土壤全氮的测定—凯氏定氮法

土壤学实验讲义（修订版）吴彩霞王静李旭东兰州大学草地农业科技学院2012年10月2目目录录实实验验一一、、土土壤壤分分析析样样品品采采集集与与制制备备实实验验二二、、土土壤壤全全氮氮的的测测定定——凯凯氏氏定定氮氮法法实验三、土壤速效钾的测定实验四、土壤有效磷的测定实实验验五五、、土土壤壤有有机机质质的的测测定定实实验验六六、、土土壤壤酸酸度度的的测测定定3实验一土壤分析样品采集与制备一、实验目的和说明为开展土壤科学实验，合理用土和改土，除了野外调查和鉴定土壤基础性状外，还须进行必要的室内常规分析测定。而要获得可靠的科学分析数据，必须从正确地进行土壤样品(简称土样)的采集和制备做起。一般土样分析误差来自采样、分样和分析三个方面，而采样误差往往大于分析误差，如果采样缺乏代表性即使室内分析人员的测定技术如何熟练和任何高度精密的分析仪器，测定数据相当准确，也难于如实反映客观实际情况。故土样采集和制备是一项十分细致而重要的工作。二、实验方法步骤(一)土样采集分析某一土壤或土层，只能抽取其中有代表性的少部份土壤，这就是土样。采样的基本要求是使土样具有代表性，即能代表所研究的土壤总体。根据不同的研究目的，可有不同的采样方法。1.土壤剖面样品土壤剖面样品是为研究土壤的基本理化性质和发生分类。应按土壤类型，选择有代表性的地点挖掘剖面，根据土壤发生层次由下而上的采集土样，一般在各层的典型部位采集厚约l0厘米的土壤，但耕作层必须要全层柱状连续采样，每层采一公斤；放入干净的布袋或塑料袋内，袋内外均应附有标签，标签上注明采样地点、剖面号码、土层和深度。图1土壤剖面坑示意图42.土壤混合样品混合土样多用于耕层土壤的化学分析，一般根据不同的土壤类型和土壤肥力状况，按地块分别采集混合土样。一般要求是：(1)采样点应避免田边、路旁、沟侧、粪底盘以及一些特殊的地形部位。(2)采样面积一般在20—50亩的地块采集一个混合样可根据实际情况酌情增加样品数。(3)采样深度依不同分析要求而定，一般土壤表层取0-10cm，取样点不少于5点。可用土钻或铁铲取样，特殊的微量元素分析，如铁元素需改用竹片或塑料工具取样，以防污染。(4)每点取样深度和数量应相当，集中放入一土袋中，最后充分混匀碾碎，用四分法取对角二组，其余淘汰掉。取样数量约1公斤左右为宜。(5)采样线路通常采用对角线、棋盘式和蛇形取样法。(6)装好袋后，栓好内外标签。标签上注明采样地点、深度、采集人和日期，带回室内风干处理(二)土壤样品制备样品制备过程中的要求：(1)样品处理过程中不能发生任何物理和化学变化，以免造成分析误差。(2)样品要均一化，使测定结果能代表整个样品和田间状态。(3)样品制备过程包括：风干一分选一去杂一磨碎一过筛—混匀一装瓶一保存一登记。风干一将取回的土样放在通风、干燥和无阳光直射的地方，或摊放在油布、牛皮纸、塑料布上，尽可能铺平并把大土块捏碎，以便风干快些。分选一若取的土样太多，可在土样均匀摊开后，用“四分法”去掉一部分，留下1000克左右供分析用。去杂、磨细和过筛一将风干后土样先用台称称出总重量，然后将土样倒在橡皮垫上，碾碎土块，并尽可能挑出样品中的石砾、新生体、侵入体、植物根等杂质，分别放入表面皿或其它容器中；将土样铺平，用木棒轻轻辗压，将辗碎的土壤用带有筛底和筛盖的0.25mm筛孔的土筛过筛，并盖好盖、防止细土飞扬。不能筛过的部分，再行去杂，余下的土壤铺开再次碾压过筛，直至所有的土壤全部过筛，只剩下石砾为止。(样品通过多大筛孔、应依不同分析要求而定)。混匀装瓶一将筛过的土壤全部倒在干净的纸上，充分混匀后装入500～1000ml磨口瓶中保存。每个样品瓶上应贴两个标签，大标签贴在瓶盖上。书写标签用HB铅笔或圆珠笔填5写，并在外面涂上一薄层石腊，以供长期保存。样品保存和登记一大量样品必须编号，建立样品总帐，放在干燥的地方，按一定顺序排列保存。样品登记总帐时，应记好剖面号数、采样详细地点、采样人、处理日期以及石砾、新生体含量％……等详细记载，以便随时查寻。作业题1．在采集土样过程中，为什么要强调代表性，它与室内分析数据可靠性有何关系?2.土壤样品制备包括哪些过程?你认为哪一个过程最重要?实实验验二二、、土土壤壤全全氮氮的的测测定定——凯凯氏氏定定氮氮法法一、目的1、掌握土壤中全氮含量测定的方法。2、了解测定土壤全氮的原理二、原理土壤中的氮大部分以有机态（蛋白质、氨基酸、腐殖质、酰胺等）存在，无机态（NH4+、NO3-、NO2-）含量极少，全氮量的多少决定于土壤腐殖质的含量。土壤中含氮有机化合物在还原性催化剂的作用下，用浓硫酸消化分解，使其中所含的氮转化为氨，并与硫酸结合为硫酸铵。NH2-CH2-COOH+3H2SO4—NH3+2CO2↑+3SO2↑+4H2O2NH3+H2SO4—(NH4)2SO42CuSO4+C—Cu2SO4+CO2↑+SO2↑Cu2SO4+2H2SO4—2CuSO4+SO2↑+2H2O↑Se+H2SO4—H2SeO3+2SO2↑+2H2O↑H2SeO3—SeO2+H2O↑C+SeO2—Se+CO2↑加入硫酸钾是为了提高硫酸的沸点，加快反应速度。上述反应如此循环，直至样品消化完全。注意：加热的温度不能过高，时间不能过久，否则会使氨受到损失。(NH4)2SO4+H2SeO3—(NH4)2SeO3+H2SO4(NH4)2SeO3—9H2O+2NH3↑+3Se+N2↑给消化液加入过量的氢氧化钠溶液，使铵盐分解蒸馏出氨，吸收在硼酸溶液中，最后以甲基红-溴甲酚绿为指示剂，用标准盐酸滴定至粉红色为终点，根据标准盐酸的用量，求出分析样品中的含氮全量。三、试剂：1、混合催化剂：称取硫酸钾100g、五水硫酸铜10g、硒粉1g。均匀混合后研细。贮于瓶中。2、比重1.84浓硫酸。3、40%氢氧化钠：称400g氢氧化钠于烧杯中，加蒸馏水600ml，搅拌使之全部溶解。4、2%硼酸溶液：称20g硼酸溶于1000ml水中，再加入2.5ml混合指示剂。（按体积比100:0.25加入混合指示剂）65、混合指示剂：称取溴甲酚绿0.5g和甲基红0.1克,溶解在100ml95%的乙醇中,用稀氢氧化钠或盐酸调节使之呈淡紫色，此溶液pH应为4.5。6、0.01N的盐酸标准溶液：取比重1.19的浓盐酸0.84ml，用蒸馏水稀释至1000ml，用基准物质标定之。五、操作步骤1、消煮：在分析天平上准确称取通过60号筛的风干土0.5000g左右，移入干燥的消化管中，加入1.5g的还原性混合催化剂。用注射器加入5ml浓硫酸，放到通风柜内的消煮器上消煮1.5h左右。直至内容物呈清彻的淡蓝色为止。2、蒸馏：消煮完毕后冷却。将三角瓶置于冷凝管的承接管下，管口淹没在硼酸溶液中（三角瓶用2%的硼酸20ml作吸收剂），然后打开冷凝器中的水流，进行蒸馏。在整个蒸馏过程中注意冷凝管中水不要中断，当接受液变篮后蒸馏5min,将冷凝管下端离开硼酸液面，再用蒸馏水冲净管外。3、滴定：用0.001当量的盐酸标准溶液滴定至红色为止。记录所消耗的盐酸标准溶液的体积。4、空白：除不加试样外其余步骤完全相同。六、计算：土壤含氮量（%）=(V-V0)*N*0.014*100/WV-滴定试样时消耗的盐酸标准溶液体积，ml。V0-滴定空白时消耗的盐酸标准溶液体积，ml。N-盐酸标准溶液的当量浓度。W-土壤样品重，g。0.014-氮的毫克当量。注：盐酸溶液的标定间接标定法：（1）基准物质的称取与溶解：将分析纯的邻苯二甲酸氢钾于100-105℃的烘箱内烘1h,用差减法准确称取0.1g左右，共取三份，分别置250ml三角瓶中，加水50ml溶解。（2）0.02N的NaOH溶液的配制，称取分析纯的NaOH0.4g，溶于50ml水中，待标。（3）NaOH溶液的标定：给装有邻苯二甲酸氢钾的三角瓶中滴两滴酚酞指示剂，用NaOH溶液滴定至微红色，半分钟颜色不消失即到终点。根据NaOH的用量计算其准确的当量浓度，平行标定的精密度应在0.2%以内。NNaOH=W*1000/(E*VNaOH)NNaOH____氢氧化钠溶液的当量浓度；W____基准物质的重量（g）；E____基准物质的克当量（g）；VNaOH____消耗氢氧化钠溶液的体积（ml）。（4）HCl溶液的标定：准确取被标定的盐酸溶液25ml，共3份，置于250ml三角瓶中，加酚酞指示剂两滴，用NaOH溶液滴定至微红色，半分钟不褪色即可。根据氢氧化钠的用量计算盐酸溶液的准确当量浓度，精密度应在0.2%以内。NHCl=NNaOH*VNaOH/VHCl7直接标定法：（1）基准物质的称取与溶解：用差减法准确称取0.1g左右的优级纯硼砂（四硼酸钠：Na2B4O7·10H2O,分子量：381.37；注意：硼砂的结晶水很容易风化损失，所以称前不宜烘烤），共三份，分别置250ml三角瓶中，加水50ml溶解。（2）HCl溶液的标定：给盛硼砂溶液的三角瓶中加甲基红——溴甲酚绿混合指示剂两滴，用盐酸溶液滴定到淡紫红色即到终点，根据盐酸消耗的体积按间接法步骤（3）计算其准确的当量浓度。实验三、土壤速效钾的测定一、实验目的意义植物一般直接从土壤中吸收水溶性钾，但交换性钾可以很快和水溶性钾达到平衡，因此土壤速效钾包括水溶性钾和交换性钾。土壤重的交换性钾是指由于静电引力儿吸附在土壤胶体表面并能被加到土壤中盐溶液的阳离子在短时间内代换的那部分钾。在测定土壤交换性钾的过程当中，如果不把水溶性钾减去，所得的结果就是速效加了。速效钾是最能直接反映土壤供钾能力的指标，尤其对季作物而言，速效钾和作物吸收钾量之间往往有比较好的相关性。由于交换性钾的意义十分明确，因此，凡是能通过交换作用代换这部分钾的试剂，都可用来作为提取剂。如NaNO3、NaOAc、CaCl2、BaCl2、NH4NO3和NH4CH3COOH等，但用不同浸提剂所得结果不一致。最常用的提取剂是中性的乙酸铵[c(NH4CH3COOH)=1mol/L]，用NH4+作为K+的代换离子有其它离子不能取代的优越性，因为NH4+与K+的半径相似，水化能也相似，这样NH4+能有效取代土壤矿物表面的交换性钾，同时NH4+进入矿物层间，能有效地引起层间收缩，不会使矿物层间的非交换性钾释放出来。因此NH4+将土壤颗粒表面的交换性钾和矿物层间的非交换性钾区分出来，不会因提取时间和淋洗次数的增加而显著增加钾提取量，所以用NH4+作提取剂测得的交换性钾结果比较稳定，重现性好，而且NH4CH3COOH提取剂对火焰光度计测钾没有干扰。在一些没有火焰光度计的实验室，速效钾可用硝酸钠溶液[c(NaNO3)=1mol/L]提取四苯硼钠比浊法测定，用NaNO3提取是因为NH4+在化学方法测定中对K+的测定有干扰。但结果和乙酸铵提取法不一样。二、方法原理：当中性乙酸铵溶液与土壤样品混合后，溶液中的NH4+与土壤颗粒表面的K+进行交换，取代下来的K+和水溶性K+一起进入溶液，提取液中的钾可直接用火焰光度计测定。三、试剂：1.乙酸铵溶液[c(NH4CH3COOH)=1.0mol/L]：称取77.08gNH4CH3COOH溶于近1L水中，用稀HOAc或氨水调至pH=7.0，然后定溶。2.钾标准溶液[c(KCl)=100mg/L]：称取0.1907gKCl（在110℃下烘2h）溶于水中，定溶至1L，即为钾标准溶液。3.钾标准系列溶液：吸取100mg/L的K标准液5ml、10ml、20ml、40ml、50ml分别放入100ml容量瓶中，用乙酸铵溶液定溶，即得到：5mgl•L-1、10mgl•L-1、20mgl•L-1、40mgl•L-1、50mgl•L-1的钾标准系列溶液。四、操作步骤：81.称取风干土样（颗粒小于2mm）5.00g于200ml塑料瓶中，加乙酸铵溶液50.0ml，盖紧瓶塞，在往复式振荡机上振荡15min，振荡时最好恒温，，但对温度的要求不太严格，一般在20-25℃即可。然后悬浮液用干燥滤纸过滤，其滤液可直接用火焰光度计测定钾。2.同时测定钾标准系列溶液，在方格纸上以钾ppm数为横坐标，检流计读数为纵坐标，绘成标准曲线，然后用待