植物全氮的测定-上海液质检测平台

植物体内氮主要以蛋白质、氨基酸或酰胺等有机态存在，加上数量不等的硝态氮。有条件的实验室现在也常采用杜马氏（Dumas）方法的自动定氮仪。该法是将植物样品充分燃烧，植物所有形态的氮均转化为氮气（N2），通过计量氮气的体积来计算样品中的全氮量（Bergerson，1980）。该法的主要缺点是仪器太贵，不能普及。植物全氮测定通常均用开氏法（Kjedahl）法，即用浓硫酸和混合加速剂或氧化剂消煮样品，将有机氮转化为铵态氮后用蒸馏滴定法测定。混合加速剂（K2SO4或Na2SO4—CuSO4—Se）无疑能有助于快速分解植物样品。近年来氧化剂的使用，特别是HCIO4，H2O2又引起人们的重视。因为H2SO4—HCIO4，H2SO4—H2O2的消化液，均可同时测定N、P、K等多种元素，有利于自动化装置的使用。前者氧化剂的作用过于激烈，容易造成氮的损失，使测定结果不够稳定可靠；后者如果控制好H2O2用量、滴加的次数和滴加的速度，使氧化作用不要太强，达到氧化还原的平衡，可以防止氮的损失，此法的主要特点是一次消煮，可以同时测定N、P、K等多种元素。

对于含硝态氮较高的样品，全氮量通常是将硝态氮与开氏法单独测定的氮加在一起，其数值与杜马氏方法测定的结果并不一致，但两者可以有一定的比例（Simonne，1998）。若要使开氏法的测定结果包括硝态氮，一般需要将硝态氮还原成为铵态氮，然后再进行开氏定氮。其做法通常是在样品消化前，先用含有水杨酸的浓硫酸处理，使硝态氮在室温下与水杨酸生成硝基水杨酸，再用硫代硫酸钠或锌粉使硝基水杨酸还原为氨基水杨酸；此外，也有先用金属铬粒在酸性条件下还原硝态氮。然后进行H2SO4—混合加速剂法消煮分解，将全部有机氮（包括氨基水杨酸）转化为铵盐。此处不能用H2SO4—H2O2法分解含有大量硫代硫酸钠或锌粉还原剂的样品。该法得到的待测溶液也不能用比色法测定氮和磷。因此在选择溶液中元素（包括氮）测定方法时应该考虑样品的分解方法，两者应该相互匹配。对蔬菜作物和其它可能含量高浓度硝态氮的样品，研究植物全氮含量时，应考虑测定方法的差异。

待测液铵态氮的测定，习惯上多采用半微量蒸馏法。该法较为快速、准确。若要进行大批样品的分析，最简单的方法是采用扩散法，所需设备简单，操作所费人力少，准确度也能符合常规分析的要求。此外也可以用氨气敏电极法测定，因消化液酸度很大，碱的加入量必须保证最后测定时，溶液pH大于11。靛酚蓝比色法测定铵态氮的灵敏度很高，形成的显色液为真溶液，若最后显色液浓度过高，可以直接稀释后比色测定，用自动比色仪测定十分方便；其缺点是催化剂硝普钠有剧毒，使用时要十分小心。上述方法的测定原理、步骤、主要注意事项可参考土壤分析部分。植物样品消煮液中铵离子测定，也常常使用下面介绍的奈氏（Nessler）比色法。该法较简单、快速。需要强调的是植物全氮含量远高于土壤中的氮，除了因消煮方法不同要注意不同的干扰因子外，样品的稀释倍数、中和待测液酸度的碱量也不尽相同。另外，空气及测定环境中气态的氨很容易被强酸溶液吸收而导致空白值增大，氨的污染应引起我们足够的重视。因此实验室中测定氮的含量时，应注意环境的清洁，如实验过程中不能抽烟，不能使用氨水等能挥发出氨的试剂，注意实验室不宜离卫生间太近等。

 一、（不包括硝态氮，H2SO4-H2O2消煮，奈氏比色法）

 方法原理  

植物样品在浓H2SO4溶液中，历经脱水碳化、氧化等一系列作用，而氧化剂H2O2在热浓H2SO4溶液中分解出的新生态氧（H2O2→H2O2+【O】）具有强烈的氧化作用，分解H2SO4没有破坏的有机物和碳。使有机氮、磷等转化为无机铵盐和磷酸盐等，因此可以在同一消煮液中分别测定N、P、K等元素的联合测定。该消煮液除可用半微量蒸馏法定氮外，还可用奈氏比色法测定溶液中氮的含量。奈氏（Nessler）比色法的原理如下

待测液中的铵在pH=11的碱性条件下，与奈氏试剂作用生成橘黄色配合物，其反应式如下

上述显色过程受溶液pH的影响很大，溶液pH=4时不显色，从pH=4一11之间随pH升高而颜色加深，pH=11时显色完全，其橘黄色的深浅在显色液NH4+一N的浓度在0.23mg·L-时符合比耳定律。凡是在测定溶液中引起混浊的物质中Ca2+、Mg2+、Fe3+S2—以及酮、等，在植物分析中主要是Ca2+、Mg2+离子的干扰，可加酒石酸钠配合掩。

 主要仪器  开氏瓶（100mL）、控温消化炉、721分光光度计。

 试剂

（1）浓H2SO4。

（2）300g·L-1H2O2。

（3）100gL--酒石酸钠溶液。

（4）100g·L-1KOH溶液。

（5）奈氏试剂。溶解Hgl245.0g和KI35.0g于少量水中，将此溶液洗入1000mL容量瓶，加入KOH112g，加水至800mL，摇匀，冷却后定容。放置数日后，过滤或将上清液虹吸入棕色瓶中备用。

（6）100μg·mL-1N（NH4+—N）标准溶液。称取烘干NH4CI（分析纯）0.3817g溶于水中，定容为1000mL，此为100gg·mL-1N（NH4+—N）贮备液。用时吸上述溶液50mL，稀释至500mL，即为10μg·mL-1N（NH4+—N）工作液。

 操作步骤  

称磨细烘干的植物样品（过0.25～0.5mm筛）0.1000~0.2000g，置于100mL的开氏瓶或消化管中，先用水湿润样品，然后加浓HSO5mL，轻轻摇匀（最好放置过夜），瓶口放一个弯颈漏斗，在消化炉上先低温缓缓加热，待浓硫酸分解冒白烟逐渐升高温度。当溶液全部呈棕黑色时，从消化炉上取下开氏瓶，稍冷，逐滴加入300g·L~H2O2 10滴，并不断摇动开氏（班），以利反应充分进行。再加热至微沸10~20min，稍冷后再加入H 2O2  5~10滴。如此反复2~3次，直至消煮液呈无色或清亮色后，再加热5～10min，以除尽过剩的双氧水（#2）。取出开氏瓶冷却，用少量水冲洗小漏斗，洗液洗入瓶中。将消煮液用水定容至100mL，取过滤液（或取放置澄清的上清液）供N、P、K等元素的测定。消煮时应同时做空白试验以校正试剂误差。

取上述待测液1~5mL（#3），置于50mL容量瓶中，加100g·L~'酒石酸钠溶液2mL，充分摇匀（#4），再加入100g·L-1 KOH溶液中和溶液中的酸（KOH的加入量可这样确定另取一份待测溶液，以酚酞作指示剂，测定中和这份溶液所需KOH的mL数），加水至40mL，摇匀，加奈氏试剂2.5mL，用水定容后充分摇匀。30min后用分光光度计比色，波长为420mm。

在样品测定的同时需做空白试验，以校正试剂误差。

标准曲线的制作。分别吸取10μg·mL-'N（NH4+—N）标准液0、2.50、5.00、7.50、10.00、12.50mL置于6个50mL容量瓶中，显色步骤同上样品测定。此标准系列浓度分别为0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5yg·mL-l N（NH4+—N），在420mm波长处比色。以空白消煮液显色后，调节仪器零点。

 结果计算

 

注释

注1.H2O2滴加时应直接滴入瓶底溶液中，若滴在瓶壁上，H2O2会很快分解，失去氧化效果。

注2.溶液中残余的H2O2需要加热分解除去，否则会影响N、P的比色测定。

注3.如果待测液中氮含量太高，可将消煮液先稀释后，再吸取稀释液进行测定。

注4.奈氏比色法测定氮，常受钙、镁离子的干扰，又因在碱性溶液中显色，显色后又非真溶液，故每加入一种试剂，必须充分摇匀，勿使局部浓度太高而产生混浊。当氨浓度太高时，也会产生混浊，此时必须减少待测液用量，或经稀释后，用稀释液进行显色。