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土壤中氮含量的测定分析

　　核心提示：摘要：概述了土壤中氮元素的存在形式、土壤全氮、无机氮(包括铵态氮、硝态氮)水解氮、酰胺态氮的测定方法。　　关键词：土壤；全氮；测定方法　　土壤是作物氮素营养的主要来源，土壤中的氮素包括无机态氮和有机态...

　　摘要：概述了土壤中氮元素的存在形式、土壤全氮、无机氮(包括铵态氮、硝态氮)水解氮、酰胺态氮的测定方法。
　　关键词：土壤；全氮；测定方法
　　土壤是作物氮素营养的主要来源，土壤中的氮素包括无机态氮和有机态氮两大类， 其中95%以上为有机态氮，主要包括腐殖质、蛋白质、氨基酸等。小分子的氨基酸可直接被植物吸收，有机态氮必须经过矿化作用转化为铵，才能被作物吸收，属于缓效氮。
　　土壤全氮中无机态氮含量不到 5%，主要是铵和硝酸盐，亚硝酸盐、氨、氮气和氮氧化物等很少。大部分铵态氮和硝态氮容易被作物直接吸收利用，属于速效氮。无机态氮包括存在于土壤溶液中的硝酸根和吸附在土壤颗粒上的铵离子，作物都能直接吸收。土壤对硝酸根的吸附很弱，所以硝酸根非常容易随水流失。在还原条件下，硝酸根在微生物的作用下可以还原为气态氮而逸出土壤，即反硝化脱氮。部分铵离子可以被粘土矿物固定而难以被作物吸收，而在碱性土壤中非常容易以氨的形式挥发掉。土壤腐殖质的合成过程中，也会利用大量无机氮素，由于腐殖质分解很慢，这些氮素的有效性很低。
土壤中的氮素主要来自施肥、生物固氮、雨水和灌溉水，后二者对土壤氮贡献很小，施肥是耕作土壤氮素的主要来源，而自然土壤的氮素主要来自生物固氮。
　　土壤含氮量受植被、温度、耕作、施肥等影响，一般耕地表层含氮量为 0.05%～0.30%，少数肥沃的耕地、草原、林地的表层土壤含氮量在 0.50%～0.60%以上。我国土壤的含氮量，从东向西、从北向南逐渐减少。进入土壤中的各种形态的氮素，无论是化学肥料，还是有机肥料，都可以在物理、化学和生物因素的作用下进行相互转化。
1　土壤全氮的测定
1.1　开氏法
　　近百年来，许多科学工作者对全氮的测定方法不断改进，提出了许多新方法，主要有重铬酸钾-硫酸消化法、高氯酸-硫酸消化法、硒粉-硫酸铜-硫酸消化法。但开氏法目前仍作为一个统一的标准方法，此法容易掌握，测定结果稳定，准确率较高。
　　开氏法测氮的原理为：在盐类和催化剂的参与下，用浓硫酸消煮，使有机氮分解为铵态氮。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（不包括硝态氮）。含有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，转化为铵态氮。其中硫酸钾在消煮过程中可提高硫酸沸点，硫酸铜起催化作用，以加速有机氮的转化。硒粉是高效催化剂，可缩短转化时间。但此法操作繁琐，测定一个样品大约需要40~60min，不适合大批量样品分析，也不适合处理固定态氮和硝态氮含量较高的土壤。
1.2　土壤肥力测定仪法
1.2.1　样品预处理。土壤样品去除草根、石块后放于塑料薄膜上，自然风干，四分法研磨后过0.15mm筛备用。
1.2.2　样品分析。样品分析采用土壤肥力仪和TOC仪测定法。
　　准确称取0.5０g土样置于50ml三角瓶中，滴加水湿润，加3ml浓H2SO4和数滴双氧水，架弯颈小漏斗，电炉加热至H2SO4回流，待土样变灰白，取下三角瓶，冷却。将土样全部移入50ml容量瓶，加水定容后澄清。
　　取5ml澄清液至50ml容量瓶，加3ml10mol/lNaOH，使溶液 pH 值≥12，再加水定容摇匀。取出约30ml溶液用氨敏电极测定全氮；同时用TOC仪测定样品溶液全氮含量。以上测定过程重复5次。
2　无机氮测定
2.1　铵态氮的测定
2.1.1　原理。目前一般采用KCl溶液提取法，其原理是将吸附在土壤胶体上的NH4+及水溶性NH4+浸提出来，再用MgO蒸馏。此法操作简便，条件容易控制，适于含NH4+-N较高的土壤。
2.1.2　操作步骤。称取土样10g，放入100ml三角瓶中，加2mol/lKCl溶液50ml，用橡皮塞塞紧，振荡30min，立即过滤于50ml三角瓶中（如土壤NH4+-N含量低，可将土液比改为1:25）。 吸取滤液25ml放入半微量氮蒸馏器中，把盛有5ml 2%硼酸指示剂溶液的三角瓶放在冷凝管下，然后再加12%MgO悬浊液10ml于蒸馏器中蒸馏。以下步骤同全氮测定，同时做空白试验。
2.2　硝态氮的测定
2.2.1　原理。土壤中硝态氮是植物能直接吸收利用的速效性氮素,土壤中硝态氮测定方法有多种,其标准测定方法为酚二磺酸法。此法的灵敏度和准确率均较高。根据酚二磺酸与HNO3作用生成硝基酚二磺酸，此反应物在酸性介质中为无色，在碱性条件下为稳定的黄色盐溶液。但土壤中如含CL-在15mg/kg以上时，需加AgNO3处理，待测液中NO3--N的测定范围为0.1０~2mg/kg。
2.2.2　操作步骤。称取50g新鲜土样放在500ml三角瓶中，加0.5０gCaSO4·2H2O和250ml水，塞后振荡10min。放置几分钟后，将上清液用干滤纸过滤。吸取清液25~50ml于蒸发皿中，加约0.05gCaCO3，在水浴上蒸干、（如有色，可用水湿润，加10%H2O2消除），蒸干后冷却，并迅速加入2ml酚二磺酸试剂，将皿旋转 ，使试剂接触所有蒸干物，静置10min，加水20ml，用玻璃棒搅拌，使蒸干物完全溶解。冷却后，渐渐加入1:1NH4OH，并不断搅拌，溶液呈微碱性（黄色），再多加2ml，然后将溶解液定量地移入100ml容量瓶中，加水定容，在分光光度计上用光径1mm比色槽进行比色，波长为420 nm，以空白溶液调节仪器零点。
2.2.3　工作曲线的绘制。分别取10mg/kg NO3--N标准液：0、1、2、5、10、15、20ml于蒸发皿中，在水浴上蒸干，与待测液相同操作，进行显色和比色，绘制工作曲线。
3　水解氮的测定
3.1　原理
　　在酸、碱条件下，把较简单的有机态氮水解成铵，长期以来采用丘林的酸水解法，但此法对有机质缺乏的土壤及石灰性土壤，测定结果不理想，而且手续繁琐。碱解扩散操作简便，还原、扩散和吸收同时进行，适于大批样品的分析，且与作物需氮情况有一定相关性，所以目前推荐试用此法。
3.2　操作步骤
　　称取风干土（1mm）2g，置于扩散皿外室，轻轻旋转扩散皿，使土壤均匀铺平。取2mlH3BO3指示剂放入扩散皿内室，然后在扩散皿外室边缘露出一条狭缝，迅速加入10ml 1mol/lNaOH溶液（如包括NO3--N，则测定时需加FeSO4·7H2O，并以Ag2SO4为催化剂，使NO3--N还原为 NO4--N），立即加盖，用橡皮筋固定毛玻璃，随后放入40±1℃恒温箱中，24h后取出，小心打开玻璃盖，用0.005mol/l1/2H2SO4滴定吸收液。与此同时进行空白试验。
4　酰胺态氮的测定
　　凡含有酰胺基(－CONH2)或在分解过程中产生酰胺基的氮肥都可用此法(如尿素)测定。测定原理为：在硫酸铜存在下，在浓硫酸中加热使试样中酰胺态氮转化为氨态氮，同时逸出CO2，最后加碱蒸馏测定氮的含量，尿素加酸水解的反应式如下：
　　CO（NH2）2+2H2SO4+H2O=2NH4HSO4+CO2↑
　　如上所述，无机态氮在土壤氮素中所占比例很小。硝态氮含量在高肥力土壤中约为10~20mg/kg，低肥力土壤仅为5~10mg/kg；铵态氮主要以交换形式存在,一般也仅10~15mg/kg。而且无机态氮受土壤和气候等环境因子的制约变化很大，以其作为土壤氮素丰缺指标是不够确切的。土壤有机态氮相比较稳定，也是不断矿化供给作物利用的氮素主要来源，其含量基本上接近全氮，故常常采用全氮含量作为土壤氮素丰缺指标，根据土壤全氮含量及其与作物生长和产量关系的大量资料，土壤全氮量一般分<0.05%、0.05%~009%、0.1０%~0.19% 、0.2０%~0.29%、及>0.3０%五个等级。全氮<0.05%属严重缺氮，作物生长细弱，叶片呈浅绿色，须及时增施氮肥。>0.2０%属于氮素丰富，其作物生长粗壮，叶色深绿。为了了解土壤氮素含量并使土壤保持肥力，定期测定土壤氮素含量是十分必要的。
参考文献
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周锦
（兰州石化职业技术学院石化系，甘肃兰州730060）