專利名稱：一種測定土壤銨態氮的方法
技術領域：
本發明屬于銨態氮檢測方法技術領域，具體涉及以納氏試劑為顯色劑測定土壤銨態氮的分析化驗方法。
背景技術：
中國科學院南京土壤研究所編寫的《土壤理化分析》(上海科學技術出版社，1978，81-84頁)中指出，氮素是植物必需的三大營養元素之一，對植物的生長發育具有重大影響，土壤是作物氮素營養的主要來源。土壤中的銨態氮容易被作物直接吸收利用，屬于速效氮。《農業氮素管理與環境質量》(馬立珊，江蘇科學技術出版社，1992)中指出，隨著氮肥在世界范圍內的大量使用，由于未考慮土壤的供氮能力而盲目地大量使用氮肥，一方面使得氮素利用率低，造成氮素的巨大損失；另一方面因為銨態氮和一些氮氧化物的揮發損失、硝態氮的淋失而導致嚴重的環境污染，會給人們生活及健康造成很大的危害。所以，土壤中銨態氮含量的測定對于評價土壤的肥力價值，指導科學施肥，以及評估氮素供應的環境效益，保護生態平衡等許多方面都具有重要意義，而快捷、簡便、準確、靈敏的測定方法已成為現實的需要。據中國土壤學會農業化學專業委員會編寫的《土壤農業化學常規分析方法》(北京，科學出版社，1983,84-88頁)中介紹，土壤銨態氮的測定方法主要分為直接蒸餾法和浸提后測定兩類。直接蒸餾法易使結果偏高，故目前一般采用濃度為2N的KCl水溶液浸出土壤中NH4+-N(NH4+即為銨，以NH4+-N表示銨態氮)，浸出液中NH4+-N可選用蒸餾、比色或氨電極等法測定。比如《農業科技與信息》(2008，15 40-41頁)“土壤中氮含量的測定分析”一文中介紹了一種采用KCl溶液提取、過濾、然后用MgO將氨蒸餾出來，再以硼酸吸收，然后以酸標準溶液滴定的方法，但該方法的測定步驟比較繁瑣。《環境科學與技術》(2006，29 (I)43-45頁)“納氏試劑比色法測定土壤銨態氮的研究”一文中所采取的方法為稱取經風干、研磨、縮分所得的土壤樣品IOg于三角瓶中，加入質量百分比濃度為20%的NaCl溶液5OmL,振蕩30min后,用定性濾紙過濾,吸取5mL濾液于25mL比色管中，加水稀釋至20mL左右后，加入ImL酒石酸鉀鈉溶液和I. 5mL質量百分比濃度為20%的NaCl溶液，充分搖動，靜置15min后加入O. 5mL納氏試劑,邊加邊搖動,然后定容至刻度,一段時間后用分光光度計于390nm處測定吸光度。但一般由于土壤成分比較復雜，會有很多雜質溶于NaCl溶液中，在加入酒石酸鉀鈉后，很多時候容易會因產生絮狀沉淀而影響比色結果；另外此方法所采用的定性濾紙過濾本身就存在誤差，因為造紙工藝多采用銨法造紙，難免會有少量的銨鹽殘留在濾紙中，無論怎樣用水沖洗，并棄取初濾液，也不可能完全去除濾紙中含有的氨氮，從而影響到測定結果的準確性。

發明內容
本發明的目的是提供一種土壤銨態氮的測定方法，以克服現有技術的上述缺陷，達到使檢測結果重現性好、穩定性好、誤差小，且易于操作。
本發明測定土壤銨態氮的方法，其特征在于操作步驟如下按每克待測土樣加入5_8ml質量百分比濃度為20 ± O. 5 %的NaCl水溶液，在震蕩機上以150±20r/min的速率振蕩40_60min，將所得到的提取液置于離心管中，以3000-5000轉/min離心分離5_10min ;將離心分離得到的上清液，按照每10_30ml 土壤上清液加入O. 1±0. 005ml質量百分比濃度為10 ±O. 5 %的硫酸鋅水溶液和O. 1-0. 3ml質量百分比濃度為25±0. 5%的氫氧化鈉水溶液，搖勻后，靜置至 產生絮凝沉淀，然后用孔徑為
0.1-0. 45 μ m的玻璃砂芯漏斗或濾膜進行過濾，所得濾液加水定容至25ml ;取2_6ml上述加水定容濾液于比色管中，按I : I體積比加入質量百分比濃度為20%的NaCl水溶液,然后加入O. 5ml納氏試劑，搖勻，加水定容至25ml，靜置IOmin后，用光程IOmm的比色皿，以空白為參比，測量在波長420nm處的吸光度；將該吸光度值代入校準曲線回歸方程，計算出提取液中銨態氮濃度；所述納氏試劑按如下方法配制取16g氫氧化鈉，溶于30_40ml水中配制成氫氧化鈉水溶液，冷卻至室溫；另取7g碘化鉀和IOg碘化汞(HgI2)溶于30-50ml水中，在攪拌下徐徐注入上述配制的氫氧化鈉水溶液中，用水稀釋至100ml，密閉保存備用；所述校準曲線回歸方程按如下做法得到取O. 3819g經100°C干燥過的優級純氯化銨溶于水稀釋至100ml，即得到每毫升含
1.OOmg銨氮的標準貯備液；移取O. Iml上述標準貯備液，用水稀釋至100ml，即得到每毫升含O. OOlmg銨氮的銨標準使用液；取Oml (空白樣本)、0· lml、O. 25ml、O. 5ml、lm、2ml、4ml 和 5ml 銨標準使用液，分別
置于比色管中，往各比色管中分別加入O. 5ml納氏試劑，搖勻，然后加水定容至25ml，靜置10分鐘后，分別倒入光程為IOmm的比色皿中，以其中的第I個空白樣本為參比，分別測量各比色皿中樣本在波長420nm處的吸光度；以吸光度為縱坐標、銨態氮含量為橫坐標繪制由各樣本點連接而成的標準曲線，在保證線性相關系數R為R2 > O. 9990條件下，對該標準曲線進行線性回歸，得到校準曲線回歸方程y = Ax+B ;其中y為吸光度值；x為銨態氮含量，單位取mg ;A與B分別為方程的斜率與截距。由于本發明在原來納氏試劑法測定土壤銨態氮的基礎上將土壤提取液進行絮凝沉淀后離心、過濾的改進創新，從而簡化了測定步驟，顯色穩定且易于操作，重現性好、誤差小。與現有測定方法相比較，由于本發明方法中采取了延長震蕩時間，有利于土壤中銨態氮的溶出；由于采用離心分離，縮短了過濾時間，減少了溶液中銨態氮的游離揮發損失；采取對濾液進行絮凝沉淀是為了消除水樣顏色或渾濁及其他一些干擾物質，以免影響銨態氮的測定；采用砂芯漏斗或濾膜進行過濾消除了現有方法通常因采用濾紙本身含有氨而帶來的誤差。由于本發明方法對土壤提取液采用了絮凝沉淀后離心、過濾的方法，因此無需加入掩蔽劑，節省了藥品，簡化了程序。本發明測定方法操作簡單、速度快，適合于基層和農業部門推廣應用。


圖I為采用本發明測定方法在實施例1-3中測得的土壤銨態氮的校準曲線回歸線性方程。
具體實施例方式實施例I :第一步，土樣銨態氮待測液的提取稱取新鮮土樣5g置于IOOml三角瓶中，加入25ml質量百分比濃度為20±O. 5%的NaCl水溶液，在震蕩機上以150±20r/min的震蕩速率震蕩提取40-60min，獲得土樣銨態氮待 測提取液；第二步，離心分離將土樣銨態氮待測提取液轉移到50ml聚乙烯離心管中，在3000-5000 轉 /min 離心分離 5-lOmin ；第三步，處理提取液將上述離心分離所獲得的上清液轉移至試管中，依次加入按照每10-30ml 土壤上清液加入O. 1±0. 005ml質量百分比濃度為10 ± O. 5 %的硫酸鋅水溶液和O. 1-0. 3ml質量百分比濃度為25±0. 5%的氫氧化鈉水溶液，進行絮凝沉淀，搖勻后，靜置30分鐘使沉淀，然后用孔徑為O. 1-0. 45 μ m的玻璃砂芯漏斗或濾膜進行過濾，所得濾液加水定容至25ml ；第四步，比色測定先按如下方法配制納氏試劑稱取16g氫氧化鈉，溶于30_40ml水中配制成氫氧化鈉水溶液，充分冷卻至室溫；另稱取7g碘化鉀和IOg碘化汞(HgI2)溶于30-50ml水中制成碘化鉀和碘化汞混合溶液，然后將此碘化鉀和碘化汞混合溶液在攪拌下徐徐注入上述配制的氫氧化鈉水溶液中，再用水稀釋至100ml，貯于聚乙烯瓶中或其它耐堿容器中，密塞保存。取2_6ml上述加水定容濾液于比色管中，按I : I體積比加入質量百分比濃度為20 %的NaCl水溶液，然后加入O. 5ml納氏試劑，搖勻，加水定容至25ml (本實施例中采取具體取5ml濾液于50ml的比色管中，加5ml質量百分比濃度為20 %的NaCl水溶液，然后加
O.5ml上述配制的納氏試劑，搖勻，使之與銨離子進行顯色反應，然后加水定容至25ml);放置IOmin后，在波長420nm處，用光程IOmm的比色皿，以空白為參比，測量吸光度y。下面來測定制作獲得校準曲線回歸方程，按照如下做法操作配制銨氮標準貯備液準確稱取O. 3819g經100°C干燥過的優級純氯化銨溶于水中，移入IOOml容量瓶中，稀釋至刻度，此溶液為每毫升含I. OOmg銨氮。配制銨標準使用液移取O. Iml上述銨氮標準貯備液于IOOml容量瓶中，用水稀釋至刻度，此溶液為每毫升含O. OOlmg銨氮。吸取Oml (空白樣本)、0· lml、O. 25ml、O. 5ml、lm、2ml、4ml 和 5ml 銨標準使用液，分別置于50ml比色管中，再分別加入O. 5ml納氏試劑，搖勻，然后加水定容至25ml，10分鐘后，分別將上述比色管內的溶液倒入IOmm的比色皿，以其中的第I個空白樣本為參比，測量在波長420nm處的吸光度；然后以吸光度為縱坐標、銨態氮含量為橫坐標描點，并進行線性回歸，得到校準曲線回歸方程y = Ax+B，要求線性相關系數R2 ^ O. 9990 ;其中y為吸光度值為銨態氮含量，單位取mg ;A與B分別為方程的斜率與截距；R為線性相關系數。所述線性相關系數R，就是對所做的標準曲線要求y與X的線性相關性,線性相關系數R值越大，說明測定的數據點在坐標軸上描出的線越接近直線，否則，測定的數據點不成直線，就不能作為校準曲線方程。可以參考圖I在實施例中測得的土壤銨態氮的校準曲線回歸線性方程，圖I中直線是根據那些實測值(小黑點)回歸得到的，如果小黑點離直線越遠，說明偏差越大，R的值越小，當線性相關系數R的值小于O. 999就不能作為標準曲線了，必須重新測定；可以在電腦上利用軟件進行計算線性回歸，也可以采用手算。測定得到的標準曲線可以用在同一臺機器上進行測定的幾個實施例中。 本實施例中通過上述測定，在線性相關系數R滿足R2 = O. 9998的條件下，得到的校準曲線方程為y = 5. 2874x+0. 0032 ；然后將所本實施例測得的土壤樣品的吸光度y代入校準曲線回歸方程y =5. 2874X+0. 0032中計算，計算出5ml提取液中銨態氮含量x mg，得出5g 土樣銨態氮提取液中銨態氮含量為O. 0338mg,即土壤銨態氮濃度O. 0068mg/g。土壤中銨態氮含量按照W = a *x/m計算，式中w為土壤中銨態氮濃度，mg/g ；x為5ml提取液中銨態氮含量，mg ；a = V/5，a為測定所取5ml樣品提取液的稀釋倍數，V為提取液總體，；m為土壤質量，go (注測定時所取的樣品體積可以是5ml，也可以取小于15ml的任意值。)其中所涉及到的各種溶液均采用相應的國家標準分析方法進行配制，配制方法為質量百分比濃度為20 %的NaCl水溶液的配制稱取20gNaCl溶于水，稀釋至IOOmlo質量百分比濃度為10%的硫酸鋅水溶液的配制稱取IOg硫酸鋅溶于水，稀釋至IOOmlo質量百分比濃度為25 %的氫氧化鈉水溶液的配制稱取25g氫氧化鈉溶于水，稀釋至100ml，貯于聚乙烯瓶中(或其它耐堿容器中)。實施例2 第一步，提取土樣銨態氮待測液稱取新鮮土樣Ig放入IOOml三角瓶中，加入25ml質量百分比濃度為20±O. 5%的NaCl水溶液，在震蕩機上以160r/min的震蕩速率震蕩提取50min，獲得土樣銨態氮待測液；第二步，離心分離轉移所有提取液于50ml聚乙烯離心管中，在4000轉/min的條件下進行離心分離8min ；第三步，處理提取液將離心分離得到的上清液轉移至試管中，依次加入
O.3±0. 005ml質量百分比濃度為10±0. 5%的硫酸鋅水溶液和O. 2ml質量百分比濃度為25±0. 5 %的氫氧化鈉水溶液進行絮凝沉淀,搖勻后，放置至產生沉淀,用孔徑為O. 45μηι的濾膜進行過濾，將所得濾液加水定容至25ml ；第四步，比色測定取5ml濾液于50ml的比色管中，加入5ml質量百分比濃度為20 %的NaCl水溶液,然后加入O. 5ml納氏試劑,搖勻，使之與銨離子進行顯色反應,然后加水定容至25ml，放置IOmin后，在波長420nm處，用光程IOmm的比色皿，以空白為參比，測量吸光度。然后將所得樣品吸光度帶入校準曲線回歸方程y = 5. 2874X+0. 0032中，計算得到本實施例中Ig 土樣銨態氮提取液中銨態氮含量為O. 0065mg,即土壤銨態氮濃度O. 0065mg/g°實施例3 第一步，提取土樣銨態氮待測液稱取新鮮土樣3g放入IOOml三角瓶中，加入25ml質量百分比濃度為20±O. 5%的NaCl水溶液，在震蕩機上以170r/min的震蕩速率震蕩提取60min，獲得土樣銨態氮待測液；第二步，離心分離轉移所有提取液于50ml聚乙烯離心管中，在5000轉/min的條件下進行離心分離8min ；第三步，處理提取液將上清液轉移至試管中，依次加入O. 5±0. 005ml質量百分比濃度為10 ± O. 5 %的硫酸鋅水溶液和O. 3ml質量百分比濃度為25 ± O. 5 %的氫氧化鈉水 溶液進行絮凝沉淀，搖勻后，放置至產生沉淀，用孔徑為O. 45μπι的5-3型玻璃砂芯漏斗過濾，將所得濾液加水定容至25ml ;第四步，比色測定取5ml濾液于50ml的比色管中，加入5ml質量百分比濃度為20%的NaCl水溶液，然后加入O. 5ml納氏試劑，搖勻，使之與銨離子進行顯色反應，然后加水定容至25ml,放置IOmin后,在波長420nm處,用光程IOmm的比色皿，以空白為參比，測量吸光度。然后將所得樣品吸光度帶入校準曲線回歸方程，計算出3g土壤提取液中銨態氮含量為O. 0192mg,即土壤銨態氮濃度O. 0064mg/g。本發明上述實施例實驗測試所得到的校準曲線回歸方程為y =5. 2874x+0. 0032，所取線性相關系數R2 = O. 9998，式中y為吸光值；x為銨態氮含量，單位為mg ;R為線性相關系數。對上述實施例中分別采取不同震蕩時間進行離心分離，測得在震蕩時間分別為8min、6min和IOmin時進行離心分離與土壤中銨態氮的溶出量結果的關系，所得結果列于下表I中，以進行比較分析表I震蕩時間對同一土樣中銨態氮的溶出的影響
權利要求
1. 一種測定土壤銨態氮的方法，其特征在于操作步驟如下按每克待測土樣加入5-8ml質量百分比濃度為20±0. 5%的NaCl水溶液，在震蕩機上以150±20r/min的速率振蕩40_60min，將所得到的提取液置于離心管中，以3000-5000 轉/min離心分離5-10min ;將離心分離得到的上清液，按照每10_30ml 土壤上清液加入0. 1±0. 005ml質量百分比濃度為10±0. 5 %的硫酸鋅水溶液和0. 1-0. 3ml質量百分比濃度為25±0. 5 %的氫氧化鈉水溶液，搖勻后，靜置至產生絮凝沉淀，然后用孔徑為0.1-0. 45 um的玻璃砂芯漏斗或濾膜進行過濾，所得濾液加水定容至25ml ;取2_6ml上述加水定容濾液于比色管中，按I : I體積比加入質量百分比濃度為20%的NaCl水溶液，然后加入0. 5ml納氏試劑，搖勻，加水定容至25ml，靜置IOmin后，用光程IOmm的比色皿，以空白為參比，測量在波長420nm處的吸光度；將該吸光度值代入校準曲線回歸方程，計算出提取液中銨態氮濃度；所述納氏試劑按如下方法配制取16g氫氧化鈉，溶于30-40ml水中，冷卻至室溫；另取7g碘化鉀和IOg碘化汞溶于30-50ml水中，在攪拌下徐徐注入上述配制的氫氧化鈉水溶液中，用水稀釋至100ml，密閉保存備用；所述校準曲線回歸方程按如下做法得到取0. 3819g經100°C干燥過的優級純氯化銨溶于水稀釋至100ml，即得到每毫升含1.OOmg銨氮的標準貯備液；移取0. Iml上述標準貯備液，用水稀釋至100ml，即得到每毫升含0. OOlmg銨氮的銨標準使用液；取0ml、0. Iml,0. 25ml,0. 5ml、lm、2ml、4ml和5ml銨標準使用液，分別置于比色管中，往各比色管中分別加入0. 5ml納氏試劑，搖勻，然后加水定容至25ml，靜置10分鐘后，分別倒入光程為IOmm的比色皿中，以其中的第I個空白樣本為參比，分別測量各比色皿中樣本在波長420nm處的吸光度；以吸光度為縱坐標、銨態氮含量為橫坐標繪制由各樣本點連接而成的標準曲線，在保證線性相關系數R為R2SO. 9990條件下，對該標準曲線進行線性回歸， 得到校準曲線回歸方程y = Ax+B ;其中y為吸光度值；x為銨態氮含量,單位取mg ;A與B 分別為方程的斜率與截距。
全文摘要
本發明公開了一種測定土壤銨態氮的方法，特征是先用質量百分比濃度為20％的NaCl水溶液震蕩提取土壤銨態氮提取液，離心分離出上清液，依次加入質量百分比濃度10％的硫酸鋅水溶液和25％的氫氧化鈉水溶液，搖勻，放置使沉淀，過濾，定容后，取濾液，加入質量百分比濃度為20％的NaCl水溶液，再加入納氏試劑，搖勻，使之與銨離子進行顯色反應，用光程10mm的比色皿，以空白為參比，測量在波長420nm處的吸光度，代入校準曲線回歸方程，計算出提取液中銨態氮濃度。采用本發明方法無需加入掩蔽劑，節省了藥品，簡化了程序；方法簡單，線性范圍寬，顯色穩定且易于操作，重現性好、誤差小、測定速度快，適合推廣應用。
文檔編號G01N21/31GK102621084SQ201210067740
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月14日 優先權日2012年3月14日
發明者劉詠, 周小平, 錢家忠 申請人:合肥工業大學