土壤中氮素的总贮量及其存在状态,与作物的产量在某种条件下有一定的正相关。
土壤中氮素来源于四方面:动、植物残体的积累;有机、无机肥料的施用;土壤微生物及大气降水带入的氮。
从形态上可以分成有机态和无机态两类,其中能被植物吸收利用的无机态氮约占全氮量的5%,绝大部分以有机态存在的氮素,需要在微生物的活动下逐渐分解矿化后,才能被植物利用。
我国植物大部分缺氮,因此施氮肥在大部分土壤上都有显著肥效,分析全氮含量可以判断土壤肥力,为推荐施肥量作参考。
土壤、植株和其它有机体中全氮的测定通常都采用开氏消煮法,用硫酸钾-硫酸铜-硒粉作加速剂。
此法虽然消煮时间长,但控制好加速剂的用量,不易导致氮素损失,消化程度容易掌握,测定结果稳定,准确度较高,适用于常规分析。
1.2.3.1.开氏定氮法原理土壤中的含氮有机化合物在加速剂的参与下,经浓硫酸消煮分解,有机氮转化为铵态氮,碱化后把氨蒸馏出来,用硼酸吸收,标准酸滴定,求出全氮含量。
硫酸钾起提高硫酸溶液沸点的作用,硫酸铜起催化剂作用,加速有机氮的转化,硒粉是一种高效催化剂,用量不宜过多,否则会引起氮素损失。
该法的主要化学反应如下:1.2.3.2.主要仪器和试剂1.2.3.2.1.开氏瓶(50ml);半微量滴定管(10ml) 弯颈小漏斗;半微量定氮蒸馏器或普通定氮蒸馏仪;100ml三角瓶。
1.2.3.2.2.浓硫酸(相对密度1.84,三级)。
1.2.3.2.3.40%NaOH 称取工业用固体氢氧化钠(NaOH)420g,放入1000ml硬质烧杯中,加入约400ml蒸馏水,不断搅动(防止烧杯底部固结),溶解后转入塑料试剂瓶,加塞,防止吸收空气中CO2。
放置几天,待Na2CO3沉降后,将清液虹吸入盛有约200ml无C02的水的塑料试剂瓶中,加水至1000ml。
若用三级试制配置,则不用虹吸步骤,其它同上。
1.2.3.2.4.2%硼酸溶液称取20g硼酸(H3BO3,三级)用热蒸馏水(约60℃)溶解,冷却后稀释至1000ml,每L硼酸溶液中加入甲基红-澳甲酚绿混合指示剂20ml,并用稀酸或稀碱调节至紫红色(pH4.5)。
1.2.3.2.5.甲基红-溴甲酚绿混合指示剂0.099g溴甲酚绿和0.666g甲基红与玛瑙研钵中少量95%乙醇,研磨至指示剂完全溶解为止,最后加95%乙醇至100ml。
1.2.3.2.6.0.02或0.01NH2S04标准溶液先配制0.1NH2SO4溶液,标定后稀释5或10倍。
1.2.3.2.7.0.1NH2S04溶液的配制和标定每L水中注入3ml浓硫酸(三级),冷却,充分混匀。
将碳酸钠(Na2CO3,二级或一级)装在扁形称量瓶中,在160℃烘2h以上,用称量瓶称取0.16一0.24g样品(精础到0.0001g) 3份,分别放入250ml三角瓶,溶于30毫g水中,加1-2滴溴甲酚绿-甲基红棍合指示剂,用配好的0.1N酸溶液滴定至溶液由绿色变为紫红色,煮沸2-3min逐尽C02,冷却后继续滴定至溶液突变为葡萄酒红为终点。
同时做空白试验。
控下式计算,取3次平均值。
NH=W*2000/Na2CO3*(v-v0)=w/0.05300*(v-v0)式中W--称取Na2CO3重量,g;V--标定所用酸溶液体积,ml;V0 --空白试验所用酸溶液体积,ml。
1.2.3.2.8.混合催化剂称取硫酸钾(K2SO4~三级)100g,硫酸铜(CuSO4.H2O,三级)10g和硒粉lg,均匀混合后研磨,使通过80目筛,贮于瓶中。
1.2.3.3.操作步骤1.2.3.3.1.土样的消煮称取风干土样(0.25毫米筛)约1g(精确到0.0001g),放入干燥的50ml开氏瓶中,加混合催化剂约1.8g,加2ml水;使其湿润,再加浓硫酸5ml。
摇匀后,盖上小漏斗,放在电炉上,开始用小火加热,然后微消煮,当消煮液呈灰白色时,加高温度,待完全变为灰白稍带绿色后,再继续消煮1h,仔细观察消煮液中及瓶壁是否有黑色炭粒,如有,应延长消煮时间至炭粒消失为止,取下开氏瓶,冷却。
1.2.3.3.2.氮的测定小心地将开氏瓶中全部消煮液转入半微量定氮蒸馏器的蒸馏室中,并用少量水洗涤开氏瓶4~5次,每次3一5ml,总用量不超过20ml(如果样品含氮量高可定容后吸取部分溶液蒸馏)。
另备100ml三角瓶,内加入2%硼酸-指示剂溶液6ml,将三角瓶置于冷凝器的承接管下,管口插入硼酸溶液内。
向蒸馏室内加2~40%NaOH20ml,立即关闭蒸馏室,进行蒸气蒸馏,待馏出液达30~40ml时,停止蒸馏。
用少量水冲洗冷凝管,取下三角瓶,用标准酸溶液滴定至紫红色(葡萄酒红色),同时进行空白试验,校正试剂和滴定误差。
或用普通定氮仪蒸馏。
样品称于150ml开氏瓶内,按同样步骤消煮,冷却后将开氏瓶上的小漏斗用少量蒸馏水冲洗后除去,开氏瓶内加蒸馏水70ml,摇匀,冷却后将开氏瓶倾斜,用量筒沿瓶壁缓缓加入40%氢氧化钠25ml,使溶液成两层,并不使碱液弄到瓶口上,立即接到蒸馏装置上。
将盛有8ml2%硼酸-指示剂溶液的三角瓶置于冷凝管下端的缓冲管下,使缓冲管下端浸在三角瓶硼酸液中,以免吸收不完全。
打开螺丝夹(蒸气发生器内的水要预先加热至沸),通入蒸气,摇动开氏瓶内溶液使其混合均匀,打开加热电炉,通自来水冷凝,蒸馏15-20min后,检查蒸馏是否完全。
检查方法;在缓冲管下取1滴馏出液于pH 1-14广泛试纸上,若有蓝色,应继续蒸馏,直至蒸馏完全为止。
取下缓冲管和三角瓶,用少量蒸馏水冲洗缓冲管,用标准酸滴定至紫红色,也需做空白试验。
1.2.3.4.数据处理1.2.3.5.结果计算全N%=(V-V0)N*0.014*100/W式中N --标准酸当量浓度,V--土壤消耗的标准酸体积,ml,V0--空白试验消耗的标准酸体积,ml0.014--N的毫当量,g;W--样品重;g。
两次平行测定结果允许差为0.005%1.2.3.6.注意事项1. 全氮测定不宜用烘干土样,因为烘干过程中可能使含氮量发生变化,但测定结果一般以烘干土计算,故须另测土样的含水量,测定方法同土壤硝态氮,但不是用新鲜土样而是用风干土样。
2. 土壤含氮量在0.1%以下,称1.0g,0.1-0.2%称0.5-1.0g,在0.2%以上称0.5g以下。
3. 消煮过程中应该经常转动开氏瓶,使喷溅在瓶壁上的土粒及早回流到酸液中去。
4.本法测得的氮不包括NO3-N,因硝态氮在消煮过程中不完全还原为铵态氮,且易挥发损失,一般土壤中硝态氮含量小于全氮的1%,故忽略不计。
实验九土壤全氮的测定(重铬酸钾-硫酸消化法)一、目的意义氮素是植物最重要的营养元素之一。
土壤中的氮素多以有机态存在于土壤腐殖质中,只有少量的无机态氮肥,以硝酸根、亚硝酸根和氨根离子的形式存在于土壤溶液中,或被土壤胶体吸附。
土壤全氮包括了有机和无机态氮的总含量。
测定土壤全氮含量不但可以作为施肥的参考,而且可以判断土壤肥力,据此拟定施肥措施。
二、方法原理土壤中含氮有机化合物在催化剂的参与下,与浓H2SO4共煮消化分解,使其所含的氮转化为氨,并与硫酸结合成硫酸铵,再以蒸馏、扩散或比色等方法测定氮量。
本实验采用重铬酸钾—硫酸消化、蒸馏测氮,主要反应式如下:NH2·CH2CONH-CH2COOH4+H2SO4→2NH2-CH2CONH+SO2+(O)NH2-CH2CONH+3H2SO4→NH3+2C02↑+3SO2+ 4H2O2NH2-CH2CONH+2K2Cr2O7+9H2SO4→(NH4)2SO4+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+4CO2+10H2O(NH4)2SO4+2NaOH→Na2SO4+2H2O+2NH3↑NH3+H3BO3→H3BO3·NH3H3BO3·NH3+HCL→H3BO3+NH4CL三、测定步骤准确称取通过0.25mm孔筛的土样0.1~0.5g放入消化管中,有机质含量大于5%时应加1~2g焦硫酸钾,以提高硫酸的氧化能力。
加浓H2SO45ml,摇匀,使样品充分湿润。
在消化管口加一小漏斗。
于消化炉上高温消煮15分钟左右(当大量冒白烟,摇动时瓶壁无黑色碳粒粘附即可)。
冷却后,用移液管加入5ml饱和重铬酸钾溶液,在消化炉上低温微沸5分钟(此时不能使硫酸发烟),加入重铬酸钾后,如瓶内液体呈绿色或消毒1~2分钟后变成绿色,应补加1g重铬酸钾继续消煮,若消煮5分钟以上才变绿色,又无发烟现象,则对结果无大影响。
否则应弃去重做。
冷却后,把消化管理内容物洗入蒸馏室中,从加碱杯加入25ml 40% NaOH,通过蒸气,将盛有25ml 2%硼酸和1滴定氮混合指示剂的三角瓶承接于冷凝管下端(管口浸在三角瓶中的液面下,以免吸收不完全)。
蒸馏20分钟后,检查蒸馏是否完全(方法是:在冷凝管下端取1滴蒸出液于点滴板上,加1滴纳氏试剂,如无黄色,即表示蒸馏完全。
)如不完全,则继续蒸馏,直到蒸馏完全为止。
取下三角瓶(先用少量蒸馏水冲冷凝管下端),用0.02mol/LHCL标准液滴定,溶液由兰变为微红色即为终点。
实验的同时应做空白试验。
四、结果计算式中:V—滴定样品时消耗HClml数;VO—滴定空白时消耗HClml数;0.014—1mg当量氮的克数;N—HCL的当量浓度五、试剂配制及仪器设备⒈ 试剂饱和重铬酸钾溶液:称取200g化学纯重铬酸钾溶于1000ml热蒸馏水中。
40% NaOH溶液:称取400g NaOH,加水溶解并不断搅拌,再稀释至1000ml,贮于塑料瓶中。
2%硼酸溶液:见水解性氮的测定。
定氮混合指示剂:见水解性氮的测定。
0.02mol/L盐酸溶液:取浓HCl1.67ml稀释至1000ml然后用标准硼砂标定。
纳氏试剂:称取134g NaOH溶于460ml蒸馏水中,为第一溶液,称碘化钾20g 溶于50ml蒸馏水,并加碘化汞使溶液至饱和状态(大约32g),为第二溶液,然后将两液混合即成。
⒉ 仪器设备定氮蒸馏仪、消化炉、消化管、弯颈小漏斗、三角瓶、分析天平等。
注:变绿后15分钟;加重铬酸钾前,需冷却;加入重铬酸钾后,需摇均匀,否则会喷射;消煮时间要足够,消煮H2SO4以大量冒白烟为准;饱和重铬酸钾宜随配随用,没有沉淀物析出。