土壤中全磷测定

土壤全磷分析

土壤全磷测定要求把无机磷全部溶解,同时把有机磷氧化成无机磷,因此测定的第一步是样品分解,第二步是溶液中磷的测定。


一、HClO4–H2SO4消煮,钼蓝比色法

1.方法原理

在高温条件下,土壤中含磷矿物及有机磷化合物与高沸点的H2SO4和强氧化剂HClO4作用,分解成正磷酸盐而进入溶液。

在一定酸度下,正磷酸根与钼酸铵作用生成磷钼杂多酸,在还原剂的作用下形成“钼蓝”,使溶液呈蓝色。蓝色深浅与磷的含量成正比,可用分光光光度法于700nm处测定。

2.仪器设备

分光光度计 消煮炉

3.试剂

(1)浓H2SO4;

(2)70%~72%HClO4;

(3)2,4-二硝基酚指示剂:0.2g 溶于100 mL水中;

(4)4 mol?L-1氢氧化钠溶液;

(5)钼锑储存溶液;a浓硫酸153 mL缓缓倒入400 mL水中,b10g 钼酸铵溶于60℃ 300 mL水中,a倒入b中,加入100 mL 5g·L-1的酒石酸锑钾溶液,用水定容摇匀,贮存于棕色试剂瓶中。

(6)钼锑抗显色剂:100 mL钼锑储存溶液中加1.5g抗坏血酸,现配现用。

(7)磷标准贮存溶液(ρ=100 mg·L-1),0.4390g 磷酸二氢钾(105℃烘2h)溶于100 mL水中,加入5mL硫酸,定容至1L;

(8)磷标准溶液(ρ=5.00mg·L-1),磷标准贮存溶液准确稀释20倍。

4.操作步骤

(1)样品消煮

称取100目土样0.3~1 g于50 mL消化管中

→ 加少量水润湿后加浓硫酸8mL,摇匀

→ 加70~72%高氯酸10滴 ,摇匀,管口加一个小漏斗

→ 加热消煮,至溶液开始转白后继续消煮20min

→ 冷却后用水洗入100 mL容量瓶中

→ 定容摇匀

→ 静置过夜取上清液或用干燥的无磷滤纸过滤。

(同时做空白试验)

(2)溶液中磷的比色测定

移取澄清液或滤液2~10 mL于50ml容量瓶中

→ 加水至约30 mL

→ 加二硝基酚指示剂2滴

→ 用4 mol?L-1 NaOH调节pH至溶液刚呈黄色

→ 加钼锑抗显色剂5 mL

→ 定容,摇匀

→ 半小时后(高于15℃)于700nm处比色测定

标准曲线

分别移取5.00mg·L-1磷标准溶液0、1、2、3、4、5mL于50mL容量瓶中,同上操作, 以吸光度为纵坐标,磷浓度为横坐标绘制工作曲线。

5. 结果计算

土壤全磷(P)量 = ρ×V ×ts×/m10-3(mg·kg-1)

ρ —— 从工作曲线查得待测液中P浓度(mg·L-1)

V —— 显色液体积(mL)

Ts —— 分取倍数

10-3 ——换算系数

m —— 烘干土质量(g)


二. NaOH熔融—钼锑抗比色法

1.方法原理

土壤样品与NaOH熔融,使土壤中含磷矿物及有机磷化合物全部转化为可溶性的正磷酸盐,用水和稀硫酸溶解熔块,在规定条件下样品溶液与钼锑抗显色剂反应,生成磷钼蓝,用分光光度法定量

测定。

2.仪器设备

镍坩埚 高温电炉 分光光度计

3.试剂

1)NaOH; (2)无水乙醇; (3)其余同HClO4–H2SO4消煮,钼蓝比色法。

4. 操作步骤

(1)熔样

称取100目土样0.2500g于镍坩埚中,切勿粘在壁上

→ 加入无水乙醇3~4滴湿润样品

→ 在样品上平铺2g氢氧化钠,将坩埚放入高温电炉

→ 当温度升至400℃左右时,切断电源,暂停15min

→ 然后继续升温至720℃,并保持15min

→ 取出冷却,加入约80℃的水10mL将内容物洗入100 mL容量瓶中,并用水多次洗涤坩埚,冷却,定容

→ 用无磷定量滤纸过滤(同时做空白试验)

(2)溶液中磷的比色测定同HClO4–H2SO4法




※土壤有效磷的测定

一、NaHCO3法

1. 方法原理

用0.5mol?L-1NaHCO3 (pH 8.5)提取土壤有效磷。

在石灰性土壤中提取液中的HCO3-可和土壤溶液中的Ca2+形成CaCO3沉淀,从而降低了Ca2+的活度而使某些活性较大的Ca-P被浸提出来。

在酸性土壤中因pH 的升高而使Fe–P和 Al–P水解而部分被提取。

此外,碳酸氢钠碱溶液中存在的OH-、HCO3-、CO32-等阴离子,有利于吸附态磷的置换。

在浸提液中Ca、Fe、Al浓度较低,不会产生磷的再沉淀,溶液中的磷可用钼蓝比色法测定。

2. 仪器设备

往复式振荡机 分光光度计

3. 试剂

(1)0.5 mol?L-1 NaHCO3 (pH 8.5)浸提剂

(2)无磷活性炭

→盐酸浸泡,抽气过滤,多次淋洗

→0.5 mol?L-1NaHCO3浸泡,抽气过滤,多次淋洗

→直至检查无磷。

(3)钼锑抗显色剂

(4)磷标液

4. 操作步骤

(1)浸提

称取20目风干土样2.50 g 于100 mL塑料瓶中

→加入50 mL NaHCO3 浸提剂

→加一小勺无磷活性炭吸附有色物质及其它悬浮物以消除干扰。

→20~25℃恒温振荡30 min

→无磷滤纸过滤

(同时做空白试验)

(2)溶液中磷的比色测定

移取滤液10 mL(1~10 mL)于50 mL容量瓶中

(不足10 mL时应补加碳酸氢钠浸提液至10 mL)

→加水至约35mL,加5 mL钼锑抗显色剂

→摇至无气泡后定容摇匀

→30 min 后于700 nm处比色

(3)制作标准曲线(略)

本法中最后显色液的酸度为0.45mol?L-1,仍然在钼蓝法要求控制的显色液酸度范围(0.35~0.55 mol?L-1)内,可以不调酸碱度。

5. 结果计算

土壤有效磷(P) = ρ×V ×ts×/m10-3(mg·kg-1)

ρ —— 从工作曲线查得显色液中P浓度(mg·L-1)

V —— 显色液体积(mL)

Ts —— 分取倍数

m —— 风干土质量(g)


二、HCl-NH4F 法(Bray I 法)

1.方法原理

本法通过两种作用释放土壤中的有效磷:一方面F-与Fe-P、Al-P中的Fe、Al在酸性条件下形成络合物,促进了Fe-P

和Al-P的溶解;另一方面,稀酸可溶解部分磷。溶液中的磷可用钼蓝比色法测定。

2. 仪器设备

往返振荡机 分光光度计

3.试剂

浸提剂:0.03 mol?L-1NH4F – 0.025 mol?L-1HCl;1.11gNH4F溶于800mL水中,加25mL1mol?L-1HCl,定容至1L,贮存于塑料瓶中。0.8 mol?L-1硼酸溶液,钼锑抗显色剂,磷标液

4. 操作步骤

(1)浸提

称取20目风干土样5.00 g于100mL塑料瓶中

→加入50 mL HCl–NH4F浸提剂

→20~25℃恒温振荡30 min

→ 过滤于塑料瓶中

(同时做空白试验)

(2)溶液中磷的比色测定

移取滤液10~20 mL于50 mL容量瓶中

→ 加10ml硼酸溶液

→ 加二硝基酚指示剂2滴

→ 用稀 NaOH调节pH至溶液刚呈黄色

→ 钼蓝比色法测定

(3)制作标准曲线(略)

显色过程加硼酸主要为了和氟离子形成络合物,避免氟对磷测定造成干扰。风化程度较高的强酸性土壤可用(Bray II 法)0.03 mol?L-1NH4F – 0.1 mol?L-1HCl法

5. 结果计算

土壤有效磷(P) = ρ×V ×ts×/m10-3(mg·kg-1)

ρ —— 从工作曲线查得显色液中P浓度(mg·L-1)

V —— 显色液体积(mL)

Ts —— 分取倍数

m —— 风干土质量(g)


三、阴离子交换树脂法

1.方法原理

通过阴离子交换树脂中阴离子和土壤中的吸附磷酸根相交换,从而使磷从土壤固相不断释放(这部分磷对作物是有效的)。用氯化钠将吸附在树脂上的磷置换下来进行测定。

2. 仪器设备

往返振荡机 蒸汽浴 50目筛子

3.试剂

阴离子交换树脂:强盐基型,Cl-饱和,颗粒大小在30至50目之间。100 g?L-1 氯化钠溶液,其它试剂钼蓝法测定磷

4. 操作步骤

称取100目风干土样1.000g、树脂1g于250mL三解瓶中

→加入100 mL 水连续振荡16h

→将悬液倾入50目以上筛中,用水冲洗,洗去土粒

→将树脂移入盛有25 mL氯化钠溶液的50 mL烧杯中

→在蒸汽浴上加热40min后冷却

→过滤入100 mL容量瓶中,用氯化钠冲洗至100 mL

→吸取40 mL滤液于50 mL容量瓶中

→加指示剂调酸碱度用钼蓝法比色测定。




※土壤有机磷的测定

一、土壤有机磷的测定

土壤有机磷通常采用间接测定法

灼烧法:用高温(550℃)或低温(250℃)灼烧

缺点:烧灼过程中可能改变矿物态磷的溶解度;有机磷含量高时,高温使部分磷挥发

浸提法:用酸或碱浸提

缺点:手续繁复,浸提不易完全,在浸提过程中有机磷可能水解


1.方法原理

土壤经过550℃灼烧,使有机磷化合物转化为无机态磷;然后与未经灼烧的同一土样,分别用硫酸溶液1 mol?L-1 (1/2H2SO4) 浸提后,用钼蓝法分别测定磷;二者结果的差即为有机磷

2.仪器

设备

马福炉(高温电炉) 离心机 分光光度计

3.试剂

硫酸溶液1 mol?L-1 (1/2H2SO4);将28mL浓硫酸缓缓倒入1L水中并同时搅拌;2,4-二硝基酚指示剂;4 mol?L-1氢氧化钠溶液;钼锑抗显色剂;磷标液

4.操作步骤

(1)浸提

称取60目风干土样1.00 g 于25 mL瓷坩埚中

→缓缓升温至550℃,保持1h

→取出,冷却

→用50 mL硫酸溶液将土样洗入100 mL离心管中

→称取60目风干土样1.00 g于另一离心管中,加入50 mL硫酸溶液,混匀

→两离心管加塞,在振荡机上振荡16h

→干过滤,滤液用于磷的测定

(同时做空白试验)

(2)溶液中磷的比色测定

移取滤液适量于50 mL容量瓶中

→加水至约3mL

→加指示剂并用氢氧化钠调至溶液刚出现黄色

→加5 mL钼锑抗显色剂

→30 min 后于700 nm处比色

(同时做空白试验)

(3)制作标准曲线(略)

二者结果的差即为有机磷


二、土壤有机磷分组测定

化学浸提:根据土壤有机磷在不同浓度酸碱溶液中的水解量,分成四种不同的的组分

活性有机磷

—— 0.5 mol·L-1 NaHCO3提取的有机磷。

中等活性有机磷

—— 1.0 mol·L-1 H2SO4和0.5 mol·L-1NaOH提取的有机磷。

中稳性有机磷(富里酸磷)

—— 能溶于0.5 mol·L-1NaOH,在pH1~1.8条件下不沉淀,难以为植物吸收的磷。

高稳性有机磷(胡敏酸磷)

—— 能溶于0.5mol·L-1NaOH,pH1~1.8条件下沉淀,难以为植物吸收的磷。




※土壤无机磷分级测定

土壤中无机磷形态历来为土壤学者所重视。因为如果知道土壤中磷的化学形态,将很容易地知道土壤中磷的各种化学性质及其对植物营养的关系。

虽然这方面做了不少努力但难度很大。到目前为止,现有方法大多只是将无机磷粗略分类。

现有方法中应用最广的是50年代张守敬和Jackson提出的无机磷的分级方法。

一、张守敬和Jackson法(1957)

利用对土壤中各种无机磷酸盐具有不同浸提能力的化学浸提剂,将这些无机磷酸盐进行逐级分离

第一级:用1mol/L NH4Cl溶液浸提 →水溶性磷、 断键的和松结合态磷(磷很少,可以不测)

第二级:用0.5mol/L(pH8.2)NH4F溶液浸提 →Al-P

第三级:用0.1mol/L NaOH溶液浸提→Fe-P

第四级:用0.3mol/L柠檬酸钠和连二亚硫酸钠Na2S2O4溶液浸提→O-P

第五级:用0.5mol/L 1/2H2SO4溶液浸提→Ca-P

这个方法的缺点是在用NH4F溶液浸提时,会因产生CaF2而导致磷的沉淀,从而使Al-P偏低,Fe-P偏高。

所以它不适用于石灰性土壤。

对Al-P、Fe-P也难以达到清楚分组的目的。

但在酸性土壤仍不失为一个好方法。

石灰性土壤中无机磷的分级,我国顾益

初等提出了一个新的分级方法。

二、顾益初、蒋柏藩法(1990)

石灰性土壤中无机磷的重要特征之一是Ca-P占有很大的比例。而不同组成Ca-P化合物在性质和有效性上存在着很大的差别。

根据不同组成的Ca-P化合物采用相应的浸提剂将它们分离出来。

特点:将石灰性土壤中磷酸钙分为Ca2-P、Ca8-P和Ca10-P三种形态;用混合型浸提剂提取磷酸铁盐,能将土壤中Fe-P、O-P 进行很好的分离。

用0.25 mol·L-1 NaHCO3溶液(pH7.5)浸提土壤→Ca2-P,同时也包括水溶性磷

用0.5mol·L-1 NH4OAc 溶液(pH4.2)浸提土壤→Ca8-P

用0.5 mol·L-1 NH4F溶液(pH8.2)浸提土壤→Al-P

用0.1mol·L-1 NaOH和0.1mol·L-11/2Na2CO3混合溶液浸提 →Fe-P

用0.3 mol·L-1 柠檬酸钠-Na2S2O4溶液浸提→O-P

用0.5 mol·L-1 H2SO4溶液浸提→Ca10-P




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