第4章.同位素稀释计量分析
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第4章 同位素稀释计量分析
中国农业大学 齐孟文
第4章 同位素稀释计量分析
§4.1在肥料研究中的应用
1.肥料利用率--直接测定方法
植物从肥料中吸收的养 分 肥料利用率（ % ） 100 施用的肥料养分
1)15N-肥料利用率 需测定：1)植物吸收的总养分；2)养分来自肥 料的百分比。
ห้องสมุดไป่ตู้
测定肥料利用率的有关计算
3
2.土壤有效养分的测定
土壤A值— 用标记肥料示踪植物测定吸收得到的， 以肥料养分作为相对比较标准的土壤有效养分 含量指标。 假设：植物从每一养分状源吸收的养分与各自 养分源的含量成正比。
植物中养分总量 植物中来自肥料的养 供给的养分总量 肥料养分
植物中来自土壤的养分 土壤有效养分
植物中来自土壤的养分 A 值 施肥量 植物中来自肥料的养分
1.植物N素来自肥料的百分数
Ndff (%)
ap af
100
2.植物N素来自土壤的百分数(非固氮植物)
N (%) 100 N (%) dfS dff
3.植物产氮量(全N) 全N量＝干物质产量W×N(%) 4.N肥利用率
全 N 量 N (%) d ff R (%) 100 N 施氮量
植物中来自土壤的养分 /植物总养分 施肥量 植物中来自肥料的养分 /植物总养分
N dfs N dff
施肥量 (kg/ha)
例题
在含1Kg风干土的盆内， 施入40mg P/盆过磷酸钙，种植大麦，五周 后收获，分析得Pdff=20%,则与过磷酸钙等 当量的土壤磷是多少。 解：
Pdfs 80 % 40 A W 160 mg f Pdff 20 %
因 Ndfs 1 Ndff NF NF
代入上式，有：
1 Ndfs Ndff ( 1 ) F F Ndff NF
解：
1)
250 / 0 . 5 S . A 250 dpm / mg plant 2
6250 / 0 . 5 S . A . 1250 dpm / mg fertil . 10
250 Pdff 100 % 20 % 1250
2)
Pdfs=100%-Pdff=100%-20%=80%
图.减缓N肥损失的措施：A.硝化抑制剂；B.脲酶 抑制剂，减缓尿酸分解为铵的过程；C.肥料控释 剂。
例题
玉米田间实验,按80Kg N/ha施15N丰度为 1.37%的标记尿素，在挂缨时收获，干物质产量 4000Kg/ha,植物样品的含氮量为3%, 15N丰度为 0.67%,求： 1)植物氮来自肥料的百分数. 2)植物氮来自土壤的百分数. 3)植物的全氮产量. 4)植物的肥料氮产量. 5)植物对肥料氮的利用率.
例题： 盆栽大麦实验,装土2Kg,按20ppm P施过磷酸 钙，2月后收获，干物质产量为5g.分析样品32P 的活度和总P含量及标记过磷酸钙样品.得到： 植物含P为 0.2%,植物液样（灰化, 2M HCl萃取） 含2mg P，Cernkon计数250cpm, ；肥料液样含 10mg P, Cernkon计数6250cpm.计数效率为50％. 求： 1)植物P来自肥料的百分数Pdff. 2)植物P来自土壤的百分数Pdfs. 3)植物的总P产量． 4)植物的肥料P产量. 5)植物对肥料P的利用率
§4.2 生物固氮研究
1.测定固氮量的ID法 参比作物:禾本科或不结瘤的豆科植物。有 关计算
Ndff Ndfs 1 NF NF
Ndff Ndfs Ndfa 1 F F F
假定植物从每个养分源吸收的养分与 其大小成正比，有：
Ndff Ndff Ndff NF F F Ndfs NF 或 Ndfs F Ndfs Ndfs Ndff NF NF F
2）32P肥料利用率
设植物总干重 M ，样品重 M 样 , 活度为 A, 标记 磷肥的比活度a (dpm/单位P )。磷肥利用率：
n样 mf A M ( / M样 ) M ( n M ) f 样 a Rp Wf Pf Wf Pf n样 / n样 A mf a n f / mf n f
例题
为确定土壤的有效氮,在含1Kg风干土的盆 内,按80mg/pot施用15N尿素(1% 15N a.e.),以大 麦作为指示作物,收获后分析,植物样品的原子 百分超为0.25%,土壤氮等当为尿素的量。 解:
0 .25 Ndff 25 % 1 .00
25 % 75 % 80 mg A
A=240 mg N as urea
3)
4)
P yield=50.2%=0.01g/pot=10mg/pot
fertil. P yield=10 20%=2mg/pot
2 5) fertil. P utilization= 5% 40
直接利用复合公式计算
n样 mf A M ( / M1 ) M ( n M ) f 1 a Rp Wf Pf Wf Pf 250 10 5 10 ( ) 3 2 6250 1 10 5% 6 6 2 10 2010 40
解:
' a a a 0 . 67 0 . 37 p p 0 ' 30 % 1) Ndff a a 1 . 37 0 . 37 a f 0 f
100 % Ndff 100 % 30 % 70 % 2) Ndfs
3) N yield=40003%=120 kg N/ha 4) Fertilizer N yield=120 30%=36 kg N/ha 5) Fertilizer N utilization=36/80=45%
据同位素稀释定理有：
( N N a N a S f) p f f
式中： Ns 、 Nf —植物中来自土壤及肥料的氮素 ,ap、 af—植物及肥料样品的15N原子百分超。由上式， 植物N素来自肥料的百分比： N a f p Ndff (%) 100 100 ( N N a S f) f
中国农业大学 齐孟文
第4章 同位素稀释计量分析
§4.1在肥料研究中的应用
1.肥料利用率--直接测定方法
植物从肥料中吸收的养 分 肥料利用率（ % ） 100 施用的肥料养分
1)15N-肥料利用率 需测定：1)植物吸收的总养分；2)养分来自肥 料的百分比。
ห้องสมุดไป่ตู้
测定肥料利用率的有关计算
3
2.土壤有效养分的测定
土壤A值— 用标记肥料示踪植物测定吸收得到的， 以肥料养分作为相对比较标准的土壤有效养分 含量指标。 假设：植物从每一养分状源吸收的养分与各自 养分源的含量成正比。
植物中养分总量 植物中来自肥料的养 供给的养分总量 肥料养分
植物中来自土壤的养分 土壤有效养分
植物中来自土壤的养分 A 值 施肥量 植物中来自肥料的养分
1.植物N素来自肥料的百分数
Ndff (%)
ap af
100
2.植物N素来自土壤的百分数(非固氮植物)
N (%) 100 N (%) dfS dff
3.植物产氮量(全N) 全N量＝干物质产量W×N(%) 4.N肥利用率
全 N 量 N (%) d ff R (%) 100 N 施氮量
植物中来自土壤的养分 /植物总养分 施肥量 植物中来自肥料的养分 /植物总养分
N dfs N dff
施肥量 (kg/ha)
例题
在含1Kg风干土的盆内， 施入40mg P/盆过磷酸钙，种植大麦，五周 后收获，分析得Pdff=20%,则与过磷酸钙等 当量的土壤磷是多少。 解：
Pdfs 80 % 40 A W 160 mg f Pdff 20 %
因 Ndfs 1 Ndff NF NF
代入上式，有：
1 Ndfs Ndff ( 1 ) F F Ndff NF
解：
1)
250 / 0 . 5 S . A 250 dpm / mg plant 2
6250 / 0 . 5 S . A . 1250 dpm / mg fertil . 10
250 Pdff 100 % 20 % 1250
2)
Pdfs=100%-Pdff=100%-20%=80%
图.减缓N肥损失的措施：A.硝化抑制剂；B.脲酶 抑制剂，减缓尿酸分解为铵的过程；C.肥料控释 剂。
例题
玉米田间实验,按80Kg N/ha施15N丰度为 1.37%的标记尿素，在挂缨时收获，干物质产量 4000Kg/ha,植物样品的含氮量为3%, 15N丰度为 0.67%,求： 1)植物氮来自肥料的百分数. 2)植物氮来自土壤的百分数. 3)植物的全氮产量. 4)植物的肥料氮产量. 5)植物对肥料氮的利用率.
例题： 盆栽大麦实验,装土2Kg,按20ppm P施过磷酸 钙，2月后收获，干物质产量为5g.分析样品32P 的活度和总P含量及标记过磷酸钙样品.得到： 植物含P为 0.2%,植物液样（灰化, 2M HCl萃取） 含2mg P，Cernkon计数250cpm, ；肥料液样含 10mg P, Cernkon计数6250cpm.计数效率为50％. 求： 1)植物P来自肥料的百分数Pdff. 2)植物P来自土壤的百分数Pdfs. 3)植物的总P产量． 4)植物的肥料P产量. 5)植物对肥料P的利用率
§4.2 生物固氮研究
1.测定固氮量的ID法 参比作物:禾本科或不结瘤的豆科植物。有 关计算
Ndff Ndfs 1 NF NF
Ndff Ndfs Ndfa 1 F F F
假定植物从每个养分源吸收的养分与 其大小成正比，有：
Ndff Ndff Ndff NF F F Ndfs NF 或 Ndfs F Ndfs Ndfs Ndff NF NF F
2）32P肥料利用率
设植物总干重 M ，样品重 M 样 , 活度为 A, 标记 磷肥的比活度a (dpm/单位P )。磷肥利用率：
n样 mf A M ( / M样 ) M ( n M ) f 样 a Rp Wf Pf Wf Pf n样 / n样 A mf a n f / mf n f
例题
为确定土壤的有效氮,在含1Kg风干土的盆 内,按80mg/pot施用15N尿素(1% 15N a.e.),以大 麦作为指示作物,收获后分析,植物样品的原子 百分超为0.25%,土壤氮等当为尿素的量。 解:
0 .25 Ndff 25 % 1 .00
25 % 75 % 80 mg A
A=240 mg N as urea
3)
4)
P yield=50.2%=0.01g/pot=10mg/pot
fertil. P yield=10 20%=2mg/pot
2 5) fertil. P utilization= 5% 40
直接利用复合公式计算
n样 mf A M ( / M1 ) M ( n M ) f 1 a Rp Wf Pf Wf Pf 250 10 5 10 ( ) 3 2 6250 1 10 5% 6 6 2 10 2010 40
解:
' a a a 0 . 67 0 . 37 p p 0 ' 30 % 1) Ndff a a 1 . 37 0 . 37 a f 0 f
100 % Ndff 100 % 30 % 70 % 2) Ndfs
3) N yield=40003%=120 kg N/ha 4) Fertilizer N yield=120 30%=36 kg N/ha 5) Fertilizer N utilization=36/80=45%
据同位素稀释定理有：
( N N a N a S f) p f f
式中： Ns 、 Nf —植物中来自土壤及肥料的氮素 ,ap、 af—植物及肥料样品的15N原子百分超。由上式， 植物N素来自肥料的百分比： N a f p Ndff (%) 100 100 ( N N a S f) f