土壤速效氮測定方法的改進

欒 慧，劉 紅，高一娜，張立群，王美玉，郭維士

（哈爾濱市農產品質量安全檢驗檢測中心，黑龍江 哈爾濱 150070）

土壤速效氮測定方法的改進

欒 慧，劉 紅，高一娜，張立群，王美玉，郭維士

（哈爾濱市農產品質量安全檢驗檢測中心，黑龍江 哈爾濱 150070）

從氫氧化鈉濃度、蒸餾速率和添加還原劑與否3個方面優化了凱式定氮儀測定土壤速效氮的方法，并與目前常用的擴散皿法進行精密度比較。結果表明：采用 3.5 mol/L 的氫氧化鈉溶液、60% 的蒸餾效率，在不添加還原劑的情況下，土壤速效氮的測定值與擴散皿法相差不大，均與土壤標準物質的標準值接近。但凱氏定氮儀測定土壤速效氮的精密度相對較高。因此，采用凱氏定氮儀測定土壤速效氮是切實可行的，并且比擴散皿法更方便、快捷。

凱式定氮儀；土壤；速效氮

土壤速效氮是作物耕種中可以直接使用的氮，所以測定土壤速效氮含量對農民施用氮肥具有十分重要的指導意義。目前，國標和大部分文獻中都是采用擴散皿法來測定土壤速效氮含量，該方法所需時間較長，過程復雜[1-3]。為了縮短測定時間，加快測定速度，筆者應用凱式定氮儀[4-5]對測定方法進行了改進，以適應快速檢測的需求。在閱讀相關文獻后，發現凱氏定氮儀在測定土壤速效氮含量時，會受到土壤類型、實驗室條件、操作人員、儀器型號等因素的影響，測定結果表現出一定的差異[6-8]。因此，筆者主要針對 FOSS凱氏定氮儀研究了一種土壤速效氮的快速測定方法。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤樣品為東北黑土，共采集了9個不同地區的土壤樣品 ；以土壤國家標準物質 [GBW37458（ASA-7）]為對照。

試驗主要試劑有氫氧化鈉溶液、硼酸（1%、20 g/L）、甲基紅溴甲酚綠混合指示劑、特制膠水（阿拉伯膠 + 甘油 + 飽和碳酸鉀）、鋅 -硫酸亞鐵粉、硫酸標準溶液等。其中，硫酸標準溶液需要標定：稱取灼燒至恒重的無水碳酸鈉 0.2 g，溶于 50 mL 水中，加入10 滴溴甲酚綠 -甲基紅指示液，用配置好的硫酸滴定至暗紅色，煮沸 2 min，繼續滴定至溶液暗紅色，同時做空白試驗。

試驗主要儀器有凱式定氮儀（福斯 8400）、移液槍（普蘭德）、電子天平（梅特勒）、電熱恒溫培養箱（上海一恒科學儀器有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 擴散皿法 參考 LY/T 1229—1999[7]中擴散皿法的測定步驟，稱取過 2 mm 篩子的風干土樣 1.5 g，均勻平鋪于擴散皿外室，在外室中加入鋅-硫酸亞鐵還原劑 1 g，平鋪土樣上，同時做空白試驗 ；然后在擴散皿的內室中加入 3 mL 20 g/L 的硼酸溶液及指示劑，涂膠蓋皿；最后將毛玻璃一邊旋開，露出一條縫，加入1.8 mol/L 的氫氧化鈉溶液 10 mL。將擴散皿放入 40℃的恒溫培養箱中培養 24 h，取出后用 0.01 mol/L 的硫酸標準溶液滴定至紫紅色，記錄消耗的體積（mL）。

1.2.2 凱氏定氮儀法 （1）氫氧化鈉濃度。稱取 2.00 g 左右的土壤樣品，放入消化管中，分別加入 10、3.5 mol/L 的氫氧化鈉溶液，以 60% 的蒸餾效率進行測定。

（2）蒸餾效率。稱取 2.00 g 左右的土壤樣品，放入消化管中，加入 3.5 mol/L 的氫氧化鈉，分別采取 80%和 60% 的蒸餾效率進行測定。（3）還原劑。稱取 2.00 g 左右的土壤樣品，放入消化管中，加入 3.5 mol/L 的氫氧化鈉，添加或不添加還原劑（鋅 10 g ＋硫酸亞鐵50 g），以 60% 的蒸餾效率進行測定。通過與擴散皿法的測定結果進行比較來確定凱氏定氮儀測定土壤速效氮的最優方案。

1.2.3 計算公式

式中，W 為速效氮含量（mg/kg），V 為樣品消耗硫酸標準滴定溶液的體積（mL），V0為空白消耗硫酸標準滴定溶液的體積（mL），c為硫酸標準滴定溶液的濃度（mol/L），m 為稱取土樣的質量（g），14 為氮原子的摩爾質量（g/mol）。

2 結果與分析

2.1 不同濃度氫氧化鈉對測定結果的影響

從表1 中可以看出，使用 10 mol/L 的氫氧化鈉溶液測定不同土壤樣品的速效氮含量時，測定結果普遍偏高，而采用 3.5 mol/L 的氫氧化鈉溶液測定時，各樣品與標品均與擴散法的測定結果接近。這可能是由于10 mol/L 氫氧化鈉溶液的堿性過強導致的。因此，在測定土壤速效氮時建議采用 3.5 mol/L 的氫氧化鈉溶液。

表1 不同濃度氫氧化鈉對測定結果的影響

2.2 不同蒸餾效率對測定結果的影響

使用凱氏定氮儀測定土壤速效氮時，如果蒸餾效率過高，會使土壤反應過于劇烈，導致測定結果的誤差；如果蒸餾效率過低，會導致反應時間過長，影響測定速度。在 3.5 mol/L 氫氧化鈉濃度以及不添加還原劑的條件下，比較不同蒸餾效率對土壤速效氮測定結果的影響，結果如表2 所示，當蒸餾效率為 80% 時，土壤樣品及標品的速效氮測定值偏高，當蒸餾效率降低到 60% 時，土壤樣品及標品的測定值與擴散法最為接近。不考慮繼續降低蒸餾效率，因為隨著蒸餾效率的降低，反應時間隨之延長，所以確定最佳蒸餾效率為 60%。

表2 不同蒸餾效率對測定結果的影響

2.3 還原劑添加與否對測定結果的影響

由表3可知，加入還原劑后，測定結果普遍偏高，大部分測定值比擴散皿法高，只有1號樣品的測定值比擴散皿法低，所以在測定土壤速效氮的過程中不需添加還原劑，直接測定即可。

2.4 土壤擴散法與凱氏定氮儀法精密度的比較

由表4可知，5種樣品的精密度都符合儀器要求，比較凱式定氮儀法和擴散皿法的精密度可見，總體來講凱式定氮儀法的精密度比較高，所以從精密度的角度可以采用凱式定氮儀法進行土壤速效氮的測定。

表3 還原劑添加與否對測定結果的影響

表4 2種方法測定土壤速效氮的精密度

3 結 論

對凱氏定氮儀測定土壤速效氮的方法進行了優化，采用國家標準物質中心的土壤標準物質及幾個土壤樣品，比較了不同濃度的氫氧化鈉、不同的蒸餾效率和添加還原劑與否對土壤速效氮測定結果的影響。結果顯示，采用 3.5 mol/L 的氫氧化鈉溶液、60% 的蒸餾效率，在不添加還原劑的情況下，兩種方法測定土壤速效氮的數值相差不大，并且與土壤標準物質的標準值相接近。同時，比較了擴散法和凱氏定氮儀兩種方法測定速效氮的精密度，發現凱氏定氮儀測定土壤速效氮的精密度相對較高。因此，采用凱氏定氮儀測定土壤速效氮是切實可行的，并且該方法測定土壤速效氮更加方便和快捷。

[1]LY/T 1229—1999，森林土壤水解性氮的測定 [S].

[2]鮑士旦 . 土壤農化分析 [M]. 北京 ：中國農業出版社，2000.

[3]DB13/T 843—2007，土壤速效氮測定 [S].

[4]莎 娜，張三粉，駱 洪，等 . 兩種土壤堿解氮測定方法的比較 [J].內蒙古農業科技，2014，（6）：25-26，33.

[5]郭旭欣 . 凱式定氮儀堿解蒸餾法測定土壤水解性氮 [J]. 現代農業科技，2014，（12）：237.

[6]吳曉榮，葉祥盛，趙竹青 . 流動注射法與凱氏定氮法測定土壤全氮的比較 [J]. 華中農業大學學報，2009，28（5）：560-563.

[7]李桂花，葉小蘭，呂子古，等 . 元素分析儀和全自動凱氏定氮儀測定土壤全氮之比較 [J].中國土壤與肥料，2015，（3）：111-113.

[8]尹獻遠，徐 霄，余麗麗 . 全自動凱氏定氮儀測定土壤堿解氮的探討 [J]. 浙江農業科學，2012，（8）：1185-1187.

（責任編輯：成 平）

Study on the Determination Method of Soil Alkali Hydrolysis Nitrogen

LUAN Hui，LIU Hong，GAO Yi-na，ZHANG Li-qun，WANG Mei-yu，GUO Wei-shi
（Harbin Agricultural Products Quality and Safety Inspection Center, Harbin 150070, PRC）

From three aspects, sodium hydroxide concentration, distillation rate and adding agent or not, to optimize the method to measure soil available nitrogen of kay type nitrogen determination apparatus and compared precision with diffusion dish method currently used. The results showed that: in the case of 3.5 mol/L sodium hydroxide solution, 60% of the distillation efficiency, and not adding reductant, the results of two methods is similar, and closes to the value of soil reference materials. But the precision of the kjeldahl defi nition is higher. Therefore, it is feasible to measure soil available nitrogen by the kjeldahl nitrogen determination apparatus, and it is more convenient and quicker than diffusion method.

Kay type nitrogen instrument; soil; alkali hydrolysis nitrogen

S158.2

A

1006-060X（2017）03-0088-02

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.003.025

2016-12-21

欒 慧（1986-），女，黑龍江哈爾濱市人，農藝師，主要從事農產品質量安全和農業環境研究。

劉 紅