第2章 土壤中氮素的测定

第1章 土壤中氮的分析
土壤全氮的测定 土壤碱解氮的测定
一、土壤全氮的含量
土壤有机质95~99%以上为有机态N，1~5% 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(0.61.48)→红壤(0.4-1.05),依次降低 2、耕地土壤耕层 耕地土壤比同地自然土壤低得多。 我国耕地土壤含氮量不高，一般为1.0～2.0g/kg
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。
2、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。
改 进:该法创立以来，不但进行改进，主要改进为 选择 B、改进定氮方法：蒸馏方法、仪器自动化
A、缩短消化时间：加速剂（催化剂、氧化剂、增温剂）的
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、TiO • Hg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:CuSO4•5H2O:TiO = 100:3:3 增温剂 催化剂 催化剂
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, 加速剂和增温剂加速有机质的分解,使有 机氮转化为NH3进入溶液被刘酸吸收，形成硫酸铵，加减
蒸馏，最后用标准酸滴定蒸馏出的铵.
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
四、土壤中全氮的测定—半微量凯氏法（蒸馏）
1、测定原理：
A、消煮：高温下浓硫酸是一种强氧化剂，将
二、土壤N素的形态
NO3—N：存在于土壤溶液中 水溶态：NH4+
无机氮 1-2%
NH4+—N
代换态： NH4+ 水溶性：占全N5%，AA、酰胺等 水解性：占全N50-70%，Pr、AA
速 效 氮
碱 解 氮
有机氮 98-99%
非水解性：占全N30-50%，腐殖质
迟效氮
三、土壤中全氮测定方法
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 通入纯净的 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 KOH 溶液, 除去CO2, 纯 N2 通过氮素计测定氮素的体积和压力。 优点：测定结果准确 缺点：操作费时、复杂、要专用仪器
玻璃扩散皿
称取 1 mm 的土壤样品 2.00 g → 放在扩散皿外
室的一侧 → 在扩散皿的内室加入 3 % H3BO3溶
液 2 ml → 加入 1.0 mol/L NaOH 10 ml → 扩散
皿外室的另一侧 → 立即盖严塑料盖 → 转动扩散
皿 → 使土壤均匀分布在外室 → 于 40 ℃ 恒温箱 中扩散 24 h → 取出冷却至室温 → 用 0.0050 mol/L (1/2H2SO4)滴定。 塑料扩散皿
(碱解扩散) 易氧化有机氮 + NaOH —→ NH4OH NaOH + NH4OH —→ NH3↑ NH3 +H2O —→ NH4OH
(滴 定) NH4OH + H3BO3 —→ NH4H2BO3 + H2O 红色 兰色 H2SO4 + NH4H2BO3 —→ H3BO3 + (NH4)2SO4 兰色 红色
3、步 骤
称取 1 mm 的土壤样品 2.00 g → 均匀铺在扩散皿的外 室 → 水平转动扩散皿使样品均匀 → 内室加入 3 % H3BO3
溶液 2 ml → 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 1.0 mol/L NaOH 10 ml → 扩散皿的外室 → 立 即盖严毛玻璃 → 于 40 ℃ 恒温箱中扩散 24 h → 取出冷却 至室温 → 用 0.0050 mol/L (1/2H2SO4)滴定。
3)、混合指示剂：0.5 g 溴甲酚绿和 0.1 g甲基红溶于 100 ml 乙醇。 4)、0.05 mol/L (1/2H2SO4): 吸取 7.00 ml 浓硫酸，溶于 5000 ml 水中。
5)、稀酸的标定：称取硼砂 2.3825 g溶于水，定容至 250 ml，得到 0.0500 mol/L (1/2Na2B4O7)溶液。吸取该溶液 25.0 ml 3 份，加 2 滴甲基红-溴甲酚绿指示剂，分别用 0.05 mol/L 的稀酸滴定至终点。颜色变化蓝色突变为紫红 色
2、测定步骤 ① 样品的消煮 ： 0.5000 g → 消化管 → 加 水湿润 → 加 5 ml 浓硫酸 → 加 2 g 催化剂 → 400 ℃消化炉上消化 → 颜色成灰白色到 淡蓝色 → 后煮 1 h → 取下冷却 → 无损转 移到 100 ml 容量瓶 → H2O 定容 → 摇匀 → 待测（N、P、K等）
C=CB*VB/VH
保留四位小数
五、土壤碱解氮的测定
一、测定方法
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-、NH4+、胶体上吸附的NH4+和易
为土壤微生物分解的有机氮。
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
有机质分解
2H2SO4 + 有机C → 2H2O + 2SO2↑ + CO2↑
释放出的N为NH3被H2SO4吸收
2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 + H2O
B、蒸馏：加碱蒸馏，H2BO3吸收
(NH4)2SO4 + NaOH → Na2SO4 + H2O + NH3↑
NH3↑+ H2O → NH4OH NH4OH + H2BO3 → NH4 H2BO3 + H2O C、滴定： 2NH4 H2BO3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 + 2H2BO3
• 氧化剂：HCIO4-H2SO4， H2O2-H2SO4 消煮样品，
可同时测定N、P、K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 1.0～10.0 g 土壤样品,加混合加速 剂 K2SO410g, CuSO4 1.0 g, Se 0.1 g 加浓硫酸 30 ml, 消煮 5 h 半微量法: 称 0.1～1.0 g 土壤样品
消化器
②蒸
馏：
吸取 20 ml 硼酸吸收( 2 % B酸+ 指示剂) → 250 ml 三角
瓶 → 置于冷凝管下 吸取待测液 25 ml → 蒸馏管 → 加 40% NaOH 20 ml → 蒸馏 →蒸馏至吸收液体积为 80～100 ml → 停止蒸馏 → 取下吸收液
③滴定：
用0.01 mol/L的1/2 H2SO4滴定吸收液，终点颜色变化为
4、结果计算及应用
碱解氮(mg/kg) = C×V×14×1000/m = 7000CV
C：标准H2SO4溶液浓度(mol/L)； V：H2SO4体积(ml)； 14：氮原子的摩尔质量； m：土壤风干重 1000：g换算为kg 土壤供氮量(kg/hm2) = 2.25×碱解氮含量 土壤供氮量(kg/667m2) = 0.15×碱解氮含量
5、注意事项
1、碱解氮不包括NO3-—N，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.
蓝色 → 红色
④结果计算 土壤全氮(N,g/kg) = C*(V-V0)*14/m*(1+W)
TN-110定氮仪
3、试剂的配制
1)、40 % NaOH (10 mol/L NaOH)
400 g NaOH → 烧杯中 → 加入 1000 ml 水溶解，塑料
瓶或橡皮塞玻璃瓶保存
2)、2%硼酸吸收液： 20 g 硼酸加 1000 ml 水溶解，加8～10 ml 混合指示剂. 用稀酸或稀碱将颜色调成紫红色，或pH调为4.8～5.0