土壤速效氮測定方法的改進(jìn)

欒 慧，劉 紅，高一娜，張立群，王美玉，郭維士

（哈爾濱市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測中心，黑龍江 哈爾濱 150070）

土壤速效氮測定方法的改進(jìn)

欒 慧，劉 紅，高一娜，張立群，王美玉，郭維士

（哈爾濱市農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全檢驗(yàn)檢測中心，黑龍江 哈爾濱 150070）

從氫氧化鈉濃度、蒸餾速率和添加還原劑與否3個方面優(yōu)化了凱式定氮儀測定土壤速效氮的方法，并與目前常用的擴(kuò)散皿法進(jìn)行精密度比較。結(jié)果表明：采用 3.5 mol/L 的氫氧化鈉溶液、60% 的蒸餾效率，在不添加還原劑的情況下，土壤速效氮的測定值與擴(kuò)散皿法相差不大，均與土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值接近。但凱氏定氮儀測定土壤速效氮的精密度相對較高。因此，采用凱氏定氮儀測定土壤速效氮是切實(shí)可行的，并且比擴(kuò)散皿法更方便、快捷。

凱式定氮儀；土壤；速效氮

土壤速效氮是作物耕種中可以直接使用的氮，所以測定土壤速效氮含量對農(nóng)民施用氮肥具有十分重要的指導(dǎo)意義。目前，國標(biāo)和大部分文獻(xiàn)中都是采用擴(kuò)散皿法來測定土壤速效氮含量，該方法所需時間較長，過程復(fù)雜[1-3]。為了縮短測定時間，加快測定速度，筆者應(yīng)用凱式定氮儀[4-5]對測定方法進(jìn)行了改進(jìn)，以適應(yīng)快速檢測的需求。在閱讀相關(guān)文獻(xiàn)后，發(fā)現(xiàn)凱氏定氮儀在測定土壤速效氮含量時，會受到土壤類型、實(shí)驗(yàn)室條件、操作人員、儀器型號等因素的影響，測定結(jié)果表現(xiàn)出一定的差異[6-8]。因此，筆者主要針對 FOSS凱氏定氮儀研究了一種土壤速效氮的快速測定方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤樣品為東北黑土，共采集了9個不同地區(qū)的土壤樣品 ；以土壤國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) [GBW37458（ASA-7）]為對照。

試驗(yàn)主要試劑有氫氧化鈉溶液、硼酸（1%、20 g/L）、甲基紅溴甲酚綠混合指示劑、特制膠水（阿拉伯膠 + 甘油 + 飽和碳酸鉀）、鋅 -硫酸亞鐵粉、硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液等。其中，硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液需要標(biāo)定：稱取灼燒至恒重的無水碳酸鈉 0.2 g，溶于 50 mL 水中，加入10 滴溴甲酚綠 -甲基紅指示液，用配置好的硫酸滴定至暗紅色，煮沸 2 min，繼續(xù)滴定至溶液暗紅色，同時做空白試驗(yàn)。

試驗(yàn)主要儀器有凱式定氮儀（福斯 8400）、移液槍（普蘭德）、電子天平（梅特勒）、電熱恒溫培養(yǎng)箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 擴(kuò)散皿法 參考 LY/T 1229—1999[7]中擴(kuò)散皿法的測定步驟，稱取過 2 mm 篩子的風(fēng)干土樣 1.5 g，均勻平鋪于擴(kuò)散皿外室，在外室中加入鋅-硫酸亞鐵還原劑 1 g，平鋪土樣上，同時做空白試驗(yàn) ；然后在擴(kuò)散皿的內(nèi)室中加入 3 mL 20 g/L 的硼酸溶液及指示劑，涂膠蓋皿；最后將毛玻璃一邊旋開，露出一條縫，加入1.8 mol/L 的氫氧化鈉溶液 10 mL。將擴(kuò)散皿放入 40℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 24 h，取出后用 0.01 mol/L 的硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紫紅色，記錄消耗的體積（mL）。

1.2.2 凱氏定氮儀法 （1）氫氧化鈉濃度。稱取 2.00 g 左右的土壤樣品，放入消化管中，分別加入 10、3.5 mol/L 的氫氧化鈉溶液，以 60% 的蒸餾效率進(jìn)行測定。

（2）蒸餾效率。稱取 2.00 g 左右的土壤樣品，放入消化管中，加入 3.5 mol/L 的氫氧化鈉，分別采取 80%和 60% 的蒸餾效率進(jìn)行測定。（3）還原劑。稱取 2.00 g 左右的土壤樣品，放入消化管中，加入 3.5 mol/L 的氫氧化鈉，添加或不添加還原劑（鋅 10 g ＋硫酸亞鐵50 g），以 60% 的蒸餾效率進(jìn)行測定。通過與擴(kuò)散皿法的測定結(jié)果進(jìn)行比較來確定凱氏定氮儀測定土壤速效氮的最優(yōu)方案。

1.2.3 計(jì)算公式

式中，W 為速效氮含量（mg/kg），V 為樣品消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積（mL），V0為空白消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積（mL），c為硫酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度（mol/L），m 為稱取土樣的質(zhì)量（g），14 為氮原子的摩爾質(zhì)量（g/mol）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度氫氧化鈉對測定結(jié)果的影響

從表1 中可以看出，使用 10 mol/L 的氫氧化鈉溶液測定不同土壤樣品的速效氮含量時，測定結(jié)果普遍偏高，而采用 3.5 mol/L 的氫氧化鈉溶液測定時，各樣品與標(biāo)品均與擴(kuò)散法的測定結(jié)果接近。這可能是由于10 mol/L 氫氧化鈉溶液的堿性過強(qiáng)導(dǎo)致的。因此，在測定土壤速效氮時建議采用 3.5 mol/L 的氫氧化鈉溶液。

表1 不同濃度氫氧化鈉對測定結(jié)果的影響

2.2 不同蒸餾效率對測定結(jié)果的影響

使用凱氏定氮儀測定土壤速效氮時，如果蒸餾效率過高，會使土壤反應(yīng)過于劇烈，導(dǎo)致測定結(jié)果的誤差；如果蒸餾效率過低，會導(dǎo)致反應(yīng)時間過長，影響測定速度。在 3.5 mol/L 氫氧化鈉濃度以及不添加還原劑的條件下，比較不同蒸餾效率對土壤速效氮測定結(jié)果的影響，結(jié)果如表2 所示，當(dāng)蒸餾效率為 80% 時，土壤樣品及標(biāo)品的速效氮測定值偏高，當(dāng)蒸餾效率降低到 60% 時，土壤樣品及標(biāo)品的測定值與擴(kuò)散法最為接近。不考慮繼續(xù)降低蒸餾效率，因?yàn)殡S著蒸餾效率的降低，反應(yīng)時間隨之延長，所以確定最佳蒸餾效率為 60%。

表2 不同蒸餾效率對測定結(jié)果的影響

2.3 還原劑添加與否對測定結(jié)果的影響

由表3可知，加入還原劑后，測定結(jié)果普遍偏高，大部分測定值比擴(kuò)散皿法高，只有1號樣品的測定值比擴(kuò)散皿法低，所以在測定土壤速效氮的過程中不需添加還原劑，直接測定即可。

2.4 土壤擴(kuò)散法與凱氏定氮儀法精密度的比較

由表4可知，5種樣品的精密度都符合儀器要求，比較凱式定氮儀法和擴(kuò)散皿法的精密度可見，總體來講凱式定氮儀法的精密度比較高，所以從精密度的角度可以采用凱式定氮儀法進(jìn)行土壤速效氮的測定。

表3 還原劑添加與否對測定結(jié)果的影響

表4 2種方法測定土壤速效氮的精密度

3 結(jié) 論

對凱氏定氮儀測定土壤速效氮的方法進(jìn)行了優(yōu)化，采用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心的土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及幾個土壤樣品，比較了不同濃度的氫氧化鈉、不同的蒸餾效率和添加還原劑與否對土壤速效氮測定結(jié)果的影響。結(jié)果顯示，采用 3.5 mol/L 的氫氧化鈉溶液、60% 的蒸餾效率，在不添加還原劑的情況下，兩種方法測定土壤速效氮的數(shù)值相差不大，并且與土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值相接近。同時，比較了擴(kuò)散法和凱氏定氮儀兩種方法測定速效氮的精密度，發(fā)現(xiàn)凱氏定氮儀測定土壤速效氮的精密度相對較高。因此，采用凱氏定氮儀測定土壤速效氮是切實(shí)可行的，并且該方法測定土壤速效氮更加方便和快捷。

[1]LY/T 1229—1999，森林土壤水解性氮的測定 [S].

[2]鮑士旦 . 土壤農(nóng)化分析 [M]. 北京 ：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

[3]DB13/T 843—2007，土壤速效氮測定 [S].

[4]莎 娜，張三粉，駱 洪，等 . 兩種土壤堿解氮測定方法的比較 [J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2014，（6）：25-26，33.

[5]郭旭欣 . 凱式定氮儀堿解蒸餾法測定土壤水解性氮 [J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2014，（12）：237.

[6]吳曉榮，葉祥盛，趙竹青 . 流動注射法與凱氏定氮法測定土壤全氮的比較 [J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，28（5）：560-563.

[7]李桂花，葉小蘭，呂子古，等 . 元素分析儀和全自動凱氏定氮儀測定土壤全氮之比較 [J].中國土壤與肥料，2015，（3）：111-113.

[8]尹獻(xiàn)遠(yuǎn)，徐 霄，余麗麗 . 全自動凱氏定氮儀測定土壤堿解氮的探討 [J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，（8）：1185-1187.

（責(zé)任編輯：成 平）

Study on the Determination Method of Soil Alkali Hydrolysis Nitrogen

LUAN Hui，LIU Hong，GAO Yi-na，ZHANG Li-qun，WANG Mei-yu，GUO Wei-shi
（Harbin Agricultural Products Quality and Safety Inspection Center, Harbin 150070, PRC）

From three aspects, sodium hydroxide concentration, distillation rate and adding agent or not, to optimize the method to measure soil available nitrogen of kay type nitrogen determination apparatus and compared precision with diffusion dish method currently used. The results showed that: in the case of 3.5 mol/L sodium hydroxide solution, 60% of the distillation efficiency, and not adding reductant, the results of two methods is similar, and closes to the value of soil reference materials. But the precision of the kjeldahl defi nition is higher. Therefore, it is feasible to measure soil available nitrogen by the kjeldahl nitrogen determination apparatus, and it is more convenient and quicker than diffusion method.

Kay type nitrogen instrument; soil; alkali hydrolysis nitrogen

S158.2

A

1006-060X（2017）03-0088-02

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.003.025

2016-12-21

欒 慧（1986-），女，黑龍江哈爾濱市人，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和農(nóng)業(yè)環(huán)境研究。

劉 紅