CN104991036A - 土壤碱解氮测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种土壤碱解氮测定方法,属于土壤成分检测领域。该方法包括以下步骤:称取土壤样品,置于蒸馏装置中,加入浓度为3mol/L-9mol/L的碱液,并对该蒸馏装置加热进行蒸馏,对该土壤样品进行碱解,使其中的碱解氮释放,并通过管路导入已知含量的酸性接收液中,然后对该酸性接收液进行滴定,从而计算出土壤样品中碱解氮的含量。该方法使原来在40℃保温箱中24h才能释放完全的碱解氮在短时间(如5min)内就被蒸馏出被吸收液吸收,能够快速而准确的测定土壤中的碱解氮,具有快速、准确性高、稳定性好,重复性好的优点。

Description

土壤碱解氮测定方法
技术领域
本发明涉及一种土壤检测方法,特别是涉及一种土壤碱解氮测定方法。
背景技术
土壤碱解氮又称水解性氮,也叫有效氮,能反映土壤近期内氮素供应情况,土壤有效氮含量与作物生长关系密切,因此与全氮相比,土壤碱解氮在推荐施肥中意义更大。
目前碱解氮测定方法是林业行业标准LY/T 1229-1999中规定的碱解—扩散法,该方法是在扩散皿的外室和内室分别放置土壤样品和硼酸吸收液,将一定浓度的氢氧化钠溶液加到外室,用毛玻璃片将扩散皿密封在40℃保温24h,然后用标准盐酸溶液滴定。
该方法存在一系列弊端,首先是操作繁琐,样品测试时间长(单个样品前处理24h,后期再进行滴定),效率低的问题;同时还有一些设计缺陷,如氢氧化钠碱液和硼酸吸收液同在一个扩散皿的外室和内室,非常容易发生试剂的交叉污染,同时毛玻璃片不能与扩散皿密封完全,也易导致氨的逸出使测定结果偏低,并且滴定过程中需要用玻璃棒搅拌内室的硼酸也给滴定带来一系列繁琐的操作,从而提高了误差。
目前,也有人对该方法进行了改进,例如中国科学院东北地理与农业生态研究所公开了一种土壤碱解氮含量的测定方法,该方法只是对扩散皿法进行了改进尝试,使用制备塑料扩散皿进行碱解氮测定,使用硅胶杯盖有效避免氨的逸出。
但是,目前针对土壤碱解氮的测定方法的改进,仅集中在对扩散皿结构和使用等方面,常规方法依然存在样品测试时间长,效率低的问题。
发明内容
基于此,有必要针对上述问题,提供一种土壤碱解氮测定方法,该方法能够快速测定土壤中的碱解氮。
一种土壤碱解氮测定方法,包括以下步骤:
称取土壤样品,置于蒸馏装置中,加入浓度为3mol/L-9mol/L的碱液浸泡该土壤样品,并对该蒸馏装置加热进行蒸馏,对该土壤样品进行碱解,使其中的碱解氮释放,并通过管路导入已知含量的酸性接收液中,然后对该酸性接收液进行滴定,从而计算出土壤样品中碱解氮的含量。
本发明人在对常规土壤碱解氮测定方法进行了深入的研究和考察后,发现在常规方法中,测定时间长的主要原因是为了测出土壤中的碱解氮,采用了自然扩散方法,而为了将土壤中的所有碱解氮释放,避免存在系统误差(即测定值比真实值偏低),需要将样品放置扩散24h。
因此,加快检测的关键就在于如何能够快速的释放出土壤中的碱解氮。而在常规思路中,为了避免土壤中其它形式的氮逸出,造成测定值比真实值高的误差,一般对土壤的前处理过程均比较温和。然而,本发明人经过多种条件的尝试摸索后,突破了常规思维方式的局限,惊奇的发现,将土壤置于适当的碱性环境中,以蒸馏的方式进行前处理,可以在高温(蒸馏的温度为92℃-108℃左右)及特定碱度的条件下迅速将碱解氮释放出,而不会将其他形式的氮释放。
在上述研究基础上,本发明的土壤碱解氮测定方法,将土壤置于浓度为3mol/L-9mol/L的碱液中,并以蒸馏的方式进行前处理,既能迅速将其中的碱解氮释放,又不会将其他形式的氮释放。同时将土壤释放出的碱解氮导入已知含量的酸性接收液中,最终通过对酸性接收液的滴定,计算出该酸性接收液中吸收的氨量,从而快速又准确的计算出土壤中碱解氮的含量。
在其中一个实施例中,所述碱液的浓度为3.5mol/L-7.2mol/L,优选4.77mol/L。将碱液的浓度控制在该范围内,具有较好的释放碱解氮的效果。
在其中一个实施例中,所述碱液中的碱为一元强碱。所述一元强碱指的是一摩尔碱能够电离出一摩尔氢氧根离子的碱类,如氢氧化钠,氢氧化钾,氢氧化锂,氢氧化铯等。
在其中一个实施例中,所述碱液中的碱为氢氧化钠。在众多一元强碱中,氢氧化钠具有最佳的安全性、经济性和便利性。例如,氢氧化钾极易吸收空气中的水分而潮解,吸收二氧化碳而成碳酸钾;氢氧化锂相对不常用,同时也易吸收二氧化碳和水分;氢氧化铯虽是已知最强的一种碱,但其有剧毒。
在其中一个实施例中,所述酸性接收液中的酸为硼酸。可以理解的,也可选用硫酸等其它酸作为吸收液,但是,选用硼酸具有方便、经济和效果好的优点。
在其中一个实施例中,所述土壤样品的取样量为1-2g,所述蒸馏的时间为3-10min。可以理解的,蒸馏的时间可以根据样品量的多少进行调整,但是,将取样量控制在1-2g,并在上述时间范围内进行调整,具有测定误差小,快捷、高效的特点。
在其中一个实施例中,称取土壤样品,置于定氮仪的蒸馏管(也即消化管)中,使用定氮仪进行自动测定。采用现代化的仪器设备进行自动测定,避免了人工操作的繁琐,以及人工操作所可能导致的人为误差,具有准确性高,节约人工的优点。
在其中一个实施例中,选用质量百分比为40%的氢氧化钠溶液,以水稀释后做为碱液,选用质量百分比为1%的硼酸做为酸性接收液,所述氢氧化钠溶液:水:酸性接收液的体积比为20:10:30。选用上述试剂配比,既能够方便的直接利用实验室常规试剂,又具有测定结果准确快速的特点。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明的一种土壤碱解氮测定方法,通过发明人长期的研究和考察后,突破了常规思维方式的局限,将土壤置于特定浓度的碱液中,并以蒸馏的方式进行前处理,既能迅速将其中的碱解氮释放,又不会将其他形式的氮释放。从而使原来在40℃保温箱中24h才能释放完全的碱解氮在短时间(如5min)内就被蒸馏出而被吸收液吸收,能够快速而准确的测定土壤中的碱解氮。且该方法不需将碱液和酸性接收液置于同一个扩散皿中,因此不易发生试剂交叉污染的问题。
并且,该测定方法还对各具体检测条件进行了考察,筛选出了快速、准确性高、稳定性好,重复性佳的测定条件。
该检测方法还能应用到全自动的凯氏定氮仪中,以现代化的仪器设备进行自动测定,避免了人工操作的繁琐,以及人工操作所可能导致的人为误差,具有准确性高,节约人工的优点。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步的解释说明,但并不对本发明造成任何限制。
以下实施例所采用的仪器和试剂如下:
一、试剂
质量百分比为40%的氢氧化钠溶液,即100g氢氧化钠溶液中含有40g氢氧化钠,其余为水。
0.1mol/L的盐酸标准滴定溶液。
甲基红-溴甲酚绿混合指示剂
质量百分比为1%的硼酸溶液,即100g硼酸溶液中含有1g硼酸,其余为水。
二、仪器
Foss(福斯)Kjeltec 8400自动定氮分析仪。
250ml蒸馏管。
电子天平,精度0.0001g。
实施例1
一种土壤碱解氮测定方法,包括以下步骤:
1、取土壤样品,风干后经过1mm筛孔的筛子过筛,混合均匀后称取1g-2g该土壤样品,精密称定,准确到0.1mg,将该土壤样品置于自动定氮分析仪的250ml蒸馏管中。
2、向自动定氮分析仪中加入适量质量百分比为40%的氢氧化钠溶液,蒸馏水,甲基红-溴甲酚绿混合指示剂,质量百分比为1%的硼酸溶液,0.1mol/L的盐酸标准滴定溶液等试剂。
并在程序中设定测定时加入10ml质量百分比为40%的氢氧化钠溶液,并以20ml蒸馏水稀释该氢氧化钠作为碱液(以该40%氢氧化钠溶液的密度为1.43g/ml计,计算得到该碱液中氢氧化钠的浓度为4.77mol/L),并设定加入30ml质量百分比为1%的硼酸溶液做为接收液。
3、设置蒸馏时间为5min,对该土壤样品进行碱解,使其中的碱解氮释放,并通过管路导入上述酸性接收液中,然后仪器对该酸性接收液进行自动滴定,完成测定,最终通过滴定结果计算出土壤样品中碱解氮的含量。
4、同时做空白实验以提供参比。
按照本实施例的方法测定标准土壤样品和实际土壤样品中的碱解氮含量,平行测定两份,结果如下表所示。
表1.准确性考察
注:标准土壤样品(即标土)编号为GBW07461,其碱解氮的含量由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所(IGGE)测定出定值86mg/kg,不确定度为6。
混合样品1为标准样品与样品1的混合,其中标准样品的质量占混合样品1总量的46.74%。
混合样品2为标准样品与样品1的混合,其中标准样品的质量占混合样品2总量的47.81%。
从上述结果中可以看出,通过本实施例的测定方法,进行标土GBW07461的测定(编号1与2),其测定结果分别为82.22mg/kg和81.75mg/kg,平均值为81.98mg/kg,在标土的定值范围内(86mg/kg,不确定度为6)。
并且,平行测定结果较好(编号1与2),相对偏差在1%以内,说明本实施例的测定方法重复性较好。
而对某未知样品(即样品1)进行测定,其平行样(编号3与4)的平行性较好,相对偏差也在1%以内。
最后进行标土与土壤样品1的混合测定(编号5与6),根据测定结果计算标土的加标回收率,分别为93%和99%,计算结果值也在标土的定值范围内,说明该方法的重复性好,准确性高。
因此,使用本方法测定土壤碱解氮不仅极大地缩短了测定时间,简化操作步骤,同时有效避免了试剂间的交叉污染,避免了氨的损失,具有测定重复性好,准确度高的优点。
实施例2
一种土壤碱解氮测定方法,与实施例1的方法基本相同,不同之处在于:
在程序中设定测定时加入10ml质量百分比为40%的氢氧化钠溶液,并以30ml蒸馏水稀释该氢氧化钠作为碱液,并设定加入30ml硼酸质量百分比为1%的硼酸溶液做为接收液。
实施例3
一种土壤碱解氮测定方法,与实施例1的方法基本相同,不同之处在于:
在程序中设定测定时加入10ml质量百分比为40%的氢氧化钠溶液,并以10ml蒸馏水稀释该氢氧化钠作为碱液,并设定加入30ml硼酸质量百分比为1%的硼酸溶液做为接收液。
实施例4
一种土壤碱解氮测定方法,与实施例1的方法基本相同,不同之处在于:
在程序中设置蒸馏时间为3min、5min、7min、10min。
按照上述方法称取不同重量的土壤样品进行测定,结果如下表所示。
表2.不同蒸馏时间测定结果
注:标准土壤样品(即标土)编号为GBW07461,其碱解氮的含量由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所(IGGE)测定出定值86mg/kg,不确定度为6。
从上述结果中可以看出,当选用特定浓度的碱液后,如样品量恒定,则不会由于蒸馏时间的增加而使得非碱解氮形式的氮逸出,因此,不会由于蒸馏时间的延长而导致测定结果偏高。
但是,随着样品量的增加,需要适当增加蒸馏时间。
对比例1
一种土壤碱解氮测定方法,与实施例1的方法基本相同,不同之处在于:
在程序中设定测定时加入10ml质量百分比为40%的氢氧化钠溶液,并以60ml蒸馏水稀释该氢氧化钠作为碱液,并设定加入30ml硼酸质量百分比为1%的硼酸溶液做为接收液。
对比例2
一种土壤碱解氮测定方法,与实施例1的方法基本相同,不同之处在于:
在程序中设定测定时加入10ml质量百分比为40%的氢氧化钠溶液,并以40ml蒸馏水稀释该氢氧化钠作为碱液,并设定加入30ml硼酸质量百分比为1%的硼酸溶液做为接收液。
对比例3
一种土壤碱解氮测定方法,与实施例1的方法基本相同,不同之处在于:
在程序中设定测定时加入10ml质量百分比为40%的氢氧化钠溶液,直接以该氢氧化钠作为碱液,并设定加入30ml硼酸质量百分比为1%的硼酸溶液做为接收液。
效果考察例
按照上述实施例和对比例的方法测定标准土壤样品中的碱解氮含量,结果如下表所示。
表3.测定条件考察
其中:试剂配比指的是设定的蒸馏水-40%氢氧化钠溶液-1%硼酸溶液的加入量。
从上述结果中可以看出,当碱液的浓度过高(如对比例3),会使其他形态氮转化与释放,导致测定结果偏高;而当碱液的浓度过低(如对比例1-2),土壤中的碱解氮未完全释放,导致测定结果偏低。因此,碱液的浓度非常重要,决定了该检测方法的准确性。
并且,采用实施例1的方法,由于选定了最佳的测定条件,其检测结果是最为准确的。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种土壤碱解氮测定方法,其特征在于,包括以下步骤:
称取土壤样品,置于蒸馏装置中,加入浓度为3mol/L-9mol/L的碱液浸泡该土壤样品,并对该蒸馏装置加热进行蒸馏,对该土壤样品进行碱解,使其中的碱解氮释放,并通过管路导入已知含量的酸性接收液中,然后对该酸性接收液进行滴定,从而计算出土壤样品中碱解氮的含量。
2.根据权利要求1所述的土壤碱解氮测定方法,其特征在于,所述碱液的浓度为3.5mol/L-7.2mol/L。
3.根据权利要求1所述的土壤碱解氮测定方法,其特征在于,所述碱液中的碱为一元强碱。
4.根据权利要求3所述的土壤碱解氮测定方法,其特征在于,所述碱液中的碱为氢氧化钠。
5.根据权利要求1所述的土壤碱解氮测定方法,其特征在于,所述酸性接收液中的酸为硼酸。
6.根据权利要求1所述的土壤碱解氮测定方法,其特征在于,所述土壤样品的取样量为1-2g,所述蒸馏的时间为3-10min。
7.根据权利要求1-6任一项所述的土壤碱解氮测定方法,其特征在于,称取土壤样品,置于定氮仪的蒸馏管中,使用定氮仪进行自动测定。
8.根据权利要求7所述的土壤碱解氮测定方法,其特征在于,选用质量百分比为40%的氢氧化钠溶液,以水稀释后做为碱液,选用质量百分比为1%的硼酸做为酸性接收液,所述氢氧化钠溶液:水:酸性接收液的体积比为20:10:30。
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