植物微量元素分析

植物微量元素分析
13.3.1 概述[5]
硼、锰、锌、铜和钼是植物生长必需的微量元素，它们与常量元素不同，其含量很低，且在植物体内变化很大，因此微量元素有两方面的问题，一是不足的问题，当土壤供应不足时，植物常发生缺素症，影响植物的生长发育从而影响农作物的产量和品质；当土壤供应过多时，植物吸收过多而影响生长发育，甚至中毒，这不仅影响作物的产量和品质，而且还进一步影响人和动物的健康。

有些元素如钼、硒等，植物吸收过多虽不影响植物的生长，却通过食物链进入动物体内，常会引起动物中毒。

因此，微量元素的研究，植物分析是必不可少的。

植物微量元素的营养诊断，一般包括外形诊断、土壤测试、植物分析和田间试验，特别是土壤测试和植物分析可以相互验证，互为补充，使诊断更为可靠。

植物微量元素的分析应该包括植物样品的采集制备、实验室分析和评价分析结果。

植物样品的采集和制备与实验室分析是同等重要的，采样前必须确定采集某一生育时期特定的植物部位，才能有效地反映某种营养物质的供应状况，它的重要性是不言而喻的。

在文献中可以查找到许多关于植物生长周期的特定时期采集特定部位的资料，可参考本书附表9。

植物微量元素的分析方法，一般包括样品的化学前处理和元素的定量测定两个方面。

样品的化学前处理，通常采用湿灰化法或干灰化法，关于湿灰化法和干灰化法的争议，尚待进一步讨论，但据许多资料逐渐得到证明：即试验比较时所得到的那些差异，主要由于湿灰化法或干灰化法后面的分析方法引起的，当然两法之间由于各自的缺点，也会引起某种程度的差异，例如湿灰化法，由于试剂的用量过多，常常因扣除空白值引入难以避免的误差；干灰化法，由于挥发损失，或形成硅酸盐难以再溶解等缺点引起的负误差。

植物微量元素分析样品的湿灰化法可用不同的硫酸、硝酸和高氯酸配比的几种步骤来完成。

各种干灰化法步骤的差异，在于灰化温度和时间的长短，其详细步骤可参考本章第一节。

随着现代仪器分析技术的发展和分析仪器的普及，各个元素的分析已逐渐趋向于用仪器分析方法(如AAS 法、ICP-AES 法和极谱法等)进行测定，这大大提高了分析的速度，为大范围开展植物的营养诊断和进行营养品质的鉴定提供了可靠的技术保证，尽管如此，有些元素的分析由于某些因素的制约，仍然使用经典的比色法进行测定。

13.3.2 植物硼的测定[5]
各种植物硼的含量因种类而异，其范围较宽，一般是20~100 mg • kg-1之间，十字花科、豆科以及耐盐植物含硼较多，谷类作物较少。

如豆科植物约为20~50
-1 -1 -1 mg • kg ，根用甜菜达20~100 mg - kg ，禾谷类作物仅2~10 mg • kg，双子叶作物含硼量高于单子叶作物。

缺硼植物中含硼量也因作物种类、部位变异很
大，因硼在植物体内是不易移动的，所以采样时应特别注意系统采集各部位试样进行分析。

据Brandenburg材料指出，甜菜硼的诊断：极度缺硼(B ,＜18 mg - kg-1)；-1 -1
供应中等(B，18~30 mg • kgj；供应充足(B，＞30 mg - kg-)。

据浙江农业大学对甘蓝型油菜的上部叶片为采样部位，指出油菜叶片含硼
量和缺硼症状之间有明显相关性，初步认为10 mg • kg-1可作为判断油菜是否缺硼的临界浓度。

甘蓝型油菜的硼诊断：严重缺硼(B，＜5 mg • kg-1)；明显缺硼
-1 -1
(B，5~8 mg • kg )；不缺硼(B，＞10 mg - kg)。

13.3.2.1 姜黄素法[5]
13.3.2.1.1 方法原理
植物样品用干灰化法灰化，稀盐酸溶解灰分，溶液中硼以姜黄素比色法测
定。

由于在酸性条件下，硼容易挥发损失，植物样品测定硼时不宜用湿灰化法，
一般植物组织中会有丰富的盐基可防止硼在干灰化过程中挥发损失，而种籽，尤其是油料作物的种籽（即含酸性成分较多的样品），应加少量氢氧化钙饱和溶液湿润样品以后灰化。

13.321.2主要仪器：高温电炉；石英（瓷）坩埚；分光光度计。

13.321.3 试剂
1. 0.1mol • L-1HCI 溶液；
2. 氢氧化钙［Ca（0H）2,分析纯］饱和溶液；
3. 其它试剂同7.1.2.2.3。

13.3.2.1.4操作步骤
称取过0.5mm筛孔的烘干植物样品0.5~1.0000g,置于石英坩埚中（种子样品加少许饱和氢氧化钙溶液以防硼的损失），在电炉上加热炭化，再移入高温电炉中500 E
2~3h（注1）,灰化后冷却（详细步骤见13.1.1.1.4）。

准确加入
0.1mol • L-1HCI溶液10~20mL溶解灰分。

移入100mL容量瓶定容，过滤或静置澄清后吸取1.00mL（含B不超过1旳）按7.1.2.2.4操作步骤测定B。

标准曲线的制作：同7.1.2.2.4。

13.3.2.1.5结果计算
1
硼（B）（mg • kg ） = p - ts / m
式中：P—从标准曲线查得B的质量浓度（g • mL-1）；
ts—分取倍数，灰化溶解后定容体积（mL） /测定时吸取待测液体积（mL）；
m—干样品质量（g）。

13.3.2.1.5 注释
炉壁必须保持清洁，坩埚要加盖，灰化温度不宜超过500 C，灰化的时间不宜过长。

13.322 甲亚胺（Azomethi ne-H ）法⑸
13.322.1方法原理
植物样品用干灰化法灰化，稀盐酸溶解灰分，溶液中铁、铝、钙、镁、硅
等加饱和碳酸钡分离除去后，滤液中硼用甲亚胺比色法测定（原理参见7.1.2.1.1）。

13.3.2.2.2 主要仪器：同13.321.2。

13.3.2.2.3 试剂：
1.饱和碳酸钡（BaCO3,分析纯）溶液；
其它试剂同7.1.2.13
13.3.2.2.4操作步骤
按13.3.2.1.4步骤进行灰化。

灰化后加入0.1mol・L-1HCI溶液10~20mL溶解灰分，小心加饱和碳酸钡溶液至沉淀产生，再多加1~2滴，移入50mL容量瓶中，用水定容。

用干滤纸过滤，滤液收集在干塑料瓶内。

吸取滤液10.00mL，置于50mL塑料瓶（或25mL容量瓶中），以下操作同
7.1.2.1.4, 2 步骤。

13.3.2.2.4结果计算
-1
B （mg - kg ） = P - V - ts / m
式中：p—从标准曲线查得B的质量浓度（旳-mL-1）;
V—显色液体积（mL）;
ts—分取倍数，灰化溶解后定容体积(mL) /测定时吸取待测液
体积(mL)；
m—干样品质量(g)。

13.3.3 植物锰的测定[5]
一般植物含锰量约为10~150 mg • kg-1,酸性土壤上含锰量约200~500mg・ kg-1,有的可以高达2400mg - kg-1,而盐渍土和钙质土上的植物含锰量都不超过100mg • kg-1。

作物中燕麦对锰的需要最为敏感,燕麦缺锰即发生灰斑病。

燕麦、小麦、大豆中含锰量可分级如下：
作物-1
缺锰(mg • kg ) 中等缺锰(mg •
-1
kg
-1
)
不缺
锰(mg
•
kg-1)
燕麦15~2020~3030~40
小麦15~2020~3030~40
大豆<2020~40>40各种作物含锰临界值不同，燕麦、小麦为15 mg • kg-1,大豆为20 mg • kg-1,
-1 -1 -1
大麦为15 mg - kg，亚麻、胡萝卜、苜蓿为15 mg - kg，甜菜为10 mg - kg ,
豌豆为8 mg • kg-1。

植物在不同发育时期以及不同部位的含锰量都有很大的差异，因此还应该以植物同一器官含锰量作为指数，才能进行比较。

Fink提出，以植物叶片的干物质含锰量作为指标最好。

13.3.3.1高锰酸钾比色法
13.331.1方法原理
植物样品经干灰化法灰化后，用稀盐酸溶解灰分，溶液中的锰用高碘酸钾氧化，使Mn2+成为MnO4-后进行比色测定。

13.3.3.1.2主要仪器：高温电炉；石英(或瓷)坩埚；分光光度计。

13.3.3.1.3 试剂：同7.3.2.1.3c
13.3.3.1.4操作步骤
按13.3.2.1.4步骤进行灰化。

灰化后准确加入1 : 1硝酸溶液5mL溶解灰分, 溶解后无损地移入50mL容量瓶中，用水定容。

用干滤纸过滤，滤液收集在干塑料瓶内。

吸取滤液10.00~25.00mL,置于100mL烧杯中(如滤液不足25mL，可加水补足25mL)，以下显色、测定步骤同7.3.2.1.4, 2和3。

13.3.3.1.5结果计算
-1
Mn (mg • kg ) = P - V • ts / m
式中：p—从标准曲线查得Mn的质量浓度• mL-1);
V—显色液体积(mL);
ts—分取倍数，灰化溶解后定容体积（mL） /测定时吸取待测液
体积(mL);
m—干样品质量（g）
13.3.3.2原子吸收分光光度法（AAS法）
133321方法原理
植物样品经干灰化法灰化后，用稀盐酸或硝酸溶解灰分，溶液中的锰可直接用AAS 法测定。

测定的原理、仪器操作参数同73221及见仪器说明书。

133322主要仪器：高温电炉；石英（或瓷）坩埚；原子吸收分光光度计。

13.332.3 试剂：同7.3.2.2.3c
13.332.4操作步骤
按13.3.2.1.4步骤进行灰化。

灰化后准确加入1 : 1硝酸溶液5mL溶解灰分，溶解后无损地移入50mL容量瓶中，用水定容。

用干滤纸过滤，滤液收集在干塑料瓶内。

滤液可直接用原子吸收分光光度计进行测定。

标准曲线的制作：吸取10^g • mL-1Mn标准溶液0，2.50、5.00、10.00、15.00、20.00、25.00mL分别置于50mL容量瓶中，加入与待测溶液相同量的硝酸，用水定容，即得0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0^g • mL-1Mn标准系列溶液，在样品测定的同时，在完全相同的条件下，测定其吸收值，制作标准曲线。

13.3.3.2.5结果计算
1
Mn （mg • kg ） = P - V / m
V—显色液体积(mL);
m—干样品质量(g)。

13.3.4 植物中铜、锌的测定——AAS 法[5]
植物中锌含量很低，在5~80mg • kg-1之间，常见的作物含锌量，大麦为18mg - kg-1，小麦为16mg • kg-1，水稻为2.5mg - kg-1，马铃薯为4mg • kg-1，胡萝卜为1.1~4.9 mg - kg-1。

缺锌植物的含锌量变化很大，如缺锌的油桐树叶中含锌少于10 mg • kg-1, 轻度缺锌的油桐树叶子含锌26 mg • kg-1,，缺锌苹果叶中含锌3~10 mg - kg-1, 健叶为6~40 mg - kg-1；柑桔叶含锌在15~200 mg - kg-1之间。

少于15 mg • kg-1, 即可能发生缺锌现象，而少于24 mg • kg-1可能对锌肥有良好反应。

目前国内还缺少足够的数据来确定植物的缺锌临界值。

只有从正常与缺锌植株含锌量的对比中进行诊断。

一般作物含锌少于15 mg - kg-1时，可能对锌肥有良好反应。

一般植株的正常含铜量约为5~30 mg • kg-1，低于5 mg • kg-1则明显不足，高于30 mg • kg-1则过量或可能出现中毒。

但不同作物，其临界浓度并不完全相同。

如柑桔叶片含铜少于4 mg • kg-1时，可能出现缺乏症状；少于6 mg • kg-1 时，可能对铜肥有良好反应。

梨、苹果叶片含铜的临界浓度为5 mg・kg-1；桃为7 mg - kg-1。

苜蓿全株含铜的临界浓度为10 mg • kg-1;大豆上部新成熟叶片为10 mg • kg-1;棉花上部新成熟叶片为8 mg • kg-1；玉米开始吐絮时的耳叶为5 mg • kg-1；大、小麦叶片为6 mg • kg-1；水稻稻草的含铜浓度为6 mg • kg-1等等，可供对考。

13.3.4.1 方法原理
植物样品经干灰化法灰化后，用稀盐酸或硝酸溶解灰分，溶液中的铜和锌
可直接用AAS法测定。

13.342主要仪器：高温电炉；石英（或瓷）坩埚；原子吸收分光光度计。

13.343试剂
1. 1 : 1硝酸（或盐酸，分析纯）溶液；
其它试剂同同722.3.3。

13.3.4.4操作步骤（注1）
按13.3.2.1.4步骤进行灰化。

灰化后准确加入1 : 1硝酸溶液5mL溶解灰分, 溶解后无损地移入50或100mL容量瓶中，用水定容。

用干滤纸过滤，滤液收集在干塑料瓶内。

可直接用原子吸收分光光度计进行测定。

铜、锌测定时的操作参数见7.2.2.3.5中表7.2或仪器说明书。

标准曲线的制作：参照7.2.2.3.3中铜、锌的标准系列配制标准曲线系列溶液，加入与待测溶液相同量的硝酸或盐酸，用水定容。

在样品测定的同时，在完全相同的条件下，测定其吸收值，制作标准曲线。

13.3.4.5结果计算
1
Cu（或Zn）（mg • kg ） = P - V / m
式中：p—从标准曲线查得Cu（或Zn）的质量浓度（g• mL-1）;
V—灰化溶解后定容液体积（mL）;
m—干样品质量（g）。

13.3.4.6 注释
（注1）有人提岀用1mol • L-1HCI浸提等方法，其操作过程是：称取过0.5mm筛的烘干样品
1.000g放入50mL塑料试管或塑料广口瓶中，加1mol • L-1HCI溶液25mL，塞紧后激烈摇动，
使样品完全浸泡在溶液中，放置24h，用干定量滤纸过滤，滤液收集于干塑料瓶中，直接用AAS
法测定，同时作空白试验。

也有人提岀用1g样品，1mol • L-1HCI溶液50mL，置于振荡机上振荡 1.5h，过滤后，滤
液直接用AAS法测定。

13.3.5植物中钼的测定（催化极谱仪法）[5]
植株中钼的含量可作为钼是否丰缺的一个指标。

植物含钼（Mo）量一般在0.1~0.5 mg - kg-1之间，当植物成熟叶片中含钼量低于0.1 mg - kg-1,就有可能缺钼。

但因植物种类不同，临界值可相差很大，例如三叶草顶部含钼量如高于0.5mg - kg-1，—般不缺钼，其它植物叶片含钼量大致为：苜蓿0.28mg - kg-1，甜菜0.05mg - kg-1，大、小麦为0.03 mg - kg-1，甜玉米0.09 mg - kg-1，棉花0.5mg - kg-1，烟草0.13 mg - kg-1等。

植株含钼的致毒量，有的高达几百mg - kg-1 也不一定表现中毒，但超过15 mg - kg-1，作饲料可使牲畜中毒。

13.3.5.1方法原理
植物样品用干灰化法制备得的待测液，蒸干后，无需分离干扰物，可直接用催化极谱法测定溶液中钼的含量（见742.1.1）。

13.3.5.2主要仪器：高温电炉；石英（或瓷）坩埚；极谱仪。

13.3.5.4操作步骤
按13.321.4步骤进行灰化。

力卩2.5mol • L-1硫酸溶液2.50mL和0.4 mol • L-1苯羟乙酸2.50mL溶解灰分，待完全溶解后，加入500g - L-1 NaClO3溶液5.0mL,
混匀后移入电解杯中，在极谱仪上从-0.1V开始记录钼的极谱波，测量峰后波的波高。

依据标准曲线计算样品钼的含量
3.标准曲线的制作：分别吸取含0、0.02、0.04、0.08、0.16、0.24旧Mo 标准溶液于50mL硬质烧杯中，加1 ：1HCI溶液1mL，在电炉上低温蒸干，按上步骤加入硫酸、苯羟乙酸和氯酸钠溶液，在与待测液相同条件下，于极谱仪上测定钼的极谱波，测量峰后波的波高，作钼的质量-峰后波高度的标准曲线。

13.3.5.5结果计算
-1
植物全钼含量(mg • kg )= p/ m
式中：p—标准曲线查得钼的质量(⑷);
m—植物干样质量(g)；
13.3.6硫氰酸铵比色法
13.3.6.1方法原理
植物样品经干灰化法灰化，用盐酸溶解灰化，溶液中的钼可用硫氰酸铵比色法测定(详见7.4.221。

13.3.6.2 主要仪器：同7.4.222。

13.3.6.3 试剂：同742.2.3。

称5~10.0XX g样品按13.321.4步骤进行灰化。

加6mol • L-1盐酸溶液30mL,加热煮沸使其溶解。

用定量滤纸过滤，滤液收集在100mL容量瓶中，用热水洗涤滤纸及残渣，洗至近刻度，用水定容。

吸取待测液50mL，置于125mL分液漏斗中，按74224, 2步骤进行显色萃取和比色。

标准曲线制作：同7.4.2.2.4，3。

13.3.6.5结果计算
-1
植物全Mo (mg • kg ) = p • V • ts / m
式中P—标准曲线查得Mo的质量浓度(g • mL-1)；
V—显色液体积(10mL);
ts—分取倍数，残渣溶解后定容体积(mL) /测定时吸取待测液的体积(mL);
m—植物干样质量(g)。