自動定氮儀堿解蒸餾電位滴定法測定土壤中水解性氮含量

鄭福麗，譚德水，馬 征，王學君，張柏松

(山東省農業科學院農業資源與環境研究所 山東省植物營養與肥料重點實驗室農業部廢棄物基質化利用重點實驗室，山東 濟南 250100)

土壤水解性氮，通常也稱土壤有硝氮，是銨態氮、硝態氮、氨基酸、酰胺和易水解的蛋白質氮的總和，又稱土壤有效氮。與土壤全氮相比，更能反映土壤近期的氮素供應情況，是衡量土壤肥力的重要指標，與作物生長關系更為密切[1]。

目前，水解性氮的測定方法主要有生物培養法、酸水解法、堿解擴散法和堿解蒸餾法等[2]。現有的國家檢測方法標準中，林業行業標準LY/T1228-2015中水解性氮的測定[3]采用的是堿解擴散法，但由于堿解擴散法步驟繁瑣、時間周期長，操作過程極容易發生內室污染致，會因一些不可避免的設計缺陷導致結果重現性差，甚至出現錯誤。采用全自動定氮儀進行堿解蒸餾，并用電位滴定法進行測定，不僅縮短了檢測的時間，還提高了檢測結果的準確度[1]。

1 試驗材料與方法

1.1 原理

將土壤樣品置于消化管中，用氫氧化鈉和鋅-硫酸亞鐵還原劑進行還原和水解，使硝態氮和其他易水解的氮還原轉化成氨態氮，堿化蒸餾后的氨被定量吸收在硼酸溶液中，以標準酸溶液滴定至終點，計算出水解性氮含量。

1.2 試劑與儀器

1.2.1 化學試劑

氫氧化鈉溶液(c(NaOH)=10 mol/L)，1∶5的鋅-硫酸亞鐵還原劑，硼酸溶液(2%)，鹽酸標準溶液(c(HCL)=0.5 mol/L)，鹽酸標準滴定溶液(c(HCL)=0.05 mol/L，將鹽酸標準溶液稀釋10倍)。

1.2.2 儀器

步琪K-375全自動凱氏定氮儀，Metrohm 800 Dosino型自動電位滴定儀。

1.3 分析步驟

(1)稱取細度2 mm的風干土樣至于蒸餾管中，加入適量鋅-硫酸亞鐵還原劑，加少量蒸餾水濕潤，同時做空白對照。

(2)打開自動定氮儀，打開冷卻水循環機將復合電極放入硼酸接收瓶中，儀器預熱-清洗-試運行后，放入樣品管，選擇預設的方法開始蒸餾，隨蒸餾時間增加，接收液pH值逐漸升高，蒸餾結束后，電位滴定儀開始滴定，隨著鹽酸溶液的加入，接收液pH逐漸下降，待接收液pH值回到滴定開始值時，滴定到達終點，儀器自動記錄消耗的體積V，通過預先設置后的稱樣量和鹽酸濃度，儀器自動計算水解性氮含量。

2 結果分析

2.1 不同氫氧化鈉濃度對測定結果的影響

由于水解性氮是無機氮與易水解蛋白質的總和，氫氧化鈉濃度過低時，易水解蛋白質水解不完全，而濃度過高時，某些難水解蛋白質發生部分水解[4]。本儀器所使用的氫氧化鈉濃度固定為10 mol/L，通過調節加入堿的體積和蒸餾水的量來調整測試時氫氧化鈉的濃度。

根據參考文獻[4-6]，選擇三種H2O和氫氧化鈉的配比，對4個標準物質土樣進行堿解蒸餾。試驗結果(表1)表明，三種的檢測結果都在標準值要求范圍以內，但是當加入H2O體積為5 mL、NaOH體積為10 mL時，檢驗值與標準物質標準值更接近，誤差更小。

表1 不同H2O體積和氫氧化鈉體積的水解性氮測定結果

2.2 不同蒸餾時間對測定結果的影響

選擇不同蒸餾時間(3、3.5、4、4.5、5 min)對4個標準物質土樣進行測定，結果見表2。試驗結果表明，當蒸餾時間在4 min以上時，檢測結果均在標準物質范圍內，蒸餾時間過短，蒸餾不夠完全，檢測結果偏低，本儀器條件下適宜的蒸餾時間為4 min即可。

表2 不同蒸餾時間的水解性氮測定結果 mg/kg

2.3 稱樣量的確定

LY/T1228-2015林業標準中用的土壤稱樣量為2.0 g，所用標準鹽酸的濃度為0.01左右，而本儀器設定的標準鹽酸濃度為0.05 mol/L，本試驗選取了2.0 g和4.0 g兩個稱樣量，結果表明，稱樣量為2.0 g時鹽酸滴定體積不足1 ml，滴定體積過少，為了減少滴定體積過低帶來的誤差，在本儀器條件下宜選用4.0 g稱樣量比較合適。

3 結論

試驗結果表明，本實驗室條件下步琪K-375自動定氮儀測定土壤水解性氮的設定條件為稱樣量4.0 g，H2O體積5 mL，NaOH體積10 mL，蒸餾時間4 min。利用全自動凱氏定氮儀電位滴定法進行土壤水解性氮的測定，不僅操作步驟簡捷，其試驗結果的準確性和精密度也完全符合檢測方法的要求，適于在土壤分析工作中參考應用。