有機肥料全量消煮方法的探討

蔡瑋，傅恩誠

(浙江省耕地質量與肥料管理總站 農業農村部肥料質量檢驗測試中心(杭州)，浙江 杭州 310015)

無論是有機農業還是無機農業均離不開有機肥料，因為有機肥料不僅是不斷維持與提高土壤肥力從而達到農業可持續發展的關鍵措施，也是農業生態系統中各種養分資源得以循環、再利用和凈化環境的關鍵一環，有機肥還能持續、平衡地給作物提供養分從而顯著改善作物的品質，施用有機肥是維持農業生態系統物質和能量平衡的重要措施[1-3]。充分合理利用有機肥料能增加作物產量、培肥地力、改善農產品品質、提高土壤養分的有效性。實踐表明，有機肥與無機肥配合施用能提高產品質量，如小麥和玉米的蛋白質含量增加等等。因此，在我國推廣應用有機肥料，對促進農業與資源、農業與環境以及人與自然和諧友好發展，從源頭上促進農產品安全、清潔生產，保護生態環境都有重要意義[4-5]。國家對有機肥的生產十分重視，近幾年在政策方面給予傾斜來支持其發展。同時，政府對有機肥料企業生產的商品有機肥和部分招投標項目的產品質量把控嚴格。在綠色種養循環農業試點、商品有機肥推廣補貼、標準農田質量提升等項目中標的商品有機肥料的專項抽檢，農業農村部，省農業農村廳對市場上有機肥料的抽檢，有機肥料的登記證辦理等等這些有機肥料待檢測樣品越來越多的情況下，如何在保證數據準確的前提下加快檢測速度是一項重要課題。在試驗中，我們對不同的消煮方法進行了比較分析，選出了更加可靠簡便的消煮方法，并在后面的氮磷鉀檢測過程步驟中也進行了一些改進，大大提高了檢測效率。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器：電子天平(BSA822-CW)，定氮儀(KJELTEC8400)，紫外分光光度計(UV-2600)，火焰光度計(M410)。

試劑：硫酸(ρ=1.84 g·L-1)，30%過氧化氫，釩鉬酸銨，氫氧化鈉，2，4-二硝基酚等。

1.2 消煮方法

稱取肥料樣品0.8～1.0 g左右(精確至0.000 1 g)，用少量水沖洗黏附在管壁上的試樣。加10 mL硫酸，直接加熱煮30 min左右，關閉電爐冷卻；緩慢加入5～6 mL過氧化氫，加熱至冒白煙；稍冷卻后繼續加5～6 mL過氧化氫，直至冒白煙(注意：在加過氧化氫的過程中要緩慢，并不斷搖晃消煮管，以免液體沖上瓶口)；稍冷卻后，最后加3 mL過氧化氫，反復3次(根據原料的區別，有些加兩次過氧化氫即可)，直至消煮液呈淡黃色或者上層液體澄清[6]。一般當天即可消煮結束，冷卻后加入10 mL水，搖晃，使濃硫酸放熱，冷卻后即可將消煮液洗入250 mL的容量瓶中，定容，過濾待測。

2 結果與分析

2.1 不同消煮方法測定結果準確度的比較

消煮液經過定容過濾，分別用定氮儀，紫外分光光度計，火焰光度計對有機肥料樣品的總氮、總磷、總鉀含量進行測定[7]。

總氮含量的測定為：直接在250 mL容量瓶中吸取消煮液25 mL于消化管中(注：做總氮的消煮液不需要過濾)，放入全自動定氮儀測定。標準上仍采用的是半自動定氮儀，即于蒸餾瓶中先加入10 mL硼酸指示劑-混合指示劑，吸取50 ml消煮液于蒸餾瓶內，蒸餾后滴定，步驟相對復雜。如表1所示，NY/T 525—2021中的消煮方法與上述改進后方法的總氮含量測定結果基本一致。

表1 有機肥料中總氮含量測定改進法的準確度實驗結果Table 1 Experimental results on the accuracy of improved method for determination of total nitrogen content in organic fertilizers 單位：%

由表1可知，選用含量高低不同的6個樣品，用農業推薦標準消煮法和改進法對樣品進行同步測定，改進法測得的結果與推薦法較為接近，絕對誤差在0.01%～0.03%，說明本方法的準確度符合 NY/T 525—2021中規定的總氮測定結果的絕對差值在含量為0.5%～1.0%時小于0.04%，含量大于1.0時的絕對差值為小于0.06%的要求。

總磷含量的測定為：將濾液吸取5 mL至50 mL的容量瓶中，顯色，定容。另外，吸取磷標液0、1.00、2.50、5.00、7.50、10.00、15.00 mL分別置于7個50 mL容量瓶中，加水至30 mL左右，加2滴2，4-二硝基酚指示劑，用氫氧化鈉溶液(標準中的硫酸溶液可省去)調制剛呈微黃色(由于現在2.4-二硝基酚難以采購，也可以不用此指示劑，直接滴加400 g·mL-1的氫氧化鈉溶液3 mL左右即可)，加10.00 mL釩鉬酸銨試劑，搖勻，用水定容。上紫外分光光度計，在波長為450 nm處用1 cm比色皿比色，以0 μg的標準溶液調零，讀取吸光度，進行總磷的測定。

如表2所示，采用NY/T 525—2021中的消煮方法與上述改進后方法的總磷含量測定結果基本一致。

表2 有機肥料中總磷含量測定改進法的準確度實驗結果Table 2 Experimental results on the accuracy of improved method for determination of total phosphorus content in organic fertilizers 單位：%

由表2可知，用農業推薦標準消煮法和改進法對樣品進行同步測定，改進法測得的結果與推薦法較為接近，絕對誤差在0.01%～0.07%，說明本方法的準確度符合 NY/T 525—2021中規定的總磷測定結果的絕對差值在含量范圍不大于2.00%的時候為小于0.10%，含量范圍內大于2.00%時，絕對差值為小于0.20%的要求。

總鉀含量的測定為：將濾液吸取5 mL至50 mL的容量瓶中，用蒸餾水定容，另外，分別吸取鉀標準溶液0、2.50、5.00、10.00、15.00、20 mL于6個100 mL容量瓶中，加水定容，混勻。在選定工作條件的火焰光度計上，分別以標準溶液的0點和濃度最高點調節儀器的零點和滿度(一般為80)。

上火焰光度計測定總鉀的含量。

由表3可知，用農業推薦標準消煮法和改進法對樣品進行同步測定，改進法測得的結果與推薦法較為接近，相對相差在0%～2%，說明本方法的準確度符合 NY/T 525—2021中規定的總鉀含量測定結果的相對相差不大于5%的要求。

表3 有機肥料中總鉀含量測定改進法的準確度實驗結果Table 3 Experimental results on the accuracy of improved method for determination of total potassium content in organic fertilizers 單位：%

2.2 不同消煮方法測定結果精密度的比較

由表4可知，改進法測得的結果之間基本一致，極差在0.02%～0.05%，符合平行測定結果絕對差值不大于0.06%的要求。相對標準偏差(RSD)在0.01%～0.03%(<2%)[8]，說明本方法的精密度較好。

表4 有機肥料中總氮含量測定改進法的精密度試驗結果Table 4 Results of precision test of improved method for determination of total nitrogen content in organic fertilizers 單位：%

由表5可知，改進法測得的結果之間基本一致，極差在0.02%～0.08%，符合NY/T 525—2021中規定的總磷含量測定結果的絕對差值在含量范圍不大于2.00%的時候為小于0.10%，含量范圍內大于2.00%時，絕對差值為小于0.20%的要求。RSD在0.01%～0.04%(<2%)，說明本方法的精密度較好。

表5 有機肥料中總磷含量測定改進法的精密度試驗結果Table 5 Results of precision test of improved method for determination of total phosphorus content in organic fertilizers 單位：%

由表6可知，改進法測得的結果之間基本一致，相對極差在2%～3%，符合平行測定結果相對差值不大于5%的要求。RSD在0.02%～0.04%(<2%)，說明本方法的精密度較好。

2.3 討論

此兩種不同消煮方法主要區別在于，農業推薦標準中加硫酸放置過夜，其目的是避免在加熱過程中肥料沖上消煮管，導致測定誤差。而改進后的方法為加完硫酸后先不加入過氧化氫而直接加熱消煮，冷卻，也能達到預期效果。同時，在消煮過程中稍微加大了過氧化氫的量，也進而提高消煮達到澄清的速度，改進后的消煮方法在時間上比原消煮方法縮短了將近2/3，大大縮短了消煮時間。在具體測定過程中也有作稍微改動，具體見文中敘述。

3 結論

實驗結果表明，兩種消煮方法均能滿足有機肥料中總氮，總磷，總鉀含量的測定要求，檢測結果準確可靠，但改進后的消煮方法更快捷方便。目前，越來越多的地市級以上檢測機構均配置有全自動定氮儀[9-10]，將有機肥料消煮后直接采用自動定氮儀測定，也大大加快了土壤環境質量檢測的效率。