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土壤中氮含量的測(cè)定分析
論文關(guān)鍵詞：土壤；全氮；測(cè)定方法
論文摘要：概述了土壤中氮元素的存在形式、土壤全氮、無(wú)機(jī)氮(包括銨態(tài)氮、硝態(tài)氮)水解氮、酰胺態(tài)氮的測(cè)定方法。
土壤是作物氮素營(yíng)養(yǎng)的主要來(lái)源，土壤中的氮素包括無(wú)機(jī)態(tài)氮和有機(jī)態(tài)氮兩大類(lèi)， 其中95%以上為有機(jī)態(tài)氮，主要包括腐殖質(zhì)、蛋白質(zhì)、氨基酸等。小分子的氨基酸可直接被植物吸收，有機(jī)態(tài)氮必須經(jīng)過(guò)礦化作用轉(zhuǎn)化為銨，才能被作物吸收，屬于緩效氮。
土壤全氮中無(wú)機(jī)態(tài)氮含量不到 5%，主要是銨和硝酸鹽，亞硝酸鹽、氨、氮?dú)夂偷趸锏群苌佟４蟛糠咒@態(tài)氮和硝態(tài)氮容易被作物直接吸收利用，屬于速效氮。無(wú)機(jī)態(tài)氮包括存在于土壤溶液中的硝酸根和吸附在土壤顆粒上的銨離子，作物都能直接吸收。土壤對(duì)硝酸根的吸附很弱，所以硝酸根非常容易隨水流失。在還原條件下，硝酸根在微生物的作用下可以還原為氣態(tài)氮而逸出土壤，即反硝化脫氮。部分銨離子可以被粘土礦物固定而難以被作物吸收，而在堿性土壤中非常容易以氨的形式揮發(fā)掉。土壤腐殖質(zhì)的合成過(guò)程中，也會(huì)利用大量無(wú)機(jī)氮素，由于腐殖質(zhì)分解很慢，這些氮素的有效性很低。
土壤中的氮素主要來(lái)自施肥、生物固氮、雨水和灌溉水，后二者對(duì)土壤氮貢獻(xiàn)很小，施肥是耕作土壤氮素的主要來(lái)源，而自然土壤的氮素主要來(lái)自生物固氮。
土壤含氮量受植被、溫度、耕作、施肥等影響，一般耕地表層含氮量為 0.05%～0.30%，少數(shù)肥沃的耕地、草原、林地的表層土壤含氮量在 0.50%～0.60%以上。我國(guó)土壤的含氮量，從東向西、從北向南逐漸減少。進(jìn)入土壤中的各種形態(tài)的氮素，無(wú)論是化學(xué)肥料，還是有機(jī)肥料，都可以在、化學(xué)和生物因素的作用下進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化。
1土壤全氮的測(cè)定
1.1開(kāi)氏法
近百年來(lái)，許多科學(xué)工作者對(duì)全氮的測(cè)定方法不斷改進(jìn)，提出了許多新方法，主要有重鉻酸鉀-硫酸消化法、高氯酸-硫酸消化法、硒粉-硫酸銅-硫酸消化法。但開(kāi)氏法目前仍作為一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法，此法容易掌握，測(cè)定結(jié)果穩(wěn)定，準(zhǔn)確率較高。
開(kāi)氏法測(cè)氮的原理為：在鹽類(lèi)和催化劑的參與下，用濃硫酸消煮，使有機(jī)氮分解為銨態(tài)氮。堿化后蒸餾出來(lái)的氨用硼酸吸收，以酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，求出土壤全氮含量（不包括硝態(tài)氮）。含有硝態(tài)和亞硝態(tài)氮的全氮測(cè)定，在樣品消煮前，需先用高錳酸鉀將樣品中的亞硝態(tài)氮氧化為硝態(tài)氮后，再用還原鐵粉使全部硝態(tài)氮還原，轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮。其中硫酸鉀在消煮過(guò)程中可提高硫酸沸點(diǎn)，硫酸銅起催化作用，以加速有機(jī)氮的轉(zhuǎn)化。硒粉是高效催化劑，可縮短轉(zhuǎn)化時(shí)間。但此法操作繁瑣，測(cè)定一個(gè)樣品大約需要40~60min，不適合大批量樣品分析，也不適合處理固定態(tài)氮和硝態(tài)氮含量較高的土壤。
1.2土壤肥力測(cè)定儀法
1.2.1樣品預(yù)處理。土壤樣品去除草根、石塊后放于塑料薄膜上，自然風(fēng)干，四分法研磨后過(guò)0.15mm篩備用。
1.2.2樣品分析。樣品分析采用土壤肥力儀和TOC儀測(cè)定法。
準(zhǔn)確稱(chēng)取0.5０g土樣置于50ml三角瓶中，滴加水濕潤(rùn)，加3ml濃H2SO4和數(shù)滴雙氧水，架彎頸小漏斗，電爐加熱至H2SO4回流，待土樣變灰白，取下三角瓶，冷卻。將土樣全部移入50ml容量瓶，加水定容后澄清。
取5ml澄清液至50ml容量瓶，加3ml10mol/lNaOH，使溶液 pH 值≥12，再加水定容搖勻。取出約30ml溶液用氨敏電極測(cè)定全氮；同時(shí)用TOC儀測(cè)定樣品溶液全氮含量。以上測(cè)定過(guò)程重復(fù)5次。
2無(wú)機(jī)氮測(cè)定
2.1銨態(tài)氮的測(cè)定
2.1.1原理。目前一般采用KCl溶液提取法，其原理是將吸附在土壤膠體上的NH4+及水溶性NH4+浸提出來(lái)，再用MgO蒸餾。此法操作簡(jiǎn)便，條件容易控制，適于含NH4+-N較高的土壤。
2.1.2操作步驟。稱(chēng)取土樣10g，放入100ml三角瓶中，加2mol/lKCl溶液50ml，用橡皮塞塞緊，振蕩30min，立即過(guò)濾于50ml三角瓶中（如土壤NH4+-N含量低，可將土液比改為1:25）。 吸取濾液25ml放入半微量氮蒸餾器中，把盛有5ml 2%硼酸指示劑溶液的三角瓶放在冷凝管下，然后再加12%MgO懸濁液10ml于蒸餾器中蒸餾。以下步驟同全氮測(cè)定，同時(shí)做空白試驗(yàn)。
[1]
2.2硝態(tài)氮的測(cè)定
2.2.1原理。土壤中硝態(tài)氮是植物能直接吸收利用的速效性氮素,土壤中硝態(tài)氮測(cè)定方法有多種,其標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法為酚二磺酸法。此法的靈敏度和準(zhǔn)確率均較高。根據(jù)酚二磺酸與HNO3作用生成硝基酚二磺酸，此反應(yīng)物在酸性介質(zhì)中為無(wú)色，在堿性條件下為穩(wěn)定的黃色鹽溶液。但土壤中如含CL-在15mg/kg以上時(shí)，需加AgNO3處理，待測(cè)液中NO3--N的測(cè)定范圍為0.1０~2mg/kg。
2.2.2操作步驟。稱(chēng)取50g新鮮土樣放在500ml三角瓶中，加0.5０gCaSO4•2H2O和250ml水，塞后振蕩10min。放置幾分鐘后，將上清液用干濾紙過(guò)濾。吸取清液25~50ml于蒸發(fā)皿中，加約0.05gCaCO3，在水浴上蒸干、（如有色，可用水濕潤(rùn)，加10%H2O2消除），蒸干后冷卻，并迅速加入2ml酚二磺酸試劑，將皿旋轉(zhuǎn) ，使試劑接觸所有蒸干物，靜置10min，加水20ml，用玻璃棒攪拌，使蒸干物完全溶解。冷卻后，漸漸加入1:1NH4OH，并不斷攪拌，溶液呈微堿性（黃色），再多加2ml，然后將溶解液定量地移入100ml容量瓶中，加水定容，在分光光度計(jì)上用光徑1mm比色槽進(jìn)行比色，波長(zhǎng)為420 nm，以空白溶液調(diào)節(jié)儀器零點(diǎn)。
2.2.3工作曲線的繪制。分別取10mg/kg NO3--N標(biāo)準(zhǔn)液：0、1、2、5、10、15、20ml于蒸發(fā)皿中，在水浴上蒸干，與待測(cè)液相同操作，進(jìn)行顯色和比色，繪制工作曲線。
3水解氮的測(cè)定
3.1原理
在酸、堿條件下，把較簡(jiǎn)單的有機(jī)態(tài)氮水解成銨，長(zhǎng)期以來(lái)采用丘林的酸水解法，但此法對(duì)有機(jī)質(zhì)缺乏的土壤及石灰性土壤，測(cè)定結(jié)果不理想，而且手續(xù)繁瑣。堿解擴(kuò)散操作簡(jiǎn)便，還原、擴(kuò)散和吸收同時(shí)進(jìn)行，適于大批樣品的分析，且與作物需氮情況有一定相關(guān)性，所以目前推薦試用此法。
3.2操作步驟
稱(chēng)取風(fēng)干土（1mm）2g，置于擴(kuò)散皿外室，輕輕旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散皿，使土壤均勻鋪平。取2mlH3BO3指示劑放入擴(kuò)散皿內(nèi)室，然后在擴(kuò)散皿外室邊緣露出一條狹縫，迅速加入10ml 1mol/lNaOH溶液（如包括NO3--N，則測(cè)定時(shí)需加FeSO4•7H2O，并以Ag2SO4為催化劑，使NO3--N還原為 NO4--N），立即加蓋，用橡皮筋固定毛玻璃，隨后放入40±1℃恒溫箱中，24h后取出，小心打開(kāi)玻璃蓋，用0.005mol/l1/2H2SO4滴定吸收液。與此同時(shí)進(jìn)行空白試驗(yàn)。
4酰胺態(tài)氮的測(cè)定
凡含有酰胺基(－CONH2)或在分解過(guò)程中產(chǎn)生酰胺基的氮肥都可用此法(如尿素)測(cè)定。測(cè)定原理為：在硫酸銅存在下，在濃硫酸中加熱使試樣中酰胺態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，同時(shí)逸出CO2，最后加堿蒸餾測(cè)定氮的含量，尿素加酸水解的反應(yīng)式如下：
CO（NH2）2+2H2SO4+H2O=2NH4HSO4+CO2↑
如上所述，無(wú)機(jī)態(tài)氮在土壤氮素中所占比例很小。硝態(tài)氮含量在高肥力土壤中約為10~20mg/kg，低肥力土壤僅為5~10mg/kg；銨態(tài)氮主要以交換形式存在,一般也僅10~15mg/kg。而且無(wú)機(jī)態(tài)氮受土壤和氣候等因子的制約變化很大，以其作為土壤氮素豐缺指標(biāo)是不夠確切的。土壤有機(jī)態(tài)氮相比較穩(wěn)定，也是不斷礦化供給作物利用的氮素主要來(lái)源，其含量基本上接近全氮，故常常采用全氮含量作為土壤氮素豐缺指標(biāo)，根據(jù)土壤全氮含量及其與作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量關(guān)系的大量資料，土壤全氮量一般分<0.05%、0.05%~0.09%、0.1０%~0.19% 、0.2０%~0.29%、及>0.3０%五個(gè)等級(jí)。全氮<0.05%屬?lài)?yán)重缺氮，作物生長(zhǎng)細(xì)弱，葉片呈淺綠色，須及時(shí)增施氮肥。>0.2０%屬于氮素豐富，其作物生長(zhǎng)粗壯，葉色深綠。為了了解土壤氮素含量并使土壤保持肥力，定期測(cè)定土壤氮素含量是十分必要的。
參考文獻(xiàn)
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