论文部分内容阅读
摘 要：该研究优化了全自动定氮仪测定脐橙叶片中氮含量的消解实验条件，并采用标准物质验证了方法的可靠性，实验结果与标准物质的分析结果相符，表明该方法可以应用于赣南脐橙叶片中全氮含量的测定。
关键词：脐橙叶片；全自动定氮仪；氮含量；测定
中图分类号 S66 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）24-0113-03
脐橙是多年生常绿木本植物，仅凭经验难以准确掌握植株的营养状况，必须同时进行树体营养诊断分析，才能做到准确判断树体营养水平，实现定量、高效、平衡施肥。氮是植物需求量最大的矿物质营养元素，同时也是植物个体乃至自然生态系统和人工生态系统（包括农业系统）生长最常见的限制因子。氮素是作物生长的重要营养元素之一，通过测定不同区域、不同部位和不同程度的脐橙叶片中氮的含量，可以监测土壤营养的动态变化，从而达到高效施肥与高效利用肥料的目的，也可以为研发推广植物易缺乏营养元素的高效增补措施和开发专用多元素平衡肥料提供实验依据。
1 实验部分
1.1 脐橙叶片氮含量的测定方法 本实验采用国家标准方法开氏法，以硫酸铜和硫酸钾作为催化剂，加入浓硫酸消解脐橙叶片样品，用全自动定氮分析仪来测定氮的含量。通过国家标准柑橘叶样品有效态成分分析标准物质（GBW10020）中的营养元素氮的测定来验证方法的可靠性。
1.2 实验原理 全氮的测定采用凯氏消煮法，用硫酸铜和硫酸钾作为催化剂，加入浓硫酸消煮，在高温下将脐橙叶片中的含氮化合物转变为硫酸铵，然后用氢氧化钠碱化，加热蒸馏出氨，经硼酸吸收后，用盐酸标准溶液滴定而计算全氮量。反应原理如下：
（NH4）2SO4+2NaOH→Na2SO4+2H2O+2NH3↑；
NH3+H3BO3→NH4H2BO3；
NH4H2BO3+HCl→H3BO3+NH4Cl。
计算系统根据下列公式计算含氮量：
N（%）=14.01×C ×（V-VO）/1000W
式中：C=标准酸浓度（mol/L）；
W=样品质量（g）；
VO=空白样滴定标准酸消耗量（mL）；
V=样品滴定标准酸消耗量（mL）。
1.3 实验仪器及试剂
1.3.1 仪器 JENCO-6173 pH计（上海任氏电子有限公司）；电子分析天平（AL204）（上海Mettler Toledo仪器有限公司）；JC101型电热鼓风干燥箱（南通嘉程仪器有限公司）；Hanon SH-220恒温石墨消解仪（海能仪器有限公司）；Hanon K-9860凯氏定氮仪（海能仪器有限公司）。
1.3.2 试剂 柑橘叶样品有效态成分分析标准物质（GBW10020）（中国计量科学研究院）；硫酸钾与硫酸铜质量比为10∶1混合催化剂；浓硫酸（AR）；400g/L NaOH溶液；甲基红-溴甲酚绿混合指示剂；20g/L硼酸溶液；0.0400mol/L 1/2 NaB4O7标准溶液；1mol/L盐酸溶液；0.04mol/L盐酸标准溶液。
1.4 样品处理
1.4.1 脐橙叶片样品采摘 在果树东南西北方向上的上中下各部位各摘取10～20叶片，混合装入保鲜袋中。
1.4.2 脐橙叶片样品制备 为了确保叶片营养不损失，采摘的叶片样品宜在24h内制备好或放在4℃左右的冰箱里存放。脐橙叶片制备分为清洗和烘干2个部分：（1）清洗：将叶片依次放在0.1%的洗洁剂溶液、自来水、0.2%盐酸溶液、自来水里清洗，最后用蒸馏水洗净，整个过程不宜超过2min；（2）烘干：将洗净的叶片平铺在托盘里，放进烘箱，在105℃杀青30min，之后在65℃连续烘24h。烘好的样品经粉碎机粉碎，装入密封样品袋里中备用。
1.4.3 消解 用减量法称取烘干后制备样品0.2g（精确到0.000 1g），用纸槽送入到消解管底部，然后加1.0g混合加速剂，摇匀，再加入5mL浓硫酸，混匀。将消解管放在石墨消解槽中，开电源，打开冷凝水源，调温，一般150℃预热约1h，后调温至400℃消解1.5h（为不至让温度升值过快，过高，可以先调温到380℃左右，后再升至400℃保持1.5h），待消解管冷却后取出，以供氮的测定。
1.5 全氮测定 将各试剂分别装入凯氏定氮仪中相应的试剂桶中。测定过程为：打开仪器电源，开冷凝水，仪器初始化；测定前放一空定氮管在仪器置管架上，且应盛有少量的水。然后手动调试，依次进行加碱，加硼酸，蒸馏，滴定，排液。测样时，将消解好的空白样放于管架上先测空白样消耗的滴定酸（HCl）的体积，再进行相关数据的输入和设置。参数输入完后，按【确定】键，仪器进入自动测试操作。测试结束后，记录好结果。
2 结果与分析
2.1 实验条件的优化探索
2.1.1 硫酸使用量实验 硫酸的使用量决定了样品的消解程度。按实验方法加入不同的硫酸使用量，按国家标准柑橘叶片（GBW10020）中的N标准植进行测试，结果见表1。由实验结果可知，硫酸的使用量在5mL以上时，N的检测结果与国家标准柑橘叶片标准值结果相符，说明5mL硫酸使用量样品能完全消解，所以实验所用硫酸的量为5mL。
2.1.2 消解时间实验 样品中N的结合形态不同，消解所需时间不同。按实验方法，采用国家标准柑橘叶片（GBW10020）进行消解时间实验，结果见表2。实验结果表明，当其他条件不变，消解时间为1.5h、2.0h时，所测得标准叶片含氮量结果与标准值相符，说明样品消解完全。因此消解时间取1.5h。
2.1.3 测氮加碱时间实验 在自动定氮蒸馏过程中，仪器通过加碱时间来控制加减的量，加减的量足够才能使消解液中的铵盐完全转化成NH3的形式。按实验方法，采用国家标准柑橘叶片（GBW10020）实验测氮加碱时间，结果见表3。由表3可知，加碱时间为5.0s时，可满足实验要求。所以加碱时间选择5.0s。
2.2 国家标准柑橘叶片（GBW10020）中氮元素的分析结果 按照实验方法，称取0.2000g左右的标准样品，加5mL硫酸，400℃下消煮1.5h，测氮时加碱时间5.0s测定其含氮量。实验结果见表4。从表4可知，实验结果与标准值相符。说明所优化的实验条件能够满足实验要求，实验方法准确、可靠。
2.3 赣南脐橙果园脐橙叶片样品中全氮量的测定 应用实验方法，对分别采自赣南脐橙果园不同果园叶样测定其中的全氮的含量，测定结果见表5。样品分别采于不同的果树部位、不同的脐橙果园，按美国甜橙叶片营养诊断标准[1]中的适宜指标来比较，结果表明氮的含量都明显偏高。
3 讨论
本实验对全自动定氮方法进行了条件优化，采用标准物质验证了方法的可靠性，实验结果与标准柑橘叶片（GBW10020）的分析结果相符，该方法操作简便快速，稳定性和可靠性均较好。但是由于SH220型石墨消解仪消煮时，硫酸蒸汽会充满整个消化管，温度高时管内液体易暴沸，造成测得的含氮量降低。因此，实验过程中前消煮温度先低温预消解，使测得值更准确。应用方法测定赣南脐橙果园脐橙叶片中的全氮含量，结果发现所测样品按美国甜橙叶片营养诊断标准中的适宜指标来比较，氮的含量都明显偏高。
参考文献
[1]Tucker Y，Alva K，Jackson L，eta1.Nutfition of Florida citrus trees[M].Gainesville：University of F1orida，Institute of Food and Agricultural Sciences，Cooperative Extension Service，1995：169. （责编：张宏民）
关键词：脐橙叶片；全自动定氮仪；氮含量；测定
中图分类号 S66 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）24-0113-03
脐橙是多年生常绿木本植物，仅凭经验难以准确掌握植株的营养状况，必须同时进行树体营养诊断分析，才能做到准确判断树体营养水平，实现定量、高效、平衡施肥。氮是植物需求量最大的矿物质营养元素，同时也是植物个体乃至自然生态系统和人工生态系统（包括农业系统）生长最常见的限制因子。氮素是作物生长的重要营养元素之一，通过测定不同区域、不同部位和不同程度的脐橙叶片中氮的含量，可以监测土壤营养的动态变化，从而达到高效施肥与高效利用肥料的目的，也可以为研发推广植物易缺乏营养元素的高效增补措施和开发专用多元素平衡肥料提供实验依据。
1 实验部分
1.1 脐橙叶片氮含量的测定方法 本实验采用国家标准方法开氏法，以硫酸铜和硫酸钾作为催化剂，加入浓硫酸消解脐橙叶片样品，用全自动定氮分析仪来测定氮的含量。通过国家标准柑橘叶样品有效态成分分析标准物质（GBW10020）中的营养元素氮的测定来验证方法的可靠性。
1.2 实验原理 全氮的测定采用凯氏消煮法，用硫酸铜和硫酸钾作为催化剂，加入浓硫酸消煮，在高温下将脐橙叶片中的含氮化合物转变为硫酸铵，然后用氢氧化钠碱化，加热蒸馏出氨，经硼酸吸收后，用盐酸标准溶液滴定而计算全氮量。反应原理如下：
（NH4）2SO4+2NaOH→Na2SO4+2H2O+2NH3↑；
NH3+H3BO3→NH4H2BO3；
NH4H2BO3+HCl→H3BO3+NH4Cl。
计算系统根据下列公式计算含氮量：
N（%）=14.01×C ×（V-VO）/1000W
式中：C=标准酸浓度（mol/L）；
W=样品质量（g）；
VO=空白样滴定标准酸消耗量（mL）；
V=样品滴定标准酸消耗量（mL）。
1.3 实验仪器及试剂
1.3.1 仪器 JENCO-6173 pH计（上海任氏电子有限公司）；电子分析天平（AL204）（上海Mettler Toledo仪器有限公司）；JC101型电热鼓风干燥箱（南通嘉程仪器有限公司）；Hanon SH-220恒温石墨消解仪（海能仪器有限公司）；Hanon K-9860凯氏定氮仪（海能仪器有限公司）。
1.3.2 试剂 柑橘叶样品有效态成分分析标准物质（GBW10020）（中国计量科学研究院）；硫酸钾与硫酸铜质量比为10∶1混合催化剂；浓硫酸（AR）；400g/L NaOH溶液；甲基红-溴甲酚绿混合指示剂；20g/L硼酸溶液；0.0400mol/L 1/2 NaB4O7标准溶液；1mol/L盐酸溶液；0.04mol/L盐酸标准溶液。
1.4 样品处理
1.4.1 脐橙叶片样品采摘 在果树东南西北方向上的上中下各部位各摘取10～20叶片，混合装入保鲜袋中。
1.4.2 脐橙叶片样品制备 为了确保叶片营养不损失，采摘的叶片样品宜在24h内制备好或放在4℃左右的冰箱里存放。脐橙叶片制备分为清洗和烘干2个部分：（1）清洗：将叶片依次放在0.1%的洗洁剂溶液、自来水、0.2%盐酸溶液、自来水里清洗，最后用蒸馏水洗净，整个过程不宜超过2min；（2）烘干：将洗净的叶片平铺在托盘里，放进烘箱，在105℃杀青30min，之后在65℃连续烘24h。烘好的样品经粉碎机粉碎，装入密封样品袋里中备用。
1.4.3 消解 用减量法称取烘干后制备样品0.2g（精确到0.000 1g），用纸槽送入到消解管底部，然后加1.0g混合加速剂，摇匀，再加入5mL浓硫酸，混匀。将消解管放在石墨消解槽中，开电源，打开冷凝水源，调温，一般150℃预热约1h，后调温至400℃消解1.5h（为不至让温度升值过快，过高，可以先调温到380℃左右，后再升至400℃保持1.5h），待消解管冷却后取出，以供氮的测定。
1.5 全氮测定 将各试剂分别装入凯氏定氮仪中相应的试剂桶中。测定过程为：打开仪器电源，开冷凝水，仪器初始化；测定前放一空定氮管在仪器置管架上，且应盛有少量的水。然后手动调试，依次进行加碱，加硼酸，蒸馏，滴定，排液。测样时，将消解好的空白样放于管架上先测空白样消耗的滴定酸（HCl）的体积，再进行相关数据的输入和设置。参数输入完后，按【确定】键，仪器进入自动测试操作。测试结束后，记录好结果。
2 结果与分析
2.1 实验条件的优化探索
2.1.1 硫酸使用量实验 硫酸的使用量决定了样品的消解程度。按实验方法加入不同的硫酸使用量，按国家标准柑橘叶片（GBW10020）中的N标准植进行测试，结果见表1。由实验结果可知，硫酸的使用量在5mL以上时，N的检测结果与国家标准柑橘叶片标准值结果相符，说明5mL硫酸使用量样品能完全消解，所以实验所用硫酸的量为5mL。
2.1.2 消解时间实验 样品中N的结合形态不同，消解所需时间不同。按实验方法，采用国家标准柑橘叶片（GBW10020）进行消解时间实验，结果见表2。实验结果表明，当其他条件不变，消解时间为1.5h、2.0h时，所测得标准叶片含氮量结果与标准值相符，说明样品消解完全。因此消解时间取1.5h。
2.1.3 测氮加碱时间实验 在自动定氮蒸馏过程中，仪器通过加碱时间来控制加减的量，加减的量足够才能使消解液中的铵盐完全转化成NH3的形式。按实验方法，采用国家标准柑橘叶片（GBW10020）实验测氮加碱时间，结果见表3。由表3可知，加碱时间为5.0s时，可满足实验要求。所以加碱时间选择5.0s。
2.2 国家标准柑橘叶片（GBW10020）中氮元素的分析结果 按照实验方法，称取0.2000g左右的标准样品，加5mL硫酸，400℃下消煮1.5h，测氮时加碱时间5.0s测定其含氮量。实验结果见表4。从表4可知，实验结果与标准值相符。说明所优化的实验条件能够满足实验要求，实验方法准确、可靠。
2.3 赣南脐橙果园脐橙叶片样品中全氮量的测定 应用实验方法，对分别采自赣南脐橙果园不同果园叶样测定其中的全氮的含量，测定结果见表5。样品分别采于不同的果树部位、不同的脐橙果园，按美国甜橙叶片营养诊断标准[1]中的适宜指标来比较，结果表明氮的含量都明显偏高。
3 讨论
本实验对全自动定氮方法进行了条件优化，采用标准物质验证了方法的可靠性，实验结果与标准柑橘叶片（GBW10020）的分析结果相符，该方法操作简便快速，稳定性和可靠性均较好。但是由于SH220型石墨消解仪消煮时，硫酸蒸汽会充满整个消化管，温度高时管内液体易暴沸，造成测得的含氮量降低。因此，实验过程中前消煮温度先低温预消解，使测得值更准确。应用方法测定赣南脐橙果园脐橙叶片中的全氮含量，结果发现所测样品按美国甜橙叶片营养诊断标准中的适宜指标来比较，氮的含量都明显偏高。
参考文献
[1]Tucker Y，Alva K，Jackson L，eta1.Nutfition of Florida citrus trees[M].Gainesville：University of F1orida，Institute of Food and Agricultural Sciences，Cooperative Extension Service，1995：169. （责编：张宏民）