关于自动凯氏定氮仪用于测定土壤碱解氮的疑问与验证

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0363

摘要/Abstract

摘要：

随着现代仪器的迅速发展，诸多研究认为采用自动凯氏定氮仪可以代替碱解扩散法测定土壤碱解氮，对此笔者有一些疑问。为了解开这些疑惑，也为了进一步研究自动凯氏定氮仪用于测定土壤碱解氮的可行性，笔者进行了验证实验。用自动凯氏定氮仪和传统方法测定自制土壤样品碱解氮含量，并分析2种方法测定结果之间的相关性和差异性，以及硝态氮测定结果的准确性。结果表明：在设定的试验条件下，无论加与不加还原剂，2种方法的测定结果均呈极显著相关关系，但75%以上的土壤样品测定值具有显著差异性；与碱解扩散法相比，自动凯氏定氮仪测得的结果与硝态氮含量相关程度更高。自动凯氏定氮仪测定的“土壤碱解氮”不能等同于碱解扩散法测定的“土壤碱解氮”，但其测定结果仍可以作为一个新的测定指标，应用于生产实践。

关键词: 土壤, 碱解氮, 硝态氮, 自动凯氏定氮仪, 碱解扩散法

Abstract:

With the developing of modern analytical instruments, a new method was adopted to analyze the value of soil alkaline hydrolytic nitrogen by using the Kjeldahl apparatus instead of alkali solution diffusion method. The similarities and differences between the results of the two methods should be clarified. So the verifying experiment in which automatic Kjeldahl nitrogen azotometer was used to determine the value of alkaline hydrolytic nitrogen of soil was carried out. The content of alkaline hydrolytic nitrogen in soil was determined by both automatic Kjeldahl azotometer and the traditional method, and the correlation and difference of the two methods, as well as the accuracy of nitrate nitrogen determination were analyzed. The results showed that over 75% of the soil samples had significantly different testing values with or without reducing agent under the two methods. Meanwhile, there was a significantly positive correlation between the results of the two methods. The results obtained by automatic Kjeldahl azotometer had higher correlation with the content of nitrate nitrogen than the traditional method. In summary, the soil alkaline hydrolytic nitrogen measured by automatic Kjeldahl azotometer could not be equated to that measured by alkali solution diffusion method, but the testing result still can be taken as a new index for measurement and applied in actual soil analysis.

Key words: soil, alkaline hydrolytic nitrogen, nitrate nitrogen, automatic Kjeldahl azotometer, alkali solution diffusion method

杨爽, 杨春蕾. 关于自动凯氏定氮仪用于测定土壤碱解氮的疑问与验证[J]. 中国农学通报, 2023, 39(14): 67-73.

YANG Shuang, YANG Chunlei. Determination of Soil Alkaline Hydrolytic Nitrogen by Automatic Kjeldahl Azotometer: Questions and Verification[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(14): 67-73.

图/表 6

参考文献 12

[1]	鲍士旦. 土壤农化分析(第3版)[M]. 北京: 中国农业出版社, 2005:81-107.
[2]	石欣. 凯氏定氮仪测定土壤中水解性氮含量[J]. 宁夏农林, 2018, 59(11):55-58.
[3]	郑福丽, 谭德水, 马征, 等. 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[J]. 山东化工, 2019, 48(9):120-121.
[4]	尹献远, 徐霄, 余丽丽. 全自动凯氏定氮仪测定土壤碱解氮的探讨[J]. 浙江农业科学, 2012(8):1185-1187.
[5]	栾慧, 刘红, 高一娜, 等. 土壤速效氮测定方法的改进[J]. 湖南农业科学, 2017(3):88-89,93.
[6]	马怡飞, 柯艳, 康文贵, 等. 凯氏定氮法测定土壤中水解性氮样品处理条件的三维响应曲面优化[J]. 化学分析计量, 2018, 27(5):68-71.
[7]	魏娜. 两种土攘碱解氮测定方法比较[J]. 西藏农业科技, 2014, 36(1):30-34.
[8]	王晓岚, 卡丽毕努尔, 杨文念. 土壤碱解氮测定方法比较[J]. 北京师范大学学报(自然科学版), 2010, 46(1):76-78.
[9]	孙又宁, 保万魁, 余梅玲. 自动定氮仪碱解蒸馏法测定土壤中水解性氮含量[J]. 中国土壤与肥料, 2007(5):64-66.
[10]	莎娜, 张三粉, 骆洪, 等. 两种土壤碱解氮测定方法的比较[J]. 内蒙古农业科技, 2014(6):25-26,33.
[11]	查同刚. 土壤理化分析[M]. 北京: 中国林业出版社, 2017:92-94.
[12]	千信子, 何贵卿. 关于土壤水解氮测定的几个问题[J]. 黑龙江农业科学, 1981(4):46-51.

文献	试验对象	实验条件	实验结论
[2]	GBW07459 GBW 07460 GBW 07414a	称样量3 g，加入1 g硫酸亚铁还原剂，水体积50 mL， 10 mol/L的NaOH体积40 mL，蒸馏效率80%，蒸馏体积150 mL。蒸馏时间未交代。	凯氏定氮仪测定土壤中水解性氮，方法准确性好、精密度高，适合于大批量样品快速检测分析的需要。
[3]	GBW 07414a GBW 07415a GBW 07460 GBW 07461	称样量4.0 g，水体积5 mL， 10 mol/L的NaOH体积10 mL，蒸馏时间4 min。蒸馏效率未交代。	自动定氮仪测定土壤水解性氮实验结果的准确性和精密度符合检测方法要求。
[4]	GBW07413 10个普通土样	称样量1~2 g，水体积60 mL，40%的NaOH体积50 mL。蒸馏时间未交代。	不添加还原剂情况下，碱解蒸馏法与碱解扩散法测得的结果与真实值基本吻合，但碱解蒸馏法稳定性更好。
[5]	GBW37458 (ASA-7) 9个东北黑土	称样量2.0 g，3.5 mol/L的氢氧化钠溶液、 60%的蒸馏效率。蒸馏时间和加入氢氧化钠体积未交代。	不添加还原剂的情况下，2种方法测定结果相差不大，且与土壤标准物质的标准值接近，凯氏定氮仪法精密度更高。
[6]	GBW 07416a GBW 07459 GBW07415a	称样量2.0 g，Zn-FeSO₄还原剂1.0 g，不加水， 2.7 mol/L的NaOH体积10 mL， 100%的蒸馏效率，蒸馏时间5 min。	凯氏定氮仪测定结果与标准值相符，且测定结果的准确度和精密度均优于碱解扩散法。
[7]	GBW 07412a GBW 07413a GBW07414a GBW07415a 20个自制土样	称样量2.0 g，用少许蒸馏水冲洗粘在内壁上的样品， 4.0 mol/L的NaOH体积20 mL，蒸馏时间4 min。蒸馏效率未交代。	自动定氮仪测定土壤碱解氮的结果与碱解扩散法具有很好的一致性。
[8]	GBW07412 GBW07413 GBW07415 GBW07416 5个自制土样	称样量1.0 g，Zn-FeSO₄还原剂1.2 g，水体积30 mL，4 mol/L的NaOH体积10 mL，蒸馏时间为3.5 min，蒸馏效率为40%。	扩散吸收法与碱解蒸馏法测定结果一致，碱解蒸馏法可用于碱解氮的分析。
[9]	GBW07412 GBW07413 GBW07415 GBW07416 6个国标样	称样量2.0 g，4.5 mol/L的NaOH体积10 mL，蒸馏时间3.5 min。蒸馏效率未交代。	碱解蒸馏法与碱解扩散法检验结果完全一致，且碱解蒸馏法操作简便、快捷、干扰小、精度高、准确性好。
[10]	GBW07420 GBW07422 5个自制土样	称样量1.0 g，Zn-FeSO₄还原剂1.5 g，水体积25 mL， 3.5 mol/L的NaOH体积15 mL，蒸馏时间3.5 min，蒸馏效率为40%。	碱解扩散吸收法与凯氏碱解蒸馏法测定结果没有差异，凯氏碱解蒸馏法可用于碱解氮的分析。

文献	试验对象	实验条件	实验结论
[2]	GBW07459 GBW 07460 GBW 07414a	称样量3 g，加入1 g硫酸亚铁还原剂，水体积50 mL， 10 mol/L的NaOH体积40 mL，蒸馏效率80%，蒸馏体积150 mL。蒸馏时间未交代。	凯氏定氮仪测定土壤中水解性氮，方法准确性好、精密度高，适合于大批量样品快速检测分析的需要。
[3]	GBW 07414a GBW 07415a GBW 07460 GBW 07461	称样量4.0 g，水体积5 mL， 10 mol/L的NaOH体积10 mL，蒸馏时间4 min。蒸馏效率未交代。	自动定氮仪测定土壤水解性氮实验结果的准确性和精密度符合检测方法要求。
[4]	GBW07413 10个普通土样	称样量1~2 g，水体积60 mL，40%的NaOH体积50 mL。蒸馏时间未交代。	不添加还原剂情况下，碱解蒸馏法与碱解扩散法测得的结果与真实值基本吻合，但碱解蒸馏法稳定性更好。
[5]	GBW37458 (ASA-7) 9个东北黑土	称样量2.0 g，3.5 mol/L的氢氧化钠溶液、 60%的蒸馏效率。蒸馏时间和加入氢氧化钠体积未交代。	不添加还原剂的情况下，2种方法测定结果相差不大，且与土壤标准物质的标准值接近，凯氏定氮仪法精密度更高。
[6]	GBW 07416a GBW 07459 GBW07415a	称样量2.0 g，Zn-FeSO₄还原剂1.0 g，不加水， 2.7 mol/L的NaOH体积10 mL， 100%的蒸馏效率，蒸馏时间5 min。	凯氏定氮仪测定结果与标准值相符，且测定结果的准确度和精密度均优于碱解扩散法。
[7]	GBW 07412a GBW 07413a GBW07414a GBW07415a 20个自制土样	称样量2.0 g，用少许蒸馏水冲洗粘在内壁上的样品， 4.0 mol/L的NaOH体积20 mL，蒸馏时间4 min。蒸馏效率未交代。	自动定氮仪测定土壤碱解氮的结果与碱解扩散法具有很好的一致性。
[8]	GBW07412 GBW07413 GBW07415 GBW07416 5个自制土样	称样量1.0 g，Zn-FeSO₄还原剂1.2 g，水体积30 mL，4 mol/L的NaOH体积10 mL，蒸馏时间为3.5 min，蒸馏效率为40%。	扩散吸收法与碱解蒸馏法测定结果一致，碱解蒸馏法可用于碱解氮的分析。
[9]	GBW07412 GBW07413 GBW07415 GBW07416 6个国标样	称样量2.0 g，4.5 mol/L的NaOH体积10 mL，蒸馏时间3.5 min。蒸馏效率未交代。	碱解蒸馏法与碱解扩散法检验结果完全一致，且碱解蒸馏法操作简便、快捷、干扰小、精度高、准确性好。
[10]	GBW07420 GBW07422 5个自制土样	称样量1.0 g，Zn-FeSO₄还原剂1.5 g，水体积25 mL， 3.5 mol/L的NaOH体积15 mL，蒸馏时间3.5 min，蒸馏效率为40%。	碱解扩散吸收法与凯氏碱解蒸馏法测定结果没有差异，凯氏碱解蒸馏法可用于碱解氮的分析。

指标	最小值	最大值	均值	标准差	变异系数/%
pH	3.99	8.26	5.72	1.26	22.00
有机质/(g/kg)	5.42	57.04	35.33	11.24	31.80
硝态氮/(mg/kg)	0.60	79.30	40.42	21.51	53.20

指标	最小值	最大值	均值	标准差	变异系数/%
pH	3.99	8.26	5.72	1.26	22.00
有机质/(g/kg)	5.42	57.04	35.33	11.24	31.80
硝态氮/(mg/kg)	0.60	79.30	40.42	21.51	53.20

样品编号	不加还原剂			加还原剂
样品编号	新碱解蒸馏法/(mg/kg)	碱解扩散法/(mg/kg)	相对相差/%	新碱解蒸馏法/(mg/kg)	碱解扩散法/(mg/kg)	相对相差/%
1	104.91±2.45b	118.50±3.96a	12.16	129.53±3.74b	143.90±4.53a	10.51
2	112.62±0.90b	131.80±1.27a	15.70	150.16±5.44a	137.11±6.29b	9.09
3	93.23±0.41b	114.82±0.51a	20.76	144.94±3.50a	127.04±3.77b	13.16
4	100.94±1.53b	115.33±2.53a	13.31	111.38±0.94a	117.99±1.26a	5.76
5	107.40±0.36b	131.04±0.51a	19.83	134.75±1.84b	145.91±2.64a	7.95
6	137.23±0.48b	177.94±0.76a	25.83	165.83±2.45a	173.59±3.37a	4.57
7	213.56±0.11b	242.06±0.13a	12.51	263.03±2.63a	246.54±2.96a	6.47
8	104.91±2.43a	109.11±4.24a	3.92	143.70±5.38a	127.04±6.29b	12.31
9	119.09±1.44b	174.89±3.07a	37.97	145.94±2.40b	184.91±3.77a	23.56
10	86.77±0.79b	112.79±1.31a	26.09	113.87±3.62b	123.71±5.16a	8.28
11	47.98±1.87b	63.37±3.80a	27.63	80.30±2.23a	70.44±2.52b	13.08
12	23.37±0.97a	12.69±0.76b	59.23	29.83±1.61a	20.13±2.95b	38.83
13	49.23±0.92b	58.30±1.44a	16.88	53.20±0.95b	59.12±1.26a	10.54
14	128.28±0.18b	140.42±0.25a	9.03	165.83±3.16a	171.07±4.47a	3.11
15	113.87±0.76b	139.41±1.27a	20.17	155.38±2.57a	157.18±3.72a	1.15
16	106.16±2.17b	130.57±3.49a	20.63	160.11±1.19a	147.67±1.76b	8.08