土壤有机质的含量是衡量土壤肥力高低的重要指标之一,他能促使土壤形成结构,改善土壤物理、化学及生物学过程的条件,提高土壤的吸收性能和缓冲性能,同时它本身又含有植物所需要的各种养分。

范围

      本实验方法适用于土壤有机质的测定和土壤碳氮比的计算。

基本原理

      土壤有机质包括各种动植物残体以及微生物及其生命活动的各种有机产物,它在土壤中 的累积、移动和分解的过程是土壤形成作用中最主要的特征。土壤有机质不仅能为作物提供 所需的各种营养元素,同时对土壤结构的形成和改善土壤物理性状有决定作用,因此是一项 基础分析项目。土壤有机质的分析采用测定有机碳再乘以一定换算系数而求得。土样用重铬 酸钾加热消煮,使有机质中的碳氧化成二氧化碳,而重铬酸离子被还原成三价铬离子,剩余 的重铬酸钾用硫酸亚铁铵标准溶液滴定,然后根据有机碳被氧化前后重铬酸离子量的变化, 就可算得有机碳和有机质的含量。

试剂

      1、重铬酸钾标准溶液:0.8000mol/L,称取经 150℃烘干 2h 的 39.2248g 重铬酸钾(K2Cr2O7), 精确至 0.0001g,加 400mL 水,加热溶解,冷却后,加水稀释至 1000mL。

      2、硫酸亚铁铵标准溶液:0.2mol/L,称取 80g 硫酸亚铁铵[Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O],溶解于 水,加 15mL 硫酸(ρ1.84g/mL),再加水稀释至 1000mL。

      标定:吸取 10.00mL 重铬酸钾标准溶液置于 250mL 锥形瓶中,加入 40mL 水和 10mL 硫 酸(1+1),再加 3 滴~4 滴邻菲啰啉指示剂,用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至溶液由橙黄色经蓝 绿色至棕红色为终点。同时做空白试验。

硫酸亚铁铵标准溶液浓度按下式计算:

式中:
C——硫酸亚铁铵标准溶液浓度,mol/L;
C1——重铬酸钾标准溶液浓度,mol/L;
V1——重铬酸钾标准溶液体积,mL;
V2——硫酸亚铁铵标准溶液用量,mL;
V0——空白试验消耗硫酸亚铁铵标准溶液体积,mL。

      3、N-苯基邻胺基苯甲酸指示剂:称取 0.2g N-苯基邻胺基苯甲酸(C13H11O2N),溶于 100mL 2g/L 碳酸钠溶液中,稍加热并不断搅拌,促使浮于表面的指示剂溶解。

      4、邻菲啰啉指示剂:称取 1.485g 邻菲啰啉(C12H8N2·H2O)和 0.695g 硫酸亚铁 (FeSO4·7H2O),溶于 100mL 水中,形成的红棕色络合物贮于棕色瓶中。

      5、硫酸,(ρ 1.84g/mL)。

      6、硫酸银,研成粉末。

仪器

      硬质试管,25mm×100mm,注射器,5mL,油浴锅,内装固体石蜡或植物油。温度计,250℃。铁丝笼架,形状与油浴锅配套,内设若干小格,每格内可插一支试管。锥形瓶,250mL。

试样制备

      风干粉末土样,粒度小于 0.149mm。称样测定时,另称取一份试样测定吸附水,最后换 算成烘干样计算结果。

操作步骤

      1、用减量法称取 0.1000g~0.5000g(精确至 0.0001g)通过 0.149mm 筛孔的风干土样置于硬 质试管中,加入 0.1g 硫酸银。加入 5.00mL 0.8000mol/L 重铬酸钾标准溶液,再用注射器注入 5mL 硫酸,小心旋转摇匀。

      2、先将油浴锅加热至 185℃~190℃,将盛有土样的硬质试管插入油浴锅内的铁丝笼架中加 热,控制油浴锅内温度在 170℃~180℃,并使溶液保持沸腾 5min。取出铁丝笼架,待硬质试 管稍冷后,用干净纸擦净试管外部的油液。如煮沸后的溶液呈绿色,表示重铬酸钾标准溶液 用量不足,应再少称土样重做。

      3、如溶液呈橙黄色或黄绿色,则冷却后将试管内的混合物洗入 250mL 锥形瓶中,瓶内体积 控制在 60mL~80mL 左右,加入 3 滴~4 滴邻菲啰啉指示剂,用 0.2mol/L 硫酸亚铁铵标准溶液 滴定至溶液由橙黄色经蓝绿色到棕红色为终点。如用 N-苯基邻胺基苯甲酸指示剂,则变色过 程由棕红色经紫色到蓝绿色为终点。

      4、每批分析时,必须做 2 个~3 个空白试验,空白试验不加土样,但加入 0.1g~0.5g 石英砂, 其他操作步骤与土样分析完全相同。

结果计算

      土壤有机碳含量按(1)式计算,有机质含量按(2)式计算:

土壤测定

      式中:

WC.O——有机碳含量,g/kg;
Wo.m——有机质含量,g/kg;
0.8000——重铬酸钾标准溶液浓度,mol/L;
5.00——重铬酸钾标准溶液体积,mL;
V0——空白试验消耗硫酸亚铁铵标准溶液体积,mL;
V——土样试验消耗硫酸亚铁铵标准溶液体积,mL;
0.003——1/4 碳原子的毫摩尔质量 g/m mol;
1.1——氧化校正系数;
1.724——有机碳换算成有机质系数;
m——风干土样质量,g;
K——风干土样换算成烘干土样的水分换算系数。

土壤有机质碳氮比按(3)式计算:

允许差

      样品进行两份平行测定,取其算术平均值,取一位小数。两份平行测定结果允许差按表 1 规定。

测定允许差


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