第4章 土壤中氮和硫的测定.pptx
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第4章 土壤中氮和硫的测定.pptx
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第四章土壤中氮的分析,一、概述
(一)土壤全氮的含量土壤有机质9599%以上为有机态N,15%为无机N。
土壤有机质和氮素的消长主要取决于生物积累和分解作用的相对强弱、气候、植被、耕作制度等因素,特别是水热条件对土壤有机质和氮素含量有显著的影响。
1、自然土壤氮素含量东北黑土最高,全氮含量2.56-6.59g/kg向西黑钙土栗钙土灰钙土(0.4-1.05),依次降低向南暗棕壤(1.68-3.64)棕壤褐土黄棕壤(0.6-1.48)红壤(0.4-1.05),依次降低,第1节土壤中全氮的测定,2、耕地土壤耕层耕地土壤比同地自然土壤低得多。
变化趋势大体同自然土壤。
东北黑土耕区最高,1.5-3.48g/kg其次是华南、西南和青藏地区黄淮海地区和黄土高原最低,0.3-0.99g/kg我国耕地土壤含氮量不高,一般为1.0-2.0g/kg3、土壤培肥土壤培肥的重要目标之一是提高土壤有机质和土壤全氮含量。
除少数土壤外,土壤急需培肥,以确保土壤资源可持续利用。
(二)土壤N素的形态,无机氮1-2%,NO3N:
存在于土壤溶液中,NH4+N,4,水溶态:
NH+,代换态:
NH4+,有机氮98-99%,水溶性:
占全N5%,AA、酰胺等水解性:
占全N50-70%,Pr、AA非水解性:
占全N30-50%,腐殖质,速效氮,碱解氮,迟效氮,二、土壤中全氮测定方法概述,1、干烧法:
1831年Dumas创立,将样品放在燃烧管中,以600以上的高温和氧化铜一起燃烧,燃烧时通纯净的CO2,燃烧过程产生的N2O气体通过灼热的铜还原为N2,产生CO则通过氧化铜转化为CO2,混合气体通过浓的KOH溶液,除去CO2,纯N2通过氮素计测定氮素的体积.优点:
测定结果准确缺点:
操作费时、复杂、要专用仪器,2、湿烧法:
开氏法,1883年丹麦人J.Kjedahl(开道尔)用于研究蛋白质变化的方法.后来被用来测定各种形态的有机氮.设备简单易得,结果可靠,为一般实验室所采用。
原理:
用浓硫酸分解,加速剂和憎温剂加速有机质的分解,使有机氮转化为NH3进入溶液,最后用标准酸滴定蒸馏出的铵.改进:
该法创立以来,不但进行改进,主要改进为A、缩短消化时间:
加速剂(催化剂、氧化剂、增温剂)的选择B、改进定氮方法:
蒸馏方法、仪器自动化,关于加速剂的改进,增温剂:
目前大多采用K2SO4催化剂:
Hg、HgO、CuSO4、FeSO4、Se、TiOHg和Se的催化力很强Hg:
有毒、会形成汞铵复合物等Se:
催化力最强,有毒,推荐用TiO替代目前加速剂的组成:
K2SO4:
CuSO45H2O:
TiO=100:
3:
3增温剂催化剂催化剂,氧化剂:
HCIO4H2SO4,可同时测定N、P等多种元素,倍受关注。
H2SO4:
具有较强的氧化力,其沸点338此温度不能彻底分解有机质,所以需要增温,关于开氏法,用硫酸消煮样品测定氮素含量的方法均叫开氏法.标准的开氏法常量法:
称1.0-10.0g土壤样品,加混合加速剂K2SO410g,CuSO41.0g,Se0.1g加浓硫酸30ml,消煮5h半微量法:
称0.1-1.0g土壤样品,关于仪器自动化,1、消化:
已实现2、蒸馏:
已实现3、滴定:
已实现可分别自动化,也可以部分自动化,关于溶液中氮的测定,1、蒸馏法:
2、扩散法:
3、比色法:
4、电极法:
5、氮检测仪法:
也可以测定固体和气体样品6、紫外法:
硝态氮,三、土壤中全氮的测定半微量凯氏法(蒸馏),1、测定原理:
P44A、消煮:
高温下浓硫酸是一种强氧化剂,将有机质分解2H2SO4+有机C2H2O+2SO2+CO2释放出的N已NH3被H2SO4吸收2NH3+H2SO4(NH4)2SO4+H2O,B、蒸馏:
加碱蒸馏,H2BO3吸收(NH4)2SO4+NaOHNa2SO4+H2O+NH3NH3+H2ONH4OHNH4OH+H2BO3NH4H2BO3+H2OC、滴定:
2NH4H2BO3+H2SO4(NH4)2SO4+2H2BO3,2、测定步骤P47样品的消煮:
1.0000g消化管加水湿润加5ml浓硫酸加2g催化剂于380-400消化炉上消化颜色成灰白色到淡蓝色后煮1h。
(远红外消煮炉、自动消化炉、普通消化炉),消化器,蒸馏:
消煮液转至蒸馏管中(250ml)加碱40%NaOH2040ml蒸馏NH3(冷凝管)20ml硼酸吸收(2%B酸+指示剂)蒸馏(红色蓝色)蒸馏至吸收液体积为5080ml(自动蒸馏器100120ml)停止蒸馏,滴定:
吸收液用标准酸(0.05mol/L1/2H2SO4或0.01HCl滴定),终点颜色变化为蓝色红色作空白,且滴定颜色完全一样平行结果测定P48平行测定结果用算术平均值表示,表留小数点三位。
四、土壤中全氮的测定半自动定氮仪法,自动消煮:
1.0000g消化管加水湿润加5ml浓硫酸加2g催化剂设定消煮温度和时间启动仪器.自动蒸馏:
消化管转至自动蒸馏器上自动加碱蒸馏(40ml40%NaOH)NH3(冷凝管)20ml硼酸吸收(2%B酸)至吸收液100ml,GA-10定氮仪,自动滴定:
吸收液在滴定仪上用标准酸(0.05molH2SO4或0.01HCl滴定)自动滴定,pH电极判断自动终点仪器打印滴定结果,五、土壤中全氮的测定全自动定氮仪法,自动消煮:
1.0000g消化管加水湿润加5ml浓硫酸加2g催化剂设定消煮温度和时间启动仪器.转移定溶:
消化管内的消化液无损的转移到100ml容量瓶中用H2O定容测定:
用微量进样器取50ul溶液在TN-110上测定,根据标准曲线和样品峰面积计算含氮量,TN-110定氮仪,TN-110使用操作流程(CRI流程),10.打开O3发生器电源开关。
转动O3发生器旋扭PC上单击菜单system,选O3发生器选ON按OK(注意:
约需30分钟,产生的O3才稳定)11.在CRI上设置进样量和进样速率。
单击菜单RUN选CRI在CRI上设置进样量设置进样速率此时PC上则显示其值按OK12.标准系列测定。
13.样品测定。
14.基本资料报告、重新计算及结果显示。
15.关掉加热器;关掉NT-110;关掉ND-100;关掉CRI;关掉PV。
16.关掉NT-110窗口;关掉PC;17.关掉O2、Ar气供气阀、关掉O2、Ar气主阀。
18.拔去所有电源线。
六、试剂的配制,1、40%NaOH(10mol/LNaOH)40gNaOH烧杯中加入100ml水2、2%硼酸吸收液:
20g硼酸+1000ml水+510ml混合指示剂.,七、指示剂的范围甲基红:
pH4.26.2红黄溴甲酚绿:
pH3.85.4黄蓝混合指示液:
pH4.45.4红蓝绿,八、注意事项1、冷凝水温度不能超过402、蒸馏和滴定时避免NH3的污染3、开氏瓶中溶液占50ml4、只能在通风良好处加硒粉(有毒),第2节土壤速效氮的测定,一、测定方法综述,土壤速效氮亦称土壤有效氮,指当季作物能吸收利用的土壤氮素量。
它包括土壤溶液中的NO3-和NH4+、胶体上吸附的NH4+,以及部分易为土壤微生物分解的含氮有机化合物。
土壤速效氮的测定方法可分为两大类:
生物方法和化学方法。
生物测定法采用生物培养的方法测定,手续繁琐,需要较长的时间,测定结果与作物生长的相关性较高;化学方法快速简便,测定结果与作物生长的相关性较差。
目前我国多采用碱解扩散法测定,全国第二次土壤普查的指定方法也是碱解扩散法。
二、碱解氮测定原理,玻璃扩散皿,塑料扩散皿,土壤中的易氧化的有机氮在NaOH的作用下,形成NH4,剩余的NaOH与NH4,+作用产生NH3,释放出来的NH3被H3BO3吸收液,最后用标准酸滴定溶液,用酸的浓度和用量计算土壤速效氮的含量。
(碱解扩散)易氧化有机氮+NaOHNH4OHNaOH+NH4OHNH3NH3+H2ONH4OH(滴定)NH4OH+H3BO3NH4H2BO3+H2O红色兰色H2SO4+NH4H2BO3H3BO3+(NH4)2SO4兰色红色,三、步骤,称取1mm的土壤样品2.00g均匀铺在扩散皿的外室轻轻水平转动扩散皿使样品均匀在扩散皿的内室加入3%H3BO3溶液2ml(在外室的边缘涂上碱性甘油盖上毛玻璃旋转数使之完全粘合慢慢平推毛玻璃使加液缺口能加液)迅速加入1.0mol/LNaOH10ml扩散皿的外室立即盖严毛玻璃于40恒温箱中扩散24h取出冷却至室温用0.0050mol/LH2SO4滴定。
塑料扩散皿没有括号内的内容,四、结果计算及应用,碱解氮(mg/kg)=CV141000/WC:
标准H2SO4溶液浓度(mol/L);V:
H2SO4体积(ml);14:
氮原子的摩尔质量;W:
土壤风干重1000:
g换算为kg土壤供氮量(kg/hm2)=0.15碱解氮含量15土壤供氮量(kg/667m2)=0.15碱解氮含量土壤施氮量=(目标产量需氮量土壤供氮量)/(氮肥有效养分含量肥料利用率),五、注意事项,1、碱解氮不包括NO3N,如果土壤NO3-N含量较高时应加入FeSO4,使之还原;2、扩散温度超过40时,会影响H3BO3溶液对NH3的吸收;3、H3BO3溶液的浓度应根据土壤碱解氮的含量配制;,4、此法测定结果与作物产量之间有较好的相关性。
5、夏天测定时,加碱后要立即进恒温箱,拿出后要迅速滴定,或放在空调室内,避免扩散时间加长,使结果偏高.,第3节土壤无机氮的测定,土壤中无机氮包括NO3N和NH4NNO3N的测定:
浸提后测定A、将NO3N和NO2N转化为NH4N后测定,减去NH4NB、紫外分光光度法:
C、比色法:
D、电极法,NH4N的测定方法,直接蒸馏法:
结果偏高浸提后测定:
中性盐浸提(K2SO4、KCI、NaCI),一般采用2mol/LKCI,浸提液中的NH4可采用下列方法测定A、蒸馏法:
适合NH4N含量较多的土壤B、比色法:
时间长,灵敏度高,重现好,准确度高C、电极法测定:
简便、快速、灵敏度高,重现好,准确度高,要仪器和电极可靠。
1、土壤铵态氮的测定,2mol/LKCI浸提靛酚蓝比色法A、浸提:
称1mm风干土样20.00g,于200ml三角瓶,加2mol/LKCI100ml,震荡1h,静置,取上部清液测定,B、比色:
取5ml清液,于50ml容量瓶,加2mol/LKCI浸提5ml,加苯酚5ml,次氯酸钠5ml,摇匀,20放1h,加掩蔽剂1ml,H2O定容,624nm处比色,C、工作曲线,分别吸取2.5mol/LNH4N标液0,2.00,4.00,6.00,10.00ml于50ml容量瓶,加2mol/LKCI溶液10ml,同样品比色显色测定.浓度分别为0,1,2,4,5mol/LNH4ND、结果计算:
NH4N含量(mg/kg)=标准曲线计算浓度分取倍数=标准曲线计算浓度25,2、土壤硝态氮的测定,A、酚二磺酸比色法原理硝酸根离子在无水的条件下,与酚二磺酸作用生成硝基酚二磺酸,碱化后形成稳定的黄色溶液,在420nm处有吸收峰。
浸提称取风干土50g500ml三角瓶加0.5gCaSO42H2O加250mlH2O震荡10min静置5min取上部清液测定.,测定,取清液50ml100ml瓷蒸发皿加,0.05gCaCO360水浴上蒸干冷却加2ml酚二磺酸溶液旋转蒸发皿静置10min加20mlH2O搅拌冷却铵水至溶液显黄色后再加2ml搅拌转入100ml容量瓶水定容分光光度计上420nm处比色.结果计算NO3N含量(mg/kg)=标准曲线计算浓度10,B、测定(紫外法):
测定原理硝酸根离子在220nm处有强吸收,在275nm处即无吸收,而主要干扰因子。
土壤有机质均有吸收,首先测定有机质在这二个吸光度之间的转化系数(即校正因数f),然后以浸提液在275nm处的吸光度(A275)的f倍代替有机质在220nm处的吸光度值,将它从浸提液在220nm处的吸光度(A220)中扣除,即得到硝态氮在220nm处的校正吸光度,因此,这种方法也称紫外分光光度校正因数法。
操作步骤:
取5.00g土样,加入50ml2mol/LKCI溶液,振荡1h,悬液静置35min后过滤。
测定浸提液在220nm和275nm处吸光度A220和A275。
按照下式计算校正吸光度A:
A=A220-2A275,标准曲线:
分别取10mg/L硝态氮标准溶液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0ml于50ml容量瓶中,加入二次重蒸水,定容摇匀。
用1cm比色皿分别在220nm和275nm处测定吸光度。
A=A220-2A275求的校正吸光度。
求此标准曲线方程。
试剂配制,10mg/LNO3-N:
称取0.7220g于105烘箱中干燥冷却后的KNO3于小烧杯中,加入二次蒸馏水溶解,定量转入1000ml容量瓶中,定容,摇匀,即为100mg/L硝态氮标准溶液。
移取该溶液10.00ml于100ml容量瓶,定容,摇匀,即为10mg/L硝态氮标准溶液。
2mol/LKCI:
称取二倍分子量的KCI(105烘2h),双蒸馏水溶解,定容至1000ml。
结果计算:
硝态氮(mg/kg)=C*V*D/m式中:
C为从标准曲线查得的NO3-N含量:
V为浸提剂体积(ml),50;D为稀释倍数,无稀释为1;m为土样质量(g)。
第4节土壤矿化氮的测定,厌气培养法采用淹水保湿处理土壤,利用土壤中厌气微生物在一定温度下矿化土壤有机氮成为NH4N,采用NH4N的测定方法确定土壤矿化氮含量。
步骤:
称1mm风干土20.0g150ml三角瓶加20mlH2O加盖橡皮塞402培养7天测定铵态氮含量,厌气培养装置1,厌气培养装置2,第5节土壤硫的测定(自学),由于氮肥、磷肥、钾肥和复合肥料填料中含有大量的硫,目前出现缺硫的情况很少,只在个别的特定地点和特殊条件下才出现,所以本节自学。
思考题,1、凯氏定氮法进行了哪些方面的改进?
2、溶液中氮的测定方法有哪些?
如何选用?
3、凯氏定氮法的原理?
4、硫酸双氧水消煮有哪些优点?
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