土壤速效氮测定方法的改进

栾 慧，刘 红，高一娜，张立群，王美玉，郭维士

（哈尔滨市农产品质量安全检验检测中心，黑龙江 哈尔滨 150070）

土壤速效氮测定方法的改进

栾 慧，刘 红，高一娜，张立群，王美玉，郭维士

（哈尔滨市农产品质量安全检验检测中心，黑龙江 哈尔滨 150070）

从氢氧化钠浓度、蒸馏速率和添加还原剂与否3个方面优化了凯式定氮仪测定土壤速效氮的方法，并与目前常用的扩散皿法进行精密度比较。结果表明：采用 3.5 mol/L 的氢氧化钠溶液、60% 的蒸馏效率，在不添加还原剂的情况下，土壤速效氮的测定值与扩散皿法相差不大，均与土壤标准物质的标准值接近。但凯氏定氮仪测定土壤速效氮的精密度相对较高。因此，采用凯氏定氮仪测定土壤速效氮是切实可行的，并且比扩散皿法更方便、快捷。

凯式定氮仪；土壤；速效氮

土壤速效氮是作物耕种中可以直接使用的氮，所以测定土壤速效氮含量对农民施用氮肥具有十分重要的指导意义。目前，国标和大部分文献中都是采用扩散皿法来测定土壤速效氮含量，该方法所需时间较长，过程复杂[1-3]。为了缩短测定时间，加快测定速度，笔者应用凯式定氮仪[4-5]对测定方法进行了改进，以适应快速检测的需求。在阅读相关文献后，发现凯氏定氮仪在测定土壤速效氮含量时，会受到土壤类型、实验室条件、操作人员、仪器型号等因素的影响，测定结果表现出一定的差异[6-8]。因此，笔者主要针对 FOSS凯氏定氮仪研究了一种土壤速效氮的快速测定方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试土壤样品为东北黑土，共采集了9个不同地区的土壤样品 ；以土壤国家标准物质 [GBW37458（ASA-7）]为对照。

试验主要试剂有氢氧化钠溶液、硼酸（1%、20 g/L）、甲基红溴甲酚绿混合指示剂、特制胶水（阿拉伯胶 + 甘油 + 饱和碳酸钾）、锌 -硫酸亚铁粉、硫酸标准溶液等。其中，硫酸标准溶液需要标定：称取灼烧至恒重的无水碳酸钠 0.2 g，溶于 50 mL 水中，加入10 滴溴甲酚绿 -甲基红指示液，用配置好的硫酸滴定至暗红色，煮沸 2 min，继续滴定至溶液暗红色，同时做空白试验。

试验主要仪器有凯式定氮仪（福斯 8400）、移液枪（普兰德）、电子天平（梅特勒）、电热恒温培养箱（上海一恒科学仪器有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 扩散皿法 参考 LY/T 1229—1999[7]中扩散皿法的测定步骤，称取过 2 mm 筛子的风干土样 1.5 g，均匀平铺于扩散皿外室，在外室中加入锌-硫酸亚铁还原剂 1 g，平铺土样上，同时做空白试验 ；然后在扩散皿的内室中加入 3 mL 20 g/L 的硼酸溶液及指示剂，涂胶盖皿；最后将毛玻璃一边旋开，露出一条缝，加入1.8 mol/L 的氢氧化钠溶液 10 mL。将扩散皿放入 40℃的恒温培养箱中培养 24 h，取出后用 0.01 mol/L 的硫酸标准溶液滴定至紫红色，记录消耗的体积（mL）。

1.2.2 凯氏定氮仪法 （1）氢氧化钠浓度。称取 2.00 g 左右的土壤样品，放入消化管中，分别加入 10、3.5 mol/L 的氢氧化钠溶液，以 60% 的蒸馏效率进行测定。

（2）蒸馏效率。称取 2.00 g 左右的土壤样品，放入消化管中，加入 3.5 mol/L 的氢氧化钠，分别采取 80%和 60% 的蒸馏效率进行测定。（3）还原剂。称取 2.00 g 左右的土壤样品，放入消化管中，加入 3.5 mol/L 的氢氧化钠，添加或不添加还原剂（锌 10 g ＋硫酸亚铁50 g），以 60% 的蒸馏效率进行测定。通过与扩散皿法的测定结果进行比较来确定凯氏定氮仪测定土壤速效氮的最优方案。

1.2.3 计算公式

式中，W 为速效氮含量（mg/kg），V 为样品消耗硫酸标准滴定溶液的体积（mL），V0为空白消耗硫酸标准滴定溶液的体积（mL），c为硫酸标准滴定溶液的浓度（mol/L），m 为称取土样的质量（g），14 为氮原子的摩尔质量（g/mol）。

2 结果与分析

2.1 不同浓度氢氧化钠对测定结果的影响

从表1 中可以看出，使用 10 mol/L 的氢氧化钠溶液测定不同土壤样品的速效氮含量时，测定结果普遍偏高，而采用 3.5 mol/L 的氢氧化钠溶液测定时，各样品与标品均与扩散法的测定结果接近。这可能是由于10 mol/L 氢氧化钠溶液的碱性过强导致的。因此，在测定土壤速效氮时建议采用 3.5 mol/L 的氢氧化钠溶液。

表1 不同浓度氢氧化钠对测定结果的影响

2.2 不同蒸馏效率对测定结果的影响

使用凯氏定氮仪测定土壤速效氮时，如果蒸馏效率过高，会使土壤反应过于剧烈，导致测定结果的误差；如果蒸馏效率过低，会导致反应时间过长，影响测定速度。在 3.5 mol/L 氢氧化钠浓度以及不添加还原剂的条件下，比较不同蒸馏效率对土壤速效氮测定结果的影响，结果如表2 所示，当蒸馏效率为 80% 时，土壤样品及标品的速效氮测定值偏高，当蒸馏效率降低到 60% 时，土壤样品及标品的测定值与扩散法最为接近。不考虑继续降低蒸馏效率，因为随着蒸馏效率的降低，反应时间随之延长，所以确定最佳蒸馏效率为 60%。

表2 不同蒸馏效率对测定结果的影响

2.3 还原剂添加与否对测定结果的影响

由表3可知，加入还原剂后，测定结果普遍偏高，大部分测定值比扩散皿法高，只有1号样品的测定值比扩散皿法低，所以在测定土壤速效氮的过程中不需添加还原剂，直接测定即可。

2.4 土壤扩散法与凯氏定氮仪法精密度的比较

由表4可知，5种样品的精密度都符合仪器要求，比较凯式定氮仪法和扩散皿法的精密度可见，总体来讲凯式定氮仪法的精密度比较高，所以从精密度的角度可以采用凯式定氮仪法进行土壤速效氮的测定。

表3 还原剂添加与否对测定结果的影响

表4 2种方法测定土壤速效氮的精密度

3 结 论

对凯氏定氮仪测定土壤速效氮的方法进行了优化，采用国家标准物质中心的土壤标准物质及几个土壤样品，比较了不同浓度的氢氧化钠、不同的蒸馏效率和添加还原剂与否对土壤速效氮测定结果的影响。结果显示，采用 3.5 mol/L 的氢氧化钠溶液、60% 的蒸馏效率，在不添加还原剂的情况下，两种方法测定土壤速效氮的数值相差不大，并且与土壤标准物质的标准值相接近。同时，比较了扩散法和凯氏定氮仪两种方法测定速效氮的精密度，发现凯氏定氮仪测定土壤速效氮的精密度相对较高。因此，采用凯氏定氮仪测定土壤速效氮是切实可行的，并且该方法测定土壤速效氮更加方便和快捷。

[1]LY/T 1229—1999，森林土壤水解性氮的测定 [S].

[2]鲍士旦 . 土壤农化分析 [M]. 北京 ：中国农业出版社，2000.

[3]DB13/T 843—2007，土壤速效氮测定 [S].

[4]莎 娜，张三粉，骆 洪，等 . 两种土壤碱解氮测定方法的比较 [J].内蒙古农业科技，2014，（6）：25-26，33.

[5]郭旭欣 . 凯式定氮仪碱解蒸馏法测定土壤水解性氮 [J]. 现代农业科技，2014，（12）：237.

[6]吴晓荣，叶祥盛，赵竹青 . 流动注射法与凯氏定氮法测定土壤全氮的比较 [J]. 华中农业大学学报，2009，28（5）：560-563.

[7]李桂花，叶小兰，吕子古，等 . 元素分析仪和全自动凯氏定氮仪测定土壤全氮之比较 [J].中国土壤与肥料，2015，（3）：111-113.

[8]尹献远，徐 霄，余丽丽 . 全自动凯氏定氮仪测定土壤碱解氮的探讨 [J]. 浙江农业科学，2012，（8）：1185-1187.

（责任编辑：成 平）

Study on the Determination Method of Soil Alkali Hydrolysis Nitrogen

LUAN Hui，LIU Hong，GAO Yi-na，ZHANG Li-qun，WANG Mei-yu，GUO Wei-shi
（Harbin Agricultural Products Quality and Safety Inspection Center, Harbin 150070, PRC）

From three aspects, sodium hydroxide concentration, distillation rate and adding agent or not, to optimize the method to measure soil available nitrogen of kay type nitrogen determination apparatus and compared precision with diffusion dish method currently used. The results showed that: in the case of 3.5 mol/L sodium hydroxide solution, 60% of the distillation efficiency, and not adding reductant, the results of two methods is similar, and closes to the value of soil reference materials. But the precision of the kjeldahl defi nition is higher. Therefore, it is feasible to measure soil available nitrogen by the kjeldahl nitrogen determination apparatus, and it is more convenient and quicker than diffusion method.

Kay type nitrogen instrument; soil; alkali hydrolysis nitrogen

S158.2

A

1006-060X（2017）03-0088-02

DOI:10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.003.025

2016-12-21

栾 慧（1986-），女，黑龙江哈尔滨市人，农艺师，主要从事农产品质量安全和农业环境研究。

刘 红