玉米及其秸秆中氮含量的测定

朱健 范菲菲 韦时宏

摘  要：玉米是我国主要粮食作物之一，每年可以产生大量秸秆。秸秆作为种植业中主要的副产品，是农村重要的物质资源，可以作为农村生产生活中的肥料、饲料、燃料及原料。秸秆的综合利用对于促进农业发展有重要的意义。植物在生长发育过程中需要多种营养元素，而氮素尤为重要。在所有必须营养元素中，氮是限制植物生长和形成产量的首要因素。它可以改善作物品质，也是植物体细胞原生质中的基本物质，是植物内每个活细胞的重要组成部分。除此以外，氮还是制造叶绿素的重要物质，它能够促进植物叶片浓绿，使植物生长的更茂盛。还参与植物体内蛋白质和核酸的合成，促进植物细胞不断的分裂和增长，使植物枝叶的叶面积逐渐增大。因此植物全氮能够直接反应植物的氮素营养状态。可用于植物营养诊断和施肥方案的判断。因此玉米及其秸秆中氮含量的测定可以了解植株内所含能量的情况，以便对玉米及其秸秆合理运用。

关键词：玉米;秸秆;全氮

中图分类号：S513                                             文獻标识码：A                                              DOI：10.11974/nyyjs.20180932001

植物从土壤中所吸收的氮素是无机态的，当氮素进入植物体内后，通过各种中间产物而迅速形成蛋白质，所以氮是蛋白质中主要组成部分。测定植物含氮量不仅是了解植物的品质，更是了解植物自土壤中所吸收的氮量，从而为如何施用氮肥保持土壤中氮素的平衡做理论依据。

1     材料与方法

1.1     仪器及设备

高硼硅玻璃消解管（GC-20-K）;小曲颈漏斗;电热消解仪;半微量定氮蒸馏器（KDN系列凯氏定氮仪）;半微量滴定管（10mL）;分析天平（感量0.0001g）;实验室用植物粉碎机;锥形瓶（250mL）;分样筛（孔径0.45mm/40目）。

1.2     试剂

混合催化剂，硫酸钾（K2SO4）100g，硫酸铜（CuSO4·5H2O）10g及硒粉0.5g，分别研磨成粉，仔细混匀过40目筛;浓硫酸[H2SO4，分析纯];氢氧化钠溶液[c（NaOH）=10mol·L-1]：400g氢氧化钠放入1L的烧杯中，加入500mL的无CO2蒸馏水溶解，冷却后，用无CO2蒸馏水定容至1L，充分混匀（储用期间避免与大气CO2接触），储于塑料瓶中;混合指示剂，溶解0.25g的溴甲酚绿（C21H14Br4O5S）（HG3-1220）和0.05g的甲基红（C15H15N3O2）（HG3-958）与50mL的95%乙醇中;硼酸指示剂溶液，溶解20g硼酸（H3BO3）于950mL的蒸馏水中，冷却后，加入20mL的混合指示剂，充分混匀后，小心滴加氢氧化钠溶液[c（NaOH）=0.1mol·L-1]，直至溶液呈紫红色（pH约4.5），稀释成1L;盐酸标准溶液[c（HCl）=0.05mol·L-1]，先配制[c（HCl）=0.1mol·L-1]的盐酸溶液，标定后稀释5倍;GBW10048（GSB-26）芹菜。

1.3     玉米及其秸秆的采集和处理

玉米及其秸秆为2017年9月28号采摘，为避免放置时间过长而营养元素发生变化也避免其发生霉变，采摘后及时进行了制备。新鲜的玉米及其秸秆采摘后及时进行了杀青处理，即把新鲜的玉米及其秸秆放入电热鼓风干燥烘箱中在120℃的温度下烘0.5h，然后放到准备好的干净地板砖上均匀铺成一层风干4h。后将烘干的玉米粒、秸秆用植物粉碎机进行粉碎处理，后用0.3～0.5mm孔径筛子筛虑。烘干后的样品用密封性完好的塑料袋进行封存以备使用。

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，是利用浓硫酸及少量的混合催化剂，在强热高温下分解处理，使氮素转变成为NH4+[主要形成NH4SO4-1及（NH4）2SO4]，但原有植株中的NO3-N并没有变成NH4+，其量极微。当加入NaOH呈强碱性，pH超过10h，NH4+则全部变为NH3而逸出，经过蒸馏用硼酸（H3BO3）液吸收，使之结合成四硼酸铵，加入指示剂再用酸标准溶液滴定（溴甲酚绿和甲基红作混合指示剂，其终点为桃红色），由酸标准液的消耗量计算出氮量[1]。

1.4.2     操作步骤

1.4.2.1     植株样的消煮

称取过0.45mm筛干燥植株样品0.1500g，放入干燥的高硼硅玻璃消解管（GC-20-K）中，加入1.5g的混合催化剂，注入2.4mL的浓硫酸，摇匀，盖上小曲颈漏斗，放在电热消解仪上，先用200℃的温度加热10min，再改用400℃继续加热，使硫酸大量冒烟，待消煮液及颗粒变为白稍带绿后，再消煮30min，摇晃时无黑色炭粒附着即可取出，放置冷却[2]。

1.4.2.2     氨的测定

将冷却的高硼硅玻璃消解管（GC-20-K）置于定氮仪上，于250mL的三角瓶中加入2%的硼酸15mL，加3滴混合指示剂，将三角置于定氮仪冷凝器的承接管下，在试样消化管中加入10mL40%的氢氧化钠，开机蒸馏2min，取下三角瓶，用酸标准溶液滴定至紫蓝色或者紫红色。同时进行空白实验，以校正试剂和滴定误差。

1.4.3     注意事项

5mL硼酸吸收液，可以有效地吸收约5mg氮，此量约为方法中植株样所释放出总氮量的5倍。混合指示剂最好在使用时与硼酸溶液混合;如果混合过久，则可能有终点不灵的现象出现。

高硼硅玻璃消解管的使用温度不能超过450℃。

为保证获得精确的测定结果，蛋白质含量≥1g/100g时，结果保留3位有效数字;蛋白质含量≤1g/100g时，结果保留2位有效数字。在重复性条件下获得的2次独立测定结果绝对值不得超过算术平方值的10%[3]。

1.5     结果计算

1.5.1     计算公式

（1）式中：W——植株试样中蛋白质的含量：g.100g-1;c——盐酸标准溶液的浓度：[c（HCl）=0.05mol·L-1];V——植株试样测定时所消耗鹽酸的体积：mL;V0——空白测定消耗的盐酸体积：mL;M——氮的摩尔质量（M（N）=14g·mol-1）;m——植株试样的质量：g;10-3——将mL换算成L的系数;2次平行测定结果绝对值不得超过算术平方值的10%[3]。

1.5.2     结果

2     结论与讨论

使用半微量定氮蒸馏器（KDN系列凯氏定氮仪）测定玉米及其中全氮成分含量，具有较高的准确度和良好的精密度。能够准确地测定玉米及其秸秆中氮的含量，以便对玉米及其秸秆的合理利用提供理论依据。

参考文献

[1]中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科学技术出版社，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食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定[S].北京：中华人民共和国卫生部，2016.