土壤有效氮测测定.ppt

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1、土壤有效氮的测定本章要点：1、了解土壤有效养分的概念。2、掌握土壤有效养分测定方法选择的依据。3、了解土壤有效氮的存在形态，及其常用测定 方法的优缺点。4、掌握土壤碱解氮测定的方法原理、反应条件 及操作技术。5、掌握土壤无机氮测定的浸提方法。6、掌握靛酚蓝比色法测定土壤铵态氮的方法原 理、反应条件及操作技术。7、掌握紫外分光光度法测定土壤硝态氮的方法 原理及操作技术。,用化学方法测定有效养分的基本设想：选用适当的化学试剂与土壤作用，将其中的有效部分溶解出来，经过分离后用定量分析方法加以定量测定，以此量作为土壤供肥的强度或容量指标。所以，测定方法分为两部分：（1）有效养分的浸提（前处理，预处理）

2、（2）浸出液中养分的定量（定量或测定）有效养分测定方法的中心是用化学试剂溶解有效养分，从而分离出来测定之。关键在于浸提方法的选择。,浸提方法包括：浸提剂种类，土液比，时间等。最重要的是浸提剂，其选择的原则（依据）是：（1）浸出的土壤养分量应与作物吸收量（或植物对 养分的反应）有良好的相关性；（2）快速、简便；（3）适应性广，包括：A 一种浸提剂适用多种元素；B 各类土壤；C 各实验室都可用。（4）成本低。化学方法测定土壤有效养分的数值不是植物吸收养分的绝对数量，而只是一个相对值。,土壤有效N定义：当季作物可以吸收利用的N。形态：（1）无机N：NH4+，NO3-，NO2-（液）交换态NH4+非交

3、换态NH4+（2）易水解的有机态N（易矿化N）：一般为全N的1-3%（一年），与其形态和存 在状态有关。,测定方法评述 1、初始（起始）无机N（施肥前测定）水田NH4+（不测NO3-，无）旱田NO3-和NH4+Nmin的测定（土壤剖面(根层)残余无机N）？(根系深度，NO3-的移动性)2、易水解性N（潜在有效N、易矿化N）,培养法测定土壤可矿化N一、好气培养法：1、基本原理：将土壤置于培养箱中，在好气条件下培养一定 时间，利用土壤中的微生物将土壤中的易水解 的有机N矿化成无机N，然后测定培养前后释放 出来的无机N（NH4-N，NO3-N）。（扣除原有 的无机N或培养前淋洗除去）,2.培养条件：

4、（1）温度：25-35C（25，30，35C）（2）水分（通气性）：50-60%（最大持水量）为保持通气性，土样常与砂粒（或蛭石）混合后培养。（3）时间：2-4周（2，3或4周）,3.优缺点：（1）测定原理有理论依据（与田间矿化相似）（2）与植物吸N量相关性高，常作为其他方法 的参比（3）与盆栽法相比，时间较短（1）与化学法相比，时间长（2）条件要求严格，尤其水分不易掌握（3）培养时间短结果不可靠，培养时间长则易 生成有害物质，抑制进一步的硝化作用。所以，有一种培养法是用0.01mol L-1CaCl2 淋洗生成的NO3-，再继续培养。,优点,缺点,二、嫌气培养法：1、基本原理：将土壤淹水处于

5、嫌气条件下，置 于培养箱中培养一定时间，利用厌气微生物 将土壤有机N矿化成NH4-N，然后测定NH4-N 含量（扣除原有的NH4-N）。2、培养条件：（1）土壤淹水，处于嫌气态（2）温度：30-40C（30或40C）（3）时间：1-2（1或2周）,3、优缺点：优点：（1）条件易于控制，不必考虑水分、通气矛盾（2）与好气法相比，快速、准确，重现性好（3）培养时间相对较短（4）可靠性也好，不仅适用于水田，也适用于旱田缺点：（1）有反硝化问题，可加液体石蜡来消除（2）与化学法相比，时间仍长,化学方法测定土壤供N能力 一、全N 或有机C：不是有效N 二、易水解性N（潜在有效N）：着眼点是测定土壤中容易

6、分解的那部分有机态N。1.碱水解性N（碱解N）：（1）NaOH-扩散法：2.0g土+10.00ml 1mol/L NaOH，401C，240.5hr,（2）蒸馏法：用CaO、MgO、NaOH、Ba(OH)2与土样蒸馏一定 时间（3）0.05mol L-1NaHCO3浸提-紫外分光光度法：0.05mol L-1NaHCO3 100ml 与5.00g土，振荡15min，离心，在260nm比色。,2、酸水解法：（1）0.5 mol L-1（1/2 H2SO4）浸提法 以 1：20水土比，浸提24h，测定浸提出的有机N、NH4+、NO3-。（2）6 mol L-1 HCl（3）1 mol L-1 H2

7、SO4,3、氧化降解N：在酸或碱性条件下，加氧化剂来分解有机N。例如：KMnO4-Na2CO3，KMnO4-H2SO4。4、其他方法：（1）高压蒸煮法：0.01mol L-1CaCl2 与土共煮，高压下16h（2）1 mol L-1 KCl煮沸1h,三、无机N：（NH4+，NO3-，NO2-）意义：无机N本身是速效N，是植物吸收利用的主 要形态。易水解性N、培养法的N，最后都需要测定 NH4+或NO3-。土样的特殊性：新鲜样品（1）采样后要求冷冻或冷藏（2）快速干燥使NO3-变化极小，但对NH4+影响大,浸提：NH4-N：阳离子、交换态，存在于土壤胶体表面。浸提剂：1-2 mol L-1 KC

8、l或NaCl 浸提方法：淋洗法或平衡法 NO3-N（NO2-）：不被胶体吸附，用水即可浸出。但溶液易浑浊，要得清亮溶液，可加CaSO4、KAl(SO4)2、KCl、NaCl、CuSO4-CaO等。,浸出液中N的测定硝态氮的测定：1、酚二磺酸法：1863年Sprenge提出，1929年Harper改进方法原理：酚二磺酸在无水条件下，与硝酸起硝化 反应，生成硝基酚二磺酸。生成物在酸性条件下 为无色，在碱性条件下为稳定的黄色，可根据黄 色的强度用比色法测定NO3-N的含量。,注意事项：（1）硝化反应要求在无水条件下进行，所以加显 色剂（酚二磺酸）前需要蒸干。但在微酸性下蒸 干，NO3-N可能以HNO

9、3态逸出，所以应使蒸发液 呈微碱性或保持中性。,NO2-：干扰是它与显色剂也呈黄色，但一般土壤 含NO2-极少，可忽略不计。NO2-含量大于1 mg kg-1时，可加入尿素或硫脲或 氨基磺酸（2%NH2SO3H）破坏它。HNO2+NH2SO3H=N2+H2SO4+H2O重金属：在碱化时会沉淀，可过滤除去沉淀后再比 色。一般浸出液中重金属不多。有机质：颜色干扰，用活性碳除去。,（3）适用范围：0.1 2 mg L-1（4）比色波长：400-410nm 评价：此法重复性好，准确性高，常作测定微量 NO3-N的参比方法。但需要蒸干，手续较麻烦。,2、紫外分光光度法：（1）NO3-等的紫外吸收特性及测

10、定波长的选择：NO3-在203nm和300nm处各有一个吸收峰，但203nm处的灵敏度是300nm处的1000倍。因此，可在203nm附近测定含量少的样品，如土壤NO3-N等；而在300nm附近测定含量高的样品，如肥料中NO3-N。,土壤中以及浸提剂中可能存在的物质在紫外波段的吸收特性：波长203nm时，NO3-N的吸收值最高，但此时多数无机盐、土壤有机质都有很高的吸收值，因此难于在此波长下测定NO3-而不被其它离子干扰。波长210nm时，NO3-N的灵敏度稍有下降，但在此波长下，很多无机盐已无吸收值或吸光度极低，因此多数无机盐实际已无干扰或干扰极少。只有OH-、CO32-、HCO3-、NO2

11、-以及Fe3+、Cu2+等吸收值仍较高，还有有机质。,这些干扰物的消除：A、OH-、CO32-、HCO3-可加入酸，酸化而消除。B、NO2-：一般含量极少，不会造成干扰；如含量 高可加入氨基磺酸消除。氨基磺酸在室温下很 快（2min）就能定量地分解NO2-，而对NO3-无 作用。HNO2+NH2SO3H=N2+H2SO4+H2O 过量的氨基磺酸在210nm处无吸收值。,C、Fe3+、Cu2+等土壤中含量少，一般不会造成干 扰。若多时，可用差值法（Zn还原法）消除。D、有机质的干扰：有机质在210nm处有较高的吸收值，因此，紫外 法测定NO3-N，有机质是主要的干扰物质。紫外 法的不同措施都是针

12、对有机质的干扰而设计的。,（2）测定方法：A、差值法（Zn还原法）方法原理：根据吸光度具有可加性，在210nm 处，两次测定试液的吸光度。第一次，取一份试液酸 化（消除OH-、CO32-、HCO3-等的干扰），测定 吸收值A1；第二次，取另一份试液酸化后，加还 原剂（如镀Cu的Zn粒或Ni、Al合金粉等）使NO3-还原成非NO3-物质（如NH4+等），再测定试液的 吸收值A2。二者之差（A1-A2）即被认为是NO3-N 的吸光度。此NO3-的吸收值与其浓度成正比，可 做工作曲线求NO3-。,评价：此法原理上比较合理，结果也可靠，是目 前常用的紫外分光光度法。缺点是需要时间较 长，还原作用要求在

13、8-10小时以上才能完全。,B、校正因数法：方法原理：根据吸光度的可加性，改变波长，两次 测定。NO3-N在210nm处有强吸收值,而在275nm 处无吸收值（或极低），但干扰物（如有机质等）在两个波长下都有吸收值，但在210nm处的吸收 值要比275nm处大若干倍。,因此，分别在210与275nm处两次测得A值后，可将有机质的A275(OM)校正为A210(OM)值，从A210(总)中减去，即得到NO3-在210nm处的吸收值，从而求出NO3-的含量。A210(NO3)=A210(NO3+杂)R A275(杂)R为校正因数，是由实验得到的，主要决定于选用的波长和干扰物的性质。北京地区为3.6

14、。,评价：优点是快速、简便。缺点是不能消除有机质 以外的干扰物的影响，而且R值随土壤类型有所 不同，都用一个R值会造成误差。,土壤无机氮的测定亚硝态氮的测定：常用的方法是Griess比色法（重氮-偶联法）。重氮试剂：对氨基苯磺酰胺（又称磺胺）对氨基苯磺酸 偶合(偶联)试剂：萘胺 N-(1-萘基)乙二胺,原理：在酸性介质中，HNO2与重氮试剂（对氨基 苯磺酰胺）进行重氮化反应，生成重氮盐，然后 重氮盐与偶合试剂（N-(1-萘基)乙二胺）进行偶 合反应，生成红色的偶氮化合物，其颜色深浅与 NO2-N含量成正比，可用比色法测定。,此法吸收峰为520nm，测定范围0-0.6mg/L。酸度要求pH1.5

15、-1.6，提高酸度可加速重氮化反应，但延缓偶合反应。加温可促进反应，但使颜色的稳定性下降。一般25C下，10分钟即达最大值。,土壤无机氮的测定铵态氮的测定：1、扩散法：将土壤放在扩散皿的外室，加入一定量的MgO悬 液，在室温下扩散24小时，然后滴定内室H3BO3 所吸收的NH4+。该法是利用MgO的弱碱性（pH 11），在扩散皿中 直接与土壤作用，使NH3逸出，而不破坏土壤胶体 和有机质，而且是在室温下进行的。,评价：优点是设备简便，不必蒸馏，适用于大批 样品的分析；测定NH4-N的范围为50-300g(含 量低的样品)。但因是固体样品直接与MgO作用，不易均匀，重现性不好；用浸提剂浸提时，因

16、 浸提液中NH4+含量少而不易准确测定。,2、蒸馏法（浸提-蒸馏法）：土样用2 mol L-1KCl溶液浸提，浸出液用蒸馏法 测定NH4+的含量，也用MgO碱化。因高温，不 易直接用土壤而用浸出液。吸取一定量的浸出液，在半微量定氮仪中加入 MgO悬液进行蒸馏，用H3BO3吸收逸出的NH3，再用标准HCl滴定。,这里不能用NaOH，因浸出液中有有机氮，加MgO碱化时不致使有机N水解成NH4+，若加NaOH碱化，有机N会水解成NH3。此法操作简便，易于控制，适用的NH4+范围为：10mg kg-1的土壤N，即含NH4+较高的土壤。蒸馏法还可以在MgO存在下直接作用于土壤，不预先浸提，但此法在弱碱蒸

17、馏时，仍可能使一些简单的有机N微弱水解成NH4+而被蒸出，使结果偏高，不如用浸提后蒸馏法可靠。,3、靛酚蓝比色法：方法原理：土壤浸出液中的NH4-N在碱性介质中与 次氯酸盐（Na）和苯酚作用，生成水溶性的染料 靛酚蓝，兰色的强度与NH4-N的含量成正比，可 用比色法测定。,比色条件：（1）碱性介质中反应，要求pH 10.5-11.7。（2）以硝普钠为催化剂，可以加速显色速度和增 加兰色深度以及稳定性。硝普钠为：亚硝基铁氰化钠，或称亚硝酰基五氰 基合铁（III）酸钠，Na2Fe（CN）5NO，有毒。,（3）显色和稳定时间：在室温下（20C）一般显色时间约为1小时，但要 完全显色约需2-3小时，所

18、以加入试剂后静置1小时 即可比色。稳定时间为24小时，或24小时以上。为加速显色，也可在40C下加热，半小时即可显色。,（4）干扰离子：因在碱性下显色，很多金属离子都有干扰，可用 EDTA等螯合剂来掩蔽。（5）测定范围：mg/L；比色波长：625nm。,评价 优点：兰色稳定，比色液为真溶液，灵敏度高；准确度、精密度高；干扰离子可用EDTA掩蔽。缺点：试剂不稳定，须冷藏，或当天配制；试剂有毒；显色时间稍长。,4、纳（奈）氏试剂比色法（Nessler）：方法原理：纳氏试剂的主要成分是四碘汞酸钾（K2HgI4），微量的NH3在强碱性条件下（pH 11）与纳氏试剂作用生成橙色的碘化氨基亚汞（络合物 Hg2O(NH2I)）：NH3+2 K2HgI4+3 KOH=O NH2I+7 KI+2 H2O 铵含量高时，生成的碘化氨基亚汞为橙黄色沉淀；铵含量低时，则仅使溶液呈黄色的胶体溶液，黄色 的深浅与铵浓度成正比，可用比色法定量。,反应条件：（1）在强碱性条件下形成络合物，pH 4不显色，pH 4-11之间，随pH值增加颜色加深，pH 11颜 色稳定。故要求pH达到11左右（纳氏试剂已包含 有碱KOH）。（2）因在碱性下反应，Cu2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+有干扰，可用EDTA或酒石酸钾钠掩蔽。（3）显色时间：5分钟；稳定时间：20小时（4）工作范围：0.2-3 mg L-1,