7土壤微量元素测定

＜1.0 1.0-1.5 1.6-3.0 3.1-5.0 ＞5.0 1.5
＜0.5 0.5-1.0 1.1-2.0 2.1-5.0 ＞5.0 0.5
＜1.0 1.0-2.0 2.1-4.0 4.1-6.0 ＞6.0 2.0
＜0.1 0.1-0.2 0.3-1.0 1.1-1.8 ＞1.8 0.2
注：* 适用于酸性土；** 适用于石灰性土壤
土壤样品经王水消化后直接用四氟硼酸根电极测定 硼含量，使土壤硼的测定大为减化。由于该法测定硼的浓 度范围宽，也被用植物样品中硼的测定。
硼与铍试剂II所形成成的络合物可以产生极谱还原 波，利用这一原理进行土壤有效硼的示波极谱测定也有报 导。
间接电位滴定测定硼的方法是利用硼与甘露醇形成 硼酸酯，释放出一个质子后，以pH电极作为批示电极，用 强碱进行电位滴定的过程。由于此法只能用于分析含硼量 0.1-1.0mg/kg的高硼样品，对于土壤样品和硼含量低的植物 样品则不适宜。
有效养分提取方法
1、中性盐（交换态）： Fe、Mn --- 1 mol L-1 NH4OAc（Fe：pH 4.8；Mn：pH 7.0） Zn --- 1 mol L-1 KCl
Cu --- 交换态不易解吸（有机吸附） 2、稀HCl（0.1 mol L-1 HCl ）：
1：5，90min（常用）
土壤有效微量元素测定
杨俐苹 研究员 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所
土壤中微量元素的含量
全量 土壤微量元素全量主要由母质和土壤类型决定。 土壤微量元素含量变幅可达一百至上千倍，而常
量元素变幅很少超过5倍。
我国土壤微量元素全量的含量(mg.kg-1)
元素
硼 钼 锌 铜 锰
含量范围
痕量～500 0.1～6 3-790 3-300 42-5000
（3）反应介质：酸性介质中显色（草酸） （4）干扰离子：
氧化剂：可使姜黄素氧化，显棕色。土壤中主 要为NO3-，大于20 mg L-1有干扰，可碱化后灼烧 除去。 （5）稳定时间：95%酒精中稳定3小时
小结
可测定0.0014~0.06ppm B，吸收峰为550nm。
主要干扰物：较少。 最宜显色温度：55±3℃。稳定时间1~2h。 优点：灵敏度高。 缺点：姜黄素品质，蒸干时间、温度试剂量、溶剂，
4. 放置5min 左右，用定量滤纸过 滤入塑料容器中，滤液必须清 亮。
溶液中硼的测定
硼分析方法进展
主要测定方法简介
（一）分光光度法
硼能与多种有机络合物生成有色络合物，因此，分 光光度法用于硼的测定最广泛。
早期用来测定微量硼的多是蒽醌类显色剂，包括醌 茜素、胭脂红等。这类显色剂 的发色功能团为蒽醌。
D、器皿： 玻璃仪器：配方不同，成分不一 硬质玻璃：硼硅酸玻璃，常含B、Zn 软质玻璃：含B少 石英玻璃：SiO2含量大于99.8%，不含其它元素， 耐高温（1050C），膨胀系数小，但贵！ 塑料：试剂瓶、烧杯、漏斗等 聚乙烯：耐酸碱，但不抗高温 聚四氟乙烯（塑料王）：抗温达240C
E、洗涤要求： 一般需用1mol L-1HCl或HNO3浸泡，然后洗净酸 液，以除去被吸附的离子。也有用EDTA螯合剂 洗涤的。
很低 低
中等 高
很高 临界值
＜0.25 0.25-0.5 0.51-1.0 1.01-2.0 ＞2.0 0.50
＜0.10 0.1-0.15 0.16-0.2 0.21-0.3 ＞0.30 0.15
＜ 1.0 1.0-2.0 2.1-3.0 3.1-5.0 ＞5.0 3.0
＜50 50-100 101-200 201-300 ＞300 100
高20倍。 缺点：要求蒸干，反应条件严格，不易自动化 。
• 土壤有效硼的提取和测定方法：
沸水提取 甲亚胺比色法或姜黄素比色法测定
姜黄素比色法中显色条件：无水条件下形成玫瑰花青苷 甲亚胺比色法注意事项：消除黄色物质干扰
土壤有效铜、铁、锰、锌的测定
一、作物微量元素缺乏症状
缺 锌
缺锰
锰过量
小麦
主要干扰物：F, Al3+, Fe3+, Cu2+； 最宜显色温度：23℃，随温度升高，显色加深。 达到稳定时间：2h. 优点：水溶液中显色，易操作。 缺点：灵敏度较低。 要点：显色液避免与玻璃器皿长时间接触。
（二）姜黄素比色法
方法原理：姜黄素在酸性无水介质中与硼形成玫瑰红色
配合物——玫瑰花青苷，可用乙醇等有机溶剂溶解后 比色测定，最大吸收峰为550nm。
OCH3
CH
HO-
-CH=CH-C
C=CH-CH=
OO
B
O
O
HO-
=CH-CH=C C-CH=CH-
OCH3
CH
=OH+ OCH3
=OH+ OCH3
显色条件：
（1）水分：脱水过程中形成络合物
残余水
颜色
0.3%（V/V） 正常
0.5%（V/V） 下降20%
1.0%（V/V） 下降70%
（2）脱水方法：络合物是在脱水过程中形成的，因 此脱水的温度、蒸发速度都会影响显色。
土壤有效硼的测定
主要内容
概述 土壤硼分析待测液制备 溶液中硼的测定
• 土壤中的B及其有效性：
• 土壤全B：0-500mg/kg
• 有效B： 0-5.0mg/kg（多数0.2-1mg/kg）
• 存在状态：
• 无机B：矿物结构B（电气石）：无效，大量
硼盐：少数，有效
吸附态B：以H3BO3或B(OH)4 -被矿物吸附,有效 • 有机B：含B化合物-有效性不高
D、有机质黄色的干扰： a．活性C脱色：有时会吸附一部分B b．KMnO4氧化：加入KMnO4氧化有机质，多余的
KMnO4可用Vc除去。 c．灼烧除去（碱化后灼烧） d．扣除本底
小结 在pH=5.1~5.3乙酸铵-乙酸缓冲溶液中： 3[甲亚胺] + H3BO3→黄色螯合物 可测定0.05~1ppm B，吸收峰为410~420nm。
（一）甲亚胺比色法
方法原理：
在微酸性介质中，甲亚胺与H3BO3形成黄色络合物， 其水溶液的黄色强度与B浓度成正比，可用吸光光度
法定量（420nm）。
SO3H
OH
NH2 + CHO-
OH
水
SO3H
杨
酸
H酸（8-氨基-1-萘酚-
SO3H N=CH OH
SO3H
甲亚胺试剂
3，6-二磺酸）
显色条件：
（1） 酸度：要求微酸性，用缓冲液NH4OAc-HAc或 NH4H2PO4-(NH4)2HPO4控制。
适度 0.25-0.50 0.4-0.8 mg kg-1
充足 0.50
0.8 mg kg-1
花而不实
缺硼
心腐病
植物缺硼症状
• 硼影响植物代谢活动旺盛的组织和器官，尤其 是近尖端的细胞和分生组织细胞。如主根和侧 根在缺硼条件下，其伸长受到抑制或停滞，根 系呈粗短丛枝状；顶端生长点生长不正常或停 止生长；幼叶畸形，叶和茎变脆，有时有失绿 叶斑或坏死斑，出现木栓化现象；花粉发育异 常，引起落花、不实等现象，使果实发育不能 正常进行。植物在生殖生长阶段的缺硼症状较 营养生长阶段更为明显。
pH低(5.5), 一般pH 5.1-5.8, 显色慢, 稳定时间长。 pH高(6.5), 一般pH 6.0-6.7, 显色快, 稳定时间短。 （2） 显色和稳定时间： pH低（5.5） 显色 2h 稳定 4h pH低（6.5） 显色 0.3-1h 稳定 2-3h （实验中
显色30min）
（3） 显色剂浓度：甲亚胺为黄色，与络合物同， 因此要准确加入。 甲亚胺浓度高，灵敏度也高，最高0.27%， 我国常用0.18%。过高时易线性不好。
平均
64 1.7 100 22 74
我国土壤微量元素有效态含量(mg.kg-1)
元素 硼 钼 锌 铜 锰
含量范围 0-0.5（水溶性硼）
0.02-0.5(Tamm-Mo) 0.1-0.4(DTPA-Zn) 0.2-0.4 (DTPA-Cu)
土壤有效态微量元素的分级和评价指标（mg/kg)
元素 水溶性硼 有效态钼 代换态锰 易还原态锰 有效态锌* 有效态锌** 有效态铜* 有效态铜**
（三）光谱分析法
电感耦合等离子体原子发射光谱法 ICP-AES、 电感耦合等离子体质谱 ICP－MS
Inductively-Coupled-Plasma Atomic Emission Spectrophotometer Mass Spectrophotometer
方便、快捷、设备昂贵
测定硼的主要比色方法 原理及注意事项
•
被有机物吸附的B：有效
B的有效形态： 溶液中的B：H3BO3或B(OH)3，pH7时有B(OH)4 被吸附的B（有机和无机吸附剂）
*吸附B的解吸不用交Fra Baidu bibliotek剂，用水即可浸出，但与溶 液中B不同，具有一定的吸附能。
影响有效硼含量的因素
评价指数（等级）：
轻壤土 粘重土
不足 0-0.25
0-0.4 mg kg-1
（4） 温度：一般认为灵敏度随温度上升而下降， 通常是在室温下反应，样品应与工作曲线在 相同温度下测定。
（5） 干扰物： A、Al3+、Fe3+、Ca2+等：用EDTA掩蔽，但对Fe3+ 不好；也可加氨三乙醇（NTA）。 B、NH4+：可使结果偏高。NH4+少时有正干扰，多 时干扰固定, 因此加入氨缓冲液, 使其干扰恒定。 C、H2O2：加热除去
1960年代后测硼采用较多的是姜黄素法。该法最早 源于1930年代，并在1950年代得以改进，推荐为土壤化学 元素分析方法。这种方法是以硼与草酸介质中姜黄素溶液 在蒸干时形成玫瑰花青甘的显色产物溶于乙醇中作为比色 的依据，已列为我国土壤有效硼的标准分析方法。
（二）电化学分析方法
将样品中的硼氟化，再用四氟硼酸根离子选择电极测 定是60年代末发展起来的一种测定硼的新方法。
土壤硼分析待测液制备
（一）土壤全硼
–碳酸钠熔融法
该方法制备的样品还可用于土壤中磷、钾、硅、 铁、铝等元素的测定
（二）土壤有效硼
–热水；
–水 +（甘露醇，氯化钙等）；
–稀酸类。
热水回流浸提法原理：
1：2土水比在回流情况下煮沸5min，加入Ca2+使分散于水中 的胶体快速沉淀、澄清，过滤后测定溶液中硼。该方法提取的 有效硼与作物生长相关性好。 提取硼的形态：溶液中的B，吸附B，可溶B盐 浸提条件：土液比1:2，沸腾5min 澄清：CaCl2、MgSO4等
有效态
不同价态铁Fe2+、Fe3+，以Fe2+有效 不同价态锰：Mn2+、Mn3+、Mn4+，以Mn2+有效
有效形态：
土壤全锰含量只代表锰的贮备，不能作为供 锰能力指标，常用活性锰表示土壤锰有效性 。
活性锰＝水溶态锰＋交换态锰＋易还原态锰
植 物
氧化
Mn2+
还原
还原
MnO2.nH2O
氧化
歧化
Mn2O3.nH2O
空气的流速、温度等影响显色。
要点：显色液避免与玻璃器皿长时间接触。比色时防
止溶剂蒸发。
方法评述：
甲亚胺法： 优点：快速、简便，在水溶液中显色，适用于自动
化分析。 缺点：灵敏度不太高（>0.8610-4 mg L-1）。 姜黄素法：土壤有效B测定的国家标准方法 优点：灵敏度高（1.810-5 mg L-1），比甲亚胺法约
MnO2
土壤微量元素常见测定方法
原子吸收分光光度法 可见光分光光度法 极谱分析法 ICP X光荧光分析 中子活化分析
微量元素测试上的特殊要求： 特点：含量低、组成复杂。要求分析方法灵敏度 高，操作上要防止污染。 要求： （1）方法灵敏度高：仪器分析、比色法 （2）防止污染：含量少，易污染 A、 环境：最好有专用实验室 B、 试剂：优级纯或分析纯 C、 水：重蒸馏水、高纯水
影响有效养分含量的因素
土壤酸碱度：影响最大 土壤氧化还原电位 土壤通气性 土壤水分状况
我国土壤微量元素含量分布
我国缺锌、缺锰土壤主要分布于北方（包括长江中下游中性 和石灰性土、水稻土） 缺硼和缺钼土壤主要分布于东半部； 大多土壤铜供应适中
土壤微量元素的形态
水溶态：存在土壤溶液中 交换态：吸附于固相表面 螯合态：与有机质结合在一起 矿物态：存在于原生和次生矿物 有机态：少部分与有机物结合在一起
硼提取回流装置示意图
热水硼提取实验步骤
1. 称取1ｍｍ筛风干土样１0．00 ｇ于２５０ｍＬ石英 三角瓶中；
2. 加入２０．00ｍＬ水，电热板 上煮沸5min(可先在电炉上加热 煮沸后移至电热板上)；
3. 冷却，加1 mol·L-1 (1/2CaCl2) 溶液2~4滴和一小匙活性碳(以 加速 澄清和除去有机质)，激 烈摇动；