土壤中銨態(tài)氮的測定條件研究

王趁榮 秦 沖 施 暢 劉愛琴 林 瑤 封建中

(河北省地礦中心實驗室，河北 保定 071051)

土壤中銨態(tài)氮的測定條件研究

王趁榮 秦 沖*施 暢 劉愛琴 林 瑤 封建中

(河北省地礦中心實驗室，河北 保定 071051)

對氧化鎂浸提-擴散法測定土壤中銨態(tài)氮的條件進行了研究，優(yōu)化了氧化鎂浸提-擴散溫度和時間等實驗條件，用振蕩器代替人工轉動擴散皿，最終確定較佳的氧化鎂浸提-擴散溫度為26 ℃，時間為15 h。在優(yōu)化條件下，方法的相對標準偏差(RSD，n=7)在1.1%～3.3%，NH4Cl的加標回收率在92.83%～103.1%，方法操作簡單，測定結果準確可靠，精密度高，尤其適用于大批量樣品的檢測分析。

土壤；銨態(tài)氮；測定條件；大批量樣品

前言

土壤中的氮素是農(nóng)作物氮素營養(yǎng)的主要來源，是影響土壤肥力的重要因素[1-2]。在不同的酸堿條件下，氮以不同形態(tài)存在，因此氮素在土壤中也存在許多種形態(tài)。銨態(tài)氮是以銨離子(NH4+)的形態(tài)存在于土壤中的氮素，可以直接被農(nóng)作物吸收利用，了解銨態(tài)氮的含量能為合理施肥提供有力依據(jù)[3-4]。根據(jù)國家相關標準[5-7]，土壤中銨態(tài)氮選用氧化鎂浸提-擴散法測定，以弱堿性氧化鎂水懸液交換吸附在土壤膠體上的銨態(tài)氮，以硼酸吸收釋放出的氨，再用標準稀酸滴定，最終測得銨態(tài)氮含量。但操作步驟較為繁瑣，且受反應時間和溫度等因素的影響較大。本文通過實驗對上述方法中的測定條件進行研究分析，提出了可獲得準確測定結果的簡易操作步驟和測定條件，增加了測定準確性，減少了勞動量，尤其適用于大批量樣品的測定。

1 實驗部分

1.1 主要試劑和儀器

擴散皿、半微量滴定管(5.0 mL)、振蕩器、空調等。

氧化鎂溶液(170 g/L)：稱取17.0 g于500～600 ℃灼燒過的氧化鎂，加100 mL水，同時搖勻。

堿性膠液：稱取40.0 g阿拉伯膠，溶于50 mL水中，加入20 mL甘油和20 mL飽和碳酸鉀水溶液，攪勻。離心除去泡沫和不溶物，將清液儲存于玻璃瓶中加蓋密封備用。

定氮混合指示劑：稱取0.1 g甲基紅和0.5 g溴甲酚綠于瑪瑙研缽中，加入100 mL乙醇(95%)研磨溶解。

硼酸-指示劑溶液(20 g/L)：稱取硼酸20.0 g溶于水中，稀釋至1 L。每升硼酸溶液中加20 mL混合指示劑，并用稀鹽酸或氫氧化鈉調至紅紫色(pH為4.5)。

實驗用水為二次去離子水。

1.2 實驗方法

稱取通過2 mm篩孔的風干土壤樣品2.00 g，均勻平鋪于擴散皿外室中，在擴散皿內室加入3.0 mL硼酸-指示劑溶液(20 g/L)。在擴散皿的外室邊緣涂上一層堿性膠液，蓋上毛玻璃，旋轉數(shù)次，使毛玻璃與皿邊完全黏合，再慢慢轉開毛玻璃的一邊，使擴散皿外室露出一條狹縫，迅速加入10.0 mL氧化鎂(170 g/L)懸濁液，立即用毛玻璃蓋嚴，然后用橡皮筋扎好，使毛玻璃固定，放在振蕩器上水平輕輕轉動，使氧化鎂懸濁液與土壤樣品充分混合。

用空調控制室內溫度為26 ℃，把擴散皿放在水平實驗臺上保溫15 h，每隔5 h放在振蕩器輕輕轉動一次。

用HCl標準溶液(0.01 mol/L)滴定內室中硼酸所吸收的氨，由藍色變?yōu)槲⒓t色即為終點。在樣品測定的同時進行空白實驗。

2 結果與討論

2.1 擴散皿轉動方式的選擇

將氧化鎂懸濁液加入擴散皿，與待測土壤樣品混勻過程中，目前采用在水平桌面上用手輕輕轉動擴散皿[6-11]的方式，這種方式比較繁瑣，耗費較多的人工和時間，而且不易操作，容易造成樣品混合不均勻或外室堿液濺到內室，從而影響測定結果。有些土壤樣品黏性比較大、反應釋放氨的速度比較慢，這就需要加大轉動擴散皿的力度和時間，人工用手轉動擴散皿的方式更是難以滿足實驗需求。

將擴散皿放在含有泡沫凹槽的振蕩器(如圖1所示)上水平輕輕轉動，調節(jié)固定好振蕩器轉速，即可同時轉動多個擴散皿，操作簡單，可節(jié)省大量人力，減少操作誤差，尤其適用于大批量樣品的分析檢測工作。

圖1 振蕩器Figure 1 A photo for the oscillator.

2.2 氧化鎂浸提-擴散溫度的選擇

根據(jù)林業(yè)行業(yè)標準[5]，進行氧化鎂浸提-擴散條件可選用在40 ℃烘箱內放置6 h或室溫下放置12 h以上，由于受到烘箱內空間限制，無法在烘箱內放置較多樣品，實驗選取用空調控制室溫放置15 h，更適于同時進行大批量樣品的測定。

實驗中固定氧化鎂浸提-擴散時間為15 h，通過空調分別控制室溫為20、22、24、26、28、30 ℃測定4種標準土壤樣品中銨態(tài)氮含量。測定結果如圖2所示。隨著溫度升高，銨態(tài)氮測定值隨溫度變化初期上升明顯，之后逐漸趨于平穩(wěn)，并且達到一個相對穩(wěn)定的數(shù)值，故實驗選取空調控制室溫溫度為26 ℃。

圖2 浸提溫度對土壤中銨態(tài)氮測定的影響Figure 2 Effects of extraction temperatures on the determination of ammonium nitrogen.

2.3 氧化鎂浸提-擴散時間的選擇

空調控制室溫溫度為26 ℃，分別在氧化鎂浸提-擴散時間為3、6、9、12、15、20、24、36、48 h測定兩種標準土壤樣品中銨態(tài)氮含量。測定結果如圖3所示。銨態(tài)氮測定值隨時間變化初期上升明顯，之后逐漸趨于平穩(wěn)，并且達到一個相對穩(wěn)定的數(shù)值，故實驗選取氧化鎂浸提-擴散時間為15 h。

圖3 浸提時間對土壤中銨態(tài)氮測定的影響Figure 3 Effects of extraction times on the determination of ammonium nitrogen.

2.4 精密度實驗

空調控制室溫溫度為26 ℃，氧化鎂浸提-擴散時間為15 h，分別多次測定4種標準土壤樣品中銨態(tài)氮含量，銨態(tài)氮測定值相對標準偏差(RSD，n=7)在1.1%～3.3%，說明本方法具有良好的精密度，測定結果見表1。

表1 精密度實驗結果

2.5 加標回收實驗

分別在4種標準土壤樣品中加入NH4Cl標準溶液，空調控制室溫溫度為26 ℃，氧化鎂浸提-擴散時間為15 h，測定4種標準土壤樣品中銨態(tài)氮含量，測定結果見表2。結果顯示，本方法的加標回收率在92.83%～103.1%，說明本方法能定量回收NH4Cl。

表2 加標回收實驗

3 結語

通過對土壤中銨態(tài)氮測定條件的研究，本方法用振蕩器代替人工轉動擴散皿，確定較佳的氧化鎂浸提-擴散溫度為26 ℃，時間為15 h，方法操作簡單，重現(xiàn)性良好，尤其適用于大批量樣品的檢測分析。

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Study on Determination Conditions for Analyzing Ammonium Nitrogen in Soil

WANG Chenrong，QIN Chong*，SHI Chang，LIU Aiqin，LIN Yao，F(xiàn)ENG Jianzhong

(HebeiCentralLaboratoryofGeologyandMineralResources，Baoding，Hebei071051，China)

Analytical conditions for the determination of ammonium nitrogen in soil by magnesium oxide extraction method together with diffusion method were investigated. Experimental parameters, such as extraction temperature and extraction time, were studied and optimized. An oscillator was employed to replace human to turn the diffusion vessel. The optimized experimental conditions were obtained as following: extraction temperature and extraction time were 26 ℃ and 15 h, respectively. Under the optimized conditions, the relative standard deviation (RSD,n=7) of the method was 1.1%-3.3%, and the recovery was between 92.81% and 103.2%. This method has some advantages including simple operation, high accuracy, good precision and good repeatability, which especially meet the requirements for batch analysis.

soil; ammonium nitrogen; determination conditions; multitudinous samples

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.04.008

2016-03-31

2016-04-21

河北省地礦中心實驗室創(chuàng)新項目資助

王趁榮，女，高級工程師，主要從事分析測試研究。E-mail:80324181@qq.com

*通信作者：秦沖，男，助理工程師，主要從事分析測試研究。E-mail:931549285@qq.com

O655.2

A

2095-1035(2016)04-0030-03