玉米及其秸稈中氮含量的測定

朱健 范菲菲 韋時(shí)宏

摘? 要：玉米是我國主要糧食作物之一，每年可以產(chǎn)生大量秸稈。秸稈作為種植業(yè)中主要的副產(chǎn)品，是農(nóng)村重要的物質(zhì)資源，可以作為農(nóng)村生產(chǎn)生活中的肥料、飼料、燃料及原料。秸稈的綜合利用對(duì)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展有重要的意義。植物在生長發(fā)育過程中需要多種營養(yǎng)元素，而氮素尤為重要。在所有必須營養(yǎng)元素中，氮是限制植物生長和形成產(chǎn)量的首要因素。它可以改善作物品質(zhì)，也是植物體細(xì)胞原生質(zhì)中的基本物質(zhì)，是植物內(nèi)每個(gè)活細(xì)胞的重要組成部分。除此以外，氮還是制造葉綠素的重要物質(zhì)，它能夠促進(jìn)植物葉片濃綠，使植物生長的更茂盛。還參與植物體內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸的合成，促進(jìn)植物細(xì)胞不斷的分裂和增長，使植物枝葉的葉面積逐漸增大。因此植物全氮能夠直接反應(yīng)植物的氮素營養(yǎng)狀態(tài)。可用于植物營養(yǎng)診斷和施肥方案的判斷。因此玉米及其秸稈中氮含量的測定可以了解植株內(nèi)所含能量的情況，以便對(duì)玉米及其秸稈合理運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：玉米;秸稈;全氮

中圖分類號(hào)：S513? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.11974/nyyjs.20180932001

植物從土壤中所吸收的氮素是無機(jī)態(tài)的，當(dāng)?shù)剡M(jìn)入植物體內(nèi)后，通過各種中間產(chǎn)物而迅速形成蛋白質(zhì)，所以氮是蛋白質(zhì)中主要組成部分。測定植物含氮量不僅是了解植物的品質(zhì)，更是了解植物自土壤中所吸收的氮量，從而為如何施用氮肥保持土壤中氮素的平衡做理論依據(jù)。

1? ? ?材料與方法

1.1? ? ?儀器及設(shè)備

高硼硅玻璃消解管（GC-20-K）;小曲頸漏斗;電熱消解儀;半微量定氮蒸餾器（KDN系列凱氏定氮儀）;半微量滴定管（10mL）;分析天平（感量0.0001g）;實(shí)驗(yàn)室用植物粉碎機(jī);錐形瓶（250mL）;分樣篩（孔徑0.45mm/40目）。

1.2? ? ?試劑

混合催化劑，硫酸鉀（K2SO4）100g，硫酸銅（CuSO4·5H2O）10g及硒粉0.5g，分別研磨成粉，仔細(xì)混勻過40目篩;濃硫酸[H2SO4，分析純];氫氧化鈉溶液[c（NaOH）=10mol·L-1]：400g氫氧化鈉放入1L的燒杯中，加入500mL的無CO2蒸餾水溶解，冷卻后，用無CO2蒸餾水定容至1L，充分混勻（儲(chǔ)用期間避免與大氣CO2接觸），儲(chǔ)于塑料瓶中;混合指示劑，溶解0.25g的溴甲酚綠（C21H14Br4O5S）（HG3-1220）和0.05g的甲基紅（C15H15N3O2）（HG3-958）與50mL的95%乙醇中;硼酸指示劑溶液，溶解20g硼酸（H3BO3）于950mL的蒸餾水中，冷卻后，加入20mL的混合指示劑，充分混勻后，小心滴加氫氧化鈉溶液[c（NaOH）=0.1mol·L-1]，直至溶液呈紫紅色（pH約4.5），稀釋成1L;鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液[c（HCl）=0.05mol·L-1]，先配制[c（HCl）=0.1mol·L-1]的鹽酸溶液，標(biāo)定后稀釋5倍;GBW10048（GSB-26）芹菜。

1.3? ? ?玉米及其秸稈的采集和處理

玉米及其秸稈為2017年9月28號(hào)采摘，為避免放置時(shí)間過長而營養(yǎng)元素發(fā)生變化也避免其發(fā)生霉變，采摘后及時(shí)進(jìn)行了制備。新鮮的玉米及其秸稈采摘后及時(shí)進(jìn)行了殺青處理，即把新鮮的玉米及其秸稈放入電熱鼓風(fēng)干燥烘箱中在120℃的溫度下烘0.5h，然后放到準(zhǔn)備好的干凈地板磚上均勻鋪成一層風(fēng)干4h。后將烘干的玉米粒、秸稈用植物粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎處理，后用0.3～0.5mm孔徑篩子篩慮。烘干后的樣品用密封性完好的塑料袋進(jìn)行封存以備使用。

1.4? ? ?植株全氮分析

1.4.1? ? ?分析原理

植株中的含氮化合物的分析，是利用濃硫酸及少量的混合催化劑，在強(qiáng)熱高溫下分解處理，使氮素轉(zhuǎn)變成為NH4+[主要形成NH4SO4-1及（NH4）2SO4]，但原有植株中的NO3-N并沒有變成NH4+，其量極微。當(dāng)加入NaOH呈強(qiáng)堿性，pH超過10h，NH4+則全部變?yōu)镹H3而逸出，經(jīng)過蒸餾用硼酸（H3BO3）液吸收，使之結(jié)合成四硼酸銨，加入指示劑再用酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定（溴甲酚綠和甲基紅作混合指示劑，其終點(diǎn)為桃紅色），由酸標(biāo)準(zhǔn)液的消耗量計(jì)算出氮量[1]。

1.4.2? ? ?操作步驟

1.4.2.1? ? ?植株樣的消煮

稱取過0.45mm篩干燥植株樣品0.1500g，放入干燥的高硼硅玻璃消解管（GC-20-K）中，加入1.5g的混合催化劑，注入2.4mL的濃硫酸，搖勻，蓋上小曲頸漏斗，放在電熱消解儀上，先用200℃的溫度加熱10min，再改用400℃繼續(xù)加熱，使硫酸大量冒煙，待消煮液及顆粒變?yōu)榘咨詭ЬG后，再消煮30min，搖晃時(shí)無黑色炭粒附著即可取出，放置冷卻[2]。

1.4.2.2? ? ?氨的測定

將冷卻的高硼硅玻璃消解管（GC-20-K）置于定氮儀上，于250mL的三角瓶中加入2%的硼酸15mL，加3滴混合指示劑，將三角置于定氮儀冷凝器的承接管下，在試樣消化管中加入10mL40%的氫氧化鈉，開機(jī)蒸餾2min，取下三角瓶，用酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紫藍(lán)色或者紫紅色。同時(shí)進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)，以校正試劑和滴定誤差。

1.4.3? ? ?注意事項(xiàng)

5mL硼酸吸收液，可以有效地吸收約5mg氮，此量約為方法中植株樣所釋放出總氮量的5倍。混合指示劑最好在使用時(shí)與硼酸溶液混合;如果混合過久，則可能有終點(diǎn)不靈的現(xiàn)象出現(xiàn)。

高硼硅玻璃消解管的使用溫度不能超過450℃。

為保證獲得精確的測定結(jié)果，蛋白質(zhì)含量≥1g/100g時(shí)，結(jié)果保留3位有效數(shù)字;蛋白質(zhì)含量≤1g/100g時(shí)，結(jié)果保留2位有效數(shù)字。在重復(fù)性條件下獲得的2次獨(dú)立測定結(jié)果絕對(duì)值不得超過算術(shù)平方值的10%[3]。

1.5? ? ?結(jié)果計(jì)算

1.5.1? ? ?計(jì)算公式

（1）式中：W——植株試樣中蛋白質(zhì)的含量：g.100g-1;c——鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度：[c（HCl）=0.05mol·L-1];V——植株試樣測定時(shí)所消耗鹽酸的體積：mL;V0——空白測定消耗的鹽酸體積：mL;M——氮的摩爾質(zhì)量（M（N）=14g·mol-1）;m——植株試樣的質(zhì)量：g;10-3——將mL換算成L的系數(shù);2次平行測定結(jié)果絕對(duì)值不得超過算術(shù)平方值的10%[3]。

1.5.2? ? ?結(jié)果

2? ? ?結(jié)論與討論

使用半微量定氮蒸餾器（KDN系列凱氏定氮儀）測定玉米及其中全氮成分含量，具有較高的準(zhǔn)確度和良好的精密度。能夠準(zhǔn)確地測定玉米及其秸稈中氮的含量，以便對(duì)玉米及其秸稈的合理利用提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]中國科學(xué)院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1978.

[2] Honda.C.Rapid Procedure for Determination of Nitrogen in Soil by Kjeldahl Method[J].J.Sci.soil Manure，1962（33）：195-200.

[3] GB 5009.5-2016食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定[S].北京：中華人民共和國衛(wèi)生部，2016.