對土壤中氮含量的測試探索

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摘要：概述了土壤中氮元素的存在形式、土壤全氮、無機氮(包括銨態氮、硝態氮)水解氮、酰胺態氮的測定方法。

關鍵詞：土壤；全氮；測定方法

土壤是作物氮素營養的主要來源，土壤中的氮素包括無機態氮和有機態氮兩大類，其中95%以上為有機態氮，主要包括腐殖質、蛋白質、氨基酸等。小分子的氨基酸可直接被植物吸收，有機態氮必須經過礦化作用轉化為銨，才能被作物吸收，屬于緩效氮。

土壤全氮中無機態氮含量不到5%，主要是銨和硝酸鹽，亞硝酸鹽、氨、氮氣和氮氧化物等很少。大部分銨態氮和硝態氮容易被作物直接吸收利用，屬于速效氮。無機態氮包括存在于土壤溶液中的硝酸根和吸附在土壤顆粒上的銨離子，作物都能直接吸收。土壤對硝酸根的吸附很弱，所以硝酸根非常容易隨水流失。在還原條件下，硝酸根在微生物的作用下可以還原為氣態氮而逸出土壤，即反硝化脫氮。部分銨離子可以被粘土礦物固定而難以被作物吸收，而在堿性土壤中非常容易以氨的形式揮發掉。土壤腐殖質的合成過程中，也會利用大量無機氮素，由于腐殖質分解很慢，這些氮素的有效性很低。

土壤中的氮素主要來自施肥、生物固氮、雨水和灌溉水，后二者對土壤氮貢獻很小，施肥是耕作土壤氮素的主要來源，而自然土壤的氮素主要來自生物固氮。

土壤含氮量受植被、溫度、耕作、施肥等影響，一般耕地表層含氮量為0.05%～0.30%，少數肥沃的耕地、草原、林地的表層土壤含氮量在0.50%～0.60%以上。我國土壤的含氮量，從東向西、從北向南逐漸減少。進入土壤中的各種形態的氮素，無論是化學肥料，還是有機肥料，都可以在物理、化學和生物因素的作用下進行相互轉化。

一、土壤全氮的測定

1.1開氏法

近百年來，許多科學工作者對全氮的測定方法不斷改進，提出了許多新方法，主要有重鉻酸鉀-硫酸消化法、高氯酸-硫酸消化法、硒粉-硫酸銅-硫酸消化法。但開氏法目前仍作為一個統一的標準方法，此法容易掌握，測定結果穩定，準確率較高。

開氏法測氮的原理為：在鹽類和催化劑的參與下，用濃硫酸消煮，使有機氮分解為銨態氮。堿化后蒸餾出來的氨用硼酸吸收，以酸標準溶液滴定，求出土壤全氮含量（不包括硝態氮）。含有硝態和亞硝態氮的全氮測定，在樣品消煮前，需先用高錳酸鉀將樣品中的亞硝態氮氧化為硝態氮后，再用還原鐵粉使全部硝態氮還原，轉化為銨態氮。其中硫酸鉀在消煮過程中可提高硫酸沸點，硫酸銅起催化作用，以加速有機氮的轉化。硒粉是高效催化劑，可縮短轉化時間。但此法操作繁瑣，測定一個樣品大約需要40~60min，不適合大批量樣品分析，也不適合處理固定態氮和硝態氮含量較高的土壤。

1.2土壤肥力測定儀法

1.2.1樣品預處理。土壤樣品去除草根、石塊后放于塑料薄膜上，自然風干，四分法研磨后過0.15mm篩備用。

1.2.2樣品分析。樣品分析采用土壤肥力儀和TOC儀測定法。

準確稱取0.50g土樣置于50ml三角瓶中，滴加水濕潤，加3ml濃H2SO4和數滴雙氧水，架彎頸小漏斗，電爐加熱至H2SO4回流，待土樣變灰白，取下三角瓶，冷卻。將土樣全部移入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，再加水定容搖勻。取出約30ml溶液用氨敏電極測定全氮；同時用TOC儀測定樣品溶液全氮含量。以上測定過程重復5次。

二、無機氮測定

2.1銨態氮的測定

2.1.1原理。目前一般采用KCl溶液提取法，其原理是將吸附在土壤膠體上的NH4+及水溶性NH4+浸提出來，再用MgO蒸餾。此法操作簡便，條件容易控制，適于含NH4+-N較高的土壤。

2.1.2操作步驟。稱取土樣10g，放入100ml三角瓶中，加2mol/lKCl溶液50ml，用橡皮塞塞緊，振蕩30min，立即過濾于50ml三角瓶中（如土壤NH4+-N含量低，可將土液比改為1:25）。吸取濾液25ml放入半微量氮蒸餾器中，把盛有5ml2%硼酸指示劑溶液的三角瓶放在冷凝管下，然后再加12%MgO懸濁液10ml于蒸餾器中蒸餾。以下步驟同全氮測定，同時做空白試驗。

2.2硝態氮的測定

2.2.1原理。土壤中硝態氮是植物能直接吸收利用的速效性氮素,土壤中硝態氮測定方法有多種,其標準測定方法為酚二磺酸法。此法的靈敏度和準確率均較高。根據酚二磺酸與HNO3作用生成硝基酚二磺酸，此反應物在酸性介質中為無色，在堿性條件下為穩定的黃色鹽溶液。但土壤中如含CL-在15mg/kg以上時，需加AgNO3處理，待測液中NO3--N的測定范圍為0.10~2mg/kg。2.2.2操作步驟。稱取50g新鮮土樣放在500ml三角瓶中，加0.50gCaSO4•2H2O和250ml水，塞后振蕩10min。放置幾分鐘后，將上清液用干濾紙過濾。吸取清液25~50ml于蒸發皿中，加約0.05gCaCO3，在水浴上蒸干、（如有色，可用水濕潤，加10%H2O2消除），蒸干后冷卻，并迅速加入2ml酚二磺酸試劑，將皿旋轉，使試劑接觸所有蒸干物，靜置10min，加水20ml，用玻璃棒攪拌，使蒸干物完全溶解。冷卻后，漸漸加入1:1NH4OH，并不斷攪拌，溶液呈微堿性（黃色），再多加2ml，然后將溶解液定量地移入100ml容量瓶中，加水定容，在分光光度計上用光徑1mm比色槽進行比色，波長為420nm，以空白溶液調節儀器零點。

2.2.3工作曲線的繪制。分別取10mg/kgNO3--N標準液：0、1、2、5、10、15、20ml于蒸發皿中，在水浴上蒸干，與待測液相同操作，進行顯色和比色，繪制工作曲線。

三、水解氮的測定

3.1原理

在酸、堿條件下，把較簡單的有機態氮水解成銨，長期以來采用丘林的酸水解法，但此法對有機質缺乏的土壤及石灰性土壤，測定結果不理想，而且手續繁瑣。堿解擴散操作簡便，還原、擴散和吸收同時進行，適于大批樣品的分析，且與作物需氮情況有一定相關性，所以目前推薦試用此法。

3.2操作步驟

稱取風干土（1mm）2g，置于擴散皿外室，輕輕旋轉擴散皿，使土壤均勻鋪平。取2mlH3BO3指示劑放入擴散皿內室，然后在擴散皿外室邊緣露出一條狹縫，迅速加入10ml1mol/lNaOH溶液（如包括NO3--N，則測定時需加FeSO4•7H2O，并以Ag2SO4為催化劑，使NO3--N還原為NO4--N），立即加蓋，用橡皮筋固定毛玻璃，隨后放入40±1℃恒溫箱中，24h后取出，小心打開玻璃蓋，用0.005mol/l1/2H2SO4滴定吸收液。與此同時進行空白試驗。

四、酰胺態氮的測定

凡含有酰胺基(－CONH2)或在分解過程中產生酰胺基的氮肥都可用此法(如尿素)測定。測定原理為：在硫酸銅存在下，在濃硫酸中加熱使試樣中酰胺態氮轉化為氨態氮，同時逸出CO2，最后加堿蒸餾測定氮的含量，尿素加酸水解的反應式如下：

CO（NH2）2+2H2SO4+H2O=2NH4HSO4+CO2↑

如上所述，無機態氮在土壤氮素中所占比例很小。硝態氮含量在高肥力土壤中約為10~20mg/kg，低肥力土壤僅為5~10mg/kg；銨態氮主要以交換形式存在,一般也僅10~15mg/kg。而且無機態氮受土壤和氣候等環境因子的制約變化很大，以其作為土壤氮素豐缺指標是不夠確切的。土壤有機態氮相比較穩定，也是不斷礦化供給作物利用的氮素主要來源，其含量基本上接近全氮，故常常采用全氮含量作為土壤氮素豐缺指標，根據土壤全氮含量及其與作物生長和產量關系的大量資料，土壤全氮量一般分<0.05%、0.05%~0.09%、0.10%~0.19%、0.20%~0.29%、及>0.30%五個等級。全氮<0.05%屬嚴重缺氮，作物生長細弱，葉片呈淺綠色，須及時增施氮肥。>0.20%屬于氮素豐富，其作物生長粗壯，葉色深綠。為了了解土壤氮素含量并使土壤保持肥力，定期測定土壤氮素含量是十分必要的。

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