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土壤中钾含量分析
土壤中全钾含量的测定

土壤全钾含量一般在1~2%,高者可达3%能上能下,低者可低于0.2%。其中结构钾约占90~98%,缓效钾占2~8%,速效钾1~2%土壤全钾样品的分解,大体上可分碱熔和酸溶两类,较早采用的NH4Cl-CaCO3碱熔法,因所用的熔剂纯度要求很高,样品用量大,易挥发损失,且手续比较烦琐,目前已很少使用。Na2CO3碱熔法和HF-HClO4酸熔法比较方便,分解也完全,准确度较高但需用昂贵的铂坩埚,并要求良好的通风设备,近年来已逐渐为NaOH熔融法所代替,采用NaOH熔融法不仅操作方便,分解也较完全,而且可用银坩埚(或镍坩埚)代替伯坩埚,适用于一般实验室采用。待测液中钾的测定现在多采用火焰光度法,既快速简便,又灵敏准确。

1NaOH熔融火焰光度法:
  
1)方法要点:样品在银坩埚中用NaOH高温熔融,熔融物用水溶解,待测液用火焰光度法测钾。多钾标准溶液浓度和检流计读数作的工作曲线,即可查出测读液的钾浓度,然后计算样品的含钾量。
   (
2)主要仪器:火焰光度计,银坩埚(30毫升),高温电炉,容量瓶(50~100)。
            
    (
3)试剂:
       
A.氢氧化钠(分析纯,粒状)。
              B.无水酒精(分析纯)。
       
C1:1盐酸(化学纯)。
       D4.5摩尔/升硫酸溶液。
       
E.钾标准溶液。0.1907克氯化钾(KCl分析纯在105C2小时)溶于水中,定容1升,即为100ppmK标准液,贮塑料瓶中,并配制系列的0510204060ppm含占待测液中离子成分相近似的K标准液。

4)测定步骤:

A.待测液制备。称取烘干土样(通过0.25毫米筛孔)0.2克(精确到0.0001克)放在银坩埚底部(切勿粘在壁上),用几滴无水酒精湿润样品,然后加2克固体NaOH。平铺于样品的表面,暂放在干燥器中以防吸水潮解。将坩埚放在高温电炉内,由室温升到300~400

C,保温15分钟,上升到750C,上保温15~30分钟,取出冷却。加10毫升水在电炉上加热至80C左右,熔块溶解后再微沸5分钟,将坩埚内溶液转入50毫升容量瓶中,用热水和2毫升4.5摩尔/H2SO4多次洗涤坩埚并倒入容量瓶内。使总体积至约40毫升,最后往容量瓶加51:1HCl溶液及5毫升4.5摩尔/H2SO4溶液摇动后,冷却至室温,用水定容,摇匀后静置澄清或用滤纸过滤。此待测液可供全钾测定。

B.测定:吸取待测液5~10毫升于50毫升容量瓶中(钾的浓度最好控制在20~30ppm),用水定容,直接用火焰光度法测定,记录检计读数,然后在工作曲线上查得测读液中钾的浓度。

   2.酸溶—火焰光度法:

1)方法要点:以氢酸—高氯酸溶解土壤中的钾,用火焰光度计法测钾。

2)主要仪器:铂坩埚(30毫升)或塑料聚四氟乙烯坩埚(能耐高温,30毫升),火焰光度计,容量瓶(50毫升),塑料量筒(10毫升)。

3)试剂:

A.浓氢氟酸(HF48%,分析纯)。

B.浓高氯酸(HClO460%,分析纯)。

C3摩尔/升盐酸。

DK标准溶液。吸取100ppmK标准液配制得0510204060ppmHClK标准系列溶液。

4)测定步骤*

A.待测液制备。称取通过0.25毫米筛孔土样0.3克(精确到0.0001克)置于30毫升铂坩埚内,稍加数滴水湿润样品,加入5毫升60%高氯酸,再加5毫升氢氟酸溶液,小心摇动,使之均匀混和。将坩埚放在电炉上低温加热,HF与样品充分作用。并防止其迅速挥发或溅失。待高氯酸昌白烟时,取下坩埚稍冷,再加5毫升HF,继续加热消煮,并蒸发至近干。取下坩埚再加3毫升HClO4,继续蒸干驱除残余的HF,并慢慢加温蒸煮至白烟昌出完为止,基本除去多余的HClO4。加上4毫升3摩尔/HCl并低温加热,使残渣溶解。然后全部洗入100毫升容量瓶中,定容、摇匀,供全钾测定。

B.测定同方法1

5)计算结果同法1的计算。

*1整个消化过程应在通风柜中进行。

*2土壤样品应先加HClO4,后加HF。反之,会引起溅失。

*3消化完的标准是当第二资助加HF后在HClO4昌白烟时,坩埚内容物应清澈见底,若有沉淀物,还需再用HFHClO3处理一次。

*4待测液中不能有氟离子存在,否则会影响结果。
土壤缓效性钾的测定1摩尔/升硝酸煮沸浸提—火焰光度法)

1.方法要点:以1魔尔/HNO3溶液煮沸释出土壤中的缓效钾。此法不仅浸提时间短,耕用试剂量小,多次测定的变异系数也较小,常作为土壤钾素供应替力的指标。1摩尔/HNO3煮沸法浸出钾量减去速效钾量后,即为缓效钾含量。

2.主要仪器:火焰光度计,电炉,调压变器,高型烧杯,容量瓶。

3.试剂:

1)浸提剂(1摩尔/HNO3溶液)

20.1摩尔/HNO3溶液)

3)钾标准液:以100ppmK标准液配制0510204060ppmHNO3K标准液。

4.测定步骤:称取通过1毫米孔径筛风干土5.0克于200毫升高型烧杯中,加50毫升1摩尔/HNO3溶液,盖上表面皿,在电炉上煮沸10分钟,趁热过滤于250毫升容量瓶,用0.1摩尔/HNO3(或热水)洗涤4~5次,冷却后定容。此液可直接用火焰光度测定钾,记录检流计读数,然后从工作曲线上查得测读液的钾浓度,ppm

5.丰缺指标:根据近年来的生产实践,土壤缓效钾的丰缺指标可分为以下七级,见表3.22

 

土壤速效钾的测定1摩尔/NH4AC浸提—火焰光度法)

1.方法要点:以中性1摩尔/NH4A-C溶液为浸提剂,铵离子与土壤胶体表面的钾离子进行交换,连同水深性K+一起进入溶液。故速效钾包括交换性钾和水溶性钾。浸提液中的钾可直接用火焰光度法测定。

3.22  1摩尔/HNO3法测定的土壤缓效钾水平与作物需钾前景的关系

pmm

     

         

<70

70~170

170~330

330~500

500~750

750~1160

>1160

极低

中下

中上

极高

缺钾已是当前产量的限制因素

已明显缺钾,将日益严重

钾素供应日渐不足,高产条件不足较为突出

随生产水平提高,需配合施用钾肥

近期内除高产经济作物外,一般不需要钾肥

近期内施用钾肥无效

不需要钾肥

2.主要仪器:火焰光度计,烹瓶(200毫升),容量瓶(50毫升)。

3.试剂:

11摩尔/NH4AC pH值为7.0浸提剂:

2)钾标准液:称0.1997克氯化钾(分析纯,110C2小时)溶于摩尔/NH4AC溶液中,并用它定容至1升。以100ppmK的醋酸铵标准液配制得025102040ppm K标准液。

4.测定步骤:称取5.0克通过1毫米孔径筛的风干土样于200毫升塑料瓶中,加50毫升1摩尔/NH4AC溶液,加塞振荡30分钟,用干滤纸过滤,滤液直接用火焰光度计进行测定。记录检流计读数。从工作曲线上查得测读液中K的浓度,ppm

5.丰缺指标:土壤速效钾的丰缺程度与当季作物钾肥肥效有良好相关性,见表3.23

3.23  1摩尔/NH4AC法定的速效钾水平与当季作物钾肥效的关系

土壤速效钾

pmm

丰缺程度

作物对钾肥反应

<30

30~70

70~125

 

 

125~170

>170

极低

 

 

极高

钾肥反应很明显

施钾后一般有效

在一定条下钾肥有效,肥效大小因作物种类、与其他肥料配合、耕作制度和土壤缓效钾含量等而异

施用钾肥无效

不需要施用钾肥

 

电超滤钾的测定

电超滤钾法(EUF法)是70年代发展的一种测定土壤中有效钾的方法。

1.测定原理:电超滤法的原理,系根据在可变是场下阳离子向阴极移动发生还原反应,如2K+ +2e2K,2K+2H2O—→2KOH+H2,而阴离子向阳极移动产生氧化反应,如NO3—e—→[NO3],[NO3]+H2O—→NO3-+H++[OH],2[OH]—→H2O2—→H2O+1/2 O2。阴阳离子分别通过两边的滤器与土壤溶液相分离。由于阳离子的解吸速度和磷、碳酸盐等溶解速度与所加的电压成正比,而与土壤对阳离子的结合中国科学院呈反比,并与温度有关,而最场强度决定于所加电压和两极之间的距离。所以通过仔细选择解吸和溶解的时间,不同的电压和温度,来区分土壤对阳离子的结合力通常改变电压即得到交换性钾,提高温度和电压,则可得到层间钾。

2.提取方法:EUF装置如图3.21所示,共分三室:即中室和两个边室,中室放土壤和水,它通过一个半透膜和橡皮垫圈与两边室相隔。边室各装有一定面积的隋性金属电极如伯金电极(可用铂金丝绕成网状或用黄金片代替)。两极间距离保持恒定。测定时将5.00克土壤和50毫升蒸馏水注入中室,并不断搅拌,在两边室加入一定量的蒸馏水与中室的土壤悬液呈同一水平面(自动装置EUF则两边抽成真空,以后用定量水冲洗),然后在两极通电,施加不同电压。电压变化为0~5分钟50伏;5~30分钟200伏(共分五次);30~35分钟400伏。每隔5分钟收集边室的溶液,负极收集到的溶液供测K等阳离子用,钾用火焰光度计测定。

计算公式:K,毫克/100克土=Kppm×比色体积/5×1000×100

每个土壤提取完毕后,折开中室用水冲刷干净,取出阴极滤膜,用水冲洗后放在1摩尔/HCl中浸泡,以除去可能吸附和重金属离子,供下次使用。

3.结果应用:EUF法测得的各部分钾与常规法测得的各部分钾之间有明显的相关性,一般认为:

1)用EUF法经10分钟解吸的钾量表示土壤溶液中钾的浓度(强度因子),这部分钾和作物生长密切相关。

2)在10~35分钟所释放钾的总量相当于代换性钾量(容量因子)。

3)在电压400伏,于30~35分钟以内吸的钾量,可用来说明生长季节中土壤溶液的钾浓度可能降低的情况,这部分钾越多,表示生长季节中报能维持的土壤溶液中钾的浓度也越高。

45~10分钟之间释放的钾量与30~35分钟以后解吸的钾量比值,可表示土壤对钾素固定能力的大小。比值1:1时,土壤即能固定钾,比值3:1时,则土壤不能固定钾。


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