兩種方法測定土壤總氮的對比研究

秦向春

摘要：指出了土壤總氮是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)之一，傳統(tǒng)測定土壤總氮的方法是凱氏定氮儀法，但該方法存在操作過程繁瑣、不利于大批量測樣等缺點，新興的連續(xù)流動分析儀法操作過程簡單、分析速度快、結(jié)果準(zhǔn)確度高。選取5種不同類型的土壤采用2種方法測定了其總氮含量，分析比較了這兩種方法的準(zhǔn)確度和適用范圍，以期為實際分析提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：土壤總氮;凱氏定氮儀法;連續(xù)流動分析儀法

中圖分類號：S152.9

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）2-0016-03

1 引言

土壤氮素的主要分析項目有土壤總氮和有效氮，其中土壤全氮是衡量土壤氮素肥力的指標(biāo)[1]。目前，土壤全氮的主要測定方法是沿用百余年的凱氏定氮法[2]。土壤中全氮含量差異性小，凱氏定氮法測定的土壤總氮結(jié)果穩(wěn)定可靠，但是操作過程繁瑣，一個樣品需5～6min，不利于大批量樣品的測定[3]。人們一直以來對凱氏定氮法做了許多不同的改進，一方面是改進更有效的催化劑減少消煮時間，另一方面是改進氨的蒸餾和滴定[4]。但凱氏定氮法在大批量測樣中仍然不合適。

近年來，連續(xù)流動分析儀在測定土壤總氮方面有簡化人工操作、連續(xù)測試樣品、分析速度快，結(jié)果準(zhǔn)確度高的特焦，得到了越來越多的應(yīng)用[4-6]。目前，這種測定土壤總氮的方法并未得到普及，本研究選取多種類型土壤，用傳統(tǒng)的凱氏定氮法與連續(xù)流動分析儀法進行測定，分析對比兩種測定方法，為科研與生產(chǎn)中方法儀器的合理使用提供參考依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 方法和原理

凱氏定氮儀法：土壤樣品在加速劑的參與下，用濃硫酸消煮時，各種含氮有機化合物，經(jīng)過復(fù)雜的高溫分解反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氨與硫酸結(jié)合成硫酸銨。堿化后蒸餾出來的氨用硼酸吸收，以標(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定，求出土壤全氮含量。

連續(xù)流動分析儀法：樣品的消煮過程與凱氏定氮法相同，即土壤中各種含氮有機化合物都轉(zhuǎn)化成銨態(tài)氮，并與水楊酸鈉和次氯酸鈉反應(yīng)生成藍色化合物，在660nm波長處測定其吸收值。

2.2 實驗材料

2.2.1 供試樣品

試驗土樣包括：水稻土、第四季紅色黏土、花崗巖紅壤、黃棕壤、潮土5種土壤。水稻土取自湖北省荊門市團林鎮(zhèn)（經(jīng)緯度），第四季紅色黏土取自湖北省咸寧市賀勝橋鎮(zhèn)，花崗巖紅壤取自湖北省通城市五里鎮(zhèn)，黃棕壤取自湖北省丹江口市習(xí)家店鎮(zhèn)，潮土取自湖北省武漢市青山區(qū)。5種土壤置于遮光通風(fēng)處自然風(fēng)干至恒重，碾磨后過100目篩，裝入干凈的自封袋中編號待用。

2.2.2 儀器試劑

凱氏定氮法：凱氏定氮儀，瑞典FOSS廠家生產(chǎn)，型號KT8200。所需試劑：混合加速劑，m（K2S04）：m（CuSO4）：m（Se） =100：10：1;濃硫酸;10 mol/LNaOH溶液;甲基紅一溴甲酚綠混合指示劑;20 g/L硼酸一指示劑溶液;0.01 mol/L HC1標(biāo)準(zhǔn)液。

連續(xù)流動分析儀法：連續(xù)流動分析儀，瑞士安捷倫科技有限公司生產(chǎn)，型號FLASTR5000。所需試劑：混合加速劑;濃硫酸;緩沖液（14 g磷酸氫二鈉，32 g氫氧化鈉和50 g酒石酸鉀鈉溶于1L水，加入2 mL Brij -35 30%溶液）;水楊酸鈉溶液（40 g水楊酸鈉和lg硝普鈉溶于1L水）;次氯酸鈉溶液（7 mL 5.25%次氯酸鈉稀釋至100 mL）。

3 結(jié)果與分析

3.1 凱氏定氮儀測定土壤總氮

采用凱氏定氮儀測定5種土壤總氮的結(jié)果見表1。用凱氏定氮儀測得的5種不同類型土壤的總氮含量由高到低依次是：潮土>水稻土>黃棕壤>第四季紅色黏土>花崗巖紅壤。潮土是由河流沖積物發(fā)育而來，河流沖積物受地下水運動和耕作活動影響積累大量有機物質(zhì)，導(dǎo)致潮土養(yǎng)分較高;水稻土在長期耕作與施肥的作用下，養(yǎng)分積累較快，因此水稻土重總氮含量較高;黃棕壤則是發(fā)育于亞熱帶常綠闊葉與落葉闊葉混交林下的土壤，受人為耕作影響較水稻土小，土壤總氮含量相比水稻土較低;第四季紅色黏土自身的通氣透水性能差，而且受其分布區(qū)域的影響，水土流失嚴(yán)重，養(yǎng)分積累過程慢且易流失，土壤總氮相比黃棕壤低;花崗巖紅壤是由黃崗巖母質(zhì)發(fā)育而來，5種土壤樣品中花崗巖紅壤砂粒含量最高，粘粒、粉粒含量低，花崗巖紅壤分布區(qū)域多為林地，人為耕作很少，不利于土壤養(yǎng)分的積累，因此花崗巖紅壤的總氮含量最低。凱氏定氮法測得5種土壤總氮的標(biāo)準(zhǔn)差依次是：潮土<水稻土<黃棕壤<第四季紅色黏土<花崗巖紅壤，變異系數(shù)的變化規(guī)律和標(biāo)準(zhǔn)差的變化相同。使用凱氏定氮法測定土壤總氮，準(zhǔn)確度隨土壤中總氮含量的減少而降低，這是由于凱氏定氮法操作過程中產(chǎn)生人為誤差的步驟較多，包括消煮液的轉(zhuǎn)移、蒸餾的時長以及氨滴定等過程。土壤總氮含量較低的樣品在測定過程中會產(chǎn)生較大誤差，對于土壤總氮含量較高的樣品，使用凱氏定氮法測得結(jié)果準(zhǔn)確度高，重復(fù)性好。

3.2 連續(xù)流動分析儀測定土壤全氮

采用連續(xù)流動分析儀測定5種土壤總氮的結(jié)果見表2。連續(xù)流動分析儀測定5種土壤總氮的結(jié)果與凱氏定氮儀測定的結(jié)果相似，土壤的總氮含量由高到低依次是：潮土>水稻土>黃棕壤>第四季紅色黏土>花崗巖紅壤。而5種土壤測得結(jié)果的變異系數(shù)的變化規(guī)律與凱氏定氮儀測定的結(jié)果不同，潮土測的結(jié)果的變異系數(shù)最大，花崗巖紅壤測得結(jié)果的變異系數(shù)較小，變異系數(shù)的變化規(guī)律依次是潮土>水稻土>第四季紅色黏土>花崗巖紅壤>黃棕壤，這說明連續(xù)流動分析儀在測定土壤總氮含量高的土壤樣品時準(zhǔn)確度較低，該方法適用于測定總氮含量較低的土壤。連續(xù)流動分析儀測定總氮的過程中，人為操作較凱氏定氮法少，產(chǎn)生人為誤差少，但測定結(jié)果的精確程度受儀器測量范圍和標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍的影響，對于總氮含量較高的土壤樣品，在測定之前可以通過稀釋的方法使其濃度在儀器和標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定范圍內(nèi)，減少測定結(jié)果的變異程度，提高準(zhǔn)確性。

3.3 兩種方法結(jié)果對比分析

表3分析比較了兩種方法測定的土壤總氮結(jié)果，兩種方法測定的5種土壤樣品的總氮含量均有顯著性差異，均表現(xiàn)出總氮含量：潮土>水稻土>黃棕壤>第四季紅色黏土>花崗巖紅壤;兩種方法測定的結(jié)果沒有顯著差異，說明兩種方法均可用來測定土壤總氮，但連續(xù)流動分析儀測定的結(jié)果較凱氏定氮儀測定結(jié)果高。

4 結(jié)論與討論

凱氏定氮儀法在測定總氮含量較高的樣品時，準(zhǔn)確度高于連續(xù)流動分析儀;總氮含量較低的樣品，使用連續(xù)流動分析儀測定結(jié)果準(zhǔn)確度較高。總氮含量較高的樣品在使用連續(xù)流動分析儀測定時，可以通過稀釋來提高測定結(jié)果的準(zhǔn)確度。

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