土壤全磷的测定.ppt

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1、土壤全磷的测定本章要点：1、了解土壤中磷的存在形态。2、熟悉土壤全磷测定中样品分解的方法。3、掌握溶液中磷的定量方法钼锑抗比色法的 原理、反应条件、干扰离子及其消除方法。4、掌握土壤全磷测定的操作技术。,土壤全磷的测定一、存在形态：1、无机P：占全P的50-80%Ca-P：即磷酸钙（镁）的化合物，主要有：磷灰石、磷酸一钙、二钙、三钙、八钙 Al-P：磷铝石-Al(OH)2HPO4 Fe-P：红磷铁矿-Fe(OH)2H2PO4；兰铁矿-FePO48H2O 闭蓄态P：是由氧化铁胶膜包裹着的磷酸盐（如Fe-P、Al-P）交换态P：吸附在带正电荷的土壤胶体上的P 晶格P：铝硅酸盐粘土矿物晶格中的P 土

2、壤溶液中的P：如H2PO4-、HPO42-2、有机P：占全P的20-50%包括磷脂、核酸磷、植素等。,无机P的存在形态中，以Al-P、Fe-P、Ca-P、O-P等磷酸盐为主要类型，且它们受pH影响大。在不同土壤中含量不同，如在石灰性土壤中以Ca-P为主，酸性土壤中以Fe-P、Al-P、O-P为主，中性土壤中Ca-P、Fe-P、Al-P的比例大致为1:1:1。,二、全P含量：土壤全P含量的高低决定于土壤性质、气候条件以及耕作管理措施，特别是施磷肥量等因素。我国一般土壤全P量变化的范围大致为0.05-0.48%P2O5，且通常是西北地区高于东南地区。东北黑土 0.14-0.35%P2O5华北黄土

3、0.1-0.22%P2O5南方红壤 0.04-0.08%P2O5,测定方法评述 土壤全P的测定分为两步：样品的分解；待测液中P 的定量 一、样品的分解：1、碱熔法：（1）Na2CO3熔融法：Na2CO3与土样混匀，装入铂坩埚中，在900C下高温熔融，使各种形态的P转变成正磷酸盐，熔块用酸（如H2SO4）溶解（因为用水溶解时，若土壤中含Ca多就容易形成磷酸钙沉淀）。,优点：熔融时分解完全，测定结果准确，同一待 测液可测定多种元素。缺点：操作繁琐、费时，且铂坩埚贵重，每次使 用时均有消耗，单测P时不用此法。,（2）NaOH熔融法：熔剂由Na2CO3NaOH，铂坩埚Ag坩埚，720C 熔融。本法测定

4、结果比Na2CO3法稍低，因为分解完全程度 低，且由于NaOH易吸水而使测定结果不稳定。但 本法较经济，Ag坩埚便宜。,2、酸溶法：H2SO4-HClO4、HNO3-HClO4、HNO3-H2SO4、HF-HClO4等，其中HF-HClO4消煮土样时，HF有毒，而且因为对玻璃有腐蚀作用而不能 在玻璃通风橱中操作，HClO4价格较贵。H2SO4-HClO4是应用较多的方法，操作简便，不需要铂坩埚，但对样品分解完全的程度不如 Na2CO3熔融法，对石灰性土壤的分解较完全，是Na2CO3熔融法的97-98%，对含Al-P、Fe-P 较多的酸性土壤仅为95%。,H2SO4-HClO4优点在于：（1）H

5、ClO4的脱水作用很强，有助于胶状硅（SiO2H2O）的脱水。（2）并能与Fe3+形成配合物，抑制Si和Fe对P 比色的干扰。（3）H2SO4可提高消煮温度，防止消煮液蒸干，有利于分解作用进行。在N、P联合测定 中要注意HClO4的用量。,二、试液中P的测定：1、重量法：（1）磷酸铵镁法：先使P生成NH4MgPO410H2O，再灼烧成Mg2P2O7（焦磷酸镁），称至恒重。此法 曾作过标准方法，但繁琐、费时，现很少采用。（2）磷钼酸喹啉法：为黄色沉淀。精密度和准确度 都高，多用于肥料中P的测定。,2、滴定法：上述沉淀用过量标准碱溶解，再用标准酸滴定剩余 的碱。与重量法相比无大优点，且多了手续，如

6、标 准酸、碱，现少用。总之，重量法、滴定法均需沉淀重量大，即含量高 时用，而土壤中的P一般较少，所以现在普遍采用 比色法。,3、比色法：（1）钒钼黄法（又叫钼黄法）：抗干扰离子的范 围大，灵敏度较低，适于测定含P量高的样品。（2）钼兰法：最早在1887年提出，后经不断研究、改进，直到1962年Murphy等提出用抗坏血酸作为 测P的还原剂，才形成了现在的钼锑抗比色法。优点：与重量法和滴定法相比，能准确测定微量 磷，灵敏度高，操作简便。对一般土壤中P的测 定，此法都适用。,钼兰比色法一、测定原理：在酸性条件下，试液中的P（正磷酸盐）与钼酸形 成配合物-磷钼杂多酸（又叫磷钼酸杂聚配合物）。H3PO

7、4+12 H2MoO4=H3P(Mo3O10)4+12 H2O P多时呈黄色，少时无色 在一定酸度下，加入还原剂后，杂多酸中的Mo被 还原，产生特殊兰色-钼兰，其中一部分Mo6+被还 原成Mo5+或Mo3+，或Mo3+、Mo5+都有。在钼兰的 吸收光谱曲线中有两个吸收峰(660nm或880nm)。测定时可以根据分光光度计的性能选用。我国GB 采用700nm波长。,二、测定条件：钼兰兰色产生的速度、强度及稳定性受试液的酸度、试剂浓度、还原剂种类及干扰离子等条件的影响。1、酸度：酸度指比色液中的酸度，又叫终溶液的酸度。它直接影响钼兰的形成及比色结果。酸度高时，抑制钼酸解离，使MoO42-浓度变小，

8、从 而影响磷钼杂多酸的形成，试液颜色变浅，甚至酸 过高时不显色，使测定结果偏低。酸度低时，试液中有些干扰离子出现，如：溶液中 可能存在的Si与钼酸铵生成兰色硅钼杂多酸，钼酸 铵本身也能生成钼钼杂多酸（兰色），使测值偏高。,另外，不同的酸度及酸的体系，其终溶液的酸度也不同，如：三种钼兰法的工作范围和各试剂的终浓度SnCl2-H2SO4体系 mol/L(1/2 H2SO4)SnCl2-HCl体系 mol/L(HCl)钼锑抗-H2SO4体系 mol/L(1/2 H2SO4),2、试剂浓度：钼兰显色是在适宜的试剂浓度的条件下进行的，即：比色液中酸和钼试剂的浓度及二者的比例（酸：钼试剂）、还原剂用量（或

9、浓度）等。其 中特别是酸与钼试剂的比例在测定中比须严格 控制。一般说，钼酸铵浓度越高要求的酸度越 高，适宜的酸度范围越窄。,3、还原剂：还原剂的种类很多，如1,2,4-氨基萘酚磺酸、SnCl2、抗坏血酸。SnCl2：测Pg/ml，此法灵敏度 高，显色快，操作方便。缺点是：兰色稳定时间短（5-15min显色，兰色稳定15min）；允许干扰离子的 浓度小，如Fe3+仅为20mg/L。,抗坏血酸：生成的兰色稳定（可达24小时），Fe3+、As5+、Si4+的干扰很小，其中Fe3+可允许400mg/L（因为Fe3+可与Vc成配合物），不足之处是显色慢，尤其是在温度低时需要温热处理。60年代初创用了改进

10、的抗坏血酸法-钼锑抗法，它 是在钼酸铵试剂中添加了催化剂酒石酸氧锑钾（K(SbO)C4H4O4），此法既具有抗坏血酸的优点，又增加了四大优点。,(1)能加速显色反应；(2)在常温下能迅速显色；(3)锑参与了“钼兰”配合物的组成(P:Sb:Mo=1:2:12)，使兰色加深，提高了反应的灵敏度；(4)钼锑抗试剂是由钼酸铵、H2SO4、酒石酸氧锑钾、抗坏血酸（使用当天加入）按比例配成的一种混 合试剂，使用时一次加入，从而简化了操作手续，有利于大批样品的分析及分析方法的自动化。所以是目前测P使用最广泛的方法。,4、干扰离子的消除：Fe3+：多时会抑制钼兰的形成。若用SnCl2作还原剂时，可加入酒石酸，

11、使之与 Fe3+形成配合物而掩蔽之。在钼锑抗比色法中，允许Fe3+含量达400mg/L，因为Fe3+可与抗坏血 酸形成配合物；在H2SO4-HClO4消煮时，HClO4 又能与Fe3+成配合物，所有这些都减少了Fe3+的 干扰。,Si4+：在酸度较低时（0.25mol/L以下）可生成SiMo 杂多酸，但在P的测定中，PMo杂多酸形成的酸度 较高（在0.45mol/L以上），此酸度抑制了SiMo杂 多酸的形成。另外，用H2SO4-HClO4消煮时，由于 HClO4的脱水作用很强，使胶状Si脱水成SiO2析出，所以少量的Si可用控制酸度的方法消除。,As5+：土壤中含量很少，而且As5+与钼酸铵反

12、应很 慢，一般不干扰P的测定。如某些土壤施用过农 药砒霜，则可在测P前把As5+还原成As3+消除之（因为As3+不生成杂多酸）。Mo6+：在溶液酸度低时能生成MoMo杂多酸，但测 P的溶液酸度较高，不能生成MoMo杂多酸。总之，比色法适于含量低的样品。如含量高时，则稀释倍数大，结果的误差也大。注意：比色分析要求工作曲线与样品的测定条件一 致，所以要求严格按照操作手续进行。,土壤有效磷的测定本章重点：1、掌握土壤有效磷的概念。2、了解不同土壤（石灰性土壤、酸性土壤）有效磷测定的适合方法。3、掌握Olsen法，Bray 1法和Mehlich 3法的 浸提原理及条件。4、熟悉浸出液中磷的定量方法，

13、重点掌握钼 锑抗吸光光度法（比色法）的原理及注意 事项。,一、概述1.土壤磷的组成无机磷（占全磷量的5080%）有机磷（占全磷量的2050%）土壤溶液中的磷（H2PO4-，HPO42-）交换性磷 Ca-P Al-P Fe-P O-P（闭蓄态磷）被氧化铁等胶膜包被着的磷 晶格磷（铝硅酸盐粘土矿物晶格中的磷）,无机磷,有机磷（占全磷量的2050%）包括磷脂、核酸磷、植素等。无机P的存在形态中，以Al-P、Fe-P、Ca-P、O-P等磷酸盐为主要类型，且它们受pH影响大。在不同土壤中含量不同，如：石灰性土壤：以 Ca-P为主酸 性土壤：以 Fe-P、Al-P、O-P为主中 性土壤：Ca-P、Fe-P

14、、Al-P大致为1:1:1,2.有效养分的存在状态（物理状态）指某种化学形态存在于液、固相中、固相表面和内部，以无定形态或结晶态等形式存在。磷的有效性与存在状态密切相关。,（1）液相中的磷：（有效性高，植物吸收的形态，但含量少）无机磷:正磷酸是三元酸 H3PO4 H2PO4-HPO42-PO43-pH 2.1 pH 7.2 pH 12.5 土壤pH值在49之间，以H2PO4-和HPO42-为主。有机磷:少量，如磷酸甘油、磷酸糖等。在有些土 壤中含量超过无机磷，被认为有效。,（2）固相中的磷：液相中磷少，由固相磷补充，所以重要。液相中磷（有效性高），只有0.050.03 kg/亩(少)，植物（小

15、麦）吸收11.5 kg/亩（高出50300倍），所以植物吸收的磷主要来自土壤固相。,3.土壤有效磷供应状况指在一个生长季节内，能够被植物吸收利用的土壤磷素。包括（1）液相磷（2）土壤胶体弱吸附或交换态磷（3）微溶性磷酸盐 酸性土壤：旱地（Al-P）水田（Al-P，Fe-P）石灰性土壤：Ca2-P，Al-P，Ca8-P（4）少量有机磷,4.土壤有效磷的测定方法评述土壤有效磷的测定的方法很多，有生物、物理和化学方法。目前多选用化学方法，因其简便、快速而应用较广。土壤有效磷是指用某一种浸提剂提取土壤中的一部分磷，而这些磷量（测定值）与植物吸收的磷量有很好的相关性，能反映土壤的供应状况。因此，土壤有效

16、磷测定值是一个相对指标，应用不同的测定方法在同一土壤上可以得到不同的有效磷数量。它是判断土壤的供磷状况的相对指标，即判断是否施用磷肥的重要指标，亦可作为施肥（磷）推荐的一个方法。,土壤有效磷,植物吸收的磷,土壤有效磷与植物吸收的磷要,土壤无效磷,（1）Olsen 法（NaHCO3法）在国内外都得到良好结果和广泛应用，它适用于中性、微酸性土壤和石灰性土壤。（2）Bray 1 法（NH4F-HCl法）在酸性土壤上效果良好。（3）Mehlich 3 法、Mehlich 1 法、CaCl2 法（4）其它方法：树脂法、同位素法、微生物学方法,简单地说，土壤有效磷的测定就是选用适宜的浸提剂将土壤中存在的有

17、效形态的磷提取出来，然后加以定量。其关键在于将固相中容易转入液相中的磷提取出来。因此，对于酸性土壤和石灰性土壤来说，由于磷酸盐的存在形态不同，因而在浸提剂的选择上就应该有所区别。下面介绍我国常用的土壤有效磷测定方法。,二、0.5 mol L-1 NaHCO3 浸提法(Olsen 法)1954年由美国SR.Olsen建立的方法，故也被称为Olsen法；适用于石灰性土壤、碱性、中性土壤和微酸性土壤；我国石灰性土壤有效磷测定的国家标准方法。,1.方法原理,NaHCO3的作用原理,(1)HCO3-降低Ca2+活度（可形成CaCO3沉淀），使微溶性磷酸盐被浸出（Ca-P）。,(2)浸提液pH调至8.5，

18、使铁、铝发生水解，从 而降低Fe3+、Al3+的浓度,使Fe-P、Al-P被 浸出。Al-P+2OH-Al(OH)2+Pi,Fe-P+2OH-Fe(OH)2+Pi,0.5 mol L-1 NaHCO3 溶液,浸提条件,pH8.5；25C；1:20；30min；180次/min,（含磷浸出液）,钼锑抗比色法,酸度:0.45 mol L-1；有机质的干扰,“钼蓝”,浸提过程,浸出液中磷的定量,2.浸提条件,(1)pH 8.5 2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O(2)浸提温度 每升高1C，磷的浸出量大约增加2.18%。国标规定 25 1 C(3)土液比 1:20（5 g+100 ml 或

19、2.5 g+50 ml）(4)振荡时间 30 1 min(5)振荡频率 通常用180次每分钟（150200次每分钟均可）,0.5 mol L-1 NaHCO3 溶液,浸提条件,pH8.5；25C；1:20；30min；180次/min,土,P,（含磷浸出液）,钼锑抗比色法,酸度:0.45 mol L-1；有机质的干扰,“钼蓝”,浸提过程,浸出液中磷的定量,3.浸出液中磷的定量（钼锑抗吸光光度法）浸出液中磷定量也有许多方法：吸光光度法、仪器分析的方法（ICP-AES法）等，以钼锑抗吸光光度法应用较为普遍。下面介绍钼锑抗吸光光度法,（1）反应原理在酸性条件下，正磷酸盐、钼酸铵、酒石酸氧锑钾形成三元

20、杂多酸，在还原剂作用下，被还原为一种蓝色“钼蓝”物质，可用比色法定量。正磷酸盐(P)钼酸铵(Mo)三元杂多酸“钼蓝”酒石酸氧锑钾(Sb)（2）显色条件酸度与钼酸铵试剂的浓度 影响“钼蓝”产生的速度、强度以及稳定性。,H+,Vc,“钼蓝”比色法中不同钼酸铵试剂浓度 及其对应的酸度条件,钼酸铵试剂的浓度 比色液的酸度(%)c(1/2H2SO4)(mol L-1),0.10 0.350.55 0.15 0.400.70 0.20 0.450.80,常用的比色液中钼酸铵试剂的浓度为 0.10%，酸度为 0.45 mol L-1(1/2H2SO4)。,在显色剂中加入过量的酸，使其中和掉10 ml NaH

21、CO3溶液后，剩余的酸能够维持终溶液 的酸度为0.45 mol L-1(1/2H2SO4)。,在测定NaHCO3浸出液中的磷时，由于NaHCO3为碱性，要消耗一部分酸，因此，比色液酸度要进行控制，通常有两种方法：,预先用H2SO4中和浸出液(即含NaHCO3溶液)成 pH 24（二硝基酚指示），再加入显色 剂（显色剂中加入了酸），能够维持终溶液的 酸度为0.45 mol L-1(1/2H2SO4)。,显色时的温度 应15C，否则需采取保温措施(3)干扰的消除最主要的干扰是NaHCO3浸出液中可溶性有机质颜色的干扰。消除方法 用活性炭脱色;不脱色，直接在880nm处比色。,Olsen 法中“钼蓝

22、”与有机质的吸收特性曲线,(nm),A,有机质(黄色),“钼蓝”,700 nm,880 nm,4.土壤有效磷的丰缺指标（供华北地区参考）土壤肥力水平 低 中 高 Olsen-P含量 10（mg/kg),南方地区参考指标 Olsen-P(mg/kg)作物对施磷肥的反应 3 无磷肥，所有作物难以立苗 45 所有作物施磷肥均有显著增产 610 水稻一般不增产，其他作物增产 1115 谷类作物可能不增产 1620 通常只有豆科和十字花科作物有反应 20 大多数作物不需施磷,二、NH4F-HCl法（Bray 1 法）1945年由Bray 和Kurtz建立的。酸性土 0.03 mol L-1 NH4F 0

23、.025 mol L-1 HCl（Bray I法）强酸性土 0.03 mol L-1 NH4F 0.1 mol L-1 HCl（Bray II法）（酸浓时，F-络合能力加大）,1.方法原理 酸性土壤以Fe-P、Al-P为主，用NH4F-HCl溶液浸提土壤中的有效磷，浸出液中的磷用钼锑抗法定量。土液比为1:10，振荡30 min。F-的作用:（1）F-能与Al3+、Fe3+成络（AlF63-），从而降低 Al3+、Fe3+浓度，使磷浸出；（2）F-、Cl-等的交换作用（解吸作用），使吸附 磷被浸出。,2.适用土壤的参考指标 适用于酸性和强酸性土壤。土壤肥力水平 低 中 高 Bray 1-P含量（

24、mg/kg）30,三.Mehlich 3 法 A.Mehlich 1981年提出的测定多种营养元素的联合浸提方法。1.浸提剂的组成：0.2 mol L-1HOAc 0.25 mol L-1 NH4NO3 0.015 mol L-1NH4F 0.013 mol L-1HNO3 0.001 mol L-1 EDTA(pH 2.5 0.1)土液比 1：10，振荡5 min。,2.Mehlich 3 浸提原理0.2mol/L HOAc+0.25mol/L NH4NO3 pH 2.5缓冲，提取K,Ca,Mg,Na,Mn,Zn0.001mol/L EDTA 螯合提取Fe,Mn,Cu,Zn0.015mol/

25、L NH4F+0.013mol/L HNO3 提取与控 制Ca-P,Al-P,Fe-P3.适用范围Mehlich 3 浸提剂适用于全部的酸性，中性土壤；除 Ca以外，适用于石灰性的多种元素。,“Mehlich 3方法评价土壤肥力指标体系的建立”主要研究内容 1、M3法测定土壤有效磷与常规方法的相关性研究 M3法与 Bray法-适合用于酸性土壤 双酸法-适用于砖红壤 Olsen法-适用于北方石灰性土壤和水稻土 2、M3法测定土壤有效K、Ca、Mg与常规方法的相关 性研究M3法与NH4OAc法 3、M3测定土壤有效Fe、Mn、Cu、Zn与常规方法的相 关性研究M3法与DTPA法,Mehlich 3

26、 法测定值的丰缺指标/(mg/kg，试拟）元素 很低 低 中 高 临界值 P 65 15 K 150 90 Zn 5.0 2.0 B 1.8 1.0,（李酉开等）,4.Mehlich 3 法测定值的丰缺指标,该方法作为测土施肥的重要技术已应用于我国土壤肥力评价和测土施肥中。,四、其它方法 1.双酸法（Mehlich 法）0.03 mol L-1 HCl 0.025 mol L-1(1/2H2SO4)土液比 1：5，振荡30 min。适用于酸性土（美国用，我国森林土壤中用）2.0.01mol/L CaCl2 方法 测定值较低，但是比较好的反映土壤溶液中磷的浓度。,本章小结浸提方法定量方法适用土壤类型,土壤有效磷测定方法比较,