鐘林生++凌永輝++陳福生++陳振興

摘 要：該研究優(yōu)化了全自動(dòng)定氮儀測(cè)定臍橙葉片中氮含量的消解實(shí)驗(yàn)條件，并采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證了方法的可靠性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的分析結(jié)果相符，表明該方法可以應(yīng)用于贛南臍橙葉片中全氮含量的測(cè)定。

關(guān)鍵詞：臍橙葉片；全自動(dòng)定氮儀；氮含量；測(cè)定

中圖分類號(hào) S66 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）24-0113-03

臍橙是多年生常綠木本植物，僅憑經(jīng)驗(yàn)難以準(zhǔn)確掌握植株的營養(yǎng)狀況，必須同時(shí)進(jìn)行樹體營養(yǎng)診斷分析，才能做到準(zhǔn)確判斷樹體營養(yǎng)水平，實(shí)現(xiàn)定量、高效、平衡施肥。氮是植物需求量最大的礦物質(zhì)營養(yǎng)元素，同時(shí)也是植物個(gè)體乃至自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)（包括農(nóng)業(yè)系統(tǒng)）生長最常見的限制因子。氮素是作物生長的重要營養(yǎng)元素之一，通過測(cè)定不同區(qū)域、不同部位和不同程度的臍橙葉片中氮的含量，可以監(jiān)測(cè)土壤營養(yǎng)的動(dòng)態(tài)變化，從而達(dá)到高效施肥與高效利用肥料的目的，也可以為研發(fā)推廣植物易缺乏營養(yǎng)元素的高效增補(bǔ)措施和開發(fā)專用多元素平衡肥料提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 臍橙葉片氮含量的測(cè)定方法 本實(shí)驗(yàn)采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法開氏法，以硫酸銅和硫酸鉀作為催化劑，加入濃硫酸消解臍橙葉片樣品，用全自動(dòng)定氮分析儀來測(cè)定氮的含量。通過國家標(biāo)準(zhǔn)柑橘葉樣品有效態(tài)成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW10020）中的營養(yǎng)元素氮的測(cè)定來驗(yàn)證方法的可靠性。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理 全氮的測(cè)定采用凱氏消煮法，用硫酸銅和硫酸鉀作為催化劑，加入濃硫酸消煮，在高溫下將臍橙葉片中的含氮化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徜@，然后用氫氧化鈉堿化，加熱蒸餾出氨，經(jīng)硼酸吸收后，用鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定而計(jì)算全氮量。反應(yīng)原理如下：

（NH4）2SO4+2NaOH→Na2SO4+2H2O+2NH3↑；

NH3+H3BO3→NH4H2BO3；

NH4H2BO3+HCl→H3BO3+NH4Cl。

計(jì)算系統(tǒng)根據(jù)下列公式計(jì)算含氮量：

N（%）=14.01×C ×（V-VO）/1000W

式中：C=標(biāo)準(zhǔn)酸濃度（mol/L）；

W=樣品質(zhì)量（g）；

VO=空白樣滴定標(biāo)準(zhǔn)酸消耗量（mL）；

V=樣品滴定標(biāo)準(zhǔn)酸消耗量（mL）。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

1.3.1 儀器 JENCO-6173 pH計(jì)（上海任氏電子有限公司）；電子分析天平（AL204）（上海Mettler Toledo儀器有限公司）；JC101型電熱鼓風(fēng)干燥箱（南通嘉程儀器有限公司）；Hanon SH-220恒溫石墨消解儀（海能儀器有限公司）；Hanon K-9860凱氏定氮儀（海能儀器有限公司）。

1.3.2 試劑 柑橘葉樣品有效態(tài)成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW10020）（中國計(jì)量科學(xué)研究院）；硫酸鉀與硫酸銅質(zhì)量比為10∶1混合催化劑；濃硫酸（AR）；400g/L NaOH溶液；甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑；20g/L硼酸溶液；0.0400mol/L 1/2 NaB4O7標(biāo)準(zhǔn)溶液；1mol/L鹽酸溶液；0.04mol/L鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.4 樣品處理

1.4.1 臍橙葉片樣品采摘 在果樹東南西北方向上的上中下各部位各摘取10～20葉片，混合裝入保鮮袋中。

1.4.2 臍橙葉片樣品制備 為了確保葉片營養(yǎng)不損失，采摘的葉片樣品宜在24h內(nèi)制備好或放在4℃左右的冰箱里存放。臍橙葉片制備分為清洗和烘干2個(gè)部分：（1）清洗：將葉片依次放在0.1%的洗潔劑溶液、自來水、0.2%鹽酸溶液、自來水里清洗，最后用蒸餾水洗凈，整個(gè)過程不宜超過2min；（2）烘干：將洗凈的葉片平鋪在托盤里，放進(jìn)烘箱，在105℃殺青30min，之后在65℃連續(xù)烘24h。烘好的樣品經(jīng)粉碎機(jī)粉碎，裝入密封樣品袋里中備用。

1.4.3 消解 用減量法稱取烘干后制備樣品0.2g（精確到0.000 1g），用紙槽送入到消解管底部，然后加1.0g混合加速劑，搖勻，再加入5mL濃硫酸，混勻。將消解管放在石墨消解槽中，開電源，打開冷凝水源，調(diào)溫，一般150℃預(yù)熱約1h，后調(diào)溫至400℃消解1.5h（為不至讓溫度升值過快，過高，可以先調(diào)溫到380℃左右，后再升至400℃保持1.5h），待消解管冷卻后取出，以供氮的測(cè)定。

1.5 全氮測(cè)定 將各試劑分別裝入凱氏定氮儀中相應(yīng)的試劑桶中。測(cè)定過程為：打開儀器電源，開冷凝水，儀器初始化；測(cè)定前放一空定氮管在儀器置管架上，且應(yīng)盛有少量的水。然后手動(dòng)調(diào)試，依次進(jìn)行加堿，加硼酸，蒸餾，滴定，排液。測(cè)樣時(shí)，將消解好的空白樣放于管架上先測(cè)空白樣消耗的滴定酸（HCl）的體積，再進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的輸入和設(shè)置。參數(shù)輸入完后，按【確定】鍵，儀器進(jìn)入自動(dòng)測(cè)試操作。測(cè)試結(jié)束后，記錄好結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化探索

2.1.1 硫酸使用量實(shí)驗(yàn) 硫酸的使用量決定了樣品的消解程度。按實(shí)驗(yàn)方法加入不同的硫酸使用量，按國家標(biāo)準(zhǔn)柑橘葉片（GBW10020）中的N標(biāo)準(zhǔn)植進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表1。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，硫酸的使用量在5mL以上時(shí)，N的檢測(cè)結(jié)果與國家標(biāo)準(zhǔn)柑橘葉片標(biāo)準(zhǔn)值結(jié)果相符，說明5mL硫酸使用量樣品能完全消解，所以實(shí)驗(yàn)所用硫酸的量為5mL。

2.1.2 消解時(shí)間實(shí)驗(yàn) 樣品中N的結(jié)合形態(tài)不同，消解所需時(shí)間不同。按實(shí)驗(yàn)方法，采用國家標(biāo)準(zhǔn)柑橘葉片（GBW10020）進(jìn)行消解時(shí)間實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)其他條件不變，消解時(shí)間為1.5h、2.0h時(shí)，所測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)葉片含氮量結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值相符，說明樣品消解完全。因此消解時(shí)間取1.5h。

2.1.3 測(cè)氮加堿時(shí)間實(shí)驗(yàn) 在自動(dòng)定氮蒸餾過程中，儀器通過加堿時(shí)間來控制加減的量，加減的量足夠才能使消解液中的銨鹽完全轉(zhuǎn)化成NH3的形式。按實(shí)驗(yàn)方法，采用國家標(biāo)準(zhǔn)柑橘葉片（GBW10020）實(shí)驗(yàn)測(cè)氮加堿時(shí)間，結(jié)果見表3。由表3可知，加堿時(shí)間為5.0s時(shí)，可滿足實(shí)驗(yàn)要求。所以加堿時(shí)間選擇5.0s。

2.2 國家標(biāo)準(zhǔn)柑橘葉片（GBW10020）中氮元素的分析結(jié)果 按照實(shí)驗(yàn)方法，稱取0.2000g左右的標(biāo)準(zhǔn)樣品，加5mL硫酸，400℃下消煮1.5h，測(cè)氮時(shí)加堿時(shí)間5.0s測(cè)定其含氮量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。從表4可知，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值相符。說明所優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件能夠滿足實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)方法準(zhǔn)確、可靠。

2.3 贛南臍橙果園臍橙葉片樣品中全氮量的測(cè)定 應(yīng)用實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)分別采自贛南臍橙果園不同果園葉樣測(cè)定其中的全氮的含量，測(cè)定結(jié)果見表5。樣品分別采于不同的果樹部位、不同的臍橙果園，按美國甜橙葉片營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)[1]中的適宜指標(biāo)來比較，結(jié)果表明氮的含量都明顯偏高。

3 討論

本實(shí)驗(yàn)對(duì)全自動(dòng)定氮方法進(jìn)行了條件優(yōu)化，采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證了方法的可靠性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)柑橘葉片（GBW10020）的分析結(jié)果相符，該方法操作簡便快速，穩(wěn)定性和可靠性均較好。但是由于SH220型石墨消解儀消煮時(shí)，硫酸蒸汽會(huì)充滿整個(gè)消化管，溫度高時(shí)管內(nèi)液體易暴沸，造成測(cè)得的含氮量降低。因此，實(shí)驗(yàn)過程中前消煮溫度先低溫預(yù)消解，使測(cè)得值更準(zhǔn)確。應(yīng)用方法測(cè)定贛南臍橙果園臍橙葉片中的全氮含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所測(cè)樣品按美國甜橙葉片營養(yǎng)診斷標(biāo)準(zhǔn)中的適宜指標(biāo)來比較，氮的含量都明顯偏高。

參考文獻(xiàn)

[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. （責(zé)編：張宏民）