水稻育秧基质水解氮含量测定方法的探讨

杨 勇 王立艳 赵 杰 李梦琪 金修宽 袁文娅 冯瑞光 王景余

（1.天津市农作物研究所/天津市农作物遗传育种重点实验室 天津 300384；2.天津市农业科学院 天津 300380）

水稻是世界三大粮食作物之一，同时也是我国主要的粮食作物[1]。 天津市粮食作物面积为33.93 万hm2，其中水稻种植面积为4.55 万hm2[2]，天津市水稻种植主要集中在宝坻区、宁河区和津南区。 天津水稻种植方式正在向规模化、轻简化、机械化方向转型。 因此，水稻机械化移栽技术成为重要方向之一[3]。

水稻秧苗质量直接影响其生长发育与产量的形成[4]。 近年来，基质育苗技术为水稻秧苗健康生长提供了有力保障， 已逐渐成为一种培育壮苗的主要方式[5]。 基质育秧与传统育秧相比具有天然的优势，其避免了传统育秧方式中营养土作为育苗基质存在的取土难、破坏耕层、容重大等问题的制约[6-7]。 适宜的育秧基质为秧苗提供较好的生长条件，有利于水稻秧苗根系发育，为培育大田高质量群体奠定良好基础，是水稻机插秧高产稳产的关键。 筛选合适的育秧基质， 是推动机插水稻大规模普及的一项关键技术[8]。基质育秧过程中本身的理化指标， 决定着其在育秧过程中的可行性。 而在这些指标中，基质水解氮作为基质化学性状指标， 在国内一直没有统一的测定方法。 鉴于此，选用天津市水稻育秧中常用的几种育秧基质，对其水解氮含量测定方法进行了试验研究，以期进一步合理评价基质养分状况， 为高品质稻米生产提供可靠的技术支撑， 可以更好的应用于天津市农业生产。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验采用天津市水稻育秧基质， 供试基质分别为基质1 号（蛭石）、基质2 号（蛭石、珍珠岩、草炭）、基质3 号（蛭石、珍珠岩）和新型基质（菌棒、蛭石、珍珠岩）。

1.2 试验设计

试验于2020 年2～6 月在天津市农业科学院农业资源与环境研究所重点实验室进行。 基质粒型分为1 mm 和2 mm；风干基质称样量分为0.5 g 和1.0 g。

1.3 仪器与设备

电子天平（精度为0.01 g）， 恒温箱 ［工作温度（40±1）℃］，土样筛（2 mm），扩散皿，酸式滴定管。

1.4 试剂

①1.8 mol/L 氢氧化钠溶液；②20 g/L 硼酸溶液；③定氮混合指示剂； ④0.01 mol/L 盐酸标准溶液：分别称取0.066 g 甲基红和0.099 g 溴甲酚绿于玛瑙研钵中， 加入少量95%乙醇， 研磨至指示剂全部溶解后， 加95%乙醇至100 mL。 此溶液应用稀盐酸或稀氢氧化钠调节pH 至4. 5；⑤硫酸亚铁粉：将硫酸亚铁磨细，通过0.25 mm 孔径筛。

1.5 方法原理

在扩散皿中， 基质在强碱性环境和硫酸亚铁存在条件下进行水解还原， 使易水解态氮和硝态氮转化为氨气被硼酸吸收，用标准酸滴定吸收液中的氨，根据标准酸的消耗量计算水解氮的含量[9]。

1.6 测定步骤

（1）称取通过1 mm 和2 mm 两种孔径筛的风干基质0.5 g 和1.0 g，置于扩散皿外室，再称取1.00 g硫酸亚铁粉末于外室，轻轻旋转扩散皿，使硫酸亚铁粉末与基质样混匀，并均匀地铺平。

（2）吸取硼酸指示剂溶液3 mL 放于扩散皿内室。

（3）在扩散皿外室边缘涂上凡士林碱溶液，盖上毛玻璃，旋转数次，使皿边与毛玻璃完全黏合，再渐渐转开毛玻璃一边，使扩散皿外室露出一条狭缝，迅速加入1.8 mol/L NaOH 溶液10.0 mL， 立即盖严，轻轻旋转扩散皿，让碱溶液盖住所有基质。

（4）再用橡皮筋圈紧，使毛玻璃固定。 小心平放于（40±1）℃恒温箱中，保温24 h。

（5）用0.01 mol/L 盐酸标准溶液滴定内室硼酸中吸收的氨量，颜色由蓝变紫红即达终点。 滴定时应用细玻璃棒搅动内室溶液，不宜摇动扩散皿，以免溢出。

（6）在样品测定的同时进行空白试验。

1.7 结果计算

式中，C——酸标准溶液浓度（mol/L）；V——滴定基质消耗标准酸体积 （mL）；V0——滴定空白消耗标准酸体积（mL）；m——基质质量（g）；14.0——氮的摩尔质量（g/mol）；1 000——每“g”换算成每“kg”质量。

2 结果与分析

2.1 粒型对基质水解氮测定的影响

从表1 可以看出，4 种基质水解氮的含量不同、粒型的值不同，基质1 号和基质3 号表现为2 mm 粒型比1 mm 粒型水解氮含量分别增加了2.79%和2.01%；基质2 号和新型配方基质2 mm 粒型比1 mm粒型水解氮含量分别降低了0.58%和1.65%。 参考《LY/T 1228-2015 森林土壤氮的测定》中规定，当测定值＞200 mg/kg 时，相对偏差＜5%，这4 种基质的2 种粒型水解氮含量相对偏差均＜5%， 表明基质粒型为2 mm 或1 mm 对基质水解氮含量的影响不大。

表1 不同粒型对基质水解氮测定的影响

2.2 称样质量对基质水解氮测定的影响

从表2 可以看出，4 种基质水解氮含量均表现出称样质量0.5 g 的要高于1.0 g 的处理， 且称样质量0.5 g 的处理的水解氮含量分别比称样质量1.0 g的处理高出9.56%、23.80%、30.19%、26.26%。 结果表明，对于水稻育秧基质，水解氮含量一般在500 mg/kg以上， 同时考虑到育秧基质种类存在一定的特殊性， 不同于土壤样品的均一性， 而且基质样品由于本身的蓬松特性， 所以建议当育秧基质水解氮含量在500 mg/kg 以上时，采用称样质量为0.5 g 的标准。

表2 不同称样质量对基质水解氮测定的影响

2.3 粒型和称样质量对基质水解氮测定的影响

在本试验中，草炭、菌棒、蛭石和珍珠岩均做了两种粒型的处理。 从试验结果可以看出，不同粒型对于同一种基质相同称样质量， 其水解氮含量变化不大；但不同称样质量对于同一种基质相同粒型比较，4 种基质均表现出称样质量为0.5 g 时的水解氮含量要高于称样质量为1.0 g 时的水解氮含量，表明称样质量对于水稻育秧基质水解氮含量测定具有较大的影响。 考虑到在满足测定条件下，尽量保持物质结构不被破坏，建议基质粒型选择2 mm。

3 结论与讨论

国内现行关于水稻育秧基质的检测标准还不完善，有些测定上采用《NY/T 2118-2012 蔬菜育苗基质》，而该方法中水解性氮的测定引用标准为《LY/T 1228-2015 森林土壤氮的测定》 中水解性氮的测定， 水稻育秧基质和森林土壤相比， 两者在组份上存在很大的区别， 鉴于基质本身样品来源复杂且样品较蓬松的属性， 结合水稻育秧基质适宜水解氮含量范围在1 500 mg/kg 以下时，有利于秧苗的生长发育，本试验对影响水解氮测定的两个关键因素， 即基质粒型和称样质量进行了研究，试验结果表明，针对天津水稻育秧基质水解氮测定时， 可采用基质粒型为2 mm，称样质量为0.5 g；如果水解氮含量在300～500 mg/kg时，可适当增大称样质量到1.0 g。