专利名称：一种测定土壤铵态氮的方法
技术领域：
本发明属于铵态氮检测方法技术领域，具体涉及以纳氏试剂为显色剂测定土壤铵态氮的分析化验方法。
背景技术：
中国科学院南京土壤研究所编写的《土壤理化分析》(上海科学技术出版社，1978，81-84页)中指出，氮素是植物必需的三大营养元素之一，对植物的生长发育具有重大影响，土壤是作物氮素营养的主要来源。土壤中的铵态氮容易被作物直接吸收利用，属于速效氮。《农业氮素管理与环境质量》(马立珊，江苏科学技术出版社，1992)中指出，随着氮肥在世界范围内的大量使用，由于未考虑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，造成氮素的巨大损失；另一方面因为铵态氮和一些氮氧化物的挥发损失、硝态氮的淋失而导致严重的环境污染，会给人们生活及健康造成很大的危害。所以，土壤中铵态氮含量的测定对于评价土壤的肥力价值，指导科学施肥，以及评估氮素供应的环境效益，保护生态平衡等许多方面都具有重要意义，而快捷、简便、准确、灵敏的测定方法已成为现实的需要。据中国土壤学会农业化学专业委员会编写的《土壤农业化学常规分析方法》(北京，科学出版社，1983,84-88页)中介绍，土壤铵态氮的测定方法主要分为直接蒸馏法和浸提后测定两类。直接蒸馏法易使结果偏高，故目前一般采用浓度为2N的KCl水溶液浸出土壤中NH4+-N(NH4+即为铵，以NH4+-N表示铵态氮)，浸出液中NH4+-N可选用蒸馏、比色或氨电极等法测定。比如《农业科技与信息》(2008，15 40-41页)“土壤中氮含量的测定分析”一文中介绍了一种采用KCl溶液提取、过滤、然后用MgO将氨蒸馏出来，再以硼酸吸收，然后以酸标准溶液滴定的方法，但该方法的测定步骤比较繁琐。《环境科学与技术》(2006，29 (I)43-45页)“纳氏试剂比色法测定土壤铵态氮的研究”一文中所采取的方法为称取经风干、研磨、缩分所得的土壤样品IOg于三角瓶中，加入质量百分比浓度为20%的NaCl溶液5OmL,振荡30min后,用定性滤纸过滤,吸取5mL滤液于25mL比色管中，加水稀释至20mL左右后，加入ImL酒石酸钾钠溶液和I. 5mL质量百分比浓度为20%的NaCl溶液，充分摇动，静置15min后加入O. 5mL纳氏试剂,边加边摇动,然后定容至刻度,一段时间后用分光光度计于390nm处测定吸光度。但一般由于土壤成分比较复杂，会有很多杂质溶于NaCl溶液中，在加入酒石酸钾钠后，很多时候容易会因产生絮状沉淀而影响比色结果；另外此方法所采用的定性滤纸过滤本身就存在误差，因为造纸工艺多采用铵法造纸，难免会有少量的铵盐残留在滤纸中，无论怎样用水冲洗，并弃取初滤液，也不可能完全去除滤纸中含有的氨氮，从而影响到测定结果的准确性。

发明内容
本发明的目的是提供一种土壤铵态氮的测定方法，以克服现有技术的上述缺陷，达到使检测结果重现性好、稳定性好、误差小，且易于操作。
本发明测定土壤铵态氮的方法，其特征在于操作步骤如下按每克待测土样加入5_8ml质量百分比浓度为20 ± O. 5 %的NaCl水溶液，在震荡机上以150±20r/min的速率振荡40_60min，将所得到的提取液置于离心管中，以3000-5000转/min离心分离5_10min ;将离心分离得到的上清液，按照每10_30ml 土壤上清液加入O. 1±0. 005ml质量百分比浓度为10 ±O. 5 %的硫酸锌水溶液和O. 1-0. 3ml质量百分比浓度为25±0. 5%的氢氧化钠水溶液，摇匀后，静置至 产生絮凝沉淀，然后用孔径为
0.1-0. 45 μ m的玻璃砂芯漏斗或滤膜进行过滤，所得滤液加水定容至25ml ;取2_6ml上述加水定容滤液于比色管中，按I : I体积比加入质量百分比浓度为20%的NaCl水溶液,然后加入O. 5ml纳氏试剂，摇匀，加水定容至25ml，静置IOmin后，用光程IOmm的比色皿，以空白为参比，测量在波长420nm处的吸光度；将该吸光度值代入校准曲线回归方程，计算出提取液中铵态氮浓度；所述纳氏试剂按如下方法配制取16g氢氧化钠，溶于30_40ml水中配制成氢氧化钠水溶液，冷却至室温；另取7g碘化钾和IOg碘化汞(HgI2)溶于30-50ml水中，在搅拌下徐徐注入上述配制的氢氧化钠水溶液中，用水稀释至100ml，密闭保存备用；所述校准曲线回归方程按如下做法得到取O. 3819g经100°C干燥过的优级纯氯化铵溶于水稀释至100ml，即得到每毫升含
1.OOmg铵氮的标准贮备液；移取O. Iml上述标准贮备液，用水稀释至100ml，即得到每毫升含O. OOlmg铵氮的铵标准使用液；取Oml (空白样本)、0· lml、O. 25ml、O. 5ml、lm、2ml、4ml 和 5ml 铵标准使用液，分别
置于比色管中，往各比色管中分别加入O. 5ml纳氏试剂，摇匀，然后加水定容至25ml，静置10分钟后，分别倒入光程为IOmm的比色皿中，以其中的第I个空白样本为参比，分别测量各比色皿中样本在波长420nm处的吸光度；以吸光度为纵坐标、铵态氮含量为横坐标绘制由各样本点连接而成的标准曲线，在保证线性相关系数R为R2 > O. 9990条件下，对该标准曲线进行线性回归，得到校准曲线回归方程y = Ax+B ;其中y为吸光度值；x为铵态氮含量，单位取mg ;A与B分别为方程的斜率与截距。由于本发明在原来纳氏试剂法测定土壤铵态氮的基础上将土壤提取液进行絮凝沉淀后离心、过滤的改进创新，从而简化了测定步骤，显色稳定且易于操作，重现性好、误差小。与现有测定方法相比较，由于本发明方法中采取了延长震荡时间，有利于土壤中铵态氮的溶出；由于采用离心分离，缩短了过滤时间，减少了溶液中铵态氮的游离挥发损失；采取对滤液进行絮凝沉淀是为了消除水样颜色或浑浊及其他一些干扰物质，以免影响铵态氮的测定；采用砂芯漏斗或滤膜进行过滤消除了现有方法通常因采用滤纸本身含有氨而带来的误差。由于本发明方法对土壤提取液采用了絮凝沉淀后离心、过滤的方法，因此无需加入掩蔽剂，节省了药品，简化了程序。本发明测定方法操作简单、速度快，适合于基层和农业部门推广应用。


图I为采用本发明测定方法在实施例1-3中测得的土壤铵态氮的校准曲线回归线性方程。
具体实施例方式实施例I :第一步，土样铵态氮待测液的提取称取新鲜土样5g置于IOOml三角瓶中，加入25ml质量百分比浓度为20±O. 5%的NaCl水溶液，在震荡机上以150±20r/min的震荡速率震荡提取40-60min，获得土样铵态氮待 测提取液；第二步，离心分离将土样铵态氮待测提取液转移到50ml聚乙烯离心管中，在3000-5000 转 /min 离心分离 5-lOmin ；第三步，处理提取液将上述离心分离所获得的上清液转移至试管中，依次加入按照每10-30ml 土壤上清液加入O. 1±0. 005ml质量百分比浓度为10 ± O. 5 %的硫酸锌水溶液和O. 1-0. 3ml质量百分比浓度为25±0. 5%的氢氧化钠水溶液，进行絮凝沉淀，摇匀后，静置30分钟使沉淀，然后用孔径为O. 1-0. 45 μ m的玻璃砂芯漏斗或滤膜进行过滤，所得滤液加水定容至25ml ；第四步，比色测定先按如下方法配制纳氏试剂称取16g氢氧化钠，溶于30_40ml水中配制成氢氧化钠水溶液，充分冷却至室温；另称取7g碘化钾和IOg碘化汞(HgI2)溶于30-50ml水中制成碘化钾和碘化汞混合溶液，然后将此碘化钾和碘化汞混合溶液在搅拌下徐徐注入上述配制的氢氧化钠水溶液中，再用水稀释至100ml，贮于聚乙烯瓶中或其它耐碱容器中，密塞保存。取2_6ml上述加水定容滤液于比色管中，按I : I体积比加入质量百分比浓度为20 %的NaCl水溶液，然后加入O. 5ml纳氏试剂，摇匀，加水定容至25ml (本实施例中采取具体取5ml滤液于50ml的比色管中，加5ml质量百分比浓度为20 %的NaCl水溶液，然后加
O.5ml上述配制的纳氏试剂，摇匀，使之与铵离子进行显色反应，然后加水定容至25ml);放置IOmin后，在波长420nm处，用光程IOmm的比色皿，以空白为参比，测量吸光度y。下面来测定制作获得校准曲线回归方程，按照如下做法操作配制铵氮标准贮备液准确称取O. 3819g经100°C干燥过的优级纯氯化铵溶于水中，移入IOOml容量瓶中，稀释至刻度，此溶液为每毫升含I. OOmg铵氮。配制铵标准使用液移取O. Iml上述铵氮标准贮备液于IOOml容量瓶中，用水稀释至刻度，此溶液为每毫升含O. OOlmg铵氮。吸取Oml (空白样本)、0· lml、O. 25ml、O. 5ml、lm、2ml、4ml 和 5ml 铵标准使用液，分别置于50ml比色管中，再分别加入O. 5ml纳氏试剂，摇匀，然后加水定容至25ml，10分钟后，分别将上述比色管内的溶液倒入IOmm的比色皿，以其中的第I个空白样本为参比，测量在波长420nm处的吸光度；然后以吸光度为纵坐标、铵态氮含量为横坐标描点，并进行线性回归，得到校准曲线回归方程y = Ax+B，要求线性相关系数R2 ^ O. 9990 ;其中y为吸光度值为铵态氮含量，单位取mg ;A与B分别为方程的斜率与截距；R为线性相关系数。所述线性相关系数R，就是对所做的标准曲线要求y与X的线性相关性,线性相关系数R值越大，说明测定的数据点在坐标轴上描出的线越接近直线，否则，测定的数据点不成直线，就不能作为校准曲线方程。可以参考图I在实施例中测得的土壤铵态氮的校准曲线回归线性方程，图I中直线是根据那些实测值(小黑点)回归得到的，如果小黑点离直线越远，说明偏差越大，R的值越小，当线性相关系数R的值小于O. 999就不能作为标准曲线了，必须重新测定；可以在电脑上利用软件进行计算线性回归，也可以采用手算。测定得到的标准曲线可以用在同一台机器上进行测定的几个实施例中。 本实施例中通过上述测定，在线性相关系数R满足R2 = O. 9998的条件下，得到的校准曲线方程为y = 5. 2874x+0. 0032 ；然后将所本实施例测得的土壤样品的吸光度y代入校准曲线回归方程y =5. 2874X+0. 0032中计算，计算出5ml提取液中铵态氮含量x mg，得出5g 土样铵态氮提取液中铵态氮含量为O. 0338mg,即土壤铵态氮浓度O. 0068mg/g。土壤中铵态氮含量按照W = a *x/m计算，式中w为土壤中铵态氮浓度，mg/g ；x为5ml提取液中铵态氮含量，mg ；a = V/5，a为测定所取5ml样品提取液的稀释倍数，V为提取液总体，；m为土壤质量，go (注测定时所取的样品体积可以是5ml，也可以取小于15ml的任意值。)其中所涉及到的各种溶液均采用相应的国家标准分析方法进行配制，配制方法为质量百分比浓度为20 %的NaCl水溶液的配制称取20gNaCl溶于水，稀释至IOOmlo质量百分比浓度为10%的硫酸锌水溶液的配制称取IOg硫酸锌溶于水，稀释至IOOmlo质量百分比浓度为25 %的氢氧化钠水溶液的配制称取25g氢氧化钠溶于水，稀释至100ml，贮于聚乙烯瓶中(或其它耐碱容器中)。实施例2 第一步，提取土样铵态氮待测液称取新鲜土样Ig放入IOOml三角瓶中，加入25ml质量百分比浓度为20±O. 5%的NaCl水溶液，在震荡机上以160r/min的震荡速率震荡提取50min，获得土样铵态氮待测液；第二步，离心分离转移所有提取液于50ml聚乙烯离心管中，在4000转/min的条件下进行离心分离8min ；第三步，处理提取液将离心分离得到的上清液转移至试管中，依次加入
O.3±0. 005ml质量百分比浓度为10±0. 5%的硫酸锌水溶液和O. 2ml质量百分比浓度为25±0. 5 %的氢氧化钠水溶液进行絮凝沉淀,摇匀后，放置至产生沉淀,用孔径为O. 45μηι的滤膜进行过滤，将所得滤液加水定容至25ml ；第四步，比色测定取5ml滤液于50ml的比色管中，加入5ml质量百分比浓度为20 %的NaCl水溶液,然后加入O. 5ml纳氏试剂,摇匀，使之与铵离子进行显色反应,然后加水定容至25ml，放置IOmin后，在波长420nm处，用光程IOmm的比色皿，以空白为参比，测量吸光度。然后将所得样品吸光度带入校准曲线回归方程y = 5. 2874X+0. 0032中，计算得到本实施例中Ig 土样铵态氮提取液中铵态氮含量为O. 0065mg,即土壤铵态氮浓度O. 0065mg/g°实施例3 第一步，提取土样铵态氮待测液称取新鲜土样3g放入IOOml三角瓶中，加入25ml质量百分比浓度为20±O. 5%的NaCl水溶液，在震荡机上以170r/min的震荡速率震荡提取60min，获得土样铵态氮待测液；第二步，离心分离转移所有提取液于50ml聚乙烯离心管中，在5000转/min的条件下进行离心分离8min ；第三步，处理提取液将上清液转移至试管中，依次加入O. 5±0. 005ml质量百分比浓度为10 ± O. 5 %的硫酸锌水溶液和O. 3ml质量百分比浓度为25 ± O. 5 %的氢氧化钠水 溶液进行絮凝沉淀，摇匀后，放置至产生沉淀，用孔径为O. 45μπι的5-3型玻璃砂芯漏斗过滤，将所得滤液加水定容至25ml ;第四步，比色测定取5ml滤液于50ml的比色管中，加入5ml质量百分比浓度为20%的NaCl水溶液，然后加入O. 5ml纳氏试剂，摇匀，使之与铵离子进行显色反应，然后加水定容至25ml,放置IOmin后,在波长420nm处,用光程IOmm的比色皿，以空白为参比，测量吸光度。然后将所得样品吸光度带入校准曲线回归方程，计算出3g土壤提取液中铵态氮含量为O. 0192mg,即土壤铵态氮浓度O. 0064mg/g。本发明上述实施例实验测试所得到的校准曲线回归方程为y =5. 2874x+0. 0032，所取线性相关系数R2 = O. 9998，式中y为吸光值；x为铵态氮含量，单位为mg ;R为线性相关系数。对上述实施例中分别采取不同震荡时间进行离心分离，测得在震荡时间分别为8min、6min和IOmin时进行离心分离与土壤中铵态氮的溶出量结果的关系，所得结果列于下表I中，以进行比较分析表I震荡时间对同一土样中铵态氮的溶出的影响
权利要求
1. 一种测定土壤铵态氮的方法，其特征在于操作步骤如下按每克待测土样加入5-8ml质量百分比浓度为20±0. 5%的NaCl水溶液，在震荡机上以150±20r/min的速率振荡40_60min，将所得到的提取液置于离心管中，以3000-5000 转/min离心分离5-10min ;将离心分离得到的上清液，按照每10_30ml 土壤上清液加入0. 1±0. 005ml质量百分比浓度为10±0. 5 %的硫酸锌水溶液和0. 1-0. 3ml质量百分比浓度为25±0. 5 %的氢氧化钠水溶液，摇匀后，静置至产生絮凝沉淀，然后用孔径为0.1-0. 45 um的玻璃砂芯漏斗或滤膜进行过滤，所得滤液加水定容至25ml ;取2_6ml上述加水定容滤液于比色管中，按I : I体积比加入质量百分比浓度为20%的NaCl水溶液，然后加入0. 5ml纳氏试剂，摇匀，加水定容至25ml，静置IOmin后，用光程IOmm的比色皿，以空白为参比，测量在波长420nm处的吸光度；将该吸光度值代入校准曲线回归方程，计算出提取液中铵态氮浓度；所述纳氏试剂按如下方法配制取16g氢氧化钠，溶于30-40ml水中，冷却至室温；另取7g碘化钾和IOg碘化汞溶于30-50ml水中，在搅拌下徐徐注入上述配制的氢氧化钠水溶液中，用水稀释至100ml，密闭保存备用；所述校准曲线回归方程按如下做法得到取0. 3819g经100°C干燥过的优级纯氯化铵溶于水稀释至100ml，即得到每毫升含1.OOmg铵氮的标准贮备液；移取0. Iml上述标准贮备液，用水稀释至100ml，即得到每毫升含0. OOlmg铵氮的铵标准使用液；取0ml、0. Iml,0. 25ml,0. 5ml、lm、2ml、4ml和5ml铵标准使用液，分别置于比色管中，往各比色管中分别加入0. 5ml纳氏试剂，摇匀，然后加水定容至25ml，静置10分钟后，分别倒入光程为IOmm的比色皿中，以其中的第I个空白样本为参比，分别测量各比色皿中样本在波长420nm处的吸光度；以吸光度为纵坐标、铵态氮含量为横坐标绘制由各样本点连接而成的标准曲线，在保证线性相关系数R为R2SO. 9990条件下，对该标准曲线进行线性回归， 得到校准曲线回归方程y = Ax+B ;其中y为吸光度值；x为铵态氮含量,单位取mg ;A与B 分别为方程的斜率与截距。
全文摘要
本发明公开了一种测定土壤铵态氮的方法，特征是先用质量百分比浓度为20％的NaCl水溶液震荡提取土壤铵态氮提取液，离心分离出上清液，依次加入质量百分比浓度10％的硫酸锌水溶液和25％的氢氧化钠水溶液，摇匀，放置使沉淀，过滤，定容后，取滤液，加入质量百分比浓度为20％的NaCl水溶液，再加入纳氏试剂，摇匀，使之与铵离子进行显色反应，用光程10mm的比色皿，以空白为参比，测量在波长420nm处的吸光度，代入校准曲线回归方程，计算出提取液中铵态氮浓度。采用本发明方法无需加入掩蔽剂，节省了药品，简化了程序；方法简单，线性范围宽，显色稳定且易于操作，重现性好、误差小、测定速度快，适合推广应用。
文档编号G01N21/31GK102621084SQ201210067740
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月14日 优先权日2012年3月14日
发明者刘咏, 周小平, 钱家忠 申请人:合肥工业大学