植物全氮、全磷、全钾含量的测定

PAGE1/NUMPAGES1专业：农资1202姓名：平帆学号：3120100152日期：2015.3.27地点：农生环B249装订线实验报告课程名称：土壤学实验指导老师：倪吾钟成绩：__________________实验名称：植物全氮、全磷、全钾含量的测定同组学生姓名：余慧珍一、实验目的和要求二、实验内容和原理三、实验材料与试剂四、实验器材与仪器五、操作方法和实验步骤六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析八、讨论、实验目的和要求掌握植物样品消煮液制备方法；掌握植物全氮、磷、钾的测定与结果分析。实验内容和原理植物样品消煮——H2SO4-H2O2消煮法在浓H2SO4溶液中，植物样品经过脱水、碳化、氧化等作用后，易分解的有机物则分解。再加入H2O2，H2O2在热浓H2SO4溶液中会分解出新生态氧，具有强烈的氧化作用，可继续分解没被H2SO4破坏的有机物，使有机态氮全部转化为无机铵盐。同时，样品中的有机磷也转化为无机磷酸盐，植株中K以离子态存在。故可用同一消煮液分别测定N、P、K。植株全氮的测定——靛酚蓝比色法经消煮待测液中氮主要以铵态氮存在，被测物浸提剂中的NH4+，在强碱性介质中与次氯酸盐和苯酚反应，生成水溶性染料靛酚蓝，其深浅与溶液中的NH4+－N含量呈正比，线性范围为0.05-0.5mg/l之间。植株全磷的测定——钒钼黄比色法经消煮待测液中磷主要以磷酸盐存在，在酸性条件下，正磷酸能与偏钒酸和钼酸发生反应，形成黄色的三元杂多酸—钒钼磷酸[1]。溶液黄色稳定，黄色的深浅与磷的含量成正相关。植株全钾的测定——火焰光度计法消煮待测液中难容硅酸盐分解，从而使矿物态钾转化为可溶性钾。待测液中钾主要以钾离子形式存在，用酸溶解稀释后即可用火焰光度计测定。实验器材与仪器样品：三叶草，取于东七教学楼南侧，研磨过18目筛备用；试剂：浓硫酸、300g/lH2O2、6mol/lNaOH溶液、0.2%二硝基酚指示剂、酚溶液、次氯酸钠溶液、铵溶液（准确称量0.3142g经105℃干燥2h的氯化铵（NH4Cl），用少量水溶解，移100mL容量瓶中，用吸收液稀释至刻度。此溶液1.00mL=1mg的氨）、磷标准液50mg/l（0.2195g干燥的KH2PO4溶于水，加入5ml浓H2SO4，于1L容量瓶中定容）、钒钼酸铵试剂（A液：将12.5g的钼酸铵［(NH4)6Mo7O24•4H2O，分析纯］溶于200mL水中。B液：将0.625g的偏钒酸铵(NH4VO3，分析纯)溶于150mL沸水中，冷却后，加125mL浓硝酸(分析纯)，冷却至室温。将A液缓缓注入B液中，不断搅匀，加水稀释到500mL）、100mg/LK标准溶液；器材：消煮管（100ml）、电子天平、红外线消化炉、100mL容量瓶、50mL容量瓶×3、火焰光度计。操作方法和实验步骤植物样品消煮——H2SO4-H2O2消煮法称样0.25g于100mL消煮管，滴入少量水湿润，加浓硫酸8mL静置于通风柜，瓶口盖一弯颈小漏斗，先缓缓加热，待冒大量白烟时再升高温度消煮至溶液呈均匀的棕黑色，且无明显大颗粒物时取出重复且减少滴加H2O2的量至消煮液呈清亮后，再加热5-10min稍冷后滴加H2O210D，不断摇动消煮管，再加热合并消煮液和漏斗洗涤液无损地洗入100ml容量瓶中以赶尽剩余H2O2用水定容，摇匀，放置澄清后备后续步骤使用将待测液稀释10倍后，吸稀释液1.00mL于50mL容量瓶用1cm比色杯在625nm波长处比色。用空白试验溶液调零吸取5mg/LNH4+-N标液0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL于50mL容量瓶，各加1mL稀释10倍的空白消煮液，同上调pH及显色，测定吸收值后绘制工作曲线加EDTA-甲基红溶液20D，用0.3mol/l氢氧化钠溶液调节至pH6再依次加入5mL酚液和5mL次氯酸钠溶液摇匀，去离子水定容，静置1h植株全氮的测定——靛酚蓝比色法植株全磷的测定——钒钼黄比色吸取10.00mL待测液,置于50mL容量瓶中加入2D2,4-二硝基酚溶液和10mL左右去离子水用6mol/LNaOH和1mol/LH2SO4调pH,至溶液呈淡黄色，加入10mL钒钼黄显色剂用去离子水定容至刻度,显色15分钟在440nm波长下比色,以空白溶液调节吸收值的零点，读取吸光值吸取100mg/LP标准溶液0、1、2、4、6、8、10mL,分别置于50mL容量瓶中按上述待测液的测定方法调节pH、显色和比色测定吸光值,绘制标准曲线植株全钾的测定——火焰光度计法吸取待测液10mL，置于50mL容量瓶中，定容稀释至刻度吸取500mg/lK标液0,0.5，1.0，2.5，5.0，10，20ml于50mL容量瓶，各加1mL稀释10倍空白消煮液，，加水定容即得0，1，2，5，10，20，40mg/LK标准溶液以浓度最高的标准溶液定火焰光度计检流计的满度，然后从稀到浓依次进行测定，记录检流计读数，以检流计读数为纵坐标绘制标准曲线实验数据记录和处理植物全氮测定结果表1植物全氮测定数据记录表烘干样品质量m(g)吸光值Abs溶液氮质量浓度ρ(mg/l)分取倍数ts显色液体积V(ml)植株全氮的质量分数ω(mg/g)实验组0.25260.41000.25011005049.51注：因对照被N污染，因此实际计算时，实验组吸光值减去空白参照吸光值(0.1021)后代入标线公式计算质量浓度。全氮含量计算公式：ω=ρ×V×ts/(m×103)植物全磷测定结果表2植物全磷测定数据记录表烘干样品质量m(g)吸光值Abs溶液磷质量浓度ρ(mg/l)分取倍数ts显色液体积V(ml)植株全磷的质量分数ω(mg/g)实验组0.25260.14993.98710507.892注：全磷计算公式：ω=ρ×V×ts/(m×103)植物全钾测定结果表3植物全钾测定数据记录表烘干样品质量m(g)峰面积Raw溶液钾质量浓度ρ(mg/l)分取倍数ts显色液体积V(ml)植株全钾的质量分数ω(mg/g)实验组0.2526617619.02105037.65注：全钾计算公式：ω=ρ×V×ts/(m×103)实验结果与分析本组植株全氮、全磷、全钾的质量分数分别为24.75mg/g，7.892mg/g，37.65mg/g。据美国《三叶草科学与技术》书中介绍,杂三叶含磷26.0mg/g、钾27.4mg/g，全氮含量则在20mg/g左右。相比较，我们的实验值总体偏高，但未出现异常离散值。但在本实验中，空白对照组污染都较为严重，所以并不能排除样品中其他组分变异带来对吸光值测定的干扰。因此接下来的实验，建议设置多个空白组，排除偶然误差带来的干扰。三叶草因其抗逆性强、返青早、产草量高、利用年限长，常作为经济林间作、畜禽鱼饲草、水土保持和景观绿化的豆科牧草之一。测算值与理论值表面，三叶草的氮含量（尤其是粗蛋白含量）与磷含量相对其他植物较高，因此也印证了三叶草的生物肥料价值[3]。讨论、心得问题1.植物全氮、磷、钾的测定需要注意事项[1]？植株消煮液制备（1）消煮开始时火要小；（2）加H2O2时要等器皿少冷后，提起小漏斗，直接将H2O2滴入溶液中；（3）消煮要彻底。消煮完全的标志是：溶液呈无色或清亮色；（4）消煮液最后要赶尽H2O2。否则会影响氮、磷的比色测定。方法是消煮液呈清亮色后再煮5-10分。也可观察液面的波动，赶尽H2O2后液面比较平静。植株全氮测定[3]（1）用0.3mol/L的氢氧化钠溶液调节pH时，反应终点现象是从淡红色变为无色；（2）必须保证酚溶液和次氯酸钠溶液有效。本次实验中第一次使用的次氯酸钠溶液瓶底有比较多的片状白色沉淀物。已知工业级次氯酸钠制备方法：1）电解冷稀NaCl溶液；2）Ca(ClO)2溶液与Na2CO3反应，滤去CaCO3,浓缩。据推测，出现这些白色沉淀物的可能来源是NaCl或者密封不好导致CO2与Ca2+反应生成CaCO3。因为酚溶液外观上无法判断差别，所以变质的原因有待进一步探讨植物全磷测定（1）显色液的酸度要求在0.04-1.6mol.L-1H+内，酸度过高时，显色不完全或不显色，酸度太低时则可能生成沉淀或其它物质的颜色；（2）比色要在15min-24h内完成，否则会因显色的三元杂多酸—钒钼磷酸未完全形成或者分解带来实验结果测定的偏差。植株全钾测定（1）标准溶液和待测液的组份要基本相同。溶液组成的改变（包括酸碱、阴、阳离子的浓度）对测定结果有影响；（2）仪器状态（如空气压力、火焰的状态等）对测定结果有影响。问题2.植物全氮测定方法比较？目前常用的全氮测定方法有纳氏试剂比色法、靛酚蓝法和次卤酸盐氧化法[4][5]。现对比三种方法的实验条件和准确性：①温度对显色反应的影响表1 各方法最佳显色温度测定方法最佳显色温度℃纳氏试剂比色法15－30.5水扬酸分光光度法（硝普钠作催化剂）18－33酚盐法1（硝普钠作催化剂）18－30酚盐法2（Mn2+作催化剂）17－32.5次溴酸钠氧化一偶氮化比色法15－30.5次氯酸钠氧化一偶氮化比色法35－42②酸度对显色反应的影响表2最佳酸度范围测定方法最佳pH范围纳氏试剂比色法11.84-12.30水扬酸分光光度法（硝普钠作催化剂）11.42-12.35酚盐法1（硝普钠作催化剂）10.48-11.52酚盐法2（Mn2+作催化剂）11.25-11.75次溴酸钠氧化一偶氮化比色法11.5-12.0次氯酸钠氧化一偶氮化比色法11.8-12.2③显色时间及其稳定性表3时间的影响测定方法最佳氧化时间(min)最佳显色时间(min)显色体系稳定时间(h)纳氏试剂比色法-100.5水扬酸分光光度法（硝普钠作催化剂）-6015酚盐法1（硝普钠作催化剂）-9018酚盐法2（Mn2+作催化剂）-1020次溴酸钠氧化一偶氮化比色法30151.5次氯酸钠氧化一偶氮化比色法40102④方法精密度的考察表4各种测定方法的精密度测定方法测定值（ug/10ml）平均值（ug/10ml）相对标准偏差（%）纳氏试剂比色法24.1324.7524.624.3525.7825.6024.872.71水扬酸分光光度法（硝普钠作催化剂）0.39400.40320.39240.40600.40490.39600.39241.49酚盐法1（硝普钠作催化剂）0.96900.97400.98900.96500.95801.0030.97631.79酚盐法2（Mn2+作催化剂）1.9161.9721.9481.9821.9141.9061.9431.55次溴酸钠氧化一偶氮化比色法0.38960.40160.38160.38520.39400.40320.39252.22次氯酸钠氧化一偶氮化比色法0.38920.38680.40400.40320.38080.40120.39422.50因此，对比以上数据，总结得纳氏试剂比法简便、快速、操作易于掌握,准确度与灵敏度基本上能满足分析要求,适于现场测定用植物氨氮测定；水扬酸-次氯酸盐分光光度法, 灵敏、准确,操作较简便易于掌握,适于实验室测定水体氨氮的含量；苯酚-次氯酸盐光度法反应机理和条件与水扬酸法类同,由于试剂有毒配制麻烦又不易保存,而氨基酸干扰也较大,显色时间过长（90min）,显然水扬酸法优于本法；次卤酸盐氧化法,灵敏度较高,但实验条件较难掌握,重现性差,氨基酸对本法干扰大。还应指出的是本法测定结果是氨氮与硝酸盐氮之和,若待测样品含亚硝酸盐时,部分亚硝酸盐也被氧化,致使测定结果产生较大误差。问题3.消煮滴加过氧化氢时颜色变化？消煮时预先加入浓硫酸的作用是，炭化和氧化植物样品，之后加入少量水润湿。而消煮一段时间后加入的过氧化氢，能将有机氮、磷和矿化钾分别转化为铵态氮、磷酸盐、离子态钾后便于后续各组分的全量测定（具体见原理部分）。因过氧化氢-硫酸体系相对高氯酸-硫酸体系更加温和，氮的损失（转变为氮气损失）更少，效果更好（上图为第二次加过氧化氢时，每滴加一滴的变色情况）而更为常用。过氧化氢溶液滴加时，需待消煮体系从200℃稍冷却滴加，若趁热加入则会造成过氧化氢受热分解损失，降低氧化效果。参考文献[1]土壤农化分析.中国农业出版社,1999.[2]何能学,朱朝碧.白三叶草种植技术及经济价值[J].四川畜牧兽医,2003,30(2):42-42.[3]张升晖,冯建章.水体中氨氮测定方法的讨论[J].饲料工业,1995,(4):31-33.[4]高凤梅,武际.2种植株全氮测定方法比较[J].现代农业科技,2012,(14):204-205.[5]孙宗训.凯氏定氮法和奈氏比色法测定植株全氮方法的比较[J].现代农业科技,2011,(24):41-41.