(空蒸)。待消煮液冷却后,将消煮液全部转入蒸馏器内,并用少量水洗涤开氏瓶4~5次(总用水量不超过35ml)于150ml三角瓶中,加入10ml 2%硼酸-指示剂混合液,放在冷凝管末端,管口置于硼酸液面以上2~3cm处,然后向蒸馏水瓶内加入20ml 10mol L-1氢氧化钠溶液,同入蒸气蒸馏,待馏出液体积约40ml时,即蒸馏完毕,用少量已调节至pH4.5的水冲洗冷凝管的末端。
⑤ 滴定:用0.01mol L-1盐酸标准溶液(或硫酸标准溶液)滴定馏出液,由蓝绿色滴定至刚变为红紫色。记录所用酸标准溶液的体积(ml)。空白测定滴定所用酸标准溶液的体积一般不得超过0.40ml。 3.5结果计算
全氮% =[(V-V0)×c×0.014 /m]×100
式中:V—滴定试液时所用酸标准溶液的体积,ml; V0—滴定空白时所用酸标准溶液的体积,ml; 0.014—氮原子的毫摩尔质量,g; c—酸的标准溶液浓度,mol/L; m—土壤烘干试样质量,g;
平行测定结果,用算术平均值表示,保留小数点后两位。
平行测定结果的相差:土壤含氮量大于 0.1%时,不得超过 0.005%;含氮 0.1~0.06%时,不得超过 0.004%;含氮小于 0.06%时,不得超过 0.003%。 注:所用酸体积最好在 5—10ml 以内,否则应改变酸的浓度或称样量。 3.6注意事项
① 土壤全氮测定不宜用烘干试样,因为烘干过程中可能使全氮量发生变化。但测定结果一般应也烘干试样为基础计算,故须另测试样的含水量。
② 试样的粒径,这里采用0.25mm孔径筛,但如果含量过高,称量﹤0.5g时,则应通过0.149mm孔径筛。
③ 一般土壤中硝态氮的含量不超过全氮量的1%,故可忽略不计。如硝态氮的含量高,则要用高锰酸钾和铁粉预处理,硝态氮的回收率在90%以上。
④ 消煮的温度应控制在360~400℃范围内,超过400℃,能引起硫酸铵的热分解而导致氮素损失
⑤ 试验证明,试样加入5ml硫酸和1.8g加速剂,可以缩短消煮时间和获得可靠的测定结果。
⑥ 蒸馏氨时,采用将冷凝管末端置于液面以上2~3cm处,经试验这样做可以定量地回收3mg以下的氮,而插入与不插入硼酸液面以下的测定结果无明显的差异。但这样可房子硼酸倒吸。
⑦ 可以使用国内外生产的能达到同样效果的各类定氮蒸馏装置。
4.碱解氮测定—碱解扩散法 4.1 实验原理:
土壤水解性氮或称碱解氮包括无机态氮(铵态氮、硝态氮)及易水解的有机态氮(氨基酸、酰铵和易水解蛋白质)。用碱液处理土壤时,易水解的有机氮及铵态氮转化为氨,硝态氮则先经硫酸亚铁转化为铵。以硼酸吸收氨,再用标准酸滴定,计算水解性氮含量。
扩散皿中,用1.2mol/LNaOH(水田)或1.8mol/LNaOH(旱土)处理土壤,使易水解态氮(潜在有效氮)碱解转化为NH3,NH3扩散后为H2BO3所吸收,再用标准酸溶液滴定,计算出土壤中碱解氮的含量。
水田土壤中硝态氮极少,不需加硫酸亚铁粉,用1.2mol/LNaOH碱解即可。但测定旱地土壤中碱解氮含量时,必须加硫酸亚铁,使硝态氮还原为铵态氮。同时,由于硫酸亚铁本身能中和部分NaOH,因此不需用1.8mol/LNaOH。 4.2仪器试剂:
电子天平、扩散皿、毛玻璃、恒温箱、半微量滴定管(5毫升)、1mm土壤筛、烧杯、氢氧化钠、硼酸、硫酸、硫酸亚铁、溴甲酚绿、甲基红、碱性甘油、乙醇、K2CO3、阿拉伯胶。 4.3试剂配制
(1)1.07molL-1Na0H:称取42.8克NaOH溶于水中,冷却后稀释至1升。
(2)2%H3BO3指示剂溶液:称取H3BO3 20克加水900毫升,稍稍加热溶解,冷却后,加入混合指示剂20毫升(0.099克溴甲酚绿和0.066克甲基红溶于100毫升乙醇中)。然后以0.1molL-1NaOH调节溶液至红紫色(pH约为5)最后加水稀释至1000毫升,混合均匀贮于瓶中。
(3)0.005molL-1H2SO4标准液:取浓H2S04 1.42毫升,加蒸馏水5000毫升,然后用标准碱或硼砂(Na2B407·10H2O)标定之。
(4)碱性甘油:加40克阿拉伯胶和50毫升水于烧杯中,温热至70—80℃搅拌促溶,冷却约1小时,加入20毫升甘油和30毫升饱和K2CO3水溶液,搅匀放冷,离心除去泡沫及不溶物,将清液贮于玻璃瓶中备用。
或:阿拉伯胶水溶液(称取10g粉状阿拉伯胶,溶于15ml蒸馏水中)10份,甘油10份,饱和碳酸钾5份,混合即成(最好放在盛有浓硫酸的干燥器中,以除去氨)。
(5)硫酸亚铁粉:FeSO4.7H2O(三级)磨细,装入玻璃瓶中,存于阴凉处。 4.4方法步骤
(1)称取通过1毫米筛的风干土样2克(精确到0.01克)和硫酸亚铁粉剂0.2克均匀铺在扩散皿外室,水平地轻轻旋转扩散皿,使土样铺平。
(2)在扩散皿的内室中,加入2毫升2%含指示剂的硼酸溶液,然后在皿的外室边缘涂上碱性甘油,盖上毛玻璃,并旋转之,使毛玻璃与扩散皿边缘完全粘合,再慢慢转开毛玻璃的一边,使扩散皿露出一条狭缝,迅速加入10毫升1.07molL-1NaOH液于扩散皿的外室中,立即将毛玻璃旋转盖严,在实验台上水平地轻轻旋转扩散皿,使溶液与土壤充分混匀,并用橡皮筋固定;随后小心放入40℃的恒温箱中。 (3)24小时后取出,用微量滴定管以0.005molL-1的H2SO4标准液滴定扩散皿内室硼酸液吸收的氨量,其终点为紫红色。
(4)另取一扩散皿,做空白试验,不加土壤,其他步骤与有土壤的相同。 4.5计算结果
C×(V-V0) ×14
土壤中水解氮(mgkg-1)=——————————— ×1000 W C—— H2S04标准液的浓度
V—— 样品测定时用去H2S04标准液的体积 V0—— 空白测定时用去H2S04标准液的体积 14—— 氮的摩尔质量 1000—— 换算系数
W—— 土壤重量(克)
土壤水解性氮(mgkg-1) 等级 <25 极低 25—— 30 低 50—— 100 中等 100—— 150 高
4.6注意事项:
在测定过程中碱的种类和浓度、土液比例、水解的温度和时间等因素对测得值的高低,都有一定的影响。为了要得到可靠的、能相互比较的结果,必须严格按照所规定的条件进行测定。
扩散皿内室加2%硼酸,并滴加1滴定氮混合指示剂后,溶液必须显微红色,否则须重做。
特质胶水碱性很强,在涂胶水和洗涤扩散皿时,必须特别小心,谨防污染内室造成错误。
滴定时要用干净玻璃棒小心搅动吸收液,切不可摇动扩散皿。 扩散皿外室加入碱液后,操作必须小心,谨防碱液溅入内室。 5.全钾测定——碱熔—火焰光度法 5.1概述:
矿物结构钾:是土壤中钾的主要存在形态,其含量占土壤全钾量的98%左右,主要存在于铝硅酸盐,如长石、云母等矿物中。这些钾一般不溶于水,也不能被 溶液中的阳离子所代替,作物不能直接吸收利用,所以又叫无效钾。 非交换态钾(难交换态钾):主要指层状硅酸盐矿物层间和颗粒边缘的那一部分钾。它是速效钾的贮备,能逐渐转化为被植物吸收利用的速效钾,所以叫缓效钾。这种钾一般用1 mol/L HNO3提取(或0.5 mol/L HCl…..), 提取的钾量与作物的吸钾量有良好的相关性。由于易转变为速效钾,所以常把缓效钾作为土壤钾素供应潜力的指标。我国缓效钾含量一般在40-1400mg/kg,北京地区600-800mg/kg。
水溶性及交换性钾:这两种形态的钾统称速效钾,其中水溶性钾很少,交换性钾可占速效钾总量的95%以上。速效钾一般占土壤全钾量的1-2%。 5.2方法:
5.2.1 碱熔法(NaOH法)分解样品:样品分解完全,可用Ag(Ni)坩埚,熔融温度低(750℃),操作简便,试液可测全钾及全磷。本法也要作空白测定。
四苯硼钠法适于测定含钾量高的样品,如植物、肥料等。火焰光度法属简单的发射光谱法,适于测定低浓度范围的钾。此法测定速度快、简便、灵敏、准确,是现在普遍采用的测钾方法。 5.2.2仪器试剂:
银坩埚,火焰光度计,无水酒精,H2SO4(1:3)溶液;HCL(1:1)溶液;0.2mol/l H2SO4溶液;100μg/ml K标准溶液; 5.2.3试剂配制
100μg/ml K标准溶液:准确称取KCL(分析纯,110?C烘2h)0.1907g溶解于水中,在容量瓶中定容至1L储于塑料瓶中。吸取100μg/ml K标准溶液2,5,10,20,40,60ml分别放入100ml的容量瓶中,加入与待测液中等量试剂成分,使标准液中离子或分子待测液相近[0.4 gNaOH, 1ml H2SO4(1:3)]用于定容至100ml,此为β钾分别为2,5,10,20,40,60μg/ml系列标准液。
5.2.4操作步骤:
(1)待测液准备:称取烘干土(100目)约0.2500g,于银坩埚中,用无水酒精稍湿润样品,然后加NaOH,2.0g ,平铺土样表面(防吸湿)坩埚加盖留一小缝放在高湿电炉里,先一低温加热,然后逐渐升高至450?C,保持此温度15min。坩埚冷却后,加水10ml,加热至80?C左右,待熔块溶解后,在煮5 min,转入50ml容量瓶中,然后用少量0.2mol/l H2SO4清洗数次,使中体积约40ml ,加HCL 5滴和H2SO4 5ml ,用水定容过滤。
(2) 测定:吸取待测液5或10ml 于50ml 容量瓶中,用水定容,直接在火焰广度计上测定
(3) 标准曲线制定:将配制的钾标准系列溶液,一浓度最大一个滴定到火焰光度计满度,从稀到浓依次进行测定,记录检流计读数,以检流计读数为纵坐标,μg/ml K为横坐标,绘制标线。 5.2.5计算结果:
土壤全钾量(g/kg)=(ρ*测读液定容体积*分取倍数)/(m*103)
6.速效钾测定——NH4Ac浸提—火焰光度法或NaNO3浸提-四苯硼钠比浊法
6.1方法概述:
根据钾存在的形态和作物吸收利用的情况,可分为速效钾(水溶性钾、交换性钾),缓效钾(非交换态钾)和无效钾(矿物结构钾)三类,速效钾可被当季作物吸收利用,无效钾是土壤钾的主要贮藏形态,不能被作物直接吸收利用。土壤全钾的含量只能说明土壤钾总贮量的丰缺,不能说明对当季作物的供钾情况一般土壤中全钾并不少,但速效性钾则仅20~200mgkg-1K,不到全钾量(华北平原耕层土壤全钾大约在1.7~2.2%K,或2.0~2.6%K2O)的1~2%。为了判断土壤钾供应情况以及确定是否需用钾肥及其施用量,土壤速效钾的测定是很有意义的。 土壤速效钾的95%左右是交换性钾,水溶性钾仅占极少部分,因NH4+和K+的半径相近,以NH4+取代交换性K+时所得结果比较稳定,重现性好,能将土壤表面的交换性钾和粘土矿物晶格间非交换性钾分开,不因淋洗次数或浸提时间的增加而明显增加出的钾量,目前国内外广泛采用的浸提剂是1molL-1NH4Ac溶液。另外待测液可直接用火焰光计测定而无干扰。 在无火焰光度计时,可用1molL-1NaNO3浸提—四苯硼钠比浊法测定土壤速效钾此法测值1molL-1NH4Ac法低,分级指标须另订。 6.2 1molL-1NH4Ac浸提—火焰光度法 6.2.1方法原理:
用中性的1molL-1NH4Ac溶液浸提土壤时,NH4+与土壤胶体表面的K+进行交换,连同水溶性K+一起进入溶液。浸出液中的K可直接用火焰光度法测定。 6.2.2 仪器试剂:
火焰光度计、三角瓶、定性滤纸、pH计、天平、容量瓶、醋酸铵、醋酸、氨水、氯化钾、 6.2.3 试剂配制
(1)1molL-1NHAc(pH7.0) 77.08gCH3COONH4(化学纯),溶于900ml水,用稀Hac或NH4OH调节至pH7.0,然后稀释至1升。调节pH值的具体方法如下:取出50ml 1molL-1 NH4Ac溶液,以1∶1NH4OH或1∶4 HAc调至pH7.0(用pH计测试)。根据50ml NH4Ac所用NH4OH或 HAc的ml数,算出所配溶液的
大概需要量,将全部溶液调至pH7.0。
(2)K标准溶液 0.1907gKCl(分析纯,110℃烘干2h)溶于1molL-1NH4Ac 溶液中,并用此溶液定容至1升,其CK = 100mgL-1。
用时准确吸取100mgkg-1标准溶液0,1,2.5,5,10,20ml,分别放入50ml容量瓶中,用1molL-1 NH4Ac溶液定容,即得0,2,5,10,10,40mgL K标准系列溶液,贮于塑料瓶中保存。 6.2.4 操作步骤
称取风干土样(1mm)5.00g于150ml三角瓶中,加入50ml 1molL-1NH4Ac溶液,用塞塞紧,振荡30min,用干的定性滤纸过滤,以小三角瓶或小烧杯收集滤液后,与K标准系列溶液一起在火焰光度计上测定,记录检流计读数。绘制校准曲线或计算直线回归方程。 6.2.5结果计算
土壤速效钾,mgKg-1 = CK ×V/m
式中:CK——从校准曲线或回归方程求得的待测液钾浓度(mgL-1) V——浸提剂体积(ml) m——称样量(g)
如果浸出液中钾的浓度超过测定范围,应用1molL-1NH4Ac稀释后测定,其测定结果应乘以稀释倍数。 6.2.6注释
(1)1molL-1NH4Ac法测定结果的评价标准是:
(mgkg-1K) < 30 30~60 100~160 > 160 供K水平 极低 中 高 极高
(2)含NH4Ac的K标准溶液及浸出液不宜久放,以免长霉,影响测定结果。 6.3 1 molL-1NaNO3浸提—四苯硼钠比浊法 6.3.1方法原理:
用四苯硼钠比浊法测定速效钾时,NH4+有干扰,故浸提剂不宜用NH4Ac,而用1molL-1 NaNO3溶液。浸出液中的K+,在微碱性介质中与四苯硼钠(NaTPB)反应,生成溶解度很小的微小颗粒四苯硼钾(KTPB)白色沉淀:
K+ + [B(C6H5)4] - = K[B(C6H5)4] ?
根据溶液的浑浊度,可用比浊法测定钾的量。待测液含K+ 3-20mgkg-1范围内符合比尔定律。
浸出液中如有NH4+存在,也将生成四苯硼铵白色沉淀(NH4TPB),干扰钾的测定。消除NH4+的干扰可在碱性条件下用甲醛排蔽,因为二者能缩合生成水溶性的、稳定的六亚甲基四胺:
4NH3 + 6HCHO = (CH2)6N4 + 6H2O
浸出液中如有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+等金属离子存在,在碱性溶液中有会生成碳酸盐或氢氧化物沉淀而干扰测定,可加EDTA掩蔽。 6.3.2仪器试剂:
分光光度计、比色杯、天平、三角瓶、胶头滴管、移液管、洗耳球、硝酸钠、甲醛、EDTA、四苯硼钠、氯化钾、硼砂等。 6.3.3 试剂配制
(1)1molL-1NaNO3浸提剂 85.0gNaNO3(化学纯)溶于水中,稀释至1升。