1、土壤全氮的测定土壤全氮的测定存在形态及含量存在形态及含量 1、形态：、形态： 有机态有机态N：占占90%以上，如蛋白质、氨基酸、以上，如蛋白质、氨基酸、 氨基糖、腐殖质等。氨基糖、腐殖质等。 无机态无机态N：占占1-5%，主要有，主要有NH4-N、NO3-N、 NO2-N（少量）。（少量）。 2、含量：、含量：（1）我国大部分耕地土壤全）我国大部分耕地土壤全N含量不高，切变幅含量不高，切变幅 很大，其范围大约在很大，其范围大约在0.03-0.5%。其中：其中： 东北黑土东北黑土 0.15 - 0.5% 华北地区华北地区 0.05 - 0.08% 黄土高原和黄淮海平原黄土高原和黄淮海平原 0.0
2、3 - 0.1% 有机质含量很低的砂土有机质含量很低的砂土 0.03% 一般自然土壤明显高于耕作土壤。一般自然土壤明显高于耕作土壤。（2）华北地区土壤全）华北地区土壤全N的分级指标大致是：的分级指标大致是： 土壤全土壤全N水平水平 低低 中中 高高 土壤全土壤全N % 0.05 0.05-0.08 0.08测定方法评述测定方法评述一、干烧法：一、干烧法： （杜马法、杜氏法）（杜马法、杜氏法） 1831年，瑞典人杜马（年，瑞典人杜马（Dumas）创立的干烧法）创立的干烧法基本原理：基本原理：样品在样品在CO2气流中燃烧（气流中燃烧（600 C），以），以 Cu+CuO作催化剂，使所有的作催化剂，
3、使所有的N都转变成都转变成N2，气，气 流通过碱液（浓流通过碱液（浓KOH、NaOH）除去）除去CO2后，测后，测 定定N2的体积，计算样品全的体积，计算样品全N含量。含量。 Cu+CuO NaOH除去除去CO2 土土 + CO2 N2 N2 ，600 C 经典的杜马法结果准确，回收率高，但仪器装置及经典的杜马法结果准确，回收率高，但仪器装置及 操作复杂、费时，在土壤操作复杂、费时，在土壤N素分析中很少采用。素分析中很少采用。 二、二、 湿烧法：湿烧法： （开氏法）（开氏法） 1883年，丹麦人开道尔（年，丹麦人开道尔（J.Kjeldahl）创立。）创立。 由于仪器设备简单易得，操作也简便，准
4、确度较高，由于仪器设备简单易得，操作也简便，准确度较高， 因此为一般实验室所采用。因此为一般实验室所采用。 目前已有多种半自动及自动定目前已有多种半自动及自动定N仪。仪。开氏法测定土壤全开氏法测定土壤全N（半微量法）（半微量法）一一 、原理：、原理：含含N有机物在催化剂作用下，与浓有机物在催化剂作用下，与浓H2SO4高温共煮，高温共煮，使有机使有机N转化成转化成NH4-N（(NH4)2SO4），然后在碱），然后在碱性溶液中蒸馏出性溶液中蒸馏出NH3，用，用H3BO3吸收，再用标准酸吸收，再用标准酸溶液直接滴定溶液直接滴定H3BO3吸收的吸收的NH3，根据酸的用量来，根据酸的用量来计算计算N含量
5、。含量。测定步骤：测定步骤： 催化剂催化剂+浓浓H2SO4 OH- H3BO3 有机有机N NH4+ NH3 NH4+ + H2BO3-(+无机无机N) H+ H3BO3| 样品的消煮样品的消煮 | 消煮液中消煮液中NH4+的定量的定量(蒸馏蒸馏) | 二、测定条件：二、测定条件：（一）样品的消煮：（一）样品的消煮： 1、开氏反应及其特点：、开氏反应及其特点： 开氏反应：开氏反应：样品用浓样品用浓H2SO4高温消煮时，各种含高温消煮时，各种含N 有机化合物经过复杂的高温分解而转化为有机化合物经过复杂的高温分解而转化为NH4-N 的反应。的反应。 开氏法：开氏法：凡是用开氏反应消煮的定凡是用开氏
6、反应消煮的定N方法都叫开氏方法都叫开氏 法，不论采用何种加速剂、仪器及如何定量。法，不论采用何种加速剂、仪器及如何定量。在开氏反应中，有机在开氏反应中，有机C被浓被浓H2SO4氧化成氧化成CO2 而而逸失，即：逸失，即： C + 2 H2SO4（浓）（浓）= CO2 + SO2 + 2 H2O对对N而言：而言： 有机有机N + H2SO4（浓）（浓） NH4+ 开氏反应的特点：开氏反应的特点：（1） 浓浓H2SO4是中强氧化剂，单靠它不能很快完是中强氧化剂，单靠它不能很快完 成各类含成各类含N有机物的开氏反应，因此需要加入加有机物的开氏反应，因此需要加入加 速剂，以缩短消煮时间。速剂，以缩短消
7、煮时间。（2） 开氏反应的氧化还原电位范围较窄，既须把开氏反应的氧化还原电位范围较窄，既须把 有机有机C氧化成氧化成CO2，又须防止把，又须防止把NH4+氧化成氧化成NO3-， 因此使用氧化剂要特别注意。因此使用氧化剂要特别注意。（3） 高温消煮能促进有机质分解，但温度过高则高温消煮能促进有机质分解，但温度过高则 会引起会引起NH4+盐热分解，所以温度不能超过盐热分解，所以温度不能超过410 C。 2、消煮时的反应条件：、消煮时的反应条件： （1） 加速剂：加速剂： I、增温剂：、增温剂：K2SO4或无水或无水Na2SO4 作用：提高消煮溶液的沸点，加速高温分解过程。作用：提高消煮溶液的沸点，
8、加速高温分解过程。 消煮温度要求控制在消煮温度要求控制在360-410 C，一般用加盐量，一般用加盐量 的多少来控制消煮液温度的高低，按每毫升浓的多少来控制消煮液温度的高低，按每毫升浓 H2SO4中含中含0.3-0.8g盐。盐。 II、催化剂：、催化剂： Hg、HgO、CuSO4、Se等，其中以等，其中以Hg、Se催化催化 效率较高，而效率较高，而Cu次之，但使用安全，不易引起次之，但使用安全，不易引起 N素损失。素损失。 现多采用现多采用Cu-Se混合使用。混合使用。Hg的催化效率虽高，但有毒，而且的催化效率虽高，但有毒，而且Hg在测定过程在测定过程中与中与NH4+生成配合物，在以后加碱蒸馏
9、时也不能生成配合物，在以后加碱蒸馏时也不能释放出来，使测值偏低。释放出来，使测值偏低。HgO + (NH4)2SO4 = Hg SO4 + H2O因此，必须在蒸馏前再加还原剂（如因此，必须在蒸馏前再加还原剂（如Na2S2O3或或Na2S）处理，使）处理，使Hg 出来。出来。Hg SO4+Na2S2O3+H2O = HgS +Na2SO4+(NH4)2SO4这就造成操作上的复杂化，所以现在一般不用这就造成操作上的复杂化，所以现在一般不用Hg作催化剂。作催化剂。NH3NH3NH3NH3Se的催化效率也高，也有毒，但如掌握不好，用量的催化效率也高，也有毒，但如掌握不好，用量过多，温度过高或时间过长，
10、均易导致过多，温度过高或时间过长，均易导致N素损失。素损失。4NH4+ + 3SeO32- + 2H+ = 2N2 + 3Se + 9H2O如果用量不多或与如果用量不多或与Cu按比例混合使用，也可达到较按比例混合使用，也可达到较好效果。好效果。Se能使有机能使有机C很快氧化成很快氧化成CO2，但不能加速有机，但不能加速有机NNH4-N，虽然能使消煮液很快变清亮，但有机，虽然能使消煮液很快变清亮，但有机N并未并未转化完全，所以后煮时间较长。转化完全，所以后煮时间较长。催化过程：催化过程： Se + 2 H2SO4 H2SeO3 + 2 SO2 + H2O H2SeO3 SeO2 + H2O Se
11、O2 + C Se + CO2CuSO4催化效率不如前两者，但毒性小，使用完全，催化效率不如前两者，但毒性小，使用完全，不易引起不易引起N素损失。素损失。催化过程为：催化过程为：4CuSO4+3C+2H2SO42Cu2SO4+4SO2+3CO2+2H2OCu2SO4+2H2SO42CuSO4+SO2+2H2O即：当土壤有机质分解完毕，即：当土壤有机质分解完毕，C被完全氧化后，消煮被完全氧化后，消煮液呈现清澈的兰绿色，冷却后为无色（液呈现清澈的兰绿色，冷却后为无色（CuSO45H2O脱水），因此脱水），因此CuSO4不仅起催化作用，也起指示作用。不仅起催化作用，也起指示作用。现在普遍采用现在普遍
12、采用Cu-Se与盐按比例配成的加速剂，它与盐按比例配成的加速剂，它既起到缩短消煮时间，又能防止既起到缩短消煮时间，又能防止N素损失的作用。素损失的作用。加速剂的比例为：加速剂的比例为：组成组成 K2SO4(或无水或无水Na2SO4) ：CuSO45H2O ：Se粉粉重量比重量比 100 ： 10 ： 1按比例混合，研细后使用。按比例混合，研细后使用。III、氧化剂：、氧化剂：有有HClO4、KMnO4、K2Cr2O7、H2O2等，其中以等，其中以HClO4较好，但氧还电位太高，作用很激烈，加较好，但氧还电位太高，作用很激烈，加入量稍多，极易使入量稍多，极易使N素损失，使结果偏低。素损失，使结果
13、偏低。K2Cr2O7、KMnO4在消煮时易暴溅，控制不好也在消煮时易暴溅，控制不好也易引起易引起N素损失。素损失。H2O2较安全，但也要控制量较安全，但也要控制量(作作植株分析用植株分析用)。总之，使用上述氧化剂都必须特别小心。总之，使用上述氧化剂都必须特别小心。在在H2SO4-HClO4消煮中，如果对测定的要求不太消煮中，如果对测定的要求不太高时，可在同一试液中测高时，可在同一试液中测N、P，但要求精度高时，但要求精度高时不宜作不宜作N、P联合测定。联合测定。因为二者矛盾在于：因为二者矛盾在于：为了完全回收为了完全回收P，HClO4用量用量应多些；而为了完全回收应多些；而为了完全回收N，则要
14、求，则要求HClO4用量少用量少些，所以联合测定时只好折中处理，使回收率达到些，所以联合测定时只好折中处理，使回收率达到95%即可。即可。（2）H2SO4用量：用量： 加入浓加入浓H2SO4的量要考虑土壤有机质类型、含量以的量要考虑土壤有机质类型、含量以 及加盐量的多少等因素。及加盐量的多少等因素。 一般是一般是0.5-1.5g（含（含N约约1mg时）加时）加5ml浓浓H2SO4。加酸的同时要做空白测定，以消除试剂误差。加酸的同时要做空白测定，以消除试剂误差。 （3）加热温度与时间：）加热温度与时间： 加热温度在加热温度在360-410 C，才能使土壤有机，才能使土壤有机N化合物化合物 分解完
15、全，也不引起分解完全，也不引起N的损失。的损失。 对温度的控制：自动控温器或消煮管中对温度的控制：自动控温器或消煮管中H2SO4蒸汽蒸汽 冷凝回流的高度。冷凝回流的高度。加热时间：加热时间：控制适当的加热时间可以保证土样中的控制适当的加热时间可以保证土样中的 有机有机N全部转化为全部转化为NH4-N，又不致因时间过长而引，又不致因时间过长而引 起起N素损失。素损失。据全据全N标准化研究指出：标准化研究指出：(对半微量开氏法的要求对半微量开氏法的要求) 当消煮液和土粒全部变为灰白并略带绿色后，再消当消煮液和土粒全部变为灰白并略带绿色后，再消 煮一小时，这煮一小时，这1hr叫后煮，其作用是促使土壤
16、中复叫后煮，其作用是促使土壤中复 杂的有机杂的有机N化合物分解完全，全部转化为化合物分解完全，全部转化为NH4-N。后煮时间的长短取决于土壤有机质的含量、加速剂后煮时间的长短取决于土壤有机质的含量、加速剂的种类和用量。的种类和用量。根据研究结果看，根据研究结果看，在在360-410 C消煮消煮80-90min，即，即可得到稳定的测值。可得到稳定的测值。3、消煮方式：、消煮方式： 铝块消煮器、远红外消煮器、封管消煮器铝块消煮器、远红外消煮器、封管消煮器4、注意：、注意：（1）在开氏反应中，有少量含杂环在开氏反应中，有少量含杂环N、N-N键、键、N-O键等有机化合物（如偶键等有机化合物（如偶N硝基
17、、肼、腙硝基、肼、腙）不）不能完全分解，但它们在土壤中含量很少，所以开氏能完全分解，但它们在土壤中含量很少，所以开氏N中不包括在内。中不包括在内。（2）开氏反应也不包括全部）开氏反应也不包括全部NO3-N、NO2-N。因为因为NO3-N在消煮过程中不会完全还原为在消煮过程中不会完全还原为NH4+，而，而且易挥发，一般土壤中含量不超过全且易挥发，一般土壤中含量不超过全N量的量的1%，所，所以可以忽略不计。以可以忽略不计。如果某些土壤如果某些土壤NO3-N含量较多或对全含量较多或对全N量要求准确度量要求准确度较高时，则需采用改进法，较高时，则需采用改进法，如如水杨酸法水杨酸法，即先用水杨，即先用水
18、杨酸和浓酸和浓H2SO4处理土样，处理土样，NO3-N与水杨酸反应，生成与水杨酸反应，生成硝基化合物，然后再用硝基化合物，然后再用Na2S2O3或或Zn粉把硝基化合物粉把硝基化合物还原为氨基酸，又经还原为氨基酸，又经H2SO4消煮，转化成消煮，转化成NH4+。或者。或者用用KMnO4-Fe粉法粉法把把NO3-N变成变成NH4+。（3）晶格固定态晶格固定态NH4+，即，即NH4+被固定在矿物晶格被固定在矿物晶格中，一般不能被水、盐溶液所提取，因此也不包括中，一般不能被水、盐溶液所提取，因此也不包括在开氏在开氏N中。中。若要包括在内，则需用若要包括在内，则需用HF-H2SO4处理。处理。（二）消煮
19、液中（二）消煮液中NH4+的测定：的测定： 1、原理：、原理： 一般用加碱蒸馏的方法从消煮液中分离出一般用加碱蒸馏的方法从消煮液中分离出NH4+， 用滴定法（或电位滴定法）测用滴定法（或电位滴定法）测NH4+，也有用扩，也有用扩 散法、比色法、氨电极法。散法、比色法、氨电极法。 蒸馏法：蒸馏法： 消煮液加碱（消煮液加碱（NaOH）碱化，使）碱化，使NH4+NH3 ，逸，逸 出的出的NH3可用：可用： （1）标准酸吸收，再用标准碱滴定多余的酸，根）标准酸吸收，再用标准碱滴定多余的酸，根 据净用酸量计算据净用酸量计算NH4+的量。（现在用的很少）的量。（现在用的很少） （2）现在普遍采用的是用）现
20、在普遍采用的是用H3BO3溶液吸收溶液吸收NH3， 然后用标准酸滴定吸收的然后用标准酸滴定吸收的NH3。 NH4+ + OH- = NH3 + H2O NH3 + H3BO3 = NH4+ + H2BO3- H+ + H2BO3- = H3BO3蒸馏装置图蒸馏装置图H3BO3中加入混合指示剂溴甲酚绿中加入混合指示剂溴甲酚绿-甲基红，指示甲基红，指示剂的变色范围剂的变色范围pH4.2-4.9，酸性时红色，碱性时兰，酸性时红色，碱性时兰绿色。绿色。用用H3BO3吸收前，把此混合液调到吸收前，把此混合液调到pH4.5，为紫红，为紫红色（此时正好是滴定终点）。色（此时正好是滴定终点）。紫红色的紫红色的
21、H3BO3液收集蒸馏出的液收集蒸馏出的NH3后，后，pH升到升到8.6，为兰绿色，再用标准酸滴定溶液至紫红色（为兰绿色，再用标准酸滴定溶液至紫红色（pH4.5），），此时消耗的酸量即为此时消耗的酸量即为NH3的量。的量。 2、测定、测定NH4+的条件：的条件： （1）H3BO3的用量：的用量： H3BO3是一元弱酸，在溶液中呈弱酸性，是一元弱酸，在溶液中呈弱酸性，pKa=9.2， 吸收吸收NH3后溶液的后溶液的pH是是8.6，即，即H3BO3（加指示剂（加指示剂 调节调节pH后的）吸收后的）吸收NH3后后pH由由4.5上升到上升到8.6，溶液，溶液 已呈碱性，不能再吸收已呈碱性，不能再吸收NH
22、3了。了。 1% H3BO3 约等于约等于0.16 mol/L 1ml 1% H3BO3吸收的吸收的NH3量量: 0.16 20% 14 = 0.45 mg N 1ml 2% H3BO3吸收的吸收的NH3量量: 0.16 20% 14 2 = 0.90 mg N 在半微量开氏法蒸馏中，一般是在半微量开氏法蒸馏中，一般是1 mg N，用，用5ml 2% H3BO3吸收吸收NH3足够了。足够了。与用酸吸收比较，用与用酸吸收比较，用H3BO3吸收吸收NH3有以下几个优点：有以下几个优点：A、仅用一种标准酸溶液即可测出、仅用一种标准酸溶液即可测出NH3含量，准确度高；含量，准确度高；B、H3BO3用量
23、不必准确，只要足够即可，而标准酸的用量不必准确，只要足够即可，而标准酸的 用量要求准确；用量要求准确；C、蒸馏时不怕倒吸，如倒吸可再加、蒸馏时不怕倒吸，如倒吸可再加H3BO3，然后继续，然后继续 蒸馏；蒸馏；D、H3BO3液中加入指示剂，可检查接受瓶是否干净、液中加入指示剂，可检查接受瓶是否干净、 蒸馏瓶中的碱是否足够。蒸馏瓶中的碱是否足够。 （2）NaOH的用量：的用量：以保证以保证NH4+全部蒸出为原则，主要是根据加入浓全部蒸出为原则，主要是根据加入浓H2SO4的量来计算的。的量来计算的。浓浓H2SO4加入加入5mL，40%NaOH用量：用量： 36mol/L(1/2H2SO4) 5ml
24、= 10mol/L(NaOH) V V = 18mL实验中一般加实验中一般加20mL 10mol/LNaOH。如何判断加碱量是否合适，可以根据加碱后的几种如何判断加碱量是否合适，可以根据加碱后的几种现象来判断：现象来判断： 溶液变混浊，有蓝色絮状沉淀溶液变混浊，有蓝色絮状沉淀(Cu(OH)2 生成生成)； 溶液变为棕褐色混浊，溶液变为棕褐色混浊，Cu(OH)2CuO ； 接收瓶中接收瓶中H3BO3液由紫红色液由紫红色蓝色。蓝色。 以上说明加碱适量。以上说明加碱适量。*加碱后，蒸馏开始，蒸馏瓶内溶液为蓝色，不变混加碱后，蒸馏开始，蒸馏瓶内溶液为蓝色，不变混浊，也不变棕褐色（因为生成浊，也不变棕褐
25、色（因为生成Cu(OH)42-不沉淀出不沉淀出来），此时要看接收瓶内溶液的变化，若来），此时要看接收瓶内溶液的变化，若变蓝变蓝，说，说明碱够，若明碱够，若不变蓝不变蓝，则可能是加碱不足或其它原因。，则可能是加碱不足或其它原因。加碱后加碱后（3）空白测定：）空白测定： 一般不大于一般不大于0.40mL。 *注意：注意：蒸馏时馏出液的温度勿超过蒸馏时馏出液的温度勿超过40 C，以防，以防 NH3挥发，注意打开冷凝水。挥发，注意打开冷凝水。 扩散法扩散法 消煮液放在外室，消煮液放在外室，H3BO3放内室，适用于含放内室，适用于含N少少 （约（约0.05-0.2mgN）的土壤，室温）的土壤，室温20
26、C，扩散，扩散24 小时。一般用标准小时。一般用标准(NH4)2SO4作回收试验。此法作回收试验。此法 受室温、液层厚度、内室大小等因素的影响。受室温、液层厚度、内室大小等因素的影响。开氏法测定全氮步骤：开氏法测定全氮步骤： 催化剂催化剂+浓浓H2SO4 OH- H3BO3 有机有机N NH4+ NH3 NH4+ + H2BO3-(+无机无机N) H+ H3BO3| 样品的消煮样品的消煮 | 消煮液中消煮液中NH4+的定量的定量(蒸馏蒸馏) | 小结小结 结果计算：结果计算：式中： C：标准酸浓度(MOL.L-1)。 V：滴定样品所用标准酸体积（ml） Vo：空白所用标准酸体积（ml） 14：
27、N的摩尔质量（g/mol） 10-3：将mL转换为L m：土样重(g) 3-30101014c)v-(v(g/kg)m土壤全氮含量土壤有效氮的测定土壤有效氮的测定本章要点：本章要点：1、了解土壤有效养分的概念。、了解土壤有效养分的概念。2、掌握土壤有效养分测定方法选择的依据。、掌握土壤有效养分测定方法选择的依据。3、了解土壤有效氮的存在形态及其常用测定方、了解土壤有效氮的存在形态及其常用测定方 法的优缺点。法的优缺点。4、掌握土壤碱解氮测定的方法原理、反应条件、掌握土壤碱解氮测定的方法原理、反应条件 及操作技术。及操作技术。5、掌握土壤无机氮测定的浸提方法。、掌握土壤无机氮测定的浸提方法。6、
28、掌握靛酚蓝比色法测定土壤铵态氮的方法原、掌握靛酚蓝比色法测定土壤铵态氮的方法原 理、反应条件及操作技术。理、反应条件及操作技术。7、掌握紫外分光光度法测定土壤硝态氮的方法、掌握紫外分光光度法测定土壤硝态氮的方法 原理及操作技术。原理及操作技术。土壤有效土壤有效N的测定的测定土壤有效养分：土壤有效养分：是指在一定时间内，通常是指一是指在一定时间内，通常是指一 个生长季节内，作物可以吸收、利用的土壤养分。个生长季节内，作物可以吸收、利用的土壤养分。土壤养分具有不同的化学形态和存在状态，一般简土壤养分具有不同的化学形态和存在状态，一般简化为三部分：化为三部分： 难溶性养分难溶性养分 活性养分活性养分
29、 溶液中的养分溶液中的养分 固相固相 液相液相 非有效养分非有效养分 有效养分有效养分活性养分又可称为可溶态、易分解态、易水解态养分。活性养分又可称为可溶态、易分解态、易水解态养分。用化学方法测定有效养分的基本设想：用化学方法测定有效养分的基本设想：选用适当的化学试剂与土壤作用，将其中的有效部选用适当的化学试剂与土壤作用，将其中的有效部分溶解出来，经过分离后用定量分析方法加以定量分溶解出来，经过分离后用定量分析方法加以定量测定，以此量作为土壤供肥的强度或容量指标。所测定，以此量作为土壤供肥的强度或容量指标。所以，测定方法分为两部分：以，测定方法分为两部分： （1） 有效养分的浸提（前处理，预处
30、理）有效养分的浸提（前处理，预处理） （2） 浸出液中养分的定量（定量或测定）浸出液中养分的定量（定量或测定）有效养分测定方法的中心是用化学试剂溶解有效养有效养分测定方法的中心是用化学试剂溶解有效养分，从而分离出来测定之。分，从而分离出来测定之。关键在于浸提方法的选择。关键在于浸提方法的选择。浸提方法包括：浸提方法包括：浸提剂种类，土液比，时间等。最重要的是浸提剂种类，土液比，时间等。最重要的是浸提剂浸提剂，其选择的原则（依据）是：其选择的原则（依据）是：（1）浸出的土壤养分量应与作物吸收量（或植物对）浸出的土壤养分量应与作物吸收量（或植物对 养分的反应）有良好的相关性；养分的反应）有良好的相
31、关性；（2）快速、简便；）快速、简便；（3）适应性广，包括：）适应性广，包括：A 一种浸提剂适用多种元素；一种浸提剂适用多种元素； B 各类土壤；各类土壤； C 各实验室都可用。各实验室都可用。（4）成本低。）成本低。化学方法测定土壤有效养分的数值不是植物吸收养分化学方法测定土壤有效养分的数值不是植物吸收养分的绝对数量，而只是一个的绝对数量，而只是一个相对值相对值。土壤中土壤中N的形态的形态(复习复习)无机无机N：固相上：固定态：固相上：固定态NH4+，交换态，交换态NH4+ 液相上：溶液中液相上：溶液中NH4+，NO3-，NO2-有机有机N：进入土中的动植物残体经过复杂变化形成：进入土中的动
32、植物残体经过复杂变化形成 不同形态的化合物，并以不同状态存在。不同形态的化合物，并以不同状态存在。 根据易矿化程度不同分为：根据易矿化程度不同分为： 氨基酸氨基酸 氨基糖、酰胺氨基糖、酰胺 6mol L-1HCl提取提取N（水（水 解性）解性） 非水解非水解N 难矿化难矿化N（与腐殖质结合）（与腐殖质结合）土壤有效土壤有效N定义：定义：当季作物可以吸收利用的当季作物可以吸收利用的N。形态：形态：（1）无机）无机N：NH4+，NO3-，NO2- （液）（液） 交换态交换态NH4+ 非交换态非交换态NH4+（2）易水解的有机态）易水解的有机态N（易矿化（易矿化N）：）： 一般为全一般为全N的的1-
33、3%（一年），与其形态和存（一年），与其形态和存 在状态有关。在状态有关。测定方法评述测定方法评述 1、初始（起始）无机、初始（起始）无机N（施肥前测定）（施肥前测定） 水田水田NH4+（不测（不测NO3-，无），无） 旱田旱田NO3-和和NH4+ Nmin的测定（土壤剖面的测定（土壤剖面(根层根层)残余无机残余无机N）？ (根系深度，根系深度，NO3-的移动性的移动性) 2、易水解性、易水解性N（潜在有效（潜在有效N、易矿化、易矿化N）培养法测定土壤可矿化培养法测定土壤可矿化N一、好气培养法：一、好气培养法： 1、 基本原理：基本原理： 将土壤置于培养箱中，在好气条件下培养一定将土壤置于培养
34、箱中，在好气条件下培养一定 时间，利用土壤中的微生物将土壤中的易水解时间，利用土壤中的微生物将土壤中的易水解 的有机的有机N矿化成无机矿化成无机N，然后测定培养前后释放，然后测定培养前后释放 出来的无机出来的无机N（NH4-N，NO3-N）。（扣除原有）。（扣除原有 的无机的无机N或培养前淋洗除去）或培养前淋洗除去） 2. 培养条件：培养条件： （1）温度：）温度：25-35 C （25，30，35 C） （2）水分（通气性）：）水分（通气性）：50-60%（最大持水量）（最大持水量） 为保持通气性，土样常与砂粒（或蛭石）为保持通气性，土样常与砂粒（或蛭石） 混合后培养。混合后培养。 （3）时
35、间：）时间：2-4周（周（2，3或或4周）周） 3. 优缺点：优缺点： （1）测定原理有理论依据（与田间矿化相似）测定原理有理论依据（与田间矿化相似） （2）与植物吸）与植物吸N量相关性高，常作为其他方法量相关性高，常作为其他方法 的参比的参比 （3）与盆栽法相比，时间较短）与盆栽法相比，时间较短 （1）与化学法相比，时间长）与化学法相比，时间长 （2）条件要求严格，尤其水分不易掌握）条件要求严格，尤其水分不易掌握 （3）培养时间短结果不可靠，培养时间长则易）培养时间短结果不可靠，培养时间长则易 生成有害物质，抑制进一步的硝化作用。生成有害物质，抑制进一步的硝化作用。 所以，有一种培养法是用所
36、以，有一种培养法是用0.01mol L-1CaCl2 淋洗生成的淋洗生成的NO3-，再继续培养。，再继续培养。优点优点缺点缺点 二、嫌气培养法：二、嫌气培养法： 1、 基本原理：基本原理：将土壤淹水处于嫌气条件下，置将土壤淹水处于嫌气条件下，置 于培养箱中培养一定时间，利用厌气微生物于培养箱中培养一定时间，利用厌气微生物 将土壤有机将土壤有机N矿化成矿化成NH4-N，然后测定，然后测定NH4-N 含量（扣除原有的含量（扣除原有的NH4-N）。）。 2、 培养条件：培养条件： （1）土壤淹水，处于嫌气态）土壤淹水，处于嫌气态 （2）温度：）温度：30-40 C （30或或40 C） （3）时间：
37、）时间：1-2（1或或2周）周） 3、优缺点：、优缺点：优点：优点：（1）条件易于控制，不必考虑水分、通气矛盾）条件易于控制，不必考虑水分、通气矛盾（2）与好气法相比，快速、准确，重现性好）与好气法相比，快速、准确，重现性好（3）培养时间相对较短）培养时间相对较短（4）可靠性也好，不仅适用于水田，也适用于旱田）可靠性也好，不仅适用于水田，也适用于旱田缺点：缺点： （1）有反硝化问题，可加液体石蜡来消除）有反硝化问题，可加液体石蜡来消除（2）与化学法相比，时间仍长）与化学法相比，时间仍长 化学方法测定土壤供化学方法测定土壤供N能力能力 一、全一、全N 或有机或有机C：不是有效不是有效N 二、易水
38、解性二、易水解性N（潜在有效（潜在有效N）：）： 着眼点是测定土壤中容易分解的那部分有机态着眼点是测定土壤中容易分解的那部分有机态N。 1. 碱水解性碱水解性N（碱解（碱解N）：）： （1）NaOH-扩散法：扩散法： (a) NaOH-扩散法原理：扩散法原理： 在密封的扩散皿中，用在密封的扩散皿中，用1.8mol/L氢氧化钠氢氧化钠(NaOH)溶液水解土溶液水解土壤样品，在恒温条件下使有效氮碱解转化为氨气状态，并不断壤样品，在恒温条件下使有效氮碱解转化为氨气状态，并不断地扩散逸出，由硼酸地扩散逸出，由硼酸(H3BO3)吸收，再用标准盐酸滴定，计算出吸收，再用标准盐酸滴定，计算出土壤水解性氮的含
39、量。旱地土壤硝态氮含量较高，需加硫酸亚土壤水解性氮的含量。旱地土壤硝态氮含量较高，需加硫酸亚铁使之还原成铵态氮铁使之还原成铵态氮 。由于硫酸亚铁本身会中和部分氢氧化钠，。由于硫酸亚铁本身会中和部分氢氧化钠，故需提高碱的浓度故需提高碱的浓度(1.8mol/L，使碱保持，使碱保持1.2mol/L的浓度的浓度)。水稻。水稻土壤中硝态氮含量极微，可以省去加硫酸亚铁，直接用土壤中硝态氮含量极微，可以省去加硫酸亚铁，直接用1.2mol/L氢氧化钠水解。氢氧化钠水解。 (b) NaOH-扩散法操作步骤：扩散法操作步骤： 1. 称取土样称取土样2.00g和和1.00g硫酸亚铁粉剂，均匀铺于扩散皿硫酸亚铁粉剂，
40、均匀铺于扩散皿外室。外室。 2内室中加两滴甲基红内室中加两滴甲基红-溴甲酚绿混合指示剂和溴甲酚绿混合指示剂和2H3BO3 2ml。 3在扩散皿边上涂碱性甘油，盖上玻璃片，转动使碱性在扩散皿边上涂碱性甘油，盖上玻璃片，转动使碱性甘油在四周沾匀。甘油在四周沾匀。 4将玻片推开一小缝，往外室加人将玻片推开一小缝，往外室加人1 mol.L-1 NaOH 10ml。 5立即盖严玻片，轻轻转动扩散皿，使外室土样与碱液立即盖严玻片，轻轻转动扩散皿，使外室土样与碱液混匀。用皮筋将玻片固定住。混匀。用皮筋将玻片固定住。 6. 扩散皿小心放人恒温箱，扩散皿小心放人恒温箱，40，放，放24小时。小时。 7取出扩散皿
41、，去玻片，用取出扩散皿，去玻片，用0.01 mol.L-1标准酸滴定内室标准酸滴定内室溶液至紫红色止。溶液至紫红色止。 (c) NaOH-扩散法注意事项：扩散法注意事项：1. 土样用土样用40目，均匀散开，必须全部与目，均匀散开，必须全部与NaOH溶液混匀溶液混匀;2. 扩散皿要无缺口，无裂缝，保证扩散过程中不漏气扩散皿要无缺口，无裂缝，保证扩散过程中不漏气;3. 碱性甘油及碱性甘油及NaOH都不得沾及内室。如有少量沾人，需重都不得沾及内室。如有少量沾人，需重做做;4. 操作中要小心，不使扩散皿倾斜，或剧烈晃动，避免内操作中要小心，不使扩散皿倾斜，或剧烈晃动，避免内室室H3B03溢出，或外室样
42、品和溢出，或外室样品和NaOH浸入内室浸入内室;5. 为使水解完全，应使时间在为使水解完全，应使时间在24小时左右，温度小时左右，温度40，夏天，夏天温度在温度在35以上时，也可不放在恒温箱中，就在室内桌上以上时，也可不放在恒温箱中，就在室内桌上水解，时间可稍长点。水解，时间可稍长点。6滴定时可用小玻棒轻轻搅动内室溶液，但不要摇动扩散滴定时可用小玻棒轻轻搅动内室溶液，但不要摇动扩散皿。皿。(d) 结果计算：结果计算：式中： C：标准酸浓度(MOL.L-1)。 V：滴定样品所用标准酸体积（ml） Vo：空白所用标准酸体积（ml） 14：N的摩尔质量（g/mol） 103：“换算系数”（包括mL转
43、换为L，10-3；g换算为 mg，103；换算为每kg土，103.） m：土样重(g) 301014c)v-(v(mg/kg)m土壤碱解氮含量301014c)v-(v(mg/kg)m土壤碱解氮含量 （2）蒸馏法：）蒸馏法： 用用CaO、MgO、NaOH、Ba(OH)2与土样蒸馏一定与土样蒸馏一定 时间时间 （3）0.05mol L-1NaHCO3浸提浸提-紫外分光光度法：紫外分光光度法： 0.05mol L-1NaHCO3 100ml 与与5.00g土，振荡土，振荡15min， 离心，在离心，在260nm比色。比色。 2、酸水解法：、酸水解法： （1）0.5 mol L-1（1/2 H2SO4
44、）浸提法）浸提法 以以 1：20水土比，浸提水土比，浸提24h，测定浸提出的有机，测定浸提出的有机N、 NH4+、NO3- 。 （2）6 mol L-1 HCl （3）1 mol L-1 H2SO4 3、 氧化降解氧化降解N： 在酸或碱性条件下，加氧化剂来分解有机在酸或碱性条件下，加氧化剂来分解有机N。 例如：例如：KMnO4-Na2CO3，KMnO4- H2SO4。 4、 其他方法：其他方法： （1）高压蒸煮法：）高压蒸煮法： 0.01mol L-1CaCl2 与土共煮，高压下与土共煮，高压下16h （2）1 mol L-1 KCl煮沸煮沸1h 三、无机三、无机N：（NH4+，NO3-，NO
45、2-） 意义：意义：无机无机N本身是速效本身是速效N，是植物吸收利用的主，是植物吸收利用的主 要形态。要形态。 易水解性易水解性N、培养法的、培养法的N，最后都需要测定，最后都需要测定 NH4+或或NO3- 。 土样的特殊性：土样的特殊性：新鲜样品新鲜样品 （1） 采样后要求冷冻或冷藏采样后要求冷冻或冷藏 （2） 快速干燥使快速干燥使NO3-变化极小，但对变化极小，但对NH4+影响大影响大浸提：浸提： NH4-N：阳离子、交换态，存在于土壤胶体表面。阳离子、交换态，存在于土壤胶体表面。 浸提剂：浸提剂：1-2 mol L-1 KCl或或NaCl 浸提方法：淋洗法或平衡法浸提方法：淋洗法或平衡法
46、 NO3-N（NO2-）：）：不被胶体吸附，用水即可浸出。不被胶体吸附，用水即可浸出。 但溶液易浑浊，要得清亮溶液，可加但溶液易浑浊，要得清亮溶液，可加CaSO4、 KAl(SO4)2、KCl、NaCl、CuSO4-CaO等。等。浸出液中浸出液中N的测定的测定硝态氮的测定：硝态氮的测定：1、酚二磺酸法：、酚二磺酸法： 1863年年Sprenge提出，提出，1929年年Harper改进改进方法原理方法原理：酚二磺酸在无水条件下，与硝酸起硝化酚二磺酸在无水条件下，与硝酸起硝化 反应，生成硝基酚二磺酸。生成物在酸性条件下反应，生成硝基酚二磺酸。生成物在酸性条件下 为无色，在碱性条件下为稳定的黄色，可
47、根据黄为无色，在碱性条件下为稳定的黄色，可根据黄 色的强度用比色法测定色的强度用比色法测定NO3-N的含量。的含量。注意事项：注意事项：（1 1）硝化反应要求在硝化反应要求在无水条件无水条件下进行，所以加显下进行，所以加显 色剂（酚二磺酸）前需要蒸干。但在微酸性下蒸色剂（酚二磺酸）前需要蒸干。但在微酸性下蒸 干，干，NO3-N可能以可能以HNO3态逸出，所以应使蒸发液态逸出，所以应使蒸发液 呈呈微碱性微碱性或保持或保持中性中性。 （2）干扰离子：）干扰离子： Cl-：土壤含土壤含Cl- 大于大于15 mg kg-1时，会干扰测定。时，会干扰测定。 HCl + HNO3 NOCl （亚硝酰氯）（
48、亚硝酰氯）+ Cl2 + 2 H2O 6 HCl + 2 HNO3 2 NO + 2Cl2 + 4 H2O 消除方法：消除方法：每每100ml滤液加入滤液加入0.1gAg2SO4，振荡，振荡 15min，再加入，再加入0.2g Ca（OH）2和和0.5gMgCO3 以沉淀过剩的以沉淀过剩的Ag+。 NO2-：干扰是它与显色剂也呈黄色，但一般土壤干扰是它与显色剂也呈黄色，但一般土壤 含含NO2-极少，可忽略不计。极少，可忽略不计。 NO2-含量大于含量大于1 mg kg-1时，可加入时，可加入尿素尿素或或硫脲硫脲或或 氨基磺酸氨基磺酸（2%NH2SO3H）破坏它。）破坏它。 HNO2 + NH2
49、SO3H = N2 + H2SO4 +H2O重金属：重金属：在碱化时会沉淀，可过滤除去沉淀后再比在碱化时会沉淀，可过滤除去沉淀后再比 色。一般浸出液中重金属不多。色。一般浸出液中重金属不多。有机质：有机质：颜色干扰，用活性碳除去。颜色干扰，用活性碳除去。（3）适用范围：）适用范围：0.1 2 mg L-1（4）比色波长：）比色波长：400-410nm 评价：评价：此法重复性好，准确性高，常作测定微量此法重复性好，准确性高，常作测定微量 NO3-N的参比方法。但需要蒸干，手续较麻烦。的参比方法。但需要蒸干，手续较麻烦。 2、紫外分光光度法：、紫外分光光度法：（1）NO3-等的紫外吸收特性及测定波
50、长的选择：等的紫外吸收特性及测定波长的选择：NO3-在在203nm和和300nm处各有一个吸收峰，但处各有一个吸收峰，但203nm处的灵敏度是处的灵敏度是300nm处的处的1000倍。因此，可在倍。因此，可在203nm附近测定含量少的样品，如土壤附近测定含量少的样品，如土壤NO3-N等；而在等；而在300nm附近测定含量高的样品，如肥料中附近测定含量高的样品，如肥料中NO3-N。 土壤中以及浸提剂中可能存在的物质在紫外波段的土壤中以及浸提剂中可能存在的物质在紫外波段的吸收特性：吸收特性：波长波长203nm时，时，NO3-N的吸收值最高，但此时多数的吸收值最高，但此时多数无机盐、土壤有机质都有很
