两种方法测定土壤总氮的对比研究

秦向春

摘要：指出了土壤总氮是衡量土壤肥力的重要指标之一，传统测定土壤总氮的方法是凯氏定氮仪法，但该方法存在操作过程繁琐、不利于大批量测样等缺点，新兴的连续流动分析仪法操作过程简单、分析速度快、结果准确度高。选取5种不同类型的土壤采用2种方法测定了其总氮含量，分析比较了这两种方法的准确度和适用范围，以期为实际分析提供依据。

关键词：土壤总氮;凯氏定氮仪法;连续流动分析仪法

中图分类号：S152.9

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）2-0016-03

1 引言

土壤氮素的主要分析项目有土壤总氮和有效氮，其中土壤全氮是衡量土壤氮素肥力的指标[1]。目前，土壤全氮的主要测定方法是沿用百余年的凯氏定氮法[2]。土壤中全氮含量差异性小，凯氏定氮法测定的土壤总氮结果稳定可靠，但是操作过程繁琐，一个样品需5～6min，不利于大批量样品的测定[3]。人们一直以来对凯氏定氮法做了許多不同的改进，一方面是改进更有效的催化剂减少消煮时间，另一方面是改进氨的蒸馏和滴定[4]。但凯氏定氮法在大批量测样中仍然不合适。

近年来，连续流动分析仪在测定土壤总氮方面有简化人工操作、连续测试样品、分析速度快，结果准确度高的特焦，得到了越来越多的应用[4-6]。目前，这种测定土壤总氮的方法并未得到普及，本研究选取多种类型土壤，用传统的凯氏定氮法与连续流动分析仪法进行测定，分析对比两种测定方法，为科研与生产中方法仪器的合理使用提供参考依据。

2 材料与方法

2.1 方法和原理

凯氏定氮仪法：土壤样品在加速剂的参与下，用浓硫酸消煮时，各种含氮有机化合物，经过复杂的高温分解反应，转化为氨与硫酸结合成硫酸铵。碱化后蒸馏出来的氨用硼酸吸收，以标准酸溶液滴定，求出土壤全氮含量。

连续流动分析仪法：样品的消煮过程与凯氏定氮法相同，即土壤中各种含氮有机化合物都转化成铵态氮，并与水杨酸钠和次氯酸钠反应生成蓝色化合物，在660nm波长处测定其吸收值。

2.2 实验材料

2.2.1 供试样品

试验土样包括：水稻土、第四季红色黏土、花岗岩红壤、黄棕壤、潮土5种土壤。水稻土取自湖北省荆门市团林镇（经纬度），第四季红色黏土取自湖北省咸宁市贺胜桥镇，花岗岩红壤取自湖北省通城市五里镇，黄棕壤取自湖北省丹江口市习家店镇，潮土取自湖北省武汉市青山区。5种土壤置于遮光通风处自然风干至恒重，碾磨后过100目筛，装入干净的自封袋中编号待用。

2.2.2 仪器试剂

凯氏定氮法：凯氏定氮仪，瑞典FOSS厂家生产，型号KT8200。所需试剂：混合加速剂，m（K2S04）：m（CuSO4）：m（Se） =100：10：1;浓硫酸;10 mol/LNaOH溶液;甲基红一溴甲酚绿混合指示剂;20 g/L硼酸一指示剂溶液;0.01 mol/L HC1标准液。

连续流动分析仪法：连续流动分析仪，瑞士安捷伦科技有限公司生产，型号FLASTR5000。所需试剂：混合加速剂;浓硫酸;缓冲液（14 g磷酸氢二钠，32 g氢氧化钠和50 g酒石酸钾钠溶于1L水，加入2 mL Brij -35 30%溶液）;水杨酸钠溶液（40 g水杨酸钠和lg硝普钠溶于1L水）;次氯酸钠溶液（7 mL 5.25%次氯酸钠稀释至100 mL）。

3 结果与分析

3.1 凯氏定氮仪测定土壤总氮

采用凯氏定氮仪测定5种土壤总氮的结果见表1。用凯氏定氮仪测得的5种不同类型土壤的总氮含量由高到低依次是：潮土>水稻土>黄棕壤>第四季红色黏土>花岗岩红壤。潮土是由河流冲积物发育而来，河流冲积物受地下水运动和耕作活动影响积累大量有机物质，导致潮土养分较高;水稻土在长期耕作与施肥的作用下，养分积累较快，因此水稻土重总氮含量较高;黄棕壤则是发育于亚热带常绿阔叶与落叶阔叶混交林下的土壤，受人为耕作影响较水稻土小，土壤总氮含量相比水稻土较低;第四季红色黏土自身的通气透水性能差，而且受其分布区域的影响，水土流失严重，养分积累过程慢且易流失，土壤总氮相比黄棕壤低;花岗岩红壤是由黄岗岩母质发育而来，5种土壤样品中花岗岩红壤砂粒含量最高，粘粒、粉粒含量低，花岗岩红壤分布区域多为林地，人为耕作很少，不利于土壤养分的积累，因此花岗岩红壤的总氮含量最低。凯氏定氮法测得5种土壤总氮的标准差依次是：潮土<水稻土<黄棕壤<第四季红色黏土<花岗岩红壤，变异系数的变化规律和标准差的变化相同。使用凯氏定氮法测定土壤总氮，准确度随土壤中总氮含量的减少而降低，这是由于凯氏定氮法操作过程中产生人为误差的步骤较多，包括消煮液的转移、蒸馏的时长以及氨滴定等过程。土壤总氮含量较低的样品在测定过程中会产生较大误差，对于土壤总氮含量较高的样品，使用凯氏定氮法测得结果准确度高，重复性好。

3.2 连续流动分析仪测定土壤全氮

采用连续流动分析仪测定5种土壤总氮的结果见表2。连续流动分析仪测定5种土壤总氮的结果与凯氏定氮仪测定的结果相似，土壤的总氮含量由高到低依次是：潮土>水稻土>黄棕壤>第四季红色黏土>花岗岩红壤。而5种土壤测得结果的变异系数的变化规律与凯氏定氮仪测定的结果不同，潮土测的结果的变异系数最大，花岗岩红壤测得结果的变异系数较小，变异系数的变化规律依次是潮土>水稻土>第四季红色黏土>花岗岩红壤>黄棕壤，这说明连续流动分析仪在测定土壤总氮含量高的土壤样品时准确度较低，该方法适用于测定总氮含量较低的土壤。连续流动分析仪测定总氮的过程中，人为操作较凯氏定氮法少，产生人为误差少，但测定结果的精确程度受仪器测量范围和标准曲线范围的影响，对于总氮含量较高的土壤样品，在测定之前可以通过稀释的方法使其浓度在仪器和标准曲线的测定范围内，减少测定结果的变异程度，提高准确性。

3.3 两种方法结果对比分析

表3分析比较了两种方法测定的土壤总氮结果，两种方法测定的5种土壤样品的总氮含量均有显著性差异，均表现出总氮含量：潮土>水稻土>黄棕壤>第四季红色黏土>花岗岩红壤;两种方法测定的结果没有显著差异，说明两种方法均可用来测定土壤总氮，但连续流动分析仪测定的结果较凯氏定氮仪测定结果高。

4 结论与讨论

凯氏定氮仪法在测定总氮含量较高的样品时，准确度高于连续流动分析仪;总氮含量较低的样品，使用连续流动分析仪测定结果准确度较高。总氮含量较高的样品在使用连续流动分析仪测定时，可以通过稀释来提高测定结果的准确度。

参考文献：

[1]鲍士旦.土壤农化分析[M].北京：中国农业出版社，2011.

[2]魏晓军，红梅，于先泉，等，元素分析仪（Elementar Vario MACRO）测定石灰性土壤C、N时存在问题的探讨[J].内蒙古农业大学学报（自然科学版），2011，32（3）;161—167.

[3]杨亚丽，蔡顺林.流动分析法与凯氏定氮法测定植物全氮的比较[J].玉溪师范学院学报，2016，32（8）;51～54.

[4]张英利，许安民，尚浩博，等.AA3型连续流动分析仪测定土壤和植物全氮的方法研究[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2006，34（10）;128—129.

[5]孙明，费丽莹，姜莹.连续流动法测定总氮中样品的消化温度和时间的确定[J].现代农业科技，2009（9）;159～161.

[6]王鹏，戴亚，吕祥敏，等.用流动分析仪测定烟田土壤中的全氮、全磷[J].烟草科技，2004（12）;28～35.