酸钾容量法夏费-索姆吉法铁还原法铁氰化钾还原比色法:适合于含糖量低的样品测定10、铜还原直接滴定法、高锰酸钾容量法测定还原糖的原理及操作要点11、糖料作物中蔗糖的测定方法是什么12、论述酸水解法和酶水解法测定植物中淀粉有何异同;优缺点..13、旋光法测定淀粉的原理14、脂肪存在形态可分为两类:游离态;结合态15、常用来测定脂肪的溶剂:无水乙醚及石油醚16、何为粗脂肪17、脂肪提取测定的方法主要有哪两种;测定原理是什么18、2;6-二氯靛酚法测定还原态VC的原理;2;6-二氯靛酚在测定中的作用及颜色变化第十六章肥料分析概念:枸溶率1、常见氮肥测定的方法及适宜测定肥料品种蒸馏法:适合所有样品甲醛法:强酸结合的铵盐中和法:碳酸氢铵、氨水、液氨2、甲醛法能否直接测定尿素中的含氮量如果要用甲醛法;该如何测定3、甲醛法测定铵盐中含氮量的方法原理、测定条件、指示剂选择及注意事项..4、矿质磷肥中按其在不同溶剂的溶解情况可分几种5、磷肥中有效磷的测定可分为几步6、不同磷肥品种有效磷的提取剂的选择有何不同选择提取剂的依据是什么7、磷肥待测液中磷的测定方法有哪些8、简述过磷酸钙中有效磷的提取过程9、水溶性化学钾肥中钾的测定的原理10、四苯硼钠重量法测定水溶性化学钾肥中钾的过程中;沉淀洗涤时为什么不直接用水洗涤沉淀在多少度烘干。
土壤中氮和磷的存在形态和特点氮是植物生命活动中必需的元素,直接关系到植物的生长发育和产量。
在土壤中,氮存在于有机态和无机态两种形式。
1.有机氮有机氮是指存在于土壤有机质中的氮形式。
有机质中的氮主要来自植物、动物及微生物的残体和排泄物,并通过这些有机质的分解释放为氨基酸、蛋白质等有机氮化合物。
有机氮质地稳定,不易被植物直接吸收利用。
它需要经过微生物的作用分解为无机氮,才能被植物吸收利用。
2.无机氮无机氮是指存在于土壤中以无机形式存在的氮。
主要有铵态氮、硝态氮和硝酸态氮三种形式。
(1)铵态氮:土壤中的氨和氨基酸等有机物经过微生物的作用,可以转化为铵态氮(NH4+)。
铵态氮不稳定,容易被微生物转化为硝态氮。
(2)硝态氮:铵态氮经过硝化作用,被硝化细菌转化为硝态氮(NO3-)。
硝态氮较为稳定,是植物吸收氮的主要形式。
(3)硝酸态氮:硝酸态氮是硝态氮在土壤中反应的一种产物,多存在于氮素充足、酸性较大的土壤中。
硝酸态氮作为土壤中的一种形态,植物不能直接吸收。
磷是植物生长发育的限制性因素之一,在土壤中以无机磷、有机磷和矿物磷三种形式存在。
1.无机磷无机磷是指存在于土壤中以无机形式存在的磷。
包括三价磷酸盐(HPO42-)和二价磷酸盐(H2PO4-)。
土壤中的无机磷主要来自于磷肥的施用和磷矿石的分解。
(1)吸附态磷:土壤中的无机磷会与土壤颗粒表面的铁铝氧化物结合形成吸附态磷。
吸附态磷不能被植物直接吸收,需要通过植物根际微生物的作用,转化为可溶性磷。
(2)可溶性磷:随着土壤水分的增加和微生物的分解作用,吸附态磷会逐渐释放为可溶性磷,植物可以通过根系吸收利用。
2.有机磷有机磷是指存在于土壤有机质中的磷形式。
有机质中的磷主要来自植物和动物残体,通过有机质的降解分解,有机磷可以转化为无机磷,再被植物根系吸收利用。
3.矿物磷矿物磷是指存在于土壤中以矿物形式存在的磷。
矿物磷主要来自于磷酸盐矿物,如磷灰石和磷铁矿等。
矿物磷不容易溶解释放,对植物吸收利用能力相对较弱。
土壤中氮的形态引言:土壤是植物生长的基础,其中的氮素是植物生长必需的营养元素之一。
然而,土壤中的氮并不是以单一形态存在的,而是以多种形式存在。
本文将从氨态氮、硝态氮和有机态氮三个方面介绍土壤中氮的形态,并对其特点和作用进行阐述。
一、氨态氮氨态氮是指氮以氨的形式存在于土壤中。
它主要来源于有机肥料的分解和微生物的代谢过程。
氨态氮具有以下特点:1. 溶解性强:氨态氮在土壤中具有较高的溶解度,容易被植物根系吸收。
2. 易挥发:氨态氮容易在土壤中挥发,从而损失掉一部分养分。
3. 对植物生长有促进作用:氨态氮是植物生长过程中的重要氮源,能够促进植物的生长和发育。
二、硝态氮硝态氮是指氮以硝酸盐的形式存在于土壤中。
它主要来源于有机肥料的分解和土壤中硝化作用的产物。
硝态氮具有以下特点:1. 较稳定:硝态氮在土壤中相对稳定,不容易被微生物和植物根系迅速吸收。
2. 易淋失:硝态氮具有较强的水溶性,容易随水分流失,造成养分流失和环境污染。
3. 对植物生长有重要作用:硝态氮是植物体内蛋白质合成的重要原料,对植物的生长和发育起着重要的促进作用。
三、有机态氮有机态氮是指氮以有机物的形式存在于土壤中,主要来源于植物和动物的残体、粪便和土壤有机质的分解。
有机态氮具有以下特点:1. 不溶性:有机态氮在土壤中一般以固体形式存在,不容易被水分溶解。
2. 长期供应:有机态氮在土壤中分解速度较慢,可以长期供应植物的氮需求。
3. 与土壤有机质紧密结合:有机态氮与土壤有机质紧密结合,稳定性较高,不容易被微生物分解释放为氨态氮或硝态氮。
结论:土壤中的氮以氨态氮、硝态氮和有机态氮三种形态存在,各自具有不同的特点和作用。
氨态氮能够促进植物的生长和发育,但易损失;硝态氮对植物的生长起着重要的促进作用,但容易淋失;有机态氮能够长期供应植物的氮需求,但分解速度较慢。
合理管理土壤中的氮素形态,可以提高植物的养分利用效率,促进农作物的生长和产量增加,并减少对环境的污染。
土壤中的氮氮是自然界一种很活跃的元素,它以不同形态存在与大气、土壤和生物有机体之间,它们之间经常互相进行交换。
大气中的氮是以分子形态存在,同时也有氮的某些化合物,大气中游离氮不能直接为高等植物吸收利用,但能为固氮微生物固定,变成结合态氮进入植物-土壤体系。
大气中的氮除了通过生物途径固定之外,也可以通过物理化学作用进入土壤。
氮的氧化物与水一起产生亚硝态氮和硝态氮,并随着降雨而进入土壤,氨及铵离子也随着降雨而进入土壤。
土壤中无机态氮可以为植物吸收进入生物圈,也可以通过挥发作用或反硝化作用变成气态氮而进入大气。
自然界的氮素循环如图(图6-1见相册图片)。
●6.1土壤中的氮一、土壤中氮的形态及其含量土壤中的氮由90%左右是有机态的,而无机态氮占总氮不到10%。
土壤中的无机氮主要包括NO3-、NO2-、交换性NH4+、非交换性NH4+。
NO3-和交换性NH4+时植物吸收的主要形态,二者常常只占全氮的1%左右,而且处于经常变化之中。
而非交换性NH4+,虽然不易被植物所吸收,其含量却较前二者来得高,一般都在总氮的5%以上,非交换性NH4+在氮素肥力中的作用愈来愈受到重视(Mengel,1985)。
土壤中的有机态氮大部分是与无机矿物结合在一起的。
迄今为此,分析土壤有机态氮的组成分还是基于用6N的盐酸水解,继而分析水解液中的有机态氮(表6-1)。
土壤中的各种有机态氮,也是处于不断的转化之中,土壤无机氮的是放量是这些有机态氮相互转化过程的综合效应。
表6-1酸解条件下土壤有机氮的分级(Stevenson,1982)_________________________________________________________形态定义和方法含量(占总氮百分比)—————————————————————————————酸不精酸水解后残溶性氮存在土壤中的氮 20~35(土壤总氮-土壤酸解性总氮)—————————————————————————————氨态氮用氧化镁蒸馏酸解液而得到的氮 20~35—————————————————————————————氨及糖氮用磷酸-硼砂的缓冲液蒸馏的氮 5~10量减氨态氮—————————————————————————————氨基用茚三酮-NH3法酸态氮分析酸解液而得到的氮 30~45—————————————————————————————酸解-未知态氮酸解性总氮减去氨态氮、氨基糖氮和氨基酸态氮 10~20后的量__________________________________________________________土壤中氮的含量变化很大,高的可达0.4%,低的只有0.04%。
1 土壤全氮量的测定(重铬酸钾—硫酸消化法)。
土壤含氮量的多少及其存在状态,常与作物的产量在某一条件下有一定的正相关,从目前我国土壤肥力状况看,80%左右的土壤都缺乏氮素。
因此,了解土壤全氮量,可作为施肥的参考,以便指导施肥达到增产效果。
方法原理:土壤与浓硫酸及还原性催化剂共同加热,使有机氮转化成氨,并与硫酸结合成硫酸铵;无机的铵态氮转化成硫酸铵;极微量的硝态氮在加热过程中逸出损失;有机质氧化成CO2。
样品消化后,再用浓碱蒸馏,使硫酸铵转化成氨逸出,并被硼酸所吸收,最后用标准酸滴定。
主要反应可用下列方程式表示:NH2·CH2CO·NH-CH2COOH+H2SO4=2NH2-CH2COOH+SO2+[O]NH2-CH2COOH+3H2SO4=NH3+2CO2↑+3SO2↑+4H2O2NH2-CH2COOH+2K2Cr2O7+9H2SO4=(NH4)2SO4+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+4CO2↑+10H2O (NH4)2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O+2NH3↑NH3+H3BO3=H3BO3·NH3H3BO3·NH3+HCl=H3BO3+NH4Cl操作步骤1.在分析天平上称取通过60号筛(孔径为0.25mm)的风干土壤样品0.5—1g(精确到0.001g),然后放入150ml开氏瓶中。
2.加浓硫酸(H2SO4)5ml,并在瓶口加一只弯颈小漏斗,然后放在调温电炉上高温消煮15分钟左右,使硫酸大量冒烟,当看不到黑色碳粒存在时即可(如果有机质含量超过5%时,应加1—2g焦硫酸钾,以提高温度加强硫酸的氧化能力)。
3.待冷却后,加5ml饱和重铬酸钾溶液,在电炉上微沸5分钟,这时切勿使硫酸发烟。
4.消化结束后,在开氏瓶中加蒸馏水或不含氮的自来水70ml,摇匀后接在蒸馏装置上,再用筒形漏斗通过Y形管缓缓加入40%氢氧化钠(NaOH)25ml。
5.将一三角瓶接在冷凝管的下端,并使冷凝管浸在三角瓶的液面下,三角瓶内盛有25ml 2%硼酸吸收液和定氮混合指示剂1滴。
土壤全氮含量的测定及其影响因素的分析摘要土壤全氮的测定在耕保力监测7项是作为必测项目,是对土壤肥沃力进行评价的一项重要指标。
本文通过根据实验原理采用单一变量法,对消煮温度,消煮时间,蒸馏时间,硫酸用量,定氮剂用量进行探究。
结果表明,土壤全氮含量测定标准误差与相对标准偏差均小于2.0%,对影响因素进行研究后得出在温度为400 ℃,加入2g定氮剂、硫酸用量为4 mL、消煮2小时、蒸馏4分钟的条件下,能快速的、准确地测定出土壤中全氮的含量。
关键词:土壤全氮方法优化硫酸用量消煮时间1引言土壤全氮可以作为土壤肥力的一项重要指标,通过对土壤全氮的监测可以反映出土壤中氮的循环,反映某个地区的土壤肥力,种植者可以根据监测结果进行施肥调整[2]。
土壤全氮的测定主要是使用石墨消解仪加热,土壤在硫酸和定氮剂的作用下进行消煮,经过氧化还原反应后转化为铵态氮,铵态氮在蒸馏的情况下转化为氨用硼酸吸收,再用盐酸滴定确定浓度。
本实验通过对消煮温度,消煮时间,蒸馏时间,硫酸用量,定氮剂用量进行探究,确定最优实验条件。
2 土壤全氮的测定2.1 耗材与设备设备:全自动凯氏定氮仪;石墨消解仪;万分之一分析天平;弯颈小漏斗;消煮管。
试剂耗材:氢氧化钠、硼酸、浓硫酸、定氮剂、盐酸、甲基红-溴甲酚绿指示剂。
2.2 实验方法称取1.0 g通过60目筛的风干土壤样品加入2 g的定氮剂,加入4mL浓硫酸,将消煮管置于消解炉上,盖上回流装置,在400 ℃下消煮2小时,冷却,取下消煮管,置于全自动凯式定氮仪中进行蒸馏4分钟,滴定。
表1标准样品精密度与准确度的实验结果(mg/kg)编号浓度编号浓度编号浓度HTSB-1-1955HTSB-2-1665HTSB-5-11622HTSB-1-2968HTSB-2-2669HTSB-5-21598HTSB-1-3982HTSB-2-3672HTSB-5-31589HTSB-1-4977HTSB-2-4658HTSB-5-41605HTSB-1-5980HTSB-2-5661HTSB-5-51592HTSB-1-6969HTSB-2-6670HTSB-5-61615HTSB-1-7959HTSB-2-7651HTSB-5-71611平均值970平均值662平均值1605标准误差S.E.1.5标准误差S.E.1.2标准误差S.E.1.7相对标准偏差RSD,%1.1相对标准偏差RSD,%1.2相对标准偏差RSD,%0.8从表1可以看出,在温度为400 ℃,加入2 g定氮剂、硫酸用量为4 mL、消煮1.5小时、蒸馏4 min的的条件下,所有测定结果均在不确定范围内,实验表明在此条件下测定的结果准确可靠。
土壤养分分析技术6.1土壤氮分析土壤氮可分为有机态和无机态两大部分,二者之和称为土壤全氮,它不包括土壤空气中的氮。
由于成土条件的不同,不同类型以及同一类型中的不同土壤之间,全氮含量的差异很大。
一般来说,矿质土壤的全氮含量大约在00.1~5%之间,有机土壤的全氮含量则达1%或更高。
氮素是作物生长的紧要营养元素之一,土壤氮素在土壤肥力中起着相当紧要的作用。
讨论表明,即使在使用大量氮肥情况下,作物中积累的氮素中仍有50%左右来自土壤,在某些土壤土这个数字更高。
土壤中氮素总量及各种存在形态与作物生长有着紧密的关系。
分析土壤全氮及其各种形态氮的含量是评价土壤肥力,拟定合理施用氮肥的重要依据。
土壤中的氮素绝大部分以有机态存在,它的含量和分布与土壤有机质紧密相关。
土壤有机质含量决议于其年形成量和分解量的相对大小。
我国各自然植被下的土壤表土中氮素含量范围在0.044±0.027%与0.503±0.200%之间。
由东向西,黑土—黑钙土—栗钙土—漠钙土序列渐渐削减;由北向南,黑土—暗棕壤—白浆土—棕壤—褐土的序列明显降低。
由此连续向南,黄棕壤氮素含量连续降低;黄棕壤—红壤—砖红壤渐渐上升。
耕地土壤除受各自然因素制约外,还更猛烈地受到人为耕作、施肥等影响,其全氮含量在0.063±0.029%与0.263±0.104%之间,大体土与自然植被土壤相像。
东北黑土地区*高,黄土高原与黄淮侮平原*低,长江中下游、江南、云贵高原及四川以及华南、滇南、蒙新、青藏等地区,介于二者之间。
后者中大体上又有依长江中下游、江南、蒙新、云贵高原及四川以及华南、滇南、蒙新、青藏的序列而渐渐增多。
不同土壤不仅表土的氮素含量不同,且剖面分布情形也各异。
黑土的腐殖质层*为深厚,可达80~100cm或以上,栗钙土的腐殖质层一般仅在22~44cm之间。
氮素的剖面分布也影响剖面的氮素储量。
自然植被土壤中黑土因其表层含氮量*高且腐殖质层深厚,氮储量也*高,其后依次为暗棕壤、砖红壤、红壤、黑钙土、栗钙土、灰钙土等,而以棕漠土的氮储量*低。
土壤中氮含量的测定方法1.气相色谱法:气相色谱法是测定土壤中氮含量最常用的方法之一、该方法是通过气相色谱仪对土壤样品中的氮物质进行分离和检测。
首先将土壤样品溶解在适当的溶剂中,然后经过萃取和蒸发浓缩,得到氮物质的纯化提取液。
最后,将纯化提取液注入气相色谱仪进行分析测定,通过峰面积或峰高比对样品中的氮含量进行定量测定。
2.原子吸收光谱法:原子吸收光谱法是一种精密度高的分析方法,可以测定土壤中各种元素的含量,包括氮。
该方法是通过将土壤样品溶解在酸性消解液中,然后使用原子吸收光谱仪对溶液中的氮进行测定。
原子吸收光谱法可以测定各种形态的氮,例如无机氮和有机氮。
3.光谱法:光谱法是通过分析土壤光谱特征来推断土壤中的氮含量。
该方法是将土壤样品中的光谱信号与已知含氮土壤样品的光谱进行比较,建立光谱与氮含量之间的相关性模型。
通过这一模型,可以对未知土壤样品的氮含量进行预测。
4.红外光谱法:红外光谱法是通过检测土壤样品在红外光谱范围内吸收的辐射来测定氮含量。
该方法是将土壤样品制成薄片或固体盘,并在红外光谱仪中进行扫描。
通过分析样品在不同红外波段的吸收峰,可以推断样品中氮的含量。
5.混合酸法:混合酸法是一种常用于测定土壤有机氮含量的方法。
该方法是将土壤样品与一定比例的混合酸溶解,然后用碱溶液将溶液中的无机氮中和,再通过蒸发浓缩和红外光谱法测定有机氮含量。
混合酸法适用于含有机质较多的土壤样品。
6.菌株培养法:菌株培养法是一种定量测定土壤中细菌固氮的方法。
该方法是将土壤样品进行稀释后,接种在含有适宜细菌生长的培养基中,培养一定时间后,通过测定生长菌落的数量或生物量,可以推断土壤中固氮菌数量和固氮活性,从而间接测定土壤中的氮含量。
综上所述,测定土壤中氮含量常用的方法有气相色谱法、原子吸收光谱法、光谱法、红外光谱法、混合酸法和菌株培养法。
根据需要和实际情况,可以选择适合的方法进行测定。
土壤中氮含量的测定分析核心提示:摘要:概述了土壤中氮元素的存在形式、土壤全氮、无机氮(包括铵态氮、硝态氮)水解氮、酰胺态氮的测定方法。
关键词:土壤;全氮;测定方法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...摘要:概述了土壤中氮元素的存在形式、土壤全氮、无机氮(包括铵态氮、硝态氮)水解氮、酰胺态氮的测定方法。
关键词:土壤;全氮;测定方法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,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,还是有机肥料,都可以在物理、化学和生物因素的作用下进行相互转化。
1 土壤全氮的测定1.1 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。
第四章土壤氮的分析4.1概述土壤中氮素绝大多数为有机质的结合形态。
无机形态的氮一般占全氮的1~5%。
土壤有机质和氮素的消长,主要决定于生物积累和分解作用的相对强弱、气候、植被、耕作制度诸因素,特别是水热条件,对土壤有机质和氮素含量有显著的影响。
从自然植被下主要土类表层有机质和氮素含量来看,以东北的黑土为最高(N,2.56~6.95 g·kg-1)。
由黑土向西,经黑钙土、栗钙土、灰钙土,有机质和氮素的含量依次降低。
灰钙土的氮素含量只有(N,0.4~1.05g·kg-1)。
我国由北向南,各土类之间表土0~20cm中氮素含量大致有下列的变化趋势:由暗棕壤(N,1.68~3.64g·kg-1)经棕壤、褐土到黄棕壤(N,0.6~1.48g·kg-1),含量明显降低,再向南到红壤、砖红壤(N,0.90~3.05g·kg-1),含量又有升高。
耕种促进有机质分解,减少有机质积累。
因此,耕种土壤有机质和氮素含量比未耕种的土壤低得多,但变化趋势大体上与自然土壤的情况一致。
东北黑土地区耕种土壤的氮素含量最高(N,1.5~3.48g·kg-1),其次是华南、西南和青藏地区,而以黄、淮、海地区和黄土高原地区为最低(N,0.3~0.99g·kg-1)。
对大多数耕种土壤来说,土壤培肥的一个重要方面是提高土壤有机质和氮素含量。
总的来讲,我国耕种土壤的有机质的氮素含量不高,全氮量(N)一般为1.0~2.09g·kg-1。
特别是西北黄土高原和华北平原的土壤,必须采取有效措施,逐渐提高土壤有机质的氮素含量。
土壤中有机态氮可以半分解的有机质、微生物躯体和腐殖质,而主要是腐殖质。
有机形态的氮大部分必须经过土壤微生物的转化作用,变成无机形态的氮,才能为植物吸收利用。
有机态氮的矿化作用随季节而变化。
一般来讲,由于土壤质地的不同,一年中约有1~3%的N释放出来供植物吸收利用。
无机态氮主要是铵态氮和硝态氮,有时有少量亚硝态氮的存在。
土壤中硝态氮和铵态氮的含量变化大。
一般春播前肥力较低的土壤含硝态氮5~10mg·kg-1,肥力较高的土壤硝态氮含量有时可超过20mg·kg-1;铵态氮在旱土壤中的变化比硝态氮小,一般10~15 mg·kg-1。
至于水田中铵态氮变化则较大,在搁田过程中它的变化更大。
还有一部分氮(主要是铵离子)固定在矿物晶格内称为固定态氮。
这种固定态氮一般不能为水或盐溶液提取,也比较难被植物吸收利用。
但是,在某些土壤中,主要是含蛭石多的土壤,固定态氮可占一定比例(占全氮的3%~8%),底土所占比例更高(占全氮的9%~44%)。
这些氮需要用HF—H2SO4溶液破坏矿物晶格,才能使其释放。
土壤氮素供应情况,有时用有机质和全氮含量来估计,有时测定速效形态的氮包括硝态氮、铵态氮和水解性氮。
土壤中氮的供应与易矿化部分有机氮有很大关系。
各种含氮有机物的分解难易随其分子结构和环境条件的不同差异很大。
一般来讲,土壤中与无机胶体结合不紧的这部分有机质比较容易矿化,它包括半分解有机质和生物躯体,而腐殖质则多与粘粒矿物结合紧密,不易矿化。
土壤氮的主要分析项目有土壤全氮量和有效氮量。
全氮量通常用于衡量土壤氮素的基础肥力,而土壤有效氮量与作物生长关系密切。
因此,它在推荐施肥是意义更大。
土壤全氮量变化较小,通常用开氏法或根据开氏法组装的自动定氮仪测定,测定结果稳定可靠。
土壤有效氮包括无机的矿物态氮和部分有机质中易分解的、比较简单的有机态氮。
它是铵态氮、硝态氮、氨基酸、酰胺和易水解的蛋白质氮的总和,通常也称水解氮,它能反映土壤近期内氮素供应情况。
目前国内外土壤有效氮的测定方法一般分两大类:即生物方法和化学方法。
生物培养法测定的是土壤中氮的潜在供应能力。
虽然方法较繁,需要较长的培养试验时间,但测出的结果与作物生长有较高的相关性;化学方法快速简便,但由于对易矿化氮的了解不够,浸提剂的选择往往缺乏理论依据,测出的结果与作物生长的相关性亦较差。
生物培养法又可分好气培养和厌气培养两类。
好气培养法为取一定量的土壤,在适宜有温度、水分、通气条件下进行培养,测定培养过程中释放出的无机态氮,即在培养之前和培养之后测定土壤中铵态氮和硝态氮的总量,二者之差即为矿化氮。
好气培养法沿用至今已有很多改进,主要反映在:用的土样质量(10~15g)、新鲜土样或风干土样、加或不加填充物(如砂、蛭石)等以及土样和填充物的比例、温度控制(25~35℃)、水分和通气调节(如土10g,加水6mL或加水至土壤持水量的60%)、培养时间(14~20天)等。
很明显,培养的条件不同,测出的结果就不一样。
厌气培养法即在淹水情况下进行培养,测定土壤中由铵化作用释放出的铵态氮。
培养过程中条件的控制比较容易掌握,不需要考虑通气条件和严格的水分控制,可以用较少的土样(5g),较短的培养时间(7~10天)和较低的温度(30~40℃),方法比较简单,结果的再现性也较好,且与作物吸氮量和作物产量有很好的相关性。
因此,厌气培养法更适合于例行分析。
化学方法快速、简便,更受人欢迎。
但土壤中氮的释放主要受微生物活动的控制。
而化学试剂不像微生物那样有选择性地释放土壤中某部分的有效氮。
因此,只能用化学模拟估计土壤有效氮的供应。
例如,用全氮估计,一般假定一个生长季节有1%~3%的全氮矿化为无机氮供作物利用;用土壤有机质估计,土壤有机质被看作氮的自然供应库,假定有机质含氮5%,再乘以矿化系数,以估计土壤有效氮的供应量。
水解氮常被看作是土壤易矿化氮。
水解氮的测定方法有两种:即酸水解和碱水解。
酸水解就是用丘林法测定水解氮。
本法对有机质含量高的土壤,测定结果与作物有良好的相关性,但对于有机质缺乏的土壤,测定结果并是十分理想,对于石灰性土壤更不适合,而且操作手续繁长、费时,不适合于例行分析。
碱水解法又可分两种:一种是碱解扩散法,即应用扩散皿,以1mol·L-1NaOH进行碱解扩散。
此法是碱解、扩散和吸收各反应同时进行,操作较为简便,分析速度快,结果的再现性也好。
浙江省农业科学院20世纪60年代、上海市农业科学院80年代都先后证实了该法同田间试验结果的一致性。
另一种是碱解蒸馏法,即加还原剂和1mol·L-1NaOH进行还原和碱解,最后将铵蒸馏出来,其结果也有较好的再现性。
碱解蒸馏主要用于美国,碱解扩散应用于英国和西欧各国,我国也进行了几十年的研究试验,一般认为碱解扩散法较为理想,它不仅能测出土壤中氮的供应强度,也能看出氮的供应容量和释放速率。
土壤中的有效氮变化则较大,测定方法虽多,但迄今尚无一个可通用的方法。
目前常用的化学方法有水或盐溶液浸提法和碱水解法等。
生物方法有厌气培养法和好气培养法等。
生物培养法由于是模拟大田情况下进行的,所释出有效氮比较符合田间实际,因而与作物生长相关性较好,但培养时间较长。
化学水解法简便快速,但所测出的有效氮与作物的相关性总不及生物培养法。
4.2土壤全氮量的测定4.2.1方法概述[1]测定土壤全氮量的方法主要可分为干烧法和湿烧法两类。
干烧法是杜马斯(Dumas)于1831年创立的,又称为杜氏法。
其基本过程是把样品放在燃烧管中,以600℃以上的高温与氧化铜一起燃烧,燃烧时通以净化的CO2气,燃烧过程中产生的氧化亚氮(主要是N2O)气体通过灼热的铜还原为氮气(N),产生的CO则通过氧化铜转化为CO2,使N2和CO2的混合气体通过2浓的氢氧化钾溶液,以除去CO2,然后在氮素计中测定氮气体积。
杜氏法不仅费时,而且操作复杂,需要专门的仪器,但是一般认为与湿烧法比较,干烧法测定的氮较为完全。
湿烧法就是常用的开氏法。
这个方法是丹麦人开道尔(J.Kjeldahl)于1883年用于研究蛋白质变化的,后来被用来测定各种形态的有机氮.由于设备比较简单易得,结果可靠,为一般实验室所采用.此方法的主要原理是用浓硫酸消煮,借催化剂和增温剂等加速有机质的分解,并使有机氮转化为氨进入溶液,最后用标准酸滴定蒸馏出的氨。
此方法进行了许多改进,一是用更有效的加速剂缩短消化时间;二是改进了氨的蒸馏和测定方法,以提高测定效率。
在开氏法中,通常都用加速剂来加速消煮过程。
加速剂的成分按其效用的不同,可分为增温剂、催化剂和氧化剂等三类。
常用的增温剂主要是硫酸钾和硫酸钠。
在消煮过程中温度起着重要作用。
消煮时的温度要求控制在360~410℃之间,低于360℃,消化不容易完全,特别是杂环氮化合物不易分解,使结果偏低,高于410℃则容易引起氨的损失。
温度的高低受加入硫酸钾的量所控制,如果加入的硫酸钾较少(每毫克硫酸加硫酸钾0.3g),则需要较长时间才能消化完全。
如果加入的硫酸钾较多,则消化时间可以大大缩短,但是当盐的质量浓度超过0.8g·mL-1时,则消化完毕后,内容物冷却结块,给操作带来一些困难。
因此,消煮过程中盐的浓度应控制在0.35~0.45g·mL-1,在消煮过程中如果硫酸消耗过多,则将影响盐的浓度,一般在开氏瓶口插入一小漏斗,以减少硫酸的损失。
开氏法中应用的催化剂种类很多。
事实上多年来人们致力于开氏法的改进,多数集中在催化剂的研究上。
目前应用的催化剂主要有Hg、HgO、CuSO4、FeSO4、Se、TiO2等,其中以CuSO4和Se混合使用最普遍。
Hg和Se的催化能力都很强,但在测定过程中,Se会带来一些操作上的困难。
因为HgO能与铵结合生成汞—铵复合物。
这些包含在复合物中的铵,加碱蒸馏不出来,因此,在蒸馏之前,必须加硫代硫酸钠将汞沉淀出来。
HgO+(NH4)2SO4=[Hg(NH3)2]SO4+H2O[Hg(NH3)2]SO4+Na2S2O3+ H2O=HgS+Na2SO4+(NH4)2SO4产生的黑色沉淀(HgS)会使蒸馏器不易保持清洁,且汞有毒,污染环境,因此在开氏法中,人们不喜欢用汞作催化剂。
硒的催化作用最强,但必须注意,用硒粉作催化剂时,开氏瓶中溶液刚刚清澈并不表示所有的氮均已转化为铵。
由于硒也有毒性,国际标准(ISO11261:1995)改用氧化钛(TiO2)代替硒,其加速剂的组成和比例为K2 SO4:Cu SO4·5H2O:TiO2=100:3:3。
近年来氧化剂的使用特别是高氯酸又引起人们的重视。
因为HClO4—H2SO4的消煮液可以同时测定氮、磷等多种元素,有利于自动化装置的使用。
但是,由于氧化剂的作用过于激烈,容易造成氮的损失,使测定结果很不稳定,所以,它不是测定全氮的可靠方法。
目前在土壤全氮测定中,一般认为标准的开氏法为:称1.0~10.0g土样(常用量),加混合加速剂K2SO410g,CuSO41.0g,Se0.1g,再加浓硫酸30mL,消煮5h。