土壤有机质测定

土壤有机质的测定有机质（OM）的形态包括三类形态：1、分解很少，仍保持原来形态学特征的动植物残体；2、动植物残体的半分解产物及微生物代谢产物；3、有机质分解和合成的较稳定的高分子化合物——腐殖酸类物质。土壤有机质——（除专门研究外）指操作者借助放大镜用摄子剔除动物残体和植物细根后的土壤有机物质总量。问题：如何降低动植物残体对测定结果的影响，提高测定结果的精密度？OM的含量与分布含量：%数量级。分布：受生物气候带、质地和农耕措施的影响由北→南，东→西逐步降低。问题：若个别样品有机质含量特别高，原因是什么？中国土壤有机质含量图全国水田土壤有机质和全氮含量分级*面积统计（万公顷）级别一级二级三级四级五级六级有机质273.46（8.95）**541.87(17.74)1038.62(34)795.02(26.02)71.71(2.35)21.39(0.7)全氮394.56(12.92)706.35(23.12)1025.03(33.55)421.53(13.8)146.63(4.8)47.95(1.57)注：*有机质分级标准：一级＞40、二级40-30、三级30-20、四级20-10、五级10-6、六级＜6gkg-1。全氮分级标准：一级＞2、二级2-1.5、三级1.5-1.0、四级1.0-0.75、五级0.75-0.5、六级＜0.5gkg-1。**括号内数字是该级面积占总面积的百分数。资料来源：全国土壤普查办公室编，中国土壤，北京：中国农业出版社，1998年，P878。1.3OM与全氮的关系土壤全氮量（g/kg)=土壤有机质（g/kg）×0.05(或0.06)土壤有机质的测定方法第二类方法（容量法）：氧化剂与有机质反应后，测定氧化剂的消耗量或其它物质的生成量。第一类方法：测定CO2的含量干烧法：将样品中有机碳高温燃烧氧化后测定二氧化碳的量。湿烧法：用氧化剂将有机碳氧化为二氧化碳后测定二氧化碳的量。其它方法：反射吸收光谱法——Al-Abbas(1972)证明在0.72μm和0.80μm处的相对反射率和OM含量成正相关；Page(1974)用色差反射计测量的反射比和OM成曲线关系。近红外散射光谱法——1744nm,1870nm,2052nm处近红外散射光谱和OM含量成正相关。（Dald,1986)因缺少对大范围土壤的有效性和实用性的评价而未被广泛使用。干烧法（测定CO2）的方法原理在一定温度（1000~1500℃）的电炉里高温氧化含碳物质，释放的CO2用适当的试剂吸收后用容量法、重量法、气量法、电导法，或把CO2还原为CH4用气相色谱法等方法测定。优点：准确。缺点：操作、仪器要求高，受无机碳的干扰。问题：设想如何用容量法、重量法、气量法、电导法测定CO2的量？湿烧法将C→CO2测定OM的原理土壤与含有氧化剂（重铬酸钾、铬酸高锰酸钾等）、硫酸和磷酸的混合物消化，在煮沸的温度下（180~210℃）可将有机物完全氧化为CO2，用适当的吸收剂吸收后用重量法、容量法等进行测定。优点：结果与干烧法相近，长期被当作测定全碳的标准方法，仪器可在常规实验室组装。缺点：受无机碳干扰，操作技术要求高，费时。有机质测定方法——外加热重铬酸钾容量法2K2CrO7+8H2SO4+3C→2K2SO4+2Cr(SO4)3+3CO2+8H2O2K2CrO7+6FeSO4+7H2SO4→K2SO4+3Cr(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2O与干烧法相比，该法只能氧化90%有机碳。滴定酸度：1mol/LH2SO4;突跃电位：0.85~1.22V。问题：1、从反应原理看，还可以用哪些方法进行测定？2、方法的优缺点和适用范围如何？有机碳的氧化校正系数有机质含量的计算：VanBemmelenFactor=1.724(也有人用1.9~2.5)仪器、试剂、操作和计算1、仪器：控温电炉、油浴锅、硬制试管分析天平、滴定管、移液管（5ml）、漏斗、三角瓶、量筒、草纸或卫生纸等。2、试剂配制1．0.1333mol/l重铬酸钾溶液：称取经过130℃烘3—4小时的分析纯重铬酸钾39.216g，溶解于400ml蒸馏水中，必要时可加热溶解，冷却后加蒸馏水定容到1000ml，摇匀备用。2.0.2mol/L硫酸亚铁或硫酸亚铁铵溶液称取化学纯硫酸亚铁55.60g或硫酸亚铁铵78.43g，溶于蒸馏水中，加6mol\L硫酸1.5ml,再加蒸馏水定容到1000ML备用。3.硫酸亚铁溶液的标定准确吸取3份0.1333mol/l重铬酸钾标准溶液各5.0ml于250ml三角瓶中，各加5ml6mol/l硫酸溶液和15ml蒸馏水，再加入邻啡罗啉指示剂3—5滴，摇匀，然后用0.2mol/l硫酸亚铁溶液滴定至棕红色为止，其浓度计算为：c=6×0.1333×5.0／Vc：表示硫酸亚铁溶液摩尔浓度V：表示用去硫酸亚铁溶液体积6：为6mol硫酸亚铁与1mol铬酸钾完全反应的摩尔系数比值4.邻啡罗啉指示剂称取化学纯硫酸亚铁0.695g和分析纯邻啡罗啉1.485g溶于100ml蒸馏水中，贮于棕色瓶中备用。5.石蜡（固体）或磷酸或植物油2.5Kg。6.6摩尔每升硫酸溶液在两体积水中加入1体积硫酸。7.浓硫酸化学纯，密度1.84方法原理在加热条件下，用稍过量的标准重铬酸钾—硫酸溶液，氧化土壤有机碳，剩余的重铬酸钾用标准硫酸亚铁（或硫酸亚铁铵）滴定，由所消耗标准硫酸亚铁的量计算出有机碳量，从而推算出有机质的含量，其反应式如下：2K2CrO7+8H2SO4+3C→2K2SO4+2Cr(SO4)3+3CO2+8H2O2K2CrO7+6FeSO4+7H2SO4→K2SO4+3Cr(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2O用Fe2+滴定剩余的CrO72-时，以邻啡罗啉（C12H8N2）为氧化还原剂，在滴定过程中指示剂的变色过程如下：开始时溶液以重铬酸钾的橙色为主，此时指示剂在氧化条件下，呈淡蓝色被重铬酸钾的橙色掩盖，滴定时溶液逐渐呈绿色（Cr3+）近终点时变为灰绿色。当Fe2+溶液过量半滴时，溶液则变为棕红色，表示颜色已到终点。3、操作步骤1.准确称取通过60号筛的风干土样0.10000—0.5000g（称取多少依据有机质含量而定），放入干燥的硬制试管中，用移液管准确加入0.1333mol/l重铬酸钾溶液5.00ml,再用量筒加入浓硫酸5ml，小心摇动。2.将试管放入预先加热至185—190℃的油浴锅内，此时温度控制在170—180度之间，自试管内大量出现气泡开始机时，保持溶液沸腾5分钟，取出，待试管稍冷却后，用草纸擦净试管外部油液，放凉。3.经冷却后，将试管内容物洗入250ml的三角瓶中，使溶液的总体积达60—80ml，酸度为2—3mol/l，加入邻啡罗啉指示剂3—5滴摇匀。4.用标准的硫酸亚铁溶液滴定，溶液颜色由橙红（或黄绿）经绿色、绿灰色变到棕红色即为终点。5.在滴定样品的同时，必须做两个空白实验，取其平均值，空白实验用石英砂或灼烧的土代替土样，其余步骤同上。结果计算：有机质=c(VO-V)×0.003×1.724×1.1/（风干土样重*水分系数）c：硫酸亚铁消耗摩尔浓度；V0：空白实验消耗的硫酸亚铁溶液的体积；V：滴定待测土样消耗的硫酸亚铁溶液的体积；0.003：1/4mmol碳的克数；1.172：由土壤有机碳换算成有机质的换算系数；1.1：校正系数（用此法氧化率为90%）。思考题（1）测定土壤有机质时，加入K2CrO7和H2SO4的作用是什么？（2）为什么重铬酸钾溶液需要用移液管准确加入，而浓H2SO4则可用量筒量取呢？（3）试述滴定时溶液的变色过程，为什么会出现这样的颜色变化？