第七章农产品品质分析

第八章土壤植物中微量元素的测定进入授课教师：雷恩春学时：理论40学时、实验40学时授课班级：2006级工程4、5班授课学期：2006-2007第二学期第二节土壤和植物中硼的测定第一节概述第三节土壤和植物中锌和铜的测定第一节概述微量元素是指土壤中含量很低的化学元素，除了土壤中某些微量元素的全含量稍高外，这些元素的含量范围一般为十万分之几到百万分之几。作物必需的微量元素有硼、锰、铜、锌、铁、钼等返回下一页土壤中微量元素存在形态：水溶态：存在于土壤溶液中交换态：吸附在土壤固体表面鳌合态：与土壤有机质相结合矿物态：存在于次生和原生矿物影响土壤微量元素有效性的土壤条件包括土壤酸碱度、氧化还原电位、土壤通透性和水分状况等。下一页测定意义当土壤供应不足时，植物常发生缺素症，影响植物的生长发育，从而影响农作物的产量和品质；当土壤供应过多时，植物吸收过多而影响生长发育，甚至中毒，不仅影响作物的产量和品质，而且进一步影响人和动物的健康。因此，对土壤、植物微量元素分析是必不可少的。下一页测定微量元素的特殊要求（1）方法灵敏度高：仪器分析、比色法（2）防止污染：含量少，易污染A、环境：最好有专用实验室B、试剂：优级纯或分析纯C、水：重蒸馏水、去离子水D、器皿：尽量用塑料器皿。返回第二节土壤和植物中硼的测定一、概述二、土壤中有效硼的测定三、土壤中全硼的测定四、植物中全硼的测定返回一、概述我国土壤全硼含量在0~500mg/kg，平均为64mg/kg。土壤硼含量与土壤母质、气候、土壤质地、有机质含量有关。1、土壤硼的含量、形态返回下一页土壤中硼的存在形态：水溶性：采用热水溶性硼代表土壤中有效B酸溶性硼：土壤中硼酸盐及有机无机胶体上B螯合态硼：是与阳离子结合B。土壤缺硼的临界浓度：0.3—0.5mg/kg。与土壤性质、作物种类等有关。下一页植物中硼的含量在20~100mg/kg。十字花科、豆科及耐盐植物含B较多，谷类作物较少。双子叶作物含B量高于单子叶作物。2、植物中硼的含量下一页3、硼的测定方法近代有采用更灵敏的荧光分析和快速的原子吸收分光光度法，目前应用还不普遍。常用的是比色法。返回二、土壤中有效硼的测定分分为两步：（一）浸提1、热水回流浸提法：土水比为1：2，浸提液在回流冷凝管下煮沸5min，此法相关性好。2、1g/CaCl22H2O溶液回流5min提取法。3、0.01mol/L甘露糖醇——0.01mol/LCaCl22H2O提取法（二）溶液中B的测定姜黄素比色法和甲亚胺比色法返回下一页（一）方法原理（二）反应条件（三）操作步骤（四）注意事项（五）方法评述土壤中有效硼的测定(姜黄素比色法)返回（一）方法原理姜黄素与B脱水后形成玫瑰红色的络合物，称玫瑰花青苷（由两个姜黄素与一个B分子组成），将玫瑰花青苷溶于乙醇或丙酮中，在一定含量范围内，颜色深浅与含B量呈线性相关。返回（二）反应条件（1）水分：必须蒸干脱水显色。残余水颜色0.3%正常0.5%下降20%1.0%下降70%蒸干显色时：蒸发常用温度为55±3℃返回下一页（2）反应介质：酸性条件下显色（草酸）。（3）干扰离子：氧化剂：可使姜黄素氧化，显棕色。土壤中主要为NO3-，大于20mgL-1有干扰，可碱化后灼烧除去。（4）稳定时间：产物玫瑰花青苷不稳定，遇热迅速分解，溶于乙醇后，室温下稳定1~2个小时。（5）测定B浓度范围：0.0014~0.06mg/kg；B浓度含量小于0.5时选用540nm波长，0.6~2μg时：580~600nm。返回土样1mm三角瓶煮沸5分钟冷却2—4滴1NCaCl2溶液离心过滤姜黄素——草酸溶液水浴或烘箱55±3℃蒸干冷却加95％乙醇离心72型分光光度计比色（三）操作步骤返回下一页标准曲线绘制吸取1ppm标准硼溶液0.0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5ml；分别于六只同上器皿中，以水补充至体积皆为准确1毫升，然后加入4毫升姜黄素——草酸溶液，略加混匀后同上蒸干显色后加95％乙醇10毫升使之溶解，然后进行比色测定。以吸收值A为纵座标，系列标准含硼量，作标准曲线图。最后将上述测得A值减去空白测得A值，在标准曲线上查得含硼ppm。返回最好采用石英器皿，以免污染．也有研究采用50毫升塑料瓶代替三角瓶，加水后先振荡200次，然后于水浴上加热15分钟，可达方便快速目的。（四）注意事项返回下一页（四）注意事项加CaCl2为使得澄清溶液测硼返回下一页（四）注意事项务必确实干燥之，此处选用55℃土3℃，若为使烘干速度加快，也可采用85℃±1℃，但须用石英蒸发皿。总之测定条件必须严格控制一致，以使测定结果误差减小。返回（五）方法评述姜黄素法：国家标准方法优点：灵敏度高（1.810-5mgL-1），比甲亚胺法约高20倍。缺点：要求蒸干，反应条件严格，不易自动化。返回三、土壤中全硼的测定（一）方法原理：同有效硼的测定（二）操作步骤返回（二）操作步骤土样（100目）0.5000克铂坩埚无水Na2CO3熔融马福炉冷却加入约15毫升4mol/lHClpH在6.5左右返回下一页溶液加入95％乙醇加入片状的Na2CO3离心或过滤吸取100毫升清液蒸发至15毫升铂坩埚冷却加入0.1mol/lHCl过滤入干三角瓶姜黄素比色法返回四、植物中全硼的测定（一）植物样本的处理及测定（二）注意事项返回样品0.500克（磨碎和烘干）瓷蒸发皿450℃马福炉白色或灰白色灰分冷却溶解残渣过滤或离心姜黄素法测定（一）植物样品的处理及测定Ca(OH)2返回（二）注意事项植物中通常含有足够的盐基，能防止硼在灼烧时损失。但对于种子，尤以油料作物，可以加入少量盐基如Ca(OH)2。返回下一页灰化所用的高温电炉，炉壁应清洁，以免污染样本，温度勿超过450℃，否则硼易损失。（二）注意事项返回第三节土壤和植物中锌和铜的测定一、概述二、酸性土壤中有效锌的测定三、土壤中有效铜的测定比色法四、植物中锌和铜的测定返回一、概述（一）土壤和植物中的锌（二）土壤和植物中的铜（三）土壤中有效态锌和铜的浸提和测定方法返回土壤全锌含量在10—790ppm之间，平均约100ppm。土壤有效锌包括水溶态，代换态及酸溶态，近来也重视能为螯合剂浸提的螯合态锌。以代换态、酸溶态或螯溶态的锌代表有效态锌。对植物有效的锌，主要是土壤代换态锌。（一）土壤和植物中的锌返回下一页影响土壤有效锌的含量的因子有：pH值、质地、微生物活动和土壤有机物、受提取剂的种类、浓度和酸度的影响。返回下一页植物中锌含量很低，在5—80ppm之间，常见的作物含锌量如大麦为18ppm，小麦为16ppm，稻为2.5ppm，马铃薯为4ppm，胡萝卜为1.1—4.9ppm等。缺锌植物的含锌量变化很大，目前国内还缺少足够的数据来确定植物的缺锌临界值。只有从正常与缺锌植株含锌量的对比中进行诊断。一般作物含锌少于15ppm时，可能对锌肥有良好反应。返回土壤中全铜含量在3—100ppm之间，平均为22ppm。植物含铜量大都在1—20ppm。土壤中铜的含量因成土母质和土壤形成过程的不同而有明显的差异。（二）土壤和植物中的铜返回下一页土壤中铜可分为五种：1．水溶性铜：占全铜的1％，约为1×10－5％。2．代换性铜：为土壤有机和无机胶体所吸附的铜离子。3．难溶性铜盐和氧化铜4．含铜矿物5．金属铜——有机化合物其中以1、2两类为有效性铜返回（三）土壤中有效态锌和铜的浸提和测定方法土壤中有效态锌的浸提剂很多，按其化学性质可分成稀酸、中性盐、络合剂等，有时两种试剂同时使用。浸提剂有0.1mol/lHCl，1mol/lNH4OAc，0.05mol/lEDTA，H2Dz——NH4OAc，EDTA——NH4OAc等。全锌的测定，用碳酸钠熔融或HF—HCIO4处理土壤试样，配制成盐酸溶液后，再进行测定。返回下一页土壤中有效态铜的浸提剂也很多，如0.1mol/lHCl，1mol/lNH4OAc（pH4．8），柠檬酸——EDTA，0.43mol/lHNO3，1mol/lHOAc，HClO4和水等。返回下一页溶液中锌、铜的测定：比色法、极谱分析法、光谱分析法和原子吸收分光光度法等。极谱分析和光谱分析法：优点是使用一种浸提溶液来提取多种微量元素，并在同一种溶液中先后或同时测定几个元素。适用于大量分析工作。返回下一页原子吸收分光光度法：较高灵敏度。可以利用浸提液直接测定，简化了处理手续，加快了测定时间，也减少了污染和测定元素在处理过程中的损失等问题，是目前微量元素研究工作的有效手段。比色法测定铜、锌的显色剂常用的有双硫腙（Dz）和二乙基二硫代氨基甲酸钠（DDTC），它们分别称作铜试剂和锌试剂。但是这些显色剂专一性差，能与多种金属离子配合，对测定产生干扰，需要经过多次分离后才能测定铜、锌，操作繁琐，不能满足大批量分析工作的要求。返回二、酸性土壤中有效锌的测定——双硫腙比色法（一）方法原理（二）操作步骤返回（一）方法原理双硫腙(H2Dz)的全名是二苯硫代偕腙，为紫红色，不溶于中性或酸性水溶液中，而溶于很多有机溶液中，在碱性水溶液中溶解生成NaHDz,使水溶液带有黄色。返回下一页H2Dz在不同pH条件下能与很多金属离子生成络合物，带有不同颜色。锌的H2Dz化合物在pH5.5—9.5间生成Zn（HDz）2呈紫红色，不溶于水而溶于有机溶剂。可以进行比色测定。用H2Dz测定锌，首先用H2Dz的有机溶剂在碱性条件下，将锌和铜以及其它重金属离子，从溶液中分离出来，含有锌、铜等金属离子的有机溶剂再与0.02mol/lHCl溶液混合，则Zn(HDz)2为酸所分解进入酸液中，而铜等金属离子的络合物仍留在有机溶剂中。进一步分离锌则用DDTC，在碱性条件下生成络合物，加柠檬酸铵缓冲溶液以防止铁和铝的沉淀，同时稳定pH。返回（二）操作步骤1、有效锌的提取：称取2.0000克土样，放入30—50毫升离心管中，加20毫升0.1mol/lHCl，用木塞塞紧(避免用橡皮塞)，摇动1.5小时(或振荡30分钟，放置过夜)。除去木塞，离心之，将澄清液倒入100毫升容量瓶中，连续提取数次(一般三次即可)，最后一次的离心液pH应小于2，集中各次离心液，最后稀释至100毫升。返回下一页2、溶液中锌的测定：吸取部分清液(含锌5—20微克)，放入125毫升分液漏斗中，加5毫升柠檬酸铵缓冲溶液，用1mol/lHCl溶液3毫升作为空白试验，同时进行。加2滴酚酞指示剂，用NH4OH调节溶液的pH至8.5，加H2Dz试剂20毫升，摇动3分钟，使CCl4层和水液分开，放出CCl4层到另一分液漏斗。加0.02mol/lHCl50毫升，摇动2分钟，锌进入水液，弃去CCI4层。于水液中加10mol/lNH4OH1.5毫升，柠檬酸铵缓冲液5毫升以及DDTC试剂10毫升。摇匀后再准确加入H2Dz试剂10毫升。摇动分液漏斗4分钟，水液和CCI4层分开，用虹吸排出水液，弃去。于CCI4层中加入0.01mol/lNH4OH50毫升，摇动2分钟，以除去CCl4层中多余H2Dz试剂，擦净分液漏斗的内颈，将分液漏斗中的紫红色的锌络合物提取液倒入比色槽中，用535nm滤光片进行比色。返回下一页3、标准曲线绘制：吸取含锌标准溶液1—25微克，配制成系列标准曲线。为此可吸取2ppm(即含锌2微克／毫升)锌标准液2.5，5.0，7.5，10.0，12.5毫升同上进行显色。最后于10毫升CCl4中即得含锌为0.5，1.0，1.5，2.0，2.5ppm系列标准显色溶液。返回三、土壤中有效铜的测定——DDTC比色法（一）方法原理（二）操作步骤返回（一）方法原理DDTC是二乙基代氨基甲硫羟羰酸钠，其分子式C5H10NS2Na，能与铜络合成Cu—DDTC络合物，溶于CCl4中呈棕黄色，可进行比色测定。测定范围6—40微克／15毫升有机剂返回（二）操作步骤用0.1mol/lHCl溶液提取。吸取10毫升（含铜在10—30微克间）浸出液。放入125毫升分液漏斗中，加柠檬酸铵——EDTA混合液25毫升，混匀后再加入DDTC溶液3毫升和CCl