水解氮
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
a. 氨态氮挥发
NH4+ + OH- NH3 + H2O 在碱性条件下进行
b. 亚硝酸分解反应
3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O 条件：酸性愈强，分解愈快。
土壤氮素损失
——其他损失途径
• 粘粒矿物对铵的固定
北方的土壤中，能固铵的粘粒矿物较多，但其土壤中铵极少，而 南方水田的铵态较多，而能固定铵的粘土矿物不多。因此，铵的 粘土矿物固定在我国的意义不大。
我国土壤含氮量的地域性规律： 北 增加 西 长江 南 增加 东 增加
有机态氮
二 土壤中氮素的形态
占全氮的绝大部分，95%以上。 • 可溶性有机氮 < 5%； 主要为： 游离氨基酸、胺盐及酰胺类化合物；
• 水解性有机氮50~70%； 蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类； • 非水解性有机氮30~50%； 主要可能是杂环态氮、缩胺类 。
3. 仪器和设备
扩散皿
半微量滴定管
恒温箱
4. 操作步骤
称取过2mm筛风干土样2.00g，均匀平铺于扩散皿外室 →取2.0ml H3BO3 —指示剂溶液于扩散皿的内室 →在扩散皿外室的边缘涂上碱性胶液 →盖上毛玻璃(毛面朝下），旋转数次，使粘合完全 →转开毛玻璃的一边，使扩散皿的外室露出一条狭缝 →迅速加入1.0mol∙L-1NaOH溶液10ml于扩散皿外室 →立即盖严，轻轻旋转扩散皿，使碱液盖住所有土壤 →用橡皮筋圈紧，使毛玻璃固定 →平放在40±1℃的恒温箱中，碱解扩散24±0.5 h →取出，用0.005或0.0025mol∙L-1H2SO4标准溶液滴定 同时做空白试验，校正试剂和滴定误差。
• 生物固定
• 氮素的淋洗
硅铝片 NH4+ 硅铝片
淋 洗
NH3
挥发损失
N2、NO、N2O
反硝化作用
硝化作用 生 物 固 定
有 机 质
矿化作用
生物固定
铵态氮
硝酸还原作用
硝态氮
有 机 氮
吸附固定
淋洗损失
吸附态铵或 固定态铵
水体中的 硝态氮
•土壤中氮素转化的各个过程之间有着密切关系， 在一定程度上存在着相互抑制或促进作用。
-
硝酸盐 还原酶
NO2
-
硝酸盐 还原酶
NO
氧化氮 还原酶
N 20
氧化亚氮 还原酶
N2
N2
+ 2H+ -2H2O
2NO
- 4H+
+2H2O
N2O
- H20 厌氧 微生物
厌氧微生物 HN03 +4H+ - 2H2O
2HNO2 +4H+ -2H2O
H2N2O2
土壤氮素损失
——化学脱氮过程
主要是一些特殊环境条件下的化学反应，如：
有机氮
矿化作用 固定作用
无机氮
无机态氮
数量少、变化大，表土中占全氮 1~2% ，最多不超过 5~8%。
• 铵态氮(NH4+ — N)：可被土壤胶体吸附，一般不易流 失，但在旱田中，铵态氮很少，在水田中较多。
在土壤里有三种存在方式：游离态、交换态、固定态。
• 硝态氮(NO3- — N) ：移动性大；通气不良时易反硝化 损失；在土壤中主要以游离态存在。 速效氮：土壤溶液中的铵、 • 亚硝态氮(NO2- — N)：主要在嫌气性条件下才有可能存 交换性铵和硝态氮因能直接 在，而且数量也极少。在土壤里主要以游离态存在。 被植物根系所吸收，常被称 • 其他，氨态氮、氮气及气态氮氧化合物。 为速效态氮。
0
5
10
15 20 培养时间（h）
25
30
扩散皿内室反应：
NH3+H3BO3→NH4· H2BO3 1 1 Y (V-V0) ×C(H+) Y= (V-V0) ×C(H+)
土壤碱解氮实验
• 不同筛号下测定土壤碱解氮含量
• 不同称样量和NaOH体积对测定结果的影响 • 操作过程中失误对测定结果的影响 • 不同温度不同培养时间下测定的碱解氮含 量
土壤水解性氮的测定
• • • • • • 方法原理 方法特点 仪器设备 操作步骤 注意事项 结果计算
土壤水解性氮的测定—碱解扩散法
1. 方法原理
在扩散皿中，用1.0 mol·L-1 NaOH水解土壤，使 易水解态氮（潜在有效氮）碱解转化为NH3，NH3扩散 后为H3BO3所吸收。H3BO3吸收液中的NH3再用标准硫酸 滴定，硫酸与硼酸氨反应完全后，指示剂变色范围pH 4.4（红）～5.4（蓝）硫酸过量一滴溶液显红色，即 滴定终点。由此计算土壤中碱解氮的含量。
5. 注意事项
• 微量扩散皿使用前必须彻底清洗。利用小刷去除 残余后，冲洗，先后浸泡于软性清洁剂及稀盐酸 中，然后以自来水充分冲洗，最后再用蒸馏水淋 洗。应熟练操作技巧以防止内室硼酸一指示剂液 遭受碱液之污染。 • 由于碱性胶液的碱性很强，在涂胶液和洗涤扩散 皿时，必须细心，慎防污染内室，致使造成误差。 • 称样时可在扩散皿内室加一个小盖 子，这样可以防止将土称入内室。
三 土壤中氮素的转化
• • 土壤氮素的有效化
• • • • • • • 有机氮的矿化（有机氮水解；氨化） 硝化（亚硝化；硝化） 反硝化——生物脱氮 化学脱氮（亚硝酸分解；氨挥发） 粘粒对铵的固定 生物固定 氮素淋洗
土壤氮素的损失
土壤氮素有效化 ——有机氮矿化：
定义：含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下
目前施入土壤中的肥料是土壤氮的主要来源
（二）含量
• 土壤中氮素的含量受自然因素如母质、植被、气候等 影响，同时也受人为因素如利用方式、耕作、施肥及 灌溉等措施的影响。 • 一般农业土壤耕层氮素含量在 0.5-3.0g/kg 之间。较 高的氮素含量往往被看成为土壤肥沃程度的重要标志。 表层含氮量最高，以下各层随深度增加而锐减。
• 滴定前首先要检查滴定管 的下端是否充有气泡。若 有，首先要把气泡排出。 • 滴定时，标准酸要逐滴加 入，在接近终点时，用玻 璃棒从滴定管尖端沾取少 量标准酸滴入扩散皿内。
易产生 气泡处
6. 结果结算
+ (V-V )× c(H )× 14.0 0 -1 土壤碱解氮（N）量（mg∙ kg ） = ———————————× 103 m V —— 样品滴定所用标准酸的体积（mL）
在此处插入两幅图片 一个是滴定前得蓝色 一个是滴定 后的红色扩散皿
• 扩散皿内室反应：
NH3+H3BO3→NH4· H2BO3 • 滴定过程的反应： NH4· H2BO3+HCl→H2BO3+NH4Cl
2 .方法特点
不包括土壤中的NO3-N。若要包括NO3--N ，测 定时需加FeSO4∙7H2O粉，并以Ag2SO4为催化剂，使 NO3--N还原成NH4+-N。由于FeSO4需要消耗部分 NaOH，所以测定时需要提高NaOH 溶液的浓度。
降解为简单的氨态氮的过程。它包括：
a. 水解：
蛋白质
水解 朊酶
多肽
水解 肽酶
氨来自百度文库酸
b. 氨化：
氨化微生物 RCHNH2COOH + O2 RCH2COOH + NH3 + 能量 酶
土壤氮素有效化 ——硝化过程：
定义：将土壤中的氨、胺、酰胺等微生物的作用下氧化
为硝酸的生物化学过程。
第一步：亚硝化作用
50℃培养下 180 160 140 120 100 80 60 40 20 R（1mol/L)2 R（2mol/L)2 R（3mol/L)2 R（4mol/L)2 R（5mol/L)2 = = = = = 0.9939 0.9892 0.9970 0.9991 0.9976
120 100 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 培养时间（h） R(1mol/L)2 R(2mol/L)2 R(3mol/L)2 R(4mol/L)2 R(5mol/L)2 = = = = = 0.9932 0.9966 0.9959 0.9985 0.9991
几个概念
全氮：土壤中氮素的总量。
有效氮：能被当季作物利用的
氮素，包括无机氮(<2％)和易分 解的有机氮
速 效 氮
有 效 氮
全 氮
水解氮：包括无机的矿物态 氮和部分有机质中易分解、 比较简单的有机态氮。 速效氮：土壤溶液中的铵、交
换性铵和硝态氮因能直接被植物 根系所吸收，常被称为速效态氮。 目前一般以土壤全氮、水解氮。 速效氮3种形态的氮含量作为诊 断指标。
土壤水解性氮的测定
内容提要
• 概述 • 土壤中水解氮的测定—碱解扩散法 • 碱解氮实验
概述
• 一 土壤中氮素的含量及来源 • 二 土壤中氮素的形态
有效化
• 三 土壤中氮素的转化
氮的损失
• 四 土壤中氮素对农田肥力的作用
一 土壤中氮的来源及含量
（一）来源 1. 施入土壤中的化学氮肥和有机肥料 2. 动植物残体的归还 3. 生物固氮 4. 雷电降雨带来的NH4＋－N和NO3－－N
2HN4+ + 3O2
亚硝化微生物
2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡
速率：硝化作用＞亚硝化作用＞铵化作用。 因此，正常土壤中，很少有亚硝态氮和铵态 第二步：硝化作用 氮及氨的积累。
2NO2-
+ O2
硝化微生物
2NO3- + 40千卡
土壤氮素损失 ——反硝化（生物脱氮过程）
过程： NO3
V0 14.0 103 M
——空白试验滴定所用标准酸的体积（mL） —— 氮原子的摩尔质量（g ∙ mol-1） —— 换算系数 —— 烘干土样的质量（g）
c(H+) —— 0.005 mol∙L-1
滴定过程的反应：
NH4· H2BO3+HCl→H2BO3+NH4Cl 1 1 x (V-V0) ×C(H+) X= (V-V0) ×C(H+)
不同筛号下测定土壤碱解氮含 量
350
碱解氮含量（mg/kg）
300 250 200 150 100 50 0 2mm筛 0.25mm筛 2mm筛 0.25mm筛
处理1：土样1g + NaOH 5mL 不同称样量和NaOH 体积对测定结果的影响 处理2：土样1g + NaOH 10mL 处理3：土样2g + NaOH 5mL 处理4：土样2g + NaOH 100 10mL
碱解氮含量（mg/kg）
80 60 40 20 0 处理1 处理2 处理3 处理4
此处插入图片()
240 230
碱解氮含量（mg/kg）
220 210 200 190 180 正常 漏气 不涂胶不套皮套
不同温度不同时间下测定的碱解氮 含量
40℃培养下 140
碱解氮含量（mg/kg） 碱解氮含量（mg/kg）
NH4+ + OH- NH3 + H2O 在碱性条件下进行
b. 亚硝酸分解反应
3HNO2 HNO3 + 2NO + H2O 条件：酸性愈强，分解愈快。
土壤氮素损失
——其他损失途径
• 粘粒矿物对铵的固定
北方的土壤中，能固铵的粘粒矿物较多，但其土壤中铵极少，而 南方水田的铵态较多，而能固定铵的粘土矿物不多。因此，铵的 粘土矿物固定在我国的意义不大。
我国土壤含氮量的地域性规律： 北 增加 西 长江 南 增加 东 增加
有机态氮
二 土壤中氮素的形态
占全氮的绝大部分，95%以上。 • 可溶性有机氮 < 5%； 主要为： 游离氨基酸、胺盐及酰胺类化合物；
• 水解性有机氮50~70%； 蛋白质及肽类、核蛋白类、氨基糖类； • 非水解性有机氮30~50%； 主要可能是杂环态氮、缩胺类 。
3. 仪器和设备
扩散皿
半微量滴定管
恒温箱
4. 操作步骤
称取过2mm筛风干土样2.00g，均匀平铺于扩散皿外室 →取2.0ml H3BO3 —指示剂溶液于扩散皿的内室 →在扩散皿外室的边缘涂上碱性胶液 →盖上毛玻璃(毛面朝下），旋转数次，使粘合完全 →转开毛玻璃的一边，使扩散皿的外室露出一条狭缝 →迅速加入1.0mol∙L-1NaOH溶液10ml于扩散皿外室 →立即盖严，轻轻旋转扩散皿，使碱液盖住所有土壤 →用橡皮筋圈紧，使毛玻璃固定 →平放在40±1℃的恒温箱中，碱解扩散24±0.5 h →取出，用0.005或0.0025mol∙L-1H2SO4标准溶液滴定 同时做空白试验，校正试剂和滴定误差。
• 生物固定
• 氮素的淋洗
硅铝片 NH4+ 硅铝片
淋 洗
NH3
挥发损失
N2、NO、N2O
反硝化作用
硝化作用 生 物 固 定
有 机 质
矿化作用
生物固定
铵态氮
硝酸还原作用
硝态氮
有 机 氮
吸附固定
淋洗损失
吸附态铵或 固定态铵
水体中的 硝态氮
•土壤中氮素转化的各个过程之间有着密切关系， 在一定程度上存在着相互抑制或促进作用。
-
硝酸盐 还原酶
NO2
-
硝酸盐 还原酶
NO
氧化氮 还原酶
N 20
氧化亚氮 还原酶
N2
N2
+ 2H+ -2H2O
2NO
- 4H+
+2H2O
N2O
- H20 厌氧 微生物
厌氧微生物 HN03 +4H+ - 2H2O
2HNO2 +4H+ -2H2O
H2N2O2
土壤氮素损失
——化学脱氮过程
主要是一些特殊环境条件下的化学反应，如：
有机氮
矿化作用 固定作用
无机氮
无机态氮
数量少、变化大，表土中占全氮 1~2% ，最多不超过 5~8%。
• 铵态氮(NH4+ — N)：可被土壤胶体吸附，一般不易流 失，但在旱田中，铵态氮很少，在水田中较多。
在土壤里有三种存在方式：游离态、交换态、固定态。
• 硝态氮(NO3- — N) ：移动性大；通气不良时易反硝化 损失；在土壤中主要以游离态存在。 速效氮：土壤溶液中的铵、 • 亚硝态氮(NO2- — N)：主要在嫌气性条件下才有可能存 交换性铵和硝态氮因能直接 在，而且数量也极少。在土壤里主要以游离态存在。 被植物根系所吸收，常被称 • 其他，氨态氮、氮气及气态氮氧化合物。 为速效态氮。
0
5
10
15 20 培养时间（h）
25
30
扩散皿内室反应：
NH3+H3BO3→NH4· H2BO3 1 1 Y (V-V0) ×C(H+) Y= (V-V0) ×C(H+)
土壤碱解氮实验
• 不同筛号下测定土壤碱解氮含量
• 不同称样量和NaOH体积对测定结果的影响 • 操作过程中失误对测定结果的影响 • 不同温度不同培养时间下测定的碱解氮含 量
土壤水解性氮的测定
• • • • • • 方法原理 方法特点 仪器设备 操作步骤 注意事项 结果计算
土壤水解性氮的测定—碱解扩散法
1. 方法原理
在扩散皿中，用1.0 mol·L-1 NaOH水解土壤，使 易水解态氮（潜在有效氮）碱解转化为NH3，NH3扩散 后为H3BO3所吸收。H3BO3吸收液中的NH3再用标准硫酸 滴定，硫酸与硼酸氨反应完全后，指示剂变色范围pH 4.4（红）～5.4（蓝）硫酸过量一滴溶液显红色，即 滴定终点。由此计算土壤中碱解氮的含量。
5. 注意事项
• 微量扩散皿使用前必须彻底清洗。利用小刷去除 残余后，冲洗，先后浸泡于软性清洁剂及稀盐酸 中，然后以自来水充分冲洗，最后再用蒸馏水淋 洗。应熟练操作技巧以防止内室硼酸一指示剂液 遭受碱液之污染。 • 由于碱性胶液的碱性很强，在涂胶液和洗涤扩散 皿时，必须细心，慎防污染内室，致使造成误差。 • 称样时可在扩散皿内室加一个小盖 子，这样可以防止将土称入内室。
三 土壤中氮素的转化
• • 土壤氮素的有效化
• • • • • • • 有机氮的矿化（有机氮水解；氨化） 硝化（亚硝化；硝化） 反硝化——生物脱氮 化学脱氮（亚硝酸分解；氨挥发） 粘粒对铵的固定 生物固定 氮素淋洗
土壤氮素的损失
土壤氮素有效化 ——有机氮矿化：
定义：含氮的有机合化物，在多种微生物的作用下
目前施入土壤中的肥料是土壤氮的主要来源
（二）含量
• 土壤中氮素的含量受自然因素如母质、植被、气候等 影响，同时也受人为因素如利用方式、耕作、施肥及 灌溉等措施的影响。 • 一般农业土壤耕层氮素含量在 0.5-3.0g/kg 之间。较 高的氮素含量往往被看成为土壤肥沃程度的重要标志。 表层含氮量最高，以下各层随深度增加而锐减。
• 滴定前首先要检查滴定管 的下端是否充有气泡。若 有，首先要把气泡排出。 • 滴定时，标准酸要逐滴加 入，在接近终点时，用玻 璃棒从滴定管尖端沾取少 量标准酸滴入扩散皿内。
易产生 气泡处
6. 结果结算
+ (V-V )× c(H )× 14.0 0 -1 土壤碱解氮（N）量（mg∙ kg ） = ———————————× 103 m V —— 样品滴定所用标准酸的体积（mL）
在此处插入两幅图片 一个是滴定前得蓝色 一个是滴定 后的红色扩散皿
• 扩散皿内室反应：
NH3+H3BO3→NH4· H2BO3 • 滴定过程的反应： NH4· H2BO3+HCl→H2BO3+NH4Cl
2 .方法特点
不包括土壤中的NO3-N。若要包括NO3--N ，测 定时需加FeSO4∙7H2O粉，并以Ag2SO4为催化剂，使 NO3--N还原成NH4+-N。由于FeSO4需要消耗部分 NaOH，所以测定时需要提高NaOH 溶液的浓度。
降解为简单的氨态氮的过程。它包括：
a. 水解：
蛋白质
水解 朊酶
多肽
水解 肽酶
氨来自百度文库酸
b. 氨化：
氨化微生物 RCHNH2COOH + O2 RCH2COOH + NH3 + 能量 酶
土壤氮素有效化 ——硝化过程：
定义：将土壤中的氨、胺、酰胺等微生物的作用下氧化
为硝酸的生物化学过程。
第一步：亚硝化作用
50℃培养下 180 160 140 120 100 80 60 40 20 R（1mol/L)2 R（2mol/L)2 R（3mol/L)2 R（4mol/L)2 R（5mol/L)2 = = = = = 0.9939 0.9892 0.9970 0.9991 0.9976
120 100 80 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 培养时间（h） R(1mol/L)2 R(2mol/L)2 R(3mol/L)2 R(4mol/L)2 R(5mol/L)2 = = = = = 0.9932 0.9966 0.9959 0.9985 0.9991
几个概念
全氮：土壤中氮素的总量。
有效氮：能被当季作物利用的
氮素，包括无机氮(<2％)和易分 解的有机氮
速 效 氮
有 效 氮
全 氮
水解氮：包括无机的矿物态 氮和部分有机质中易分解、 比较简单的有机态氮。 速效氮：土壤溶液中的铵、交
换性铵和硝态氮因能直接被植物 根系所吸收，常被称为速效态氮。 目前一般以土壤全氮、水解氮。 速效氮3种形态的氮含量作为诊 断指标。
土壤水解性氮的测定
内容提要
• 概述 • 土壤中水解氮的测定—碱解扩散法 • 碱解氮实验
概述
• 一 土壤中氮素的含量及来源 • 二 土壤中氮素的形态
有效化
• 三 土壤中氮素的转化
氮的损失
• 四 土壤中氮素对农田肥力的作用
一 土壤中氮的来源及含量
（一）来源 1. 施入土壤中的化学氮肥和有机肥料 2. 动植物残体的归还 3. 生物固氮 4. 雷电降雨带来的NH4＋－N和NO3－－N
2HN4+ + 3O2
亚硝化微生物
2NO2- + 2H2O + 4H+ + 158千卡
速率：硝化作用＞亚硝化作用＞铵化作用。 因此，正常土壤中，很少有亚硝态氮和铵态 第二步：硝化作用 氮及氨的积累。
2NO2-
+ O2
硝化微生物
2NO3- + 40千卡
土壤氮素损失 ——反硝化（生物脱氮过程）
过程： NO3
V0 14.0 103 M
——空白试验滴定所用标准酸的体积（mL） —— 氮原子的摩尔质量（g ∙ mol-1） —— 换算系数 —— 烘干土样的质量（g）
c(H+) —— 0.005 mol∙L-1
滴定过程的反应：
NH4· H2BO3+HCl→H2BO3+NH4Cl 1 1 x (V-V0) ×C(H+) X= (V-V0) ×C(H+)
不同筛号下测定土壤碱解氮含 量
350
碱解氮含量（mg/kg）
300 250 200 150 100 50 0 2mm筛 0.25mm筛 2mm筛 0.25mm筛
处理1：土样1g + NaOH 5mL 不同称样量和NaOH 体积对测定结果的影响 处理2：土样1g + NaOH 10mL 处理3：土样2g + NaOH 5mL 处理4：土样2g + NaOH 100 10mL
碱解氮含量（mg/kg）
80 60 40 20 0 处理1 处理2 处理3 处理4
此处插入图片()
240 230
碱解氮含量（mg/kg）
220 210 200 190 180 正常 漏气 不涂胶不套皮套
不同温度不同时间下测定的碱解氮 含量
40℃培养下 140
碱解氮含量（mg/kg） 碱解氮含量（mg/kg）