自动定氮仪碱解蒸馏电位滴定法测定土壤中水解性氮含量

郑福丽，谭德水，马 征，王学君，张柏松

(山东省农业科学院农业资源与环境研究所 山东省植物营养与肥料重点实验室农业部废弃物基质化利用重点实验室，山东 济南 250100)

土壤水解性氮，通常也称土壤有硝氮，是铵态氮、硝态氮、氨基酸、酰胺和易水解的蛋白质氮的总和，又称土壤有效氮。与土壤全氮相比，更能反映土壤近期的氮素供应情况，是衡量土壤肥力的重要指标，与作物生长关系更为密切[1]。

目前，水解性氮的测定方法主要有生物培养法、酸水解法、碱解扩散法和碱解蒸馏法等[2]。现有的国家检测方法标准中，林业行业标准LY/T1228-2015中水解性氮的测定[3]采用的是碱解扩散法，但由于碱解扩散法步骤繁琐、时间周期长，操作过程极容易发生内室污染致，会因一些不可避免的设计缺陷导致结果重现性差，甚至出现错误。采用全自动定氮仪进行碱解蒸馏，并用电位滴定法进行测定，不仅缩短了检测的时间，还提高了检测结果的准确度[1]。

1 试验材料与方法

1.1 原理

将土壤样品置于消化管中，用氢氧化钠和锌-硫酸亚铁还原剂进行还原和水解，使硝态氮和其他易水解的氮还原转化成氨态氮，碱化蒸馏后的氨被定量吸收在硼酸溶液中，以标准酸溶液滴定至终点，计算出水解性氮含量。

1.2 试剂与仪器

1.2.1 化学试剂

氢氧化钠溶液(c(NaOH)=10 mol/L)，1∶5的锌-硫酸亚铁还原剂，硼酸溶液(2%)，盐酸标准溶液(c(HCL)=0.5 mol/L)，盐酸标准滴定溶液(c(HCL)=0.05 mol/L，将盐酸标准溶液稀释10倍)。

1.2.2 仪器

步琪K-375全自动凯氏定氮仪，Metrohm 800 Dosino型自动电位滴定仪。

1.3 分析步骤

(1)称取细度2 mm的风干土样至于蒸馏管中，加入适量锌-硫酸亚铁还原剂，加少量蒸馏水湿润，同时做空白对照。

(2)打开自动定氮仪，打开冷却水循环机将复合电极放入硼酸接收瓶中，仪器预热-清洗-试运行后，放入样品管，选择预设的方法开始蒸馏，随蒸馏时间增加，接收液pH值逐渐升高，蒸馏结束后，电位滴定仪开始滴定，随着盐酸溶液的加入，接收液pH逐渐下降，待接收液pH值回到滴定开始值时，滴定到达终点，仪器自动记录消耗的体积V，通过预先设置后的称样量和盐酸浓度，仪器自动计算水解性氮含量。

2 结果分析

2.1 不同氢氧化钠浓度对测定结果的影响

由于水解性氮是无机氮与易水解蛋白质的总和，氢氧化钠浓度过低时，易水解蛋白质水解不完全，而浓度过高时，某些难水解蛋白质发生部分水解[4]。本仪器所使用的氢氧化钠浓度固定为10 mol/L，通过调节加入碱的体积和蒸馏水的量来调整测试时氢氧化钠的浓度。

根据参考文献[4-6]，选择三种H2O和氢氧化钠的配比，对4个标准物质土样进行碱解蒸馏。试验结果(表1)表明，三种的检测结果都在标准值要求范围以内，但是当加入H2O体积为5 mL、NaOH体积为10 mL时，检验值与标准物质标准值更接近，误差更小。

表1 不同H2O体积和氢氧化钠体积的水解性氮测定结果

2.2 不同蒸馏时间对测定结果的影响

选择不同蒸馏时间(3、3.5、4、4.5、5 min)对4个标准物质土样进行测定，结果见表2。试验结果表明，当蒸馏时间在4 min以上时，检测结果均在标准物质范围内，蒸馏时间过短，蒸馏不够完全，检测结果偏低，本仪器条件下适宜的蒸馏时间为4 min即可。

表2 不同蒸馏时间的水解性氮测定结果 mg/kg

2.3 称样量的确定

LY/T1228-2015林业标准中用的土壤称样量为2.0 g，所用标准盐酸的浓度为0.01左右，而本仪器设定的标准盐酸浓度为0.05 mol/L，本试验选取了2.0 g和4.0 g两个称样量，结果表明，称样量为2.0 g时盐酸滴定体积不足1 ml，滴定体积过少，为了减少滴定体积过低带来的误差，在本仪器条件下宜选用4.0 g称样量比较合适。

3 结论

试验结果表明，本实验室条件下步琪K-375自动定氮仪测定土壤水解性氮的设定条件为称样量4.0 g，H2O体积5 mL，NaOH体积10 mL，蒸馏时间4 min。利用全自动凯氏定氮仪电位滴定法进行土壤水解性氮的测定，不仅操作步骤简捷，其试验结果的准确性和精密度也完全符合检测方法的要求，适于在土壤分析工作中参考应用。