自動定氮儀堿解蒸餾電位滴定法測定土壤中水解性氮含量

鄭福麗，譚德水，馬 征，王學(xué)君，張柏松

(山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所 山東省植物營養(yǎng)與肥料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室農(nóng)業(yè)部廢棄物基質(zhì)化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100)

土壤水解性氮，通常也稱土壤有硝氮，是銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、氨基酸、酰胺和易水解的蛋白質(zhì)氮的總和，又稱土壤有效氮。與土壤全氮相比，更能反映土壤近期的氮素供應(yīng)情況，是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)，與作物生長關(guān)系更為密切[1]。

目前，水解性氮的測定方法主要有生物培養(yǎng)法、酸水解法、堿解擴(kuò)散法和堿解蒸餾法等[2]?，F(xiàn)有的國家檢測方法標(biāo)準(zhǔn)中，林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T1228-2015中水解性氮的測定[3]采用的是堿解擴(kuò)散法，但由于堿解擴(kuò)散法步驟繁瑣、時(shí)間周期長，操作過程極容易發(fā)生內(nèi)室污染致，會因一些不可避免的設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致結(jié)果重現(xiàn)性差，甚至出現(xiàn)錯誤。采用全自動定氮儀進(jìn)行堿解蒸餾，并用電位滴定法進(jìn)行測定，不僅縮短了檢測的時(shí)間，還提高了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度[1]。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 原理

將土壤樣品置于消化管中，用氫氧化鈉和鋅-硫酸亞鐵還原劑進(jìn)行還原和水解，使硝態(tài)氮和其他易水解的氮還原轉(zhuǎn)化成氨態(tài)氮，堿化蒸餾后的氨被定量吸收在硼酸溶液中，以標(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定至終點(diǎn)，計(jì)算出水解性氮含量。

1.2 試劑與儀器

1.2.1 化學(xué)試劑

氫氧化鈉溶液(c(NaOH)=10 mol/L)，1∶5的鋅-硫酸亞鐵還原劑，硼酸溶液(2%)，鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液(c(HCL)=0.5 mol/L)，鹽酸標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液(c(HCL)=0.05 mol/L，將鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液稀釋10倍)。

1.2.2 儀器

步琪K-375全自動凱氏定氮儀，Metrohm 800 Dosino型自動電位滴定儀。

1.3 分析步驟

(1)稱取細(xì)度2 mm的風(fēng)干土樣至于蒸餾管中，加入適量鋅-硫酸亞鐵還原劑，加少量蒸餾水濕潤，同時(shí)做空白對照。

(2)打開自動定氮儀，打開冷卻水循環(huán)機(jī)將復(fù)合電極放入硼酸接收瓶中，儀器預(yù)熱-清洗-試運(yùn)行后，放入樣品管，選擇預(yù)設(shè)的方法開始蒸餾，隨蒸餾時(shí)間增加，接收液pH值逐漸升高，蒸餾結(jié)束后，電位滴定儀開始滴定，隨著鹽酸溶液的加入，接收液pH逐漸下降，待接收液pH值回到滴定開始值時(shí)，滴定到達(dá)終點(diǎn)，儀器自動記錄消耗的體積V，通過預(yù)先設(shè)置后的稱樣量和鹽酸濃度，儀器自動計(jì)算水解性氮含量。

2 結(jié)果分析

2.1 不同氫氧化鈉濃度對測定結(jié)果的影響

由于水解性氮是無機(jī)氮與易水解蛋白質(zhì)的總和，氫氧化鈉濃度過低時(shí)，易水解蛋白質(zhì)水解不完全，而濃度過高時(shí)，某些難水解蛋白質(zhì)發(fā)生部分水解[4]。本儀器所使用的氫氧化鈉濃度固定為10 mol/L，通過調(diào)節(jié)加入堿的體積和蒸餾水的量來調(diào)整測試時(shí)氫氧化鈉的濃度。

根據(jù)參考文獻(xiàn)[4-6]，選擇三種H2O和氫氧化鈉的配比，對4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)土樣進(jìn)行堿解蒸餾。試驗(yàn)結(jié)果(表1)表明，三種的檢測結(jié)果都在標(biāo)準(zhǔn)值要求范圍以內(nèi)，但是當(dāng)加入H2O體積為5 mL、NaOH體積為10 mL時(shí)，檢驗(yàn)值與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值更接近，誤差更小。

表1 不同H2O體積和氫氧化鈉體積的水解性氮測定結(jié)果

2.2 不同蒸餾時(shí)間對測定結(jié)果的影響

選擇不同蒸餾時(shí)間(3、3.5、4、4.5、5 min)對4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)土樣進(jìn)行測定，結(jié)果見表2。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)蒸餾時(shí)間在4 min以上時(shí)，檢測結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)范圍內(nèi)，蒸餾時(shí)間過短，蒸餾不夠完全，檢測結(jié)果偏低，本儀器條件下適宜的蒸餾時(shí)間為4 min即可。

表2 不同蒸餾時(shí)間的水解性氮測定結(jié)果 mg/kg

2.3 稱樣量的確定

LY/T1228-2015林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中用的土壤稱樣量為2.0 g，所用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的濃度為0.01左右，而本儀器設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸濃度為0.05 mol/L，本試驗(yàn)選取了2.0 g和4.0 g兩個(gè)稱樣量，結(jié)果表明，稱樣量為2.0 g時(shí)鹽酸滴定體積不足1 ml，滴定體積過少，為了減少滴定體積過低帶來的誤差，在本儀器條件下宜選用4.0 g稱樣量比較合適。

3 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明，本實(shí)驗(yàn)室條件下步琪K-375自動定氮儀測定土壤水解性氮的設(shè)定條件為稱樣量4.0 g，H2O體積5 mL，NaOH體積10 mL，蒸餾時(shí)間4 min。利用全自動凱氏定氮儀電位滴定法進(jìn)行土壤水解性氮的測定，不僅操作步驟簡捷，其試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和精密度也完全符合檢測方法的要求，適于在土壤分析工作中參考應(yīng)用。