土壤有机质的测定

第三章土壤有机质的测定本章要点•1、了解土壤有机质的概念、含量范围及测定意义。•2、熟悉土壤有机质测定的各种方法的优缺点。•3、掌握重铬酸钾氧还滴定法测定土壤有机质的原理。•4、掌握外热源法和稀释热法测定土壤有机质的反应条件及注意事项。第一节概述一、土壤有机质在土壤肥力上的意义是土壤中各种营养元素的重要来源，特别是氮、磷。经过大量分析表明，土壤有机质与氮含量呈高度线性相关,有机质中含氮一般约为5-6％，即：土壤全氮(g.kg-1)＝土壤有机质(g.kg-1)×0.05(或0.06)对土壤稳定性结构的形成、对调节土壤水分、温度、空气、三相比等有重要作用。土壤有机质含量高低是土壤肥力高低的一个重要指标。第一节概述二、土壤有机质的组成及含量1.组成分解很少，仍保持原状的动植物残体；动植物残体的半分解产物和微生物代谢产物；腐殖质——有机质的分解和合成而形成的特殊有机物质。严格意义上土壤有机质主要指后2类及第1类的一部分。2.我国土壤有机质含量我国土壤耕层的有机质含量一般在50g.kg-1以下，其中•东北较高，南方水田次之，华北、西北含量较低。•东北黑土40–50g.kg-1•西北6–20g.kg-1•南方红、黄壤20–30g.kg-1•华北5–15g.kg-1第一节概述不同肥力等级的土壤有机质含量约为：高肥力土壤：15.0g.kg-1，中肥力土壤：10-14g.kg-1；低肥力土壤：5.0-10g.kg-1薄砂地：5.0g.kg-1注意•土壤有机质一般处于分解与积累的平衡中，因此相对来说是比较稳定的，不必年年测定。•长期以来，在土壤分析中一直采用通过测定有机C的方法来换算土壤OM含量。为什么？•一般认为OM含有机C量为58%。•土壤OM%=土壤有机C%1.724有机质与有机碳三、土壤有机质不同测定方法的比较和选用（一）经典方法注意：去除土壤中无机碳的影响。湿烧法（重铬酸钾氧化）干烧法（高温电炉灼烧）CO2NaHCO3或Ba(OH)2吸收重量法或容量法测定优点：1.土壤有机碳分解完全2.不受土壤中还原物质的影响3.结果准确，可做标准方法校核用缺点：1.需要特殊仪器设备，费时，目前一般实验室不用此法。2.结果受碳酸盐干扰（一）经典方法（二）碳自动分析仪原理：根据干烧法原理制造而成。高温灼烧，气相色谱测定CO2仪器价格高，未能普遍使用。TOC测定仪（三）直接灼烧法•原理：高温（350-400℃）灼烧计算土壤重量损失。•特点：操作简单，但结果中可能包括部分化合水。•适合于砂性土壤。（四）当前常用方法——容量法•原理：酸性条件下，过量重铬酸钾氧化土壤有机碳，标准硫酸亚铁回滴剩余重铬酸钾，从消耗氧化剂量计算土壤有机碳量。•优点：1.操作简单、快速，适于大量样品分析2.土壤无机碳酸盐无干扰•缺点：土壤中还原性或氧化性物质干扰测定结果。如：氯化物、亚铁、二氧化锰等•方法类型：外加热法稀释热法（五）比色法根据K2Cr2O7滴定法原理，K2Cr2O7中Cr6+为橙色，还原态Cr3+为绿色，利用过量的K2Cr2O7被还原后产生的绿色Cr3+或剩余的K2Cr2O7橙色的变化情况来计算有机C的含量。第二节土壤有机质的测定方法一、重铬酸钾容量法——外加热法1.原理：在外加热条件下，用已知浓度的重铬酸钾—硫酸溶液氧化土壤有机质，用标准的硫酸亚铁滴定剩余的重铬酸钾，可以计算土壤有机质含量。2Cr2O72-（过量）+3C+16H+=3Cr3++3CO2+8H2O+K2Cr2O7（余）Cr2O72-（余）+Fe2+Cr3++3Fe3+一、重铬酸钾容量法——外加热法1.原理：滴定过程常用氧化还原指示剂：邻啡罗啉：邻啡罗啉－Fe3+：淡蓝色邻啡罗啉－Fe2+：红色滴定过程颜色变化：橙－灰绿－淡绿－砖红缺点：易被悬浮土粒吸附，使终点颜色变化不明显。2－羟基代二苯胺：2－羟基代二苯胺－Fe3+：紫红色2－羟基代二苯胺－Fe2+：无色滴定过程颜色变化：棕红－紫－绿一、重铬酸钾容量法——外加热法2.加热设备油浴、石蜡、磷酸浴电热板远红外消煮炉温度计硬质试管大烧杯或铝锅石蜡或磷酸一、重铬酸钾容量法——外加热法3.实验步骤称样→硬质试管→0.8000mol.L-1(1/6K2CrO7)5mL→浓硫酸5mL→石蜡或磷酸浴→170-180℃5min→溶液转入250mL三角瓶→加指示剂→滴定4.结果计算实际计算的是有机碳的量，若要计算有机质量应乘以1.724，（一般土壤有机质平均含碳量为58％）外加热重铬酸钾容量法测定土壤有机质仅能氧化土壤有机质的90％，故计算结果应乘以1.1。一、重铬酸钾容量法——外加热法5.注意事项所用土样为100目称样量根据土壤有机质含量多少而定，一般滴定消耗Fe2+量不得小于空白的1/3，（溶液颜色为黄色或黄中稍带绿色，不应为绿色）否则表明样品有机质过多，应重做。消煮计时应以液面刚刚沸腾时开始，准确计时5min，同一批样品每次消煮时间应一致。每次消煮时温度应一致(硬质试管放入前185～190℃，放入后170～180℃)。如果土壤Cl-含量较多，可加Ag2SO4防止其干扰。一、重铬酸钾容量法——外加热法6.优缺点优点1.操作简单、快速，适于大量样品分析2.土壤无机碳酸盐无干扰3.不受外界温度变化影响缺点：加热温度高，不易控制恒温，所以易产生误差。国家标准方法•电砂浴•150ml三角瓶（上加简易空气冷凝管）•200-230C。•注意：结果计算时无氧化校正系数1.1。二、重铬酸钾容量法——稀释热法原理：与外加热法完全相同，只是反应过程中不使用油浴或磷酸浴加热，而是利用重铬酸钾与硫酸迅速混合时所产生的热量来氧化有机质。由于反应温度较低，有机质氧化程度较低，只有77％，结果计算时校正系数为1.33。二、重铬酸钾容量法——稀释热法缺点：1有机质氧化程度较低，2易受外界气温影响，冬夏结果不一致，结果不稳定，重现性较差；3使用浓硫酸量大，为外加热法的4倍，不经济；4目前测定土壤有机质一般不用该方法，而是用外加热法。优点:测定结果精密度较高，操作简便，省去了加热设备。方法的延伸有机肥料中有机质的测定植物样品中碳含量的测定重铬酸钾容量法——外加热法具体方法称取磨碎烘干过0.25mm筛植物样品20-30mg或过0.42mm筛有机肥料样品30-50mg（有机碳含量在15mg以内），加入10mL0.8000mol.L-1(1/6K2CrO7)，10mL浓硫酸，……其它操作与土壤有机质测定相同。复习思考题1.我国土壤有机质含量一般是多少？它与土壤全氮含量有何关系？2.测定土壤有机质有何意义？3.测定土壤有机质的常用方法有哪些？试评述其优缺点。4.叙述重铬酸钾容量法测定土壤有机质的原理方法及注意事项。5.测定二氧化碳的铬酸、磷酸湿烧法，与重铬酸钾容量法测定土壤有机质，在原理上有何不同点？6.水合热氧化有机质的重铬酸钾容量法和外加热氧化有机质的重铬酸钾容量法，测定总有机碳的测出率是多少？试比较其方法优缺点。7.长期沤水的水稻土，测定土壤有机质采用那种分析方法为好？为什么？