CN103901158A - 一种生物有机肥的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物有机肥的检测方法。检测测氮、测磷、测钾、测有机质。
Description
技术领域
本发明属于生物环保技术领域，涉及一种生物有机肥的检测方法。
背景技术
我国近年来由于化学肥料的长期过度使用，造成土壤有机质减少和土壤微生物菌群多样化及其功能的降低。因此，研发生物有机肥料成为必然。生物有机肥料是近年在微生物技术发展及有机肥料商品化利用的基础上研制而成的转型肥料，它既不是传统的有机肥，也不是单纯的菌肥，是二者的有机结合体，充分利用了自然资源中可持续发展资源，以自然中的有机废弃物为基础和载体，加入适量的无机元素，然后科学地加入有利于土壤结构、作物吸收、元素释放等有益微生物，经特殊工艺加工而成。其有机质载体大多为农业有机废弃物，所含微生物大致分为分解菌、固氮菌、解磷菌和解钾菌等功能菌。生物有机肥料除含有较多的有机质外，还含有特定功能微生物，这是生物有机肥的明显特点。目前世界各国均十分关注农业可持续发展，正在加大生物有机肥的研发、生产及应用力度。美国等西方发达国家生物有机肥料已占到化肥总量的40%以上，而我国按占10%比例预测，市场容量仅有1400万吨，远不能满足市场容量和绿色食品生产的需求。因而，生物有机肥料必将逐渐成为我国乃至世界范围内肥料引行业生产和农资消费的热点，从而为绿色食品，有机食品实现产业化创造良好条件。通过有益微生物处理将环境农作物秸秆、水产养殖塘泥、食用菌栽培基质、畜禽粪便等农业有机废弃物转化成生物有机肥料，使之无害化、资源化，解决种植、养殖业的后顾之忧，同时也增加了畜禽等农产品的附加值，同时使用生物有机肥料还具有提高土壤有机质含量、增加有益微生物、改善土壤结构和物理现状，使之疏松便于耕作、减少病虫草害的发生、增加产量、改良品质等显著作用。此外，生物有机肥产业的发展，还可以从根本上解决农业废弃物对大气、水资源和土壤等农业环境的污染，使农业生产走向可持续、健康发展的道路。金三农公司是一个集食用菌栽培、淡水鱼虾养殖、奶牛饲养、蔬菜生产、牧草和农作物种植的综合性农业科技开发企业，每年产生大量的食用菌栽培废料、水产塘泥、奶牛粪便、蔬菜和农作物秸秆等农业有机废弃物，科学地将这些废弃物再生循环利用，必将取得显著的经济、社会和生态效益。
发明内容
本发明公开了一种生物有机肥的检测方法，其特征在于按如下的步骤进行：
1)、测氮
土壤与浓硫酸及还原性催化剂共同加热，使有机态氮转化为氨，进而与硫酸结合生成；
硫酸铵，有机质被氧化成二氧化碳，样品中的无机的铵态氮则转化成硫酸铵，样品中极微量的硝态氮在加热过程中逸出而损失，样品消化后，再用浓碱蒸馏，使硫酸铵转变为氨而逸出，并被硼酸所吸收，最后以标准酸滴定，即可检测出氮含量；
主要化学反应方程式表示为：
NH2·CH2·NH ＝ CH2COOH+H2SO4 ＝ 2NH2-CH2COOH+SO2+(O)
NH2-CH2COOH+3H2SO4 ＝ NH3+2CO2 ↑ +3SO2+4H2O
2NH2-CH2COOH+2K2Cr2O7+9H2SO4 ＝ (NH4)2SO4+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+4CO2+10H2O
(NH4)2SO4+2NaOH ＝ Na2SO4+2H2O+2NH3 ↑
NH3+H3BO3 ＝ H3BO3·NH3
H3BO3·NH3+HCl ＝ H3BO3+NH4Cl
2)、测磷
石灰性土壤中由于存在大量游离碳酸钙，不能用酸溶液来提取速效磷，可用碳酸盐的碱溶液，由于碳酸根的同离子效应，碳酸盐的碱溶液降低碳酸钙的溶解度，也就降低了溶液中钙的浓度，这样就有利于碳酸钙盐的提取，同时由于碳酸盐的碱溶液，也降低了铝和铁离子的活性，有利于磷酸铝和磷酸铁的提取；此外，碳酸氢钠碱溶液中存在着OH-HCO3-CO32- 等阴离子有利于吸附态磷的交换，因此，碳酸氢钠不仅适用于石灰性土壤也
适用于中性和酸性土壤中速效磷的提取；
3)、测钾
土壤速效性钾用醋酸铵溶液提取，铵离子可与土壤胶体上吸附的阳离子交换，使交换性钾与水溶性钾进入溶液中，其反应如下：
醋酸铵提取液可用火焰光度计直接比色测定钾的含量，为了抵消醋酸铵的干扰影响，
标准钾溶液也需用1mol/L 醋酸铵溶液配制；
4)、测有机质
在加热条件下，用一定量的标准重铬酸钾- 硫酸溶液，以氧化土壤中的有机质，剩余
的重鉻酸钾用硫酸亚铁溶液滴定，由消耗的重铬酸钾量来计算出有机碳量，再乘以常数
1.724，即为土壤有机质量，其反应式如下：
2K2Cr2O7+3C+8H2SO4 ＝ 2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O
K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4 ＝ K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2O；
2）微量元素活性及含量检测
1）向消解罐中加入质量百分比为20% 硝酸溶液20g ；
2）精确称取待测有机肥0.2g，脱水后迅速放入上述消解罐中，密闭消解罐；
3）将消解罐放入烘箱中在100℃进行消化，消化时间为7-8h ；
4）将消解后的溶液定容得到待测溶液，同时做空白试验；
5）采用电感耦合等离子体原子发射光谱法或电感耦合等离子体质谱谱法进行测定，其测量方法为：
a）配制含有K、Na、Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Ni、Cr、Mn、Al 元素的标准溶液，标准溶液的浓度为分别为0.05ppm、0.1ppm、1ppm 和10ppm ；
b）优化仪器参数，控制射频功率为1500W，ICP 光源射频发生器频率为27.12MHz，载气
流量为0.80L/min，蠕动泵速为120rpm ；
c）采用仪器检测标准溶液中的微量元素含量，并绘制标准曲线；
d）采用仪器检测确定有机肥溶液中的微量元素含量；
得到有机肥中各微量元素的含量。
本发明公开的测定具有如下突出特点。
（1）提高作物产量和改良品质。
生物有机肥料克服了化肥养分单一，营养元素供应不平衡的问题，重视生物、有机、无机相结合的养分互动互补作用，施用后既可提高作物产量，也可有效改良品质，提高农产品的安全性能。生物有机肥料所含营养物质释放缓慢，如氮素营养多以NH4 +或氨基酸形式供给植物，进入植物细胞后无需消耗大量能量和植物光合作用产物，如糖分和有机酸等，直接参与植物细胞物质的合成，促进植物生长快，积累的养分等物质多，农产品质量好，而且很少有硝酸盐等有害物质污染。
（2）提高土壤肥力，改善土壤理化性质。
土壤有机质含量直接影响土壤的保水性，保肥性，缓冲性和通气性等情况，是衡量土壤肥力的重要指标和物质基础。施用生物有机肥料不仅能补充土壤被消耗的植物养分，还能不断提高土壤的有机质含量，明显改善土壤结构，增加土壤孔隙度，提高土壤保水，保肥和通气能力。有机质经微生物分解缩合成新的腐殖质，与土壤中粘土和钙离子结合，形成有机、无机复合体，促进土壤水稳性团粒结构形成，使土壤疏松，易于耕作。
（3）增加土壤向作物提供营养的能力。
生物有机肥中含有固氮微生物。可将空气中的N2还原为可被植物吸收利用的NH4 +；生物有机肥还添加一定数量的溶磷微生物和硅酸盐细菌，施后经增殖并与其它微生物协同作用，可分解土壤中某些原次生矿物，将这些矿物所固定的磷、钾等养分释放出来，转化成可供作物吸收利用的有效态养分，提高土壤供肥力。
（4）改善土壤微生物生态系统，提高生物肥力水平。
合格的生物有机肥中含有大量酵母菌、乳酸菌、纤维素分解菌等有益微生物，同时还添加固氮菌、硅酸盐细菌、光合菌、假单胞菌和溶磷微生物等有益菌。这些微生物除具有产生大量活性物质外，还含有固氮溶磷、解钾能力，可调节土壤微生物区系组成，改善土壤微生物生态系统。长期连作、过多施用化学肥料、不合理使用农药，造成有害微生物群体数量上升，降低土壤生物肥力水平，微生物是生物核心，是土壤肥力核心组分，施用生物有机肥，是维持和提高土壤肥力的有效手段。
（5）降低植物病虫害的发生几率。
生物有机肥中含有多种非病原微生物菌群，微生物的生长繁殖具有竞争性抑制作用，能分泌多种抗生素，可抑制植物病原微生物活动，起到防治植物病害作用。同时，还能刺激植物生长，促进根系发达，促进叶绿素、蛋白质和核酸合成，增强植物抗病能力和抗虫性。
（6）净化农业环境。
农业有机废弃物的科学再生利用，不仅保护了农业生态环境，还有利于安全卫生农产品生产。综上所述，研发、制造、应用生物有机肥是非常必要的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，实施例仅为解释性的内容，决不意味着它以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
一种生物有机肥的检测方法，其特征在于按如下的步骤进行：
1)、测氮
土壤与浓硫酸及还原性催化剂共同加热，使有机态氮转化为氨，进而与硫酸结合生成；
硫酸铵，有机质被氧化成二氧化碳，样品中的无机的铵态氮则转化成硫酸铵，样品中极微量的硝态氮在加热过程中逸出而损失，样品消化后，再用浓碱蒸馏，使硫酸铵转变为氨而逸出，并被硼酸所吸收，最后以标准酸滴定，即可检测出氮含量；
主要化学反应方程式表示为：
NH2·CH2·NH ＝ CH2COOH+H2SO4 ＝ 2NH2-CH2COOH+SO2+(O)
NH2-CH2COOH+3H2SO4 ＝ NH3+2CO2 ↑ +3SO2+4H2O
2NH2-CH2COOH+2K2Cr2O7+9H2SO4 ＝ (NH4)2SO4+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+4CO2+10H2O
(NH4)2SO4+2NaOH ＝ Na2SO4+2H2O+2NH3 ↑
NH3+H3BO3 ＝ H3BO3·NH3
H3BO3·NH3+HCl ＝ H3BO3+NH4Cl
2)、测磷
石灰性土壤中由于存在大量游离碳酸钙，不能用酸溶液来提取速效磷，可用碳酸盐的碱溶液，由于碳酸根的同离子效应，碳酸盐的碱溶液降低碳酸钙的溶解度，也就降低了溶液中钙的浓度，这样就有利于碳酸钙盐的提取，同时由于碳酸盐的碱溶液，也降低了铝和铁离子的活性，有利于磷酸铝和磷酸铁的提取；此外，碳酸氢钠碱溶液中存在着OH-HCO3-CO32- 等阴离子有利于吸附态磷的交换，因此，碳酸氢钠不仅适用于石灰性土壤也
适用于中性和酸性土壤中速效磷的提取；
3)、测钾
土壤速效性钾用醋酸铵溶液提取，铵离子可与土壤胶体上吸附的阳离子交换，使交换性钾与水溶性钾进入溶液中，其反应如下：
醋酸铵提取液可用火焰光度计直接比色测定钾的含量，为了抵消醋酸铵的干扰影响，
标准钾溶液也需用1mol/L 醋酸铵溶液配制；
4)、测有机质
在加热条件下，用一定量的标准重铬酸钾- 硫酸溶液，以氧化土壤中的有机质，剩余
的重鉻酸钾用硫酸亚铁溶液滴定，由消耗的重铬酸钾量来计算出有机碳量，再乘以常数
1.724，即为土壤有机质量，其反应式如下：
2K2Cr2O7+3C+8H2SO4 ＝ 2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O
K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4 ＝ K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2O；
2）微量元素活性及含量检测
1）向消解罐中加入质量百分比为20% 硝酸溶液20g ；
2）精确称取待测有机肥0.2g，脱水后迅速放入上述消解罐中，密闭消解罐；
3）将消解罐放入烘箱中在100℃进行消化，消化时间为7-8h ；
4）将消解后的溶液定容得到待测溶液，同时做空白试验；
5）采用电感耦合等离子体原子发射光谱法或电感耦合等离子体质谱谱法进行测定，其测量方法为：
a）配制含有K、Na、Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Ni、Cr、Mn、Al 元素的标准溶液，标准溶液的浓度为分别为0.05ppm、0.1ppm、1ppm 和10ppm ；
b）优化仪器参数，控制射频功率为1500W，ICP 光源射频发生器频率为27.12MHz，载气
流量为0.80L/min，蠕动泵速为120rpm ；
c）采用仪器检测标准溶液中的微量元素含量，并绘制标准曲线；
d）采用仪器检测确定有机肥溶液中的微量元素含量；得到有机肥中各微量元素的含量。
Claims (1)
1.一种生物有机肥的检测方法，其特征在于按如下的步骤进行：
1)、测氮
土壤与浓硫酸及还原性催化剂共同加热，使有机态氮转化为氨，进而与硫酸结合生成；硫酸铵，有机质被氧化成二氧化碳，样品中的无机的铵态氮则转化成硫酸铵，样品中极微量的硝态氮在加热过程中逸出而损失，样品消化后，再用浓碱蒸馏，使硫酸铵转变为氨而逸出，并被硼酸所吸收，最后以标准酸滴定，即可检测出氮含量；
主要化学反应方程式表示为：
NH2·CH2·NH ＝ CH2COOH+H2SO4 ＝ 2NH2-CH2COOH+SO2+(O)
NH2-CH2COOH+3H2SO4 ＝ NH3+2CO2 ↑ +3SO2+4H2O
2NH2-CH2COOH+2K2Cr2O7+9H2SO4 ＝ (NH4)2SO4+2K2SO4+2Cr2(SO4)3+4CO2+10H2O
(NH4)2SO4+2NaOH ＝ Na2SO4+2H2O+2NH3 ↑
NH3+H3BO3 ＝ H3BO3·NH3
H3BO3·NH3+HCl ＝ H3BO3+NH4Cl
2)、测磷
石灰性土壤中由于存在大量游离碳酸钙，不能用酸溶液来提取速效磷，可用碳酸盐的碱溶液，由于碳酸根的同离子效应，碳酸盐的碱溶液降低碳酸钙的溶解度，也就降低了溶液中钙的浓度，这样就有利于碳酸钙盐的提取，同时由于碳酸盐的碱溶液，也降低了铝和铁离子的活性，有利于磷酸铝和磷酸铁的提取；此外，碳酸氢钠碱溶液中存在着OH-HCO3-CO32- 等阴离子有利于吸附态磷的交换，因此，碳酸氢钠不仅适用于石灰性土壤也适用于中性和酸性土壤中速效磷的提取；
3)、测钾
土壤速效性钾用醋酸铵溶液提取，铵离子可与土壤胶体上吸附的阳离子交换，使交换性钾与水溶性钾进入溶液中，其反应如下：
醋酸铵提取液可用火焰光度计直接比色测定钾的含量，为了抵消醋酸铵的干扰影响，标准钾溶液也需用1mol/L 醋酸铵溶液配制；
4)、测有机质
在加热条件下，用一定量的标准重铬酸钾- 硫酸溶液，以氧化土壤中的有机质，剩余的重鉻酸钾用硫酸亚铁溶液滴定，由消耗的重铬酸钾量来计算出有机碳量，再乘以常数1.724，即为土壤有机质量，其反应式如下：
2K2Cr2O7+3C+8H2SO4 ＝ 2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O
K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4 ＝ K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2O；
2）微量元素活性及含量检测
1）向消解罐中加入质量百分比为20% 硝酸溶液20g ；
2）精确称取待测有机肥0.2g，脱水后迅速放入上述消解罐中，密闭消解罐；
3）将消解罐放入烘箱中在100℃进行消化，消化时间为7-8h ；
4）将消解后的溶液定容得到待测溶液，同时做空白试验；
5）采用电感耦合等离子体原子发射光谱法或电感耦合等离子体质谱谱法进行测定，其测量方法为：
a）配制含有K、Na、Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Ni、Cr、Mn、Al 元素的标准溶液，标准溶液的浓度为分别为0.05ppm、0.1ppm、1ppm 和10ppm ；
b）优化仪器参数，控制射频功率为1500W，ICP 光源射频发生器频率为27.12MHz，载气流量为0.80L/min，蠕动泵速为120rpm ；
c）采用仪器检测标准溶液中的微量元素含量，并绘制标准曲线；
d）采用仪器检测确定有机肥溶液中的微量元素含量；
得到有机肥中各微量元素的含量。
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