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1、土壤氮的测定 刘小锋 本章学习要求本章学习要求v掌握土壤有效氮的分析意义掌握土壤有效氮的分析意义v了解土壤有效氮的测定方法了解土壤有效氮的测定方法v掌握碱解氮的测定方法掌握碱解氮的测定方法 概概 述述一、土壤氮的含量、形态一、土壤氮的含量、形态二、土壤氮的主要分析项目二、土壤氮的主要分析项目一、土壤氮的含量、形态一、土壤氮的含量、形态1. 含量含量 我国耕地的全氮量为千分数量级我国耕地的全氮量为千分数量级(0.x% )，一般为一般为0.1 % 0.2 % ( 1.0 2.0 gkg-1 ) 。 土壤含氮量主要受气候、植被、土壤质地、土壤含氮量主要受气候、植被、土壤质地、耕作制度等因素影响，特别
2、是水热条件。耕作制度等因素影响，特别是水热条件。 土壤有机质是土壤氮的自然供应库。土壤全土壤有机质是土壤氮的自然供应库。土壤全氮量与土壤有机质含量之间有一定的相关性，氮量与土壤有机质含量之间有一定的相关性，约占土壤有机质含量的约占土壤有机质含量的5%左右，故可以从有左右，故可以从有机质测定结果来估计土壤全氮的近似值。机质测定结果来估计土壤全氮的近似值。 概概概概 述述述述一、土壤中氮的含量、形一、土壤中氮的含量、形一、土壤中氮的含量、形一、土壤中氮的含量、形态态态态2. 形态形态n有机态氮有机态氮 95% 组成：半分解的有机质、微生物躯体和腐殖质组成：半分解的有机质、微生物躯体和腐殖质 形态：
3、已经分离鉴定出的含氮化合物单体有氨基酸、嘌形态：已经分离鉴定出的含氮化合物单体有氨基酸、嘌呤、嘧啶以及微量存在的叶绿素及其衍生物、磷脂、各呤、嘧啶以及微量存在的叶绿素及其衍生物、磷脂、各种胺、维生素等。大约有一半以上的有机氮以何种形态种胺、维生素等。大约有一半以上的有机氮以何种形态存在还不清楚。存在还不清楚。 矿化作用矿化作用 年矿化率年矿化率1%3% n无机态氮无机态氮 15% 形态：固定态铵、交换性铵、形态：固定态铵、交换性铵、NO3-、NH4+、NO2- 、NOx。 旱田中以旱田中以NO3-N为主，水田中以为主，水田中以NH4+-N为主。含量：几为主。含量：几几十几十ppm （mgkg-
4、1）。）。概概概概 述述述述一、土壤中氮的含量、形一、土壤中氮的含量、形一、土壤中氮的含量、形一、土壤中氮的含量、形态态态态二、土壤氮的主要分析项目二、土壤氮的主要分析项目1. 土壤全氮量土壤全氮量 通常用于衡量土壤氮素的基础肥力通常用于衡量土壤氮素的基础肥力2. 土壤有效氮量土壤有效氮量 反映土壤近期内氮素供应情况。与作物的生长反映土壤近期内氮素供应情况。与作物的生长有一定的相关性，因而对营养诊断和推荐施肥具有一定的相关性，因而对营养诊断和推荐施肥具有指导意义。有指导意义。 土壤有效氮土壤有效氮，包括无机的矿物态氮和有机质中，包括无机的矿物态氮和有机质中易分解的、比较简单的部分有机氮，是易分
5、解的、比较简单的部分有机氮，是NH4+-N、NO3-N、氨基酸、酰胺和易水解的蛋白质氮的总、氨基酸、酰胺和易水解的蛋白质氮的总和，通常也称为和，通常也称为水解（性）氮水解（性）氮。 土壤速效氮土壤速效氮，主要指土壤有效氮中的无机矿物，主要指土壤有效氮中的无机矿物态氮，也就是，态氮，也就是， NH4+-N和和NO3-N 。概概概概 述述述述二、土壤氮的主要分析项二、土壤氮的主要分析项二、土壤氮的主要分析项二、土壤氮的主要分析项目目目目 土壤有效氮的测定土壤有效氮的测定一、一、 分析方法概述分析方法概述二、土壤水解性氮的测定二、土壤水解性氮的测定 碱解扩散法碱解扩散法一、分析方法概述一、分析方法概
6、述1. 生物方法：生物方法：(1) 生物培养法生物培养法： 好气培养法好气培养法： 取一定量的土壤，在适宜的温度、水分、通取一定量的土壤，在适宜的温度、水分、通气条件下培养，测定培养过程中释放出的无机态气条件下培养，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。即，在培养之前和培养之后测定土壤中铵态氮和硝态氮总量，两者之和即为矿化氮。氮和硝态氮总量，两者之和即为矿化氮。 厌气培养法厌气培养法： 在淹水条件下进行培养，测定土壤中由铵化在淹水条件下进行培养，测定土壤中由铵化作用释放出的作用释放出的NH4+-N，即嫌气微生物在一定温，即嫌气微生物在一定温度矿化土壤有机氮成
7、为度矿化土壤有机氮成为NH4+-N。 土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定一、一、一、一、 分析方法概述分析方法概述分析方法概述分析方法概述方法评价方法评价： 与好气培养法相比，厌气培养过程的与好气培养法相比，厌气培养过程的条件控制易掌握，不需要考虑通气条件和条件控制易掌握，不需要考虑通气条件和严格的水分控制，方法比较简单，结果的严格的水分控制，方法比较简单，结果的再现性也比较好，且与作物吸氮量和作物再现性也比较好，且与作物吸氮量和作物产量有很好的相关性，因而更适合于例行产量有很好的相关性，因而更适合于例行分析。分析。(2) (2) 同位素测定法同位素测定法： 用用1515
8、N N标记肥料，在作物吸收后，测定标记肥料，在作物吸收后，测定植物体中来自于肥料的氮素及总氮，以二植物体中来自于肥料的氮素及总氮，以二者差值来估计土壤有效性氮量。者差值来估计土壤有效性氮量。土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定一、一、一、一、 分析方法概述分析方法概述分析方法概述分析方法概述2. 化学方法：化学方法： 土壤中氮的释放主要受微生物活动的控制，土壤中氮的释放主要受微生物活动的控制，化学浸提剂不能像微生物那样有选择性地释放土化学浸提剂不能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，壤中某部分的有效氮，因此，化学方法只能用来化学方法只能用来模拟估计土壤有效
9、氮的供应。模拟估计土壤有效氮的供应。水解氮常被看作土水解氮常被看作土壤易矿化氮，测定方法有两种：壤易矿化氮，测定方法有两种：(1) (1) 酸水解法酸水解法 丘林法丘林法 如用如用0.5 mol0.5 molL L-1-1 H H2 2SOSO4 4水解提取，得到的溶水解提取，得到的溶液用液用K K2 2CrCr2 2O O7 7氧化，再进行蒸馏。氧化，再进行蒸馏。说明：对说明：对有机质含量高的土壤有机质含量高的土壤，测定结果与作物，测定结果与作物有良好的相关性有良好的相关性; ;但对于有机质缺乏的土壤，测但对于有机质缺乏的土壤，测定结果并不十分理想。对石灰性土壤更不合适，定结果并不十分理想。
10、对石灰性土壤更不合适，而且操作复杂、费时。不适合例行分析。而且操作复杂、费时。不适合例行分析。土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定一、一、一、一、 分析方法概述分析方法概述分析方法概述分析方法概述(2) 碱水解法碱水解法：碱解扩散法碱解扩散法：用扩散皿，以用扩散皿，以1molL-1或或2molL-1 NaOH进行碱进行碱解扩散。解扩散。特点：碱解、扩散、吸收同时进行，操作简便，特点：碱解、扩散、吸收同时进行，操作简便，分析速度快，结果的再现性好。分析速度快，结果的再现性好。碱解蒸馏法碱解蒸馏法：加还原剂加还原剂(FeSO4-Zn粉等粉等)和和1molL-1 NaOH进行进行
11、还原和碱解，最后将还原和碱解，最后将NH3蒸馏出来。蒸馏出来。 特点：结果的再现性较好。特点：结果的再现性较好。土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定一、一、一、一、 分析方法概述分析方法概述分析方法概述分析方法概述方法评价方法评价： 生物培养法测定的是生物培养法测定的是土壤中氮的潜在供应能土壤中氮的潜在供应能力力，由于是在模拟大田情况下进行的，所释出有，由于是在模拟大田情况下进行的，所释出有效氮比较符合田间实际，因而测出的结果与作物效氮比较符合田间实际，因而测出的结果与作物有较高的相关性，但是，方法较繁，且费时。有较高的相关性，但是，方法较繁，且费时。 化学方法是用化学的方
12、法来化学方法是用化学的方法来模拟生物的反应模拟生物的反应，快速简便，但由于对易矿化氮的了解不够，浸提快速简便，但由于对易矿化氮的了解不够，浸提剂的选择往往剂的选择往往缺乏理论依据缺乏理论依据，测定的结果与作物，测定的结果与作物生长的相关性不及生物培养法。生长的相关性不及生物培养法。土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定一、一、一、一、 分析方法概述分析方法概述分析方法概述分析方法概述二、土壤水解性氮的测定二、土壤水解性氮的测定 碱解扩散法碱解扩散法1. 方法原理方法原理 在扩散皿中，用在扩散皿中，用1.0 mol L-1 NaOH水水解土壤，使土壤中的解土壤，使土壤中的易水解
13、氮（潜在有效氮）易水解氮（潜在有效氮）碱解转化为碱解转化为NH3。NH3扩散后以扩散后以H3BO3溶液吸溶液吸收，用标准酸溶液滴定，计算土壤中碱解氮收，用标准酸溶液滴定，计算土壤中碱解氮的含量。的含量。土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法2. 方法特点方法特点u 不包括土壤中的不包括土壤中的NO3-N。 若要包括若要包括NO3-N ，测定时需加，测定时需加FeSO47H2O粉，并以粉，并以Ag2SO4为催化剂，使为催化剂，使NO3-N还原成还原成NH4+-N。由于。由于FeSO4需要消耗部分需要消耗部分NaOH，所以，
14、所以测定时需要提高测定时需要提高NaOH 溶液的浓度。溶液的浓度。例如，例如，2g土加土加1.07molL-1 NaOH 10ml、0.2g FeSO47H2O粉和粉和0.1ml饱和饱和Ag2SO4溶液进行碱溶液进行碱解还原。解还原。 土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法3. 仪器及设备仪器及设备扩散皿、半微量滴定管、恒温箱扩散皿、半微量滴定管、恒温箱 土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法微量扩散皿平面图微量扩散皿平面图外室外室内室内室外室外室
15、内室内室微量扩散皿横断面图微量扩散皿横断面图土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法4. 试剂试剂1.0mol/L氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液20 gL-1 H3BO3指示剂溶液指示剂溶液碱性胶液碱性胶液0.005或或0.0025molL-1 H2SO4标准溶液标准溶液硫酸亚铁硫酸亚铁土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法5. 操作步骤操作步骤1、称取通过、称取通过1mm筛孔的风干土样筛孔的风干土样2.00g，均匀铺在，均匀铺在扩散皿扩散皿外室外室，水平
16、地轻轻旋转扩散皿，使样品铺平。，水平地轻轻旋转扩散皿，使样品铺平。2、在扩散血、在扩散血内室内室中加入中加入2ml 2硼酸溶液（已经加入硼酸溶液（已经加入指示剂，呈紫红色的硼酸），然后在指示剂，呈紫红色的硼酸），然后在皿的外室边缘皿的外室边缘涂上特制胶水，迅速加入涂上特制胶水，迅速加入10ml 1.0molL-1 NaOH于于皿的皿的外室中外室中，立即用，立即用毛玻璃盖严毛玻璃盖严，并旋转毛玻璃数，并旋转毛玻璃数次，以使毛玻璃与皿边缘完全粘合。次，以使毛玻璃与皿边缘完全粘合。3、在台面上，轻轻旋转扩散皿，使溶液与土壤充分、在台面上，轻轻旋转扩散皿，使溶液与土壤充分混匀，随后放入混匀，随后放入4
17、0保温箱中，保温箱中，24小时后取出，再小时后取出，再用用H2SO4标准液滴定内室硼酸中所吸收的氮量（由标准液滴定内室硼酸中所吸收的氮量（由蓝色滴到微红色）。蓝色滴到微红色）。 同时做空白试验，校正试剂和同时做空白试验，校正试剂和滴定误差。滴定误差。 土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法6. 结果计算结果计算土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法公式中：公式中： C-标准酸的浓度（标准酸的浓度（molL-1）；）；V-滴定样品时用去硫酸的毫升数；
18、滴定样品时用去硫酸的毫升数；14-氮原子的摩尔质量（氮原子的摩尔质量（gmol-1）；）；1000-换算成每千克样品中氮的毫克数；换算成每千克样品中氮的毫克数；V0-空白滴定用去硫酸的毫升数空白滴定用去硫酸的毫升数; m-样品质量（样品质量（g）。）。7. 注意事项注意事项(1)(1)滴定前首先要检查滴定管的下端是否充滴定前首先要检查滴定管的下端是否充有气泡。若有，首先要把气泡排出。有气泡。若有，首先要把气泡排出。(2)(2)滴定时，标准酸要逐滴加入，在接近终滴定时，标准酸要逐滴加入，在接近终点时，用玻璃棒从滴定管尖端沾取少量点时，用玻璃棒从滴定管尖端沾取少量标准酸滴入扩散皿内。标准酸滴入扩散皿内。(3)(3)特制胶水一定不能沾污到内室，否则测特制胶水一定不能沾污到内室，否则测定结果将会偏高。定结果将会偏高。(4)(4)扩散皿在抹有特制胶水后必须盖严，以扩散皿在抹有特制胶水后必须盖严，以防漏气。防漏气。土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定土壤有效氮测定二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法二、碱解扩散法
