土壤速效钾的测定.doc

实验二十七 土壤速效钾的测定
一、实验目的及说明
根据钾存在的形态和作物吸收利用的情况，可分为水溶性钾、交换性钾和粘土矿物中固定的钾三类，前两类可被当季作物吸收利用，统称为“速效性钾”，后一类是土壤钾的主要贮藏形态，不能被作物直接吸收利用，按其粘土矿物的种类和对作物的有效程度，有的是难交换性的“中效性钾”，有的是非交换性的“迟效性钾”和“无效性钾”。各种形态的钾彼此能相互转化，经常保持着动态平衡，称之为“土壤钾的平衡”。
土壤全钾的含量只能说明土壤钾总贮量的丰缺，不能说明对当季作物的供钾情况一般土壤中全钾并不少，但速效性钾则仅20~200mgkg-1K，不到全钾量（华北平原耕层土壤全钾大约在1.7~2.2%K，或2.0~2.6%K2O）的1~2%。为了判断土壤钾供应情况[注1]以及确定是否需用钾肥及其施用量，土壤速效钾的测定是很有意义的。
土壤速效钾的95%左右是交换性钾，水溶性钾仅占极少部分，由于土壤交换性钾的浸出量依从于浸提剂的阳离子种类，因此用不同浸提剂测定土壤速效钾的结果也不一致而且稳定性也不同。目前国内外广泛采用的浸提剂是1molL-1NH4Ac溶液。因此NH4+和K+的半径相近，以NH4+取代交换性K+时所得结果比较稳定，重现性好，能将土壤表面的交换性钾和粘土矿物晶格间非交换性钾分开，不因淋洗次数或浸提时间的增加而明显增加出的钾量。另外待测液可直接用火焰光计测定而无干扰。
在无火焰光度计时，可用1molL-1NaNO3浸提—四苯硼钠比浊法测定土壤速效钾此法测值1molL-1NH4Ac法低，分级指标须另订。

一、1molL-1NH4Ac浸提—火焰光度法
1．方法原理
用中性的1molL-1NH4Ac溶液浸提土壤时，NH4+与土壤胶体表面的K+进行交换，连同水溶性K+一起进入溶液。浸出液中的K可直接用火焰光度法测定。火焰光度法的原理详见土壤全钾测定一节。
2．试剂配制
（1）1molL-1NHAc(pH7.0) 77.08gCH3COONH4（化学纯），溶于900ml水，用稀Hac或NH4OH调节至pH7.0，然后稀释至1升。调节pH值的具体方法如下：取出50ml 1molL-1 NH4Ac溶液，以1∶1NH4OH或1∶4 HAc调至pH7.0（用pH计测试）。根据50ml NH4Ac所用NH4OH或 HAc的ml数，算出所配溶液的大概需要量，将全部溶液调至pH7.0。
（2）K标准溶液[2] 0.1907gKCl（分析纯，110℃烘干2h）溶于1molL-1NH4Ac 溶液中，并用此溶液定容至1升，其CK = 100mgL-1。
用时准确吸取100mgkg-1标准溶液0，1，2.5，5，10，20ml，分别放入50ml容量瓶中，用1molL-1 NH4Ac溶液定容，即得0，2，5，10，10，40mgL-1K标准系列溶液，贮于塑料瓶中保存。
3．操作步骤
称取风干土样（1mm）5.00g于150ml三角瓶中，加入50ml 1molL-1NH4Ac溶液，用塞塞紧，在往返式振荡机上振荡30min，用干的定性滤纸过滤，以小三角瓶或小烧杯收集滤液后，与K标准系列溶液一起在火焰光度计上测定，记录检流计读数。绘制校准曲线或计算直线回归方程。
4．结果计算
土壤速效钾，mgKg-1 = CK ´ V/m
式中：CK——从校准曲线或回归方程求得的待测液钾浓度（mgL-1）
V——浸提剂体积（ml）
m——称样量（g）
如果浸出液中钾的浓度超过测定范围，应用1molL-1NH4Ac稀释后测定，其测定结果应乘以稀释倍数。
注释
（1）1molL-1NH4Ac法测定结果的评价标准是：
(mgkg-1K)
< 30
30~60
100~160
> 160
供K水平
极低
中
高
极高
（2）含NH4Ac的K标准溶液及浸出液不宜久放，以免长霉，影响测定结果。

二、1molL-1NaNO3浸提—四苯硼钠比浊法
1．方法原理
用四苯硼钠比浊法测定速效钾时，NH4+有干扰，故浸提剂不宜用NH4Ac，而用1molL-1 NaNO3溶液。浸出液中的K+，在微碱性介质中与四苯硼钠（NaTPB）反应，生成溶解度很小的微小颗粒四苯硼钾（KTPB）白色沉淀：
K+ + [B(C6H5)4] - = K[B(C6H5)4]¯
根据溶液的浑浊度，可用比浊法测定钾的量。待测液含K+ 3-20mgkg-1范围内符合比尔定律。
浸出液中如有NH4+存在，也将生成四苯硼铵白色沉淀（NH4TPB），干扰钾的测定。消除NH4+的干扰可在碱性条件下用甲醛排蔽，因为二者能缩合生成水溶性的、稳定的六亚甲基四胺：
4NH3 + 6HCHO = (CH2)6N4 + 6H2O
浸出液中如有ca2+、Mg2+、Fe3+、Al3+等金属离子存在，在碱性溶液中有会生成碳酸盐或氢氧化物沉淀而干扰测定，可加EDTA掩蔽。
2．试剂配制
（1）1molL-1NaNO3浸提剂 85.0gNaNO3（化学纯）溶于水中，稀释至1升。
（2）甲醛-EDTA掩蔽剂 2.50gEDTA二钠盐（C10H14O8 ×N2Na2×2H2O，化学纯）溶于20ml 0.05molL-1硼砂溶液（19.07g Na2B4O7 ×10H2O/L）中，加入80ml 3%的甲醛溶液（HCHO，分析纯），混匀后即成pH9.2的掩蔽剂。配好后须用3%四苯硼钠作空白检查，应无混浊生成。
（3）3%四苯硼钠溶液 3.00g四苯硼钠(Na[B(C6H5)4]，化学纯)溶于100ml水中，加10滴0.2molL-1NaOH，放置过液，用紧密滤纸过滤，清亮滤液贮于棕色试剂瓶中。此试剂要求严格，每批样品测定的同时，都须用同一四苯硼钠溶液作校准曲线。
（4）钾标准溶液 0.1907KCl（分析纯，110℃干燥2小时）溶于1molL-1NaNO3溶液中，并用它定容1升，此溶液的CK = 100mgL-1。
标准系列溶液：准确吸取100mgL-1K标准溶液0，1.5，2.5，5，7.5，10，12.5ml，分别放入50ml容量瓶中，用1molL-1NaNO3溶液定容，即为0，3，5，10，15，20，25mgL-1K的标准系列溶液。
3．操作步骤
称取5.00g风干土样（1mm）放入150ml三角瓶中，加入1molL-1NaNO3浸提剂25.00ml，加塞，振荡5分钟，用干滤纸过滤。吸取清滤液8.00ml，放入25ml三角瓶中，准确加入1.00ml甲醛-EDTA掩蔽剂，摇匀，然后用移液管沿瓶壁加入1.00ml 3%四苯硼钠溶液，立即摇匀。放置15~30min，在分光光度计波度420nm处和1cm光径比色杯中比浊，（比浊之前，须再混匀一次）用空白溶液（用8.00ml浸提剂代替土壤滤出液，其他试剂都相同）调节分光光度计吸光度A的0点。
工作曲线可分别吸取上述3、5、10、15、20、25mgL-1K标准系列溶液各8.00ml按照测定的相同步骤各加1.00ml甲醛-EDTA掩蔽剂和1.00ml 3%四苯硼钠溶液，测定吸光度后绘制校准曲线或求回归方程。
4．结果计算
土壤速效钾，mgkg-1 = Cv ´ V/m
式中：CK—从校准曲线或回归方程求得待测液中K浓度，mgL-1
V—浸提剂体积，ml
m—称样量，g
注释：
测定值的评价标准：

< 20mgkg-1
20~50mgkg-1
> 50 mgkg-1
缺钾
中等
足够

作业题：
1．土壤中的速效钾包括哪几种形态？土壤钾元素丰缺主要决定于哪些因素？
2．两种方法测定土壤钾的方法，其评价指标为什么不一样？
3．用四苯硼钠比浊法测定土壤中的速效钾基本原理是什么？如何消除NH4+的干扰？

有机质
三、主要试剂

1．0.4mol/L(1/6 K2Cr2O7)溶液 称取化学纯重铬酸钾20.00克，溶于500毫升蒸馏水中（必要时可加热溶解），冷却后，缓缓加入化学纯硫酸500毫升于重铬酸钾溶液中，并不断搅动，冷却后定容至1000毫升，贮于棕色试剂瓶中备用。

2、0.2mol/L硫酸亚铁铵或硫酸亚铁溶液 称取化学纯硫酸亚铁铵[（NH4）2SO4•FeSO4•6H2O]80克或硫酸亚铁（FeSO4•7H2O）56克，溶于500毫升蒸馏水中，加6mol/L(1/2 H2SO )30毫升搅拌至溶解，然后再加蒸馏水稀释至1升，贮于棕色瓶中，此溶液的准确浓度用0.1000mol/L(1/6 K2Cr2O7)的标准溶液标定。

3．0.1000 mol/L(1/6 K2Cr2O7)准溶液 准确称取分析纯重铬酸钾(在130℃下烘3小时)4.9033克,以少量蒸馏水溶解，然后慢慢加入浓硫酸70毫升，冷却后洗入1000毫升容量瓶，定容至刻度，摇匀备用（其中含硫酸的浓度约2. 5 mol/L(1/2 H2SO )）。

0.2 mol/L硫酸亚铁铵或硫酸亚铁溶液的标定：

准确吸取20毫升0.1000 mol/L(1/6 K2Cr2O7)溶液三份于干燥的150毫升三角瓶中，加4滴邻啡罗啉指示剂，用0.2 mol/L硫酸亚铁铵或硫酸亚铁溶液滴定，三角瓶中溶液的颜色由橙黄色经兰绿色突变到砖红色为终点。根据所消耗的硫酸亚铁铵或硫酸亚铁溶液的毫升数和重铬酸钾的毫升数和浓度，就可算出该溶液的准确浓度。

4.邻啡罗啉指示剂：称取邻啡罗啉（GB1293-77，分析纯）1.485g与FeSO47H2O0.695g，溶于100ml水中。