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如何土壤中氮含量的测试

2022.6.01

土壤全氮的测定
1 适用范围
本方法适用于各类土壤全氮含量的测定。
2 测定原理
样品在加速剂的参与下，用浓硫酸消煮时，各种含氮有机化合物，经过复杂的高温分解反应，转化为铵态氮。碱化后蒸馏出来的氨用硼酸吸收，以酸标准溶液滴定，求出土壤全氮含量（不包括全部硝态氮）。
包括硝态和亚硝态氮的全氮测定，在样品消煮前，需先用高锰酸钾将样品中的亚硝态氮氧化为硝态氮后，再用还原铁粉使全部硝态氮还原，转化成铵态氮。
3 主要仪器设备
3.1 土壤样品粉碎机；
3.2 玛瑙研钵；
3.3 土壤筛：孔径1.0mm、0.25mm；
3.4 分析天平：感量为0.0001g；
3.5 硬质开氏烧瓶：容积50ml、100ml；
3.6 半微量定氮蒸馏装置；
3.7 半微量测定管：容积10ml、25ml；
3.8 锥形瓶：容积150ml；
3.9 电炉：300W变温电炉。
4 试剂
4.1 硫酸（GB625－77）：化学纯；
4.2 硫酸（GB 625－77）或盐酸（GB622－77）：分析纯，0.005mol/L硫酸或0.01mol/L盐酸标准溶液；
4.3 氢氧化钠（GB629－81）：工业用或化学纯，10 mol/L氢氧化钠溶液；
4.4 硼酸－指示剂混合液；
4.4.1 硼酸（GB628－78）：分析纯，2%溶液（W／V）；
4.4.2 混合指示剂：0.5g溴甲酚绿（HG3－1220－79）和0.1g甲基红（HG3－958－76）于玛瑙研钵中，加入少量95%乙醇，研磨至指示剂全部溶解后，加95%乙醇至100ml。使用前，每升硼酸溶液中加20ml混合指示剂，并用稀碱调节至红紫色（pH值约4.5）。此液放置时间不宜过长，如在使用过程中pH值有变化，需随时用稀酸或稀碱调节之。
4.5 加速剂：100g硫酸钾（HG3－920－76，化学纯），10g五水合硫酸铜（GB665－78，化学纯），1g硒粉（HG3－926－76）于研钵中研细，必须充分混合均匀。
4.6 高锰酸钾溶液：25g高锰酸钾(GB643－77)溶于500ml。无离子水，贮于棕色瓶中；
4.7 1:1硫酸溶液；
4.8 还原铁粉：磨细通过孔径0.15mm筛；
4.9 辛醇：化学纯。
5 土壤样品的制备
将通过孔径2mm筛的土样，在牛皮纸上铺成薄层，划分成多个小方格。用小勺于每个方格中，取等量的土样（总量不得少于20g）于玛瑙研钵中研磨，使之全部通过0.25mm筛，混合均匀后备用。
6 分析步骤
6.1 称样
称取通过0.25mm孔径筛的风干土样1.0g(精确到0.0001g，含氮约1mg)，同时测定土样水分含量。
6.2 土样消煮
6.2.1 不包括硝态和亚硝态氮的消煮：将土样送入干燥的开氏瓶底部，加少量无离子水（约0.5～1ml）湿润土样后，加入2g加速剂和5mL浓硫酸，摇匀。将开氏瓶倾斜置于300W变温电炉上，用小火加热，待瓶内反应缓和时（约10～15min），加强火力使消煮的土液保持微沸，加热的部位不超过瓶中的液面，以防瓶壁温度过高而使铵盐受热分解，导致氮素损失。消煮的温度以硫酸蒸气在瓶颈上部1／3处冷凝流回为宜。待消煮液和土粒全部变为灰白稍带绿色后，再继续消煮1h，冷却，待蒸馏。在消煮土样的同时，做两份空白测定，除不加土样，其他操作皆与测定土样时相同。
6.2.2 包括硝态和亚硝态氮的消煮：将土样送入干燥的50ml开氏瓶底部，加1ml高锰酸钾溶液，摇动开氏瓶，缓缓加入2ml 1:1硫酸，不断转动开氏瓶，然后放置5min，再加入1滴辛醇。通过长颈漏斗将0.5g（±0.01g）还原铁粉送入开氏瓶底部，瓶口盖上小漏斗，转动开氏瓶，使铁粉与酸接触，待剧烈反应停止时（约5min），将开氏瓶置于电炉上缓缓加热45min（瓶内土液应保持微沸，以不引起大量水分丢失为宜）。停火，待开氏瓶冷却后，通过长颈漏斗加2g加速剂和5ml浓硫酸，摇匀。按6.2.1的步骤，消煮至土液全部变为黄绿色，再继续消煮1h，冷却，待蒸馏。在消煮土样的同时，做两份空白测定。
6.3 氨的蒸馏
6.3.1 蒸馏前先检查蒸馏装置是否漏气，并通过水的馏出液将管道洗净。
6.3.2 待消煮液冷却后，用少量无离子水将消煮液定量地全部转入蒸馏器内，并用水洗涤开氏瓶4～5次（总用水量不超过30～35mL）。
于150ml锥形瓶中，加入5ml 2%硼酸－指示剂混合液，放在冷凝管末端，管口置于硼酸液面以下，以免吸收不完全。然后向蒸馏室内缓缓加入20ml 10mol/L氢氧化钠溶液，通入蒸汽蒸馏，待馏出液体积约50ml时，蒸馏完毕。用少量已调节至pH4.5的水洗涤冷凝管的末端。
6.3.3 用0.005mol/L硫酸（或0.01mol/L盐酸）标准溶液滴定馏出液由蓝绿色至刚变为红紫色。记录所用酸标准溶液的体积）。空白测定所用酸标准溶液的体积，一般不得超过0.40ml。
7 结果计算
土壤全氮（％）＝（V－V0）×c×0.014×0.014/m
式中：
V——滴定试液时所用酸标准溶液的体积，ml；
V0——滴定空白时所用酸标准溶液的体积，ml；
c——酸标准溶液的浓度，mol/L；
0.014——氮原子的毫摩尔质量；
m——风干土样质量，g。
平行测定结果，用算术平均值表示，保留小数点后三位。
8 精密度
平行测定结果的相差：
土壤全氮含量(%) 允许绝对相差(%)
＞0.1 ≤0.005
0.1～0.06 ≤0.004
＜0.6 ≤0.003
9 注释
9.1 试样的粒径，这里采用0.25mm孔径筛，但如果含氮量高，称量<0.5g时，则应通过0.149mm孔径筛。
9.2 一般土壤中硝态氮含量不超过全氮量的1%，故可忽略不计。如硝态氮含量高，则要用高锰酸钾和铁粉预处理，硝态氮的回收率在90%以上。
9.3 消煮的温度应控制在360～400℃范围内，超过400℃，能引起硫酸铵的热分解而导致氮素损失。