48水解氮

土壤水解性氮的测定内容提要•概述•土壤中水解氮的测定—碱解扩散法•碱解氮实验概述•一土壤中氮素的含量及来源•二土壤中氮素的形态有效化•三土壤中氮素的转化氮的损失•四土壤中氮素对农田肥力的作用一土壤中氮的来源及含量（一）来源1.施入土壤中的化学氮肥和有机肥料2.动植物残体的归还3.生物固氮4.雷电降雨带来的NH4＋－N和NO3－－N目前施入土壤中的肥料是土壤氮的主要来源（二）含量•土壤中氮素的含量受自然因素如母质、植被、气候等影响，同时也受人为因素如利用方式、耕作、施肥及灌溉等措施的影响。•一般农业土壤耕层氮素含量在0.5-3.0g/kg之间。较高的氮素含量往往被看成为土壤肥沃程度的重要标志。表层含氮量最高，以下各层随深度增加而锐减。我国土壤含氮量的地域性规律：北增加西长江东增加南增加二土壤中氮素的形态有机态氮占全氮的绝大部分，95%以上。•可溶性有机氮5%；主要为：游离氨基酸、胺盐及酰胺类化合物；•水解性有机氮50~70%；蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类；•非水解性有机氮30~50%；主要可能是杂环态氮、缩胺类。有机氮无机氮矿化作用固定作用无机态氮数量少、变化大，表土中占全氮1~2%，最多不超过5~8%。•铵态氮(NH4+—N)：可被土壤胶体吸附，一般不易流失，但在旱田中，铵态氮很少，在水田中较多。在土壤里有三种存在方式：游离态、交换态、固定态。•硝态氮(NO3-—N)：移动性大；通气不良时易反硝化损失；在土壤中主要以游离态存在。•亚硝态氮(NO2-—N)：主要在嫌气性条件下才有可能存在，而且数量也极少。在土壤里主要以游离态存在。•其他，氨态氮、氮气及气态氮氧化合物。速效氮：土壤溶液中的铵、交换性铵和硝态氮因能直接被植物根系所吸收，常被称为速效态氮。几个概念速效氮：土壤溶液中的铵、交换性铵和硝态氮因能直接被植物根系所吸收，常被称为速效态氮。有效氮：能被当季作物利用的氮素，包括无机氮(2％)和易分解的有机氮水解氮：包括无机的矿物态氮和部分有机质中易分解、比较简单的有机态氮。全氮：土壤中氮素的总量。全氮有效氮速效氮目前一般以土壤全氮、水解氮。速效氮3种形态的氮含量作为诊断指标。三土壤中氮素的转化•土壤氮素的有效化•有机氮的矿化（有机氮水解；氨化）•硝化（亚硝化；硝化）•土壤氮素的损失•反硝化——生物脱氮•化学脱氮（亚硝酸分解；氨挥发）•粘粒对铵的固定•生物固定•氮素淋洗土壤氮素有效化——有机氮矿化：定义：含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下降解为简单的氨态氮的过程。它包括：a.水解：b.氨化：蛋白质多肽氨基酸水解水解肽酶朊酶RCHNH2COOH+O2RCH2COOH+NH3+能量酶氨化微生物RCHNH2COOH+O2RCH2COOH+NH3+能量酶氨化微生物定义：将土壤中的氨、胺、酰胺等微生物的作用下氧化为硝酸的生物化学过程。第一步：亚硝化作用第二步：硝化作用土壤氮素有效化——硝化过程：2NO2-+O22NO3-+40千卡硝化微生物2HN4++3O22NO2-+2H2O+4H++158千卡亚硝化微生物速率：硝化作用＞亚硝化作用＞铵化作用。因此，正常土壤中，很少有亚硝态氮和铵态氮及氨的积累。土壤氮素损失——反硝化（生物脱氮过程）过程：NO3-NO2-NON20N2氧化亚氮还原酶硝酸盐还原酶硝酸盐还原酶氧化氮还原酶-H202NOHN032HNO2H2N2O2厌氧微生物+4H++4H+-2H2O-2H2O+2H+-2H2O+2H2ON2-4H+厌氧微生物N2O主要是一些特殊环境条件下的化学反应，如：a.氨态氮挥发NH4++OH-NH3+H2O在碱性条件下进行b.亚硝酸分解反应3HNO2HNO3+2NO+H2O条件：酸性愈强，分解愈快。土壤氮素损失——化学脱氮过程土壤氮素损失——其他损失途径•粘粒矿物对铵的固定北方的土壤中，能固铵的粘粒矿物较多，但其土壤中铵极少，而南方水田的铵态较多，而能固定铵的粘土矿物不多。因此，铵的粘土矿物固定在我国的意义不大。•生物固定•氮素的淋洗淋洗硅铝片硅铝片NH4+铵态氮硝态氮吸附态铵或固定态铵水体中的硝态氮矿化作用硝化作用生物固定硝酸还原作用NH3N2、NO、N2O挥发损失反硝化作用吸附固定淋洗损失有机质有机氮生物固定•土壤中氮素转化的各个过程之间有着密切关系，在一定程度上存在着相互抑制或促进作用。土壤水解性氮的测定•方法原理•方法特点•仪器设备•操作步骤•注意事项•结果计算土壤水解性氮的测定—碱解扩散法1.方法原理在扩散皿中，用1.0mol·L-1NaOH水解土壤，使易水解态氮（潜在有效氮）碱解转化为NH3，NH3扩散后为H3BO3所吸收。H3BO3吸收液中的NH3再用标准硫酸滴定，硫酸与硼酸氨反应完全后，指示剂变色范围pH4.4（红）～5.4（蓝）硫酸过量一滴溶液显红色，即滴定终点。由此计算土壤中碱解氮的含量。在此处插入两幅图片一个是滴定前得蓝色一个是滴定后的红色扩散皿•扩散皿内室反应：NH3+H3BO3→NH4·H2BO3•滴定过程的反应：NH4·H2BO3+HCl→H2BO3+NH4Cl2.方法特点不包括土壤中的NO3-N。若要包括NO3--N，测定时需加FeSO4∙7H2O粉，并以Ag2SO4为催化剂，使NO3--N还原成NH4+-N。由于FeSO4需要消耗部分NaOH，所以测定时需要提高NaOH溶液的浓度。3.仪器和设备扩散皿半微量滴定管恒温箱4.操作步骤称取过2mm筛风干土样2.00g，均匀平铺于扩散皿外室→取2.0mlH3BO3—指示剂溶液于扩散皿的内室→在扩散皿外室的边缘涂上碱性胶液→盖上毛玻璃(毛面朝下），旋转数次，使粘合完全→转开毛玻璃的一边，使扩散皿的外室露出一条狭缝→迅速加入1.0mol∙L-1NaOH溶液10ml于扩散皿外室→立即盖严，轻轻旋转扩散皿，使碱液盖住所有土壤→用橡皮筋圈紧，使毛玻璃固定→平放在40±1℃的恒温箱中，碱解扩散24±0.5h→取出，用0.005或0.0025mol∙L-1H2SO4标准溶液滴定同时做空白试验，校正试剂和滴定误差。5.注意事项•微量扩散皿使用前必须彻底清洗。利用小刷去除残余后，冲洗，先后浸泡于软性清洁剂及稀盐酸中，然后以自来水充分冲洗，最后再用蒸馏水淋洗。应熟练操作技巧以防止内室硼酸一指示剂液遭受碱液之污染。•由于碱性胶液的碱性很强，在涂胶液和洗涤扩散皿时，必须细心，慎防污染内室，致使造成误差。•称样时可在扩散皿内室加一个小盖子，这样可以防止将土称入内室。•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。•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标准酸滴入扩散皿内。易产生气泡处6.结果结算(V-V0)×c(H+)×14.0土壤碱解氮（N）量（mg∙kg-1）=———————————×103mV——样品滴定所用标准酸的体积（mL）V0——空白试验滴定所用标准酸的体积（mL）c(H+)——0.005mol∙L-114.0——氮原子的摩尔质量（g∙mol-1）103——换算系数M——烘干土样的质量（g）滴定过程的反应：NH4·H2BO3+HCl→H2BO3+NH4Cl11x(V-V0)×C(H+)X=(V-V0)×C(H+)扩散皿内室反应：NH3+H3BO3→NH4·H2BO311Y(V-V0)×C(H+)Y=(V-V0)×C(H+)土壤碱解氮实验•不同筛号下测定土壤碱解氮含量•不同称样量和NaOH体积对测定结果的影响•操作过程中失误对测定结果的影响•不同温度不同培养时间下测定的碱解氮含量不同筛号下测定土壤碱解氮含量0501001502002503003502mm筛0.25mm筛2mm筛0.25mm筛碱解氮含量（mg/kg）处理1：土样1g+NaOH5mL处理2：土样1g+NaOH10mL处理3：土样2g+NaOH5mL处理4：土样2g+NaOH10mL020406080100处理1处理2处理3处理4碱解氮含量（mg/kg）不同称样量和NaOH体积对测定结果的影响此处插入图片()180190200210220230240正常漏气不涂胶不套皮套碱解氮含量（mg/kg）不同温度不同时间下测定的碱解氮含量40℃培养下R(1mol/L)2=0.9932R(2mol/L)2=0.9966R(3mol/L)2=0.9959R(4mol/L)2=0.9985R(5mol/L)2=0.9991020406080100120140051015202530培养时间（h）碱解氮含量（mg/kg）50℃培养下R（1mol/L)2=0.9939R（2mol/L)2=0.9892R（3mol/L)2=0.9970R（4mol/L)2=0.9991R（5mol/L)2=0.997620406080100120140160180051015202530培养时间（h）碱解氮含量（mg/kg）