土壤全氮测定 ---半微量开氏法

4.3.1厌气培养法

4.3.1.1方法原理  用浸水保温法（Water-logged incubation）处理土壤（注1），利用嫌气微生物在一定温度下矿化土壤有机氮成为NH4＋—N，再用2mol·L-1 KCl溶液浸提，浸出液中的NH4＋—N，用蒸馏法测定，从中减去土壤初始矿质氮（即原存在于土壤中的NH4＋—N和NO3－—N），得土壤矿化氮含量。

4.3.1.2主要仪器  恒温生物培养箱、其余仪器同铵态氮的测定。

4.3.1.3试剂

（1）0.02 mol·L-1 (1/2H2SO4)标准溶液。先配制0.10 mol·L-1 (1/2H2SO4)溶液，然后标定，再准确稀释而成。

（2）2.5mol·L-1 KCl  称取KCl（化学纯）186.4g，溶于水定容1L。

（3）FeSO4—Zn粉还原剂。 将Fe SO4·7H2O（化学纯）50.0g 和Zn粉10.0g共同磨细（或分别磨细，分别保存，可数年不变，用时按比例混合）通过60号筛，盛于棕色瓶中备用（易氧化，只能保存一星期）。

其余试剂同铵态蒸馏法测定。

4.3.1.4操作步骤

（1）土壤矿化氮和初始氮之和的测定。称取20目风干土样20.0g（注2），置于150mL三角瓶中，加蒸馏水20.0mL，摇匀。要求土样被水全部覆盖，加盖橡皮塞，置于40±2℃恒温生物培养箱中培养一星期（七昼夜）取出，加80mL2.5mol·L-1 KCl溶液（注3），再用橡皮塞塞紧，在振荡机上振荡30min，取下立即过滤于150mL三角瓶中，吸取滤液10.0～20.0mL注入半微量定氮蒸馏器中，用少量水冲洗，先将盛有20g·L-1硼酸—指示剂溶液10.0mL的三角瓶放在冷凝管下，然后再加120g·L-1MgO悬浊液10mL于蒸馏器中，用少量水冲洗，随后封闭。再通蒸汽，待馏出液约达40mL时（约10min），停止蒸馏。取下三角瓶用0.02mol·L-1 (1/2H2SO4)标准液滴定。同时做空白试验。

（2）壤初始氮的测定。称取20目筛的风干土样20.0g，置于250mL三角瓶中，加2mol·L-1 KCl溶液100mL，加塞振荡30min，过滤于150mL三角瓶中。

取滤液30～40mL于半微量定氮蒸馏器中，并加入Fe SO4—Zn粉还原剂1.2g，再加400g·L-1NaOH溶液5mL，立即封闭进样口。预先将盛有20g·L-1硼酸—指示剂10mL的三角瓶置于冷凝管下，再通蒸汽蒸馏，当吸收液达到40mL时（约10 min）停止蒸馏，取下三角瓶，用0.02mol·L-1 (1/2H2SO4)标准液滴定。同时做空白试验。

4.3.1.5结果计算

土壤矿化氮与初始氮之和（N）（mg·kg-1）=    （1）

土壤初始氮（N）（mg·kg-1）=            （2）

式中： c—— 0.02 mol·L-1 (1/2H2SO4)标准溶液的浓度（mol·L-1）；

V——样品滴定时用去1/2H2SO4标准溶液体积（mL）；

V0——空白试验滴定时用去1/2H2SO4标准溶液体积（mL）； 

ts——分取倍数；

14.0——氮原子的摩尔质量（g·mol-1）；

103——换算系数。

注释：

注1.据张守敬博士介绍，台湾林家芬等研究认为，浸水保温法和所释出的矿化氮与肥料效应、作物产量等均达到1%的显著水准。

注2.也可以用新鲜土样测定矿氮，以心风干作用促进土壤氮的矿化。

注3.由于原来培养土壤时已加水20.0 mL，因此必须提高KCl的浓度，才能使*后KCl的浓度达到2.0 mol·L-1。

4.3.2好气培养法

4.3.2.1方法原理  土壤样品与3倍质量的石英砂相混合，用水湿润（注1），将样品在通气良好又不损失水分（注2）的条件下恒温30℃,培养2周。然后用2mol·L-1KCl溶液提取铵态氮、硝态氮和亚硝态氮。取部分提取液再用MgO和戴氏（Devarda）合金同时进行还原和蒸馏，测定馏出液的铵态氮量，以此计算培养后样品中（NH4＋—N+NO3－—N+ NO2－—N）氮含量。用同样方法测定培养前土壤—石英砂混合物中的（NH4＋—N+NO3－—N+ NO2－—N）氮含量，根据两次测定结果之差，计算土壤样品中可矿化氮含量。

4.3.2.2主要仪器   科龙A型半微量定氮蒸馏器、0.01mL刻度的5mL 微量滴定管、RC-16型Res罩（注3）、恒温生物培养箱。

4.3.2.3试剂

（1）2mol·L-1的KCl溶液。溶解KCl（化学纯、无氮）1500g于水中，然后稀释10L，充分搅匀。

（2）氧化镁（MgO）。MgO（化学纯），放在马福炉中以600～700℃灼烧2h，取出置于内盛粒状KOH的干燥器中冷却后，贮于密闭瓶中。

（3）第威德合金（Alloy Devardaˊs），又称戴氏合金（含Cu50%,含Al45%,含Zn5%），将上等的合金球磨至通过100目筛，其中至少有76%应能通过300目筛。将磨细的合金置于密封瓶中贮存。

（4）硼酸—指示剂溶液。同4.2.2.3(4)。

（5）0.005mol·L-1 (1/2H2SO4)标准溶液。量取H2SO4（化学纯）2.83mL，加蒸馏水稀释至5000mL，然后用标准碱或硼酸标定之，此为0.0200mol·L-1 (1/2H2SO4)标准溶液，再将此溶液准确稀释4倍，即得0.005mol·L-1 (1/2H2SO4)标准溶液。

4.3.2.4测定步骤

称取10.00g（过2mm筛）风干（注4）土样于100mL烧杯中，再加30.00g经酸洗的30～60目的石英砂（注5）充分混匀。然后将混合物移到内盛6mL水（注6）的250mL广口瓶中，在转移时，应将混合物均匀铺在瓶底上。当混合物全部移入广口瓶后轻轻震动瓶子，弄平混合物的表面。在瓶颈上塞上具有中心孔并边接有Res罩的橡皮塞，将瓶子放在30℃的恒温生物培养箱内培养2周。培养结束后，除去带Res罩的橡皮塞，加入2mol·L-1的KCl溶液100mL，用另一只实心橡皮塞塞紧，放在振荡机上振荡1h。静置悬浊液直到土壤—砂子混合物沉下，上层溶液清沏（注7）（一般需30min）。此时可将盛有20g·L-1硼酸—指示剂溶液5mL的三角瓶置于半微量蒸馏器的冷凝管下，冷凝管的末端不必插入硼酸—指示剂溶液中，用20mL移液管吸取上层清液置于科龙A型半微量定氮蒸馏器的进样杯中，并使其很快流入蒸馏瓶中，用洗瓶以少量水冲洗进样杯，然后加入戴氏合金0.2g和MgO0.2g于蒸馏瓶中再用少量水冲洗进样杯，*后加水封闭进样杯。立即通蒸汽蒸馏。当馏出液达到30mL时，可停止蒸馏，冲洗冷凝管的末端，移出盛蒸馏液的三角瓶，用微量滴定管以0.05 mol·L-1 (1/2H2SO4)标准溶液。同时做空白试验。

用同法测定另一份未经培养的土壤—石英砂混合物的含氮量。求两者之差，即为该土壤可矿化氮的含量。

4.3.2.5结果计算

同厌气培养法

注释

注1．以土壤质量计算加水量，每10g土加水6mL，其结果是在培养前先将土壤样品与3倍质量的石英砂（30～60孔）混合，则不同土壤在培养期间都能基本达到氮素*大好气矿化所需加水分。

注2．水分在土壤氮素矿化时很重要，配好的水分为土壤氮素矿化的*佳水分含量。培养过程中只允许通气而不能损失水分。

注3．Res罩是培养瓶口封用的塑料装置的商品名称。这种罩能防止培养瓶内水蒸气损失，又可保持土壤氮素*大好气矿化所需的通气性。这种装置是一根小塑料管，在其一头的内口焊有一块薄的能使空气和呼吸的气体扩散，但水蒸气冷却不能通过的渗透膜。如果没有Res罩，可用聚乙烯膜进行培养期间通气，亦能得到重复性很好的结果。

注4．这种方法对于田间湿土也能得到重复性很好的结果。当用田间湿土进行培养时，称取土样量应相当于10g风干土，加入的水的体积应是（6～x）mL，x为培养用的田间湿土样所含的水量（105℃烘干测定）。

注5．建筑上用的白色石英砂经洗净和过筛后可作为培养用的砂子。这种石英砂仅含有极少量NO3－—N+ NO2－—N，粒级大部分是30～60目的，有时可能含有少量的铵和水溶性物质。但经稀酸处理后再用水冲洗，即易于将这些杂质去除。*好将过筛洗净的砂粒贮于密封的容器内。如果将原先无铵的砂粒置于纸口袋或其他类型的透气容器中存放几个星期以后，就可检出其中含有相当多量的铵。

注6.在这种培养法中，不是用一般的方法来湿润土壤—砂子混合物的，而是先将水加在培养瓶中，然后再加土壤—砂子混合物，加完后也不进行搅拌混合。与一般将水加到土壤—砂子混合物中，而且为了确保水分均匀又加以搅拌混合的方法相比，这种加水方法能得到重复性较好的结果。

注7.用2mol·L-1的KCl溶液浸提后，不必过滤，只要静置澄清，吸取上层清液进行分析即可。用多种土壤所作的试验表明，将培养和未经培养的土壤—砂子混合物用2mol·L-1的KCl振荡提取液的悬浊液贮存1～2天，对分析结果无影响，如果将过滤后的清液置于冰箱中保存，则可稳定几个月。不必除去待测清液中的悬浮物质，因其并不影响（NH4＋—N+NO3－—N+ NO2－—N）氮的测定结果。