土壤全氮測(cè)定 ---半微量開(kāi)氏法
4.3.1厭氣培養(yǎng)法
4.3.1.1方法原理 用浸水保溫法(Water-logged incubation)處理土壤(注1),利用嫌氣微生物在一定溫度下礦化土壤有機(jī)氮成為NH4+—N,再用2mol·L-1 KCl溶液浸提,浸出液中的NH4+—N,用蒸餾法測(cè)定,從中減去土壤初始礦質(zhì)氮(即原存在于土壤中的NH4+—N和NO3-—N),得土壤礦化氮含量。
4.3.1.2主要儀器 恒溫生物培養(yǎng)箱、其余儀器同銨態(tài)氮的測(cè)定。
4.3.1.3試劑
(1)0.02 mol·L-1 (1/2H2SO4)標(biāo)準(zhǔn)溶液。先配制0.10 mol·L-1 (1/2H2SO4)溶液,然后標(biāo)定,再準(zhǔn)確稀釋而成。
(2)2.5mol·L-1 KCl 稱取KCl(化學(xué)純)186.4g,溶于水定容1L。
(3)FeSO4—Zn粉還原劑。 將Fe SO4·7H2O(化學(xué)純)50.0g 和Zn粉10.0g共同磨細(xì)(或分別磨細(xì),分別保存,可數(shù)年不變,用時(shí)按比例混合)通過(guò)60號(hào)篩,盛于棕色瓶中備用(易氧化,只能保存一星期)。
其余試劑同銨態(tài)蒸餾法測(cè)定。
4.3.1.4操作步驟
(1)土壤礦化氮和初始氮之和的測(cè)定。稱取20目風(fēng)干土樣20.0g(注2),置于150mL三角瓶中,加蒸餾水20.0mL,搖勻。要求土樣被水全部覆蓋,加蓋橡皮塞,置于40±2℃恒溫生物培養(yǎng)箱中培養(yǎng)一星期(七晝夜)取出,加80mL2.5mol·L-1 KCl溶液(注3),再用橡皮塞塞緊,在振蕩機(jī)上振蕩30min,取下立即過(guò)濾于150mL三角瓶中,吸取濾液10.0~20.0mL注入半微量定氮蒸餾器中,用少量水沖洗,先將盛有20g·L-1硼酸—指示劑溶液10.0mL的三角瓶放在冷凝管下,然后再加120g·L-1MgO懸濁液10mL于蒸餾器中,用少量水沖洗,隨后封閉。再通蒸汽,待餾出液約達(dá)40mL時(shí)(約10min),停止蒸餾。取下三角瓶用0.02mol·L-1 (1/2H2SO4)標(biāo)準(zhǔn)液滴定。同時(shí)做空白試驗(yàn)。
(2)壤初始氮的測(cè)定。稱取20目篩的風(fēng)干土樣20.0g,置于250mL三角瓶中,加2mol·L-1 KCl溶液100mL,加塞振蕩30min,過(guò)濾于150mL三角瓶中。
取濾液30~40mL于半微量定氮蒸餾器中,并加入Fe SO4—Zn粉還原劑1.2g,再加400g·L-1NaOH溶液5mL,立即封閉進(jìn)樣口。預(yù)先將盛有20g·L-1硼酸—指示劑10mL的三角瓶置于冷凝管下,再通蒸汽蒸餾,當(dāng)吸收液達(dá)到40mL時(shí)(約10 min)停止蒸餾,取下三角瓶,用0.02mol·L-1 (1/2H2SO4)標(biāo)準(zhǔn)液滴定。同時(shí)做空白試驗(yàn)。
4.3.1.5結(jié)果計(jì)算
土壤礦化氮與初始氮之和(N)(mg·kg-1)= (1)
土壤初始氮(N)(mg·kg-1)= (2)
式中: c—— 0.02 mol·L-1 (1/2H2SO4)標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度(mol·L-1);
V——樣品滴定時(shí)用去1/2H2SO4標(biāo)準(zhǔn)溶液體積(mL);
V0——空白試驗(yàn)滴定時(shí)用去1/2H2SO4標(biāo)準(zhǔn)溶液體積(mL);
ts——分取倍數(shù);
14.0——氮原子的摩爾質(zhì)量(g·mol-1);
103——換算系數(shù)。
注釋:
注1.據(jù)張守敬博士介紹,臺(tái)灣林家芬等研究認(rèn)為,浸水保溫法和所釋出的礦化氮與肥料效應(yīng)、作物產(chǎn)量等均達(dá)到1%的顯著水準(zhǔn)。
注2.也可以用新鮮土樣測(cè)定礦氮,以心風(fēng)干作用促進(jìn)土壤氮的礦化。
注3.由于原來(lái)培養(yǎng)土壤時(shí)已加水20.0 mL,因此必須提高KCl的濃度,才能使*后KCl的濃度達(dá)到2.0 mol·L-1。
4.3.2好氣培養(yǎng)法
4.3.2.1方法原理 土壤樣品與3倍質(zhì)量的石英砂相混合,用水濕潤(rùn)(注1),將樣品在通氣良好又不損失水分(注2)的條件下恒溫30℃,培養(yǎng)2周。然后用2mol·L-1KCl溶液提取銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮。取部分提取液再用MgO和戴氏(Devarda)合金同時(shí)進(jìn)行還原和蒸餾,測(cè)定餾出液的銨態(tài)氮量,以此計(jì)算培養(yǎng)后樣品中(NH4+—N+NO3-—N+ NO2-—N)氮含量。用同樣方法測(cè)定培養(yǎng)前土壤—石英砂混合物中的(NH4+—N+NO3-—N+ NO2-—N)氮含量,根據(jù)兩次測(cè)定結(jié)果之差,計(jì)算土壤樣品中可礦化氮含量。
4.3.2.2主要儀器 科龍A型半微量定氮蒸餾器、0.01mL刻度的5mL 微量滴定管、RC-16型Res罩(注3)、恒溫生物培養(yǎng)箱。
4.3.2.3試劑
(1)2mol·L-1的KCl溶液。溶解KCl(化學(xué)純、無(wú)氮)1500g于水中,然后稀釋10L,充分?jǐn)噭颉?/span>
(2)氧化鎂(MgO)。MgO(化學(xué)純),放在馬福爐中以600~700℃灼燒2h,取出置于內(nèi)盛粒狀KOH的干燥器中冷卻后,貯于密閉瓶中。
(3)第威德合金(Alloy Devardaˊs),又稱戴氏合金(含Cu50%,含Al45%,含Zn5%),將上等的合金球磨至通過(guò)100目篩,其中至少有76%應(yīng)能通過(guò)300目篩。將磨細(xì)的合金置于密封瓶中貯存。
(4)硼酸—指示劑溶液。同4.2.2.3(4)。
(5)0.005mol·L-1 (1/2H2SO4)標(biāo)準(zhǔn)溶液。量取H2SO4(化學(xué)純)2.83mL,加蒸餾水稀釋至5000mL,然后用標(biāo)準(zhǔn)堿或硼酸標(biāo)定之,此為0.0200mol·L-1 (1/2H2SO4)標(biāo)準(zhǔn)溶液,再將此溶液準(zhǔn)確稀釋4倍,即得0.005mol·L-1 (1/2H2SO4)標(biāo)準(zhǔn)溶液。
4.3.2.4測(cè)定步驟
稱取10.00g(過(guò)2mm篩)風(fēng)干(注4)土樣于100mL燒杯中,再加30.00g經(jīng)酸洗的30~60目的石英砂(注5)充分混勻。然后將混合物移到內(nèi)盛6mL水(注6)的250mL廣口瓶中,在轉(zhuǎn)移時(shí),應(yīng)將混合物均勻鋪在瓶底上。當(dāng)混合物全部移入廣口瓶后輕輕震動(dòng)瓶子,弄平混合物的表面。在瓶頸上塞上具有中心孔并邊接有Res罩的橡皮塞,將瓶子放在30℃的恒溫生物培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)2周。培養(yǎng)結(jié)束后,除去帶Res罩的橡皮塞,加入2mol·L-1的KCl溶液100mL,用另一只實(shí)心橡皮塞塞緊,放在振蕩機(jī)上振蕩1h。靜置懸濁液直到土壤—砂子混合物沉下,上層溶液清沏(注7)(一般需30min)。此時(shí)可將盛有20g·L-1硼酸—指示劑溶液5mL的三角瓶置于半微量蒸餾器的冷凝管下,冷凝管的末端不必插入硼酸—指示劑溶液中,用20mL移液管吸取上層清液置于科龍A型半微量定氮蒸餾器的進(jìn)樣杯中,并使其很快流入蒸餾瓶中,用洗瓶以少量水沖洗進(jìn)樣杯,然后加入戴氏合金0.2g和MgO0.2g于蒸餾瓶中再用少量水沖洗進(jìn)樣杯,*后加水封閉進(jìn)樣杯。立即通蒸汽蒸餾。當(dāng)餾出液達(dá)到30mL時(shí),可停止蒸餾,沖洗冷凝管的末端,移出盛蒸餾液的三角瓶,用微量滴定管以0.05 mol·L-1 (1/2H2SO4)標(biāo)準(zhǔn)溶液。同時(shí)做空白試驗(yàn)。
用同法測(cè)定另一份未經(jīng)培養(yǎng)的土壤—石英砂混合物的含氮量。求兩者之差,即為該土壤可礦化氮的含量。
4.3.2.5結(jié)果計(jì)算
同厭氣培養(yǎng)法
注釋
注1.以土壤質(zhì)量計(jì)算加水量,每10g土加水6mL,其結(jié)果是在培養(yǎng)前先將土壤樣品與3倍質(zhì)量的石英砂(30~60孔)混合,則不同土壤在培養(yǎng)期間都能基本達(dá)到氮素*大好氣礦化所需加水分。
注2.水分在土壤氮素礦化時(shí)很重要,配好的水分為土壤氮素礦化的*佳水分含量。培養(yǎng)過(guò)程中只允許通氣而不能損失水分。
注3.Res罩是培養(yǎng)瓶口封用的塑料裝置的商品名稱。這種罩能防止培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)水蒸氣損失,又可保持土壤氮素*大好氣礦化所需的通氣性。這種裝置是一根小塑料管,在其一頭的內(nèi)口焊有一塊薄的能使空氣和呼吸的氣體擴(kuò)散,但水蒸氣冷卻不能通過(guò)的滲透膜。如果沒(méi)有Res罩,可用聚乙烯膜進(jìn)行培養(yǎng)期間通氣,亦能得到重復(fù)性很好的結(jié)果。
注4.這種方法對(duì)于田間濕土也能得到重復(fù)性很好的結(jié)果。當(dāng)用田間濕土進(jìn)行培養(yǎng)時(shí),稱取土樣量應(yīng)相當(dāng)于10g風(fēng)干土,加入的水的體積應(yīng)是(6~x)mL,x為培養(yǎng)用的田間濕土樣所含的水量(105℃烘干測(cè)定)。
注5.建筑上用的白色石英砂經(jīng)洗凈和過(guò)篩后可作為培養(yǎng)用的砂子。這種石英砂僅含有極少量NO3-—N+ NO2-—N,粒級(jí)大部分是30~60目的,有時(shí)可能含有少量的銨和水溶性物質(zhì)。但經(jīng)稀酸處理后再用水沖洗,即易于將這些雜質(zhì)去除。*好將過(guò)篩洗凈的砂粒貯于密封的容器內(nèi)。如果將原先無(wú)銨的砂粒置于紙口袋或其他類型的透氣容器中存放幾個(gè)星期以后,就可檢出其中含有相當(dāng)多量的銨。
注6.在這種培養(yǎng)法中,不是用一般的方法來(lái)濕潤(rùn)土壤—砂子混合物的,而是先將水加在培養(yǎng)瓶中,然后再加土壤—砂子混合物,加完后也不進(jìn)行攪拌混合。與一般將水加到土壤—砂子混合物中,而且為了確保水分均勻又加以攪拌混合的方法相比,這種加水方法能得到重復(fù)性較好的結(jié)果。
注7.用2mol·L-1的KCl溶液浸提后,不必過(guò)濾,只要靜置澄清,吸取上層清液進(jìn)行分析即可。用多種土壤所作的試驗(yàn)表明,將培養(yǎng)和未經(jīng)培養(yǎng)的土壤—砂子混合物用2mol·L-1的KCl振蕩提取液的懸濁液貯存1~2天,對(duì)分析結(jié)果無(wú)影響,如果將過(guò)濾后的清液置于冰箱中保存,則可穩(wěn)定幾個(gè)月。不必除去待測(cè)清液中的懸浮物質(zhì),因其并不影響(NH4+—N+NO3-—N+ NO2-—N)氮的測(cè)定結(jié)果。