土壤有机质含量分析综合化学实验 (2)精.ppt
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1、土壤有机质含量分析土壤有机质含量分析综合化学实验综合化学实验第1页,本讲稿共41页一、概述一、概述第2页,本讲稿共41页1、土壤有机质土壤有机质组成组成土壤有机质的组成很复杂,包括三类物质:土壤有机质的组成很复杂,包括三类物质:分解很少,仍保持原来形态学特征的动植物残体。分解很少,仍保持原来形态学特征的动植物残体。动植物残体的半分解产物及微生物代谢产物。动植物残体的半分解产物及微生物代谢产物。有机质的分解和合成而形成的较稳定的高分子化有机质的分解和合成而形成的较稳定的高分子化 合合物物腐植酸类物质。腐植酸类物质。分析测定土壤有机质含量,实际包括了上述全部分析测定土壤有机质含量,实际包括了上述全
2、部、两类两类及第及第类的一部分有机物质,以此来说明土壤肥力特性是合适类的一部分有机物质,以此来说明土壤肥力特性是合适的。的。第3页,本讲稿共41页2、土壤有机质含量及其在肥力上的意义土壤有机质含量及其在肥力上的意义土壤有机质是土壤中各种营养特别是氮、磷的重要来源,土壤有机质是土壤中各种营养特别是氮、磷的重要来源,含有刺激植物生长的胡敏酸等物质。含有刺激植物生长的胡敏酸等物质。由于它具有胶体特征,能吸附较多的阳离子,因而使土由于它具有胶体特征,能吸附较多的阳离子,因而使土壤具有保肥力和缓冲性。壤具有保肥力和缓冲性。它还能使土壤疏松和形成结构,从而可改善土壤的物理它还能使土壤疏松和形成结构,从而可
3、改善土壤的物理性状。性状。它也是土壤微生物必不可少的碳源和能源。它也是土壤微生物必不可少的碳源和能源。一般来说,土壤有机质含量的多少,是土壤肥力高低的一般来说,土壤有机质含量的多少,是土壤肥力高低的一个重要指标。一个重要指标。第4页,本讲稿共41页3、我国、我国土壤有机质土壤有机质的分布特征的分布特征我国东北地区雨水充足,有利于植物生长,而气温较低,我国东北地区雨水充足,有利于植物生长,而气温较低,有利于土壤有机质的积累。因此,东北的黑土有机质含量有利于土壤有机质的积累。因此,东北的黑土有机质含量高达高达404050g50gkgkg-1-1以上。以上。由此向西北,雨水减少,植物生长量逐年减少,
4、土壤有机质含由此向西北,雨水减少,植物生长量逐年减少,土壤有机质含量亦逐渐减少,如栗钙土为量亦逐渐减少,如栗钙土为202030g30gkgkg-1-1,棕钙土为,棕钙土为20g20gkgkg-1-1左右,灰钙土只有左右,灰钙土只有101020g20gkgkg-1-1。向南雨水多、温度高,虽然植物生长茂盛,但土壤中有机质向南雨水多、温度高,虽然植物生长茂盛,但土壤中有机质的分解作用增强,黄壤和红壤有机质含量一般为的分解作用增强,黄壤和红壤有机质含量一般为202030g30gkgkg-1-1。影响土壤有机质含量的另一重要因素是土壤质地,砂影响土壤有机质含量的另一重要因素是土壤质地,砂土有机质含量低
5、于粘土。土有机质含量低于粘土。第5页,本讲稿共41页赣南脐橙园土壤营养状况分布图绘制(20072010)国家科技支撑计划项目课题4、赣南脐橙果园土壤有机质变化特征、赣南脐橙果园土壤有机质变化特征第6页,本讲稿共41页土壤养分分析土壤养分分析-国家标准方法国家标准方法1.pH值测定(电位法)值测定(电位法)2.有机质测定(重铬酸钾容量法)有机质测定(重铬酸钾容量法)3.水解性氮(有效氮)的测定(碱解扩散法)水解性氮(有效氮)的测定(碱解扩散法)4.有效磷的测定(氟化铵有效磷的测定(氟化铵-盐酸浸提盐酸浸提钼锑抗比色法)钼锑抗比色法)5.速效钾的测定(乙酸铵浸提速效钾的测定(乙酸铵浸提-原子吸收光
6、度法)原子吸收光度法)6.有效钙和有效镁的测定(乙酸铵浸提有效钙和有效镁的测定(乙酸铵浸提-原子吸收光度法)原子吸收光度法)7.有效有效Cu、Zn、Fe的测定(的测定(HCl浸提浸提-原子吸收光度法)原子吸收光度法)8.有效有效Mn的测定(的测定(HCl浸提浸提-原子吸收光度法)原子吸收光度法)9.有效硼的测定(有效硼的测定(水浴加热水浴加热 ICP-AES法法)10.全氮的测定(半微量开氏法)全氮的测定(半微量开氏法)11.全磷的测定(全磷的测定(NaOH熔融熔融钼锑抗比色法)钼锑抗比色法)12.全钾的测定(全钾的测定(NaOH熔融熔融原子吸收光度法)原子吸收光度法)第7页,本讲稿共41页土
7、壤有机质的特征分析土壤有机质的特征分析种植区域样品数(个)土壤样品数(个)有机质缺乏土壤占样本数(%)OM5(g/kg)5OM10(g/kg)10OM15(g/kg)15OM30(g/kg)OM30(g/kg)安远1109512623178崇义607181817072大余9312184020375定南666192021068赣县9017382014183会昌1208394923180龙南637211518268南康691737114094宁都783923142097全南571151822160瑞金892043206093上犹45625310176石城2143311048信丰1204053189
8、093兴国8426251914083寻乌12020333529373于都9013511610089章贡3010776080合计14052625193522591381第8页,本讲稿共41页不同土壤类型脐橙果园土壤有机质变化特征不同土壤类型脐橙果园土壤有机质变化特征 不同种植年限脐橙果园土壤有机质变化特征不同种植年限脐橙果园土壤有机质变化特征 土壤有机质的特征分析土壤有机质的特征分析水稻土明显高于其它类型土壤,主要是水稻土蓄水稻土明显高于其它类型土壤,主要是水稻土蓄水保肥能力强,空隙较小,分解有机质较慢,而水保肥能力强,空隙较小,分解有机质较慢,而且其特征为耕作层内的有机质的合成与分且其特征为耕
9、作层内的有机质的合成与分 解趋于解趋于稳定,因此有机质较高;紫色土通透性好,好氧稳定,因此有机质较高;紫色土通透性好,好氧微生物活性强,有机质分解较快,因此,有机质微生物活性强,有机质分解较快,因此,有机质含量偏低含量偏低新开垦果园施肥作业对土壤的搅动作用明显,上下土层混新开垦果园施肥作业对土壤的搅动作用明显,上下土层混动作用强以及垦后土壤淋溶作用加强等导致土壤上层有机动作用强以及垦后土壤淋溶作用加强等导致土壤上层有机质向下移动,致使被测土壤有机质不断增加;对质向下移动,致使被测土壤有机质不断增加;对10年以上年以上的果园,土壤有机质的矿化速率有所增加,同时土壤受人的果园,土壤有机质的矿化速率
10、有所增加,同时土壤受人为因素影响较弱,土壤有机质的数量趋于稳定为因素影响较弱,土壤有机质的数量趋于稳定第9页,本讲稿共41页二、实验目的二、实验目的第10页,本讲稿共41页n学习实际样品的预处理方法,掌握学习实际样品的预处理方法,掌握土壤有机质测定的样品处理方法;土壤有机质测定的样品处理方法;n掌握化学分析方法在土壤等实际样掌握化学分析方法在土壤等实际样品测定中的应用;品测定中的应用;n掌握样品测定结果的统计分析方法。掌握样品测定结果的统计分析方法。第11页,本讲稿共41页三、实验原理三、实验原理第12页,本讲稿共41页1、土壤有机质测定方法简介、土壤有机质测定方法简介n目前,各国在土壤有机质
11、研究领域中使用得比较普遍的是容量分析法。目前,各国在土壤有机质研究领域中使用得比较普遍的是容量分析法。虽然各种容量法所用的氧化剂及其浓度或具体条件有差异,但其基本原虽然各种容量法所用的氧化剂及其浓度或具体条件有差异,但其基本原理是相同的。使用最普遍的是在过量的硫酸存在下,用氧化剂重铬酸钾理是相同的。使用最普遍的是在过量的硫酸存在下,用氧化剂重铬酸钾(或铬酸)氧化有机碳,剩余的氧化剂用标准硫酸亚铁溶液回滴,从消(或铬酸)氧化有机碳,剩余的氧化剂用标准硫酸亚铁溶液回滴,从消耗的氧剂量来计算有机碳量。这种方法,土壤中的碳酸盐无干扰作用,耗的氧剂量来计算有机碳量。这种方法,土壤中的碳酸盐无干扰作用,而
12、且方法操作简便、快速、适用于大量样品的分析。而且方法操作简便、快速、适用于大量样品的分析。n在氧化滴定过程中化学反应如下:在氧化滴定过程中化学反应如下:2K2Cr2O7+8H2SO4+3C2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O K2Cr2O7+6FeSO4K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2O第13页,本讲稿共41页n采用这一方法进行测定时,有的直接利用浓硫酸和采用这一方法进行测定时,有的直接利用浓硫酸和重铬酸钾(重铬酸钾(2:1)溶液迅速混和时所产生的热(温度)溶液迅速混和时所产生的热(温度在在120左右)来氧化有机碳,称为稀释热法(水左右)来氧化有机
13、碳,称为稀释热法(水合热法)。合热法)。n也有用外加热(也有用外加热(170180)来促进有机质的氧化。)来促进有机质的氧化。n前者操作方便,但对有机质的氧化程度较低,只有前者操作方便,但对有机质的氧化程度较低,只有77%,而且受室温变化的影响较大,而后者操作较麻,而且受室温变化的影响较大,而后者操作较麻烦,但有机碳的氧化较完全,可达烦,但有机碳的氧化较完全,可达90%95%,不受,不受室温变化的影响。室温变化的影响。第14页,本讲稿共41页2、土壤有机质测定中的干扰、土壤有机质测定中的干扰n由于以上方法主要是通过测定氧化剂的消耗量来计算出土由于以上方法主要是通过测定氧化剂的消耗量来计算出土壤
14、有机碳的含量,所以土壤中存在氯化物、亚铁及二氧化壤有机碳的含量,所以土壤中存在氯化物、亚铁及二氧化锰,它们在铬酸溶液中能发生氧化还原反应,导致有机碳锰,它们在铬酸溶液中能发生氧化还原反应,导致有机碳的不正确结果。的不正确结果。n土壤中土壤中Fe2+或或Cl-的存在将导致正误差,而活性的的存在将导致正误差,而活性的MnO2存存在将产生负误差。但大多数土壤中活性的在将产生负误差。但大多数土壤中活性的MnO2的量是的量是很少的,因为仅新鲜沉淀的很少的,因为仅新鲜沉淀的MnO2,将参加氧化还原反,将参加氧化还原反应,即使锰含量较高的土壤,存在的应,即使锰含量较高的土壤,存在的MnO2中很少部分能与中很
15、少部分能与Cr2O72-发生氧化还原作用,所以,对绝大多数土壤中发生氧化还原作用,所以,对绝大多数土壤中MnO2的干扰,不致产生严重的误差。的干扰,不致产生严重的误差。第15页,本讲稿共41页3、有机碳与有机质含量换算、有机碳与有机质含量换算n经典的干烧法或湿烧法,均为彻底氧化的方法。因为经典的干烧法或湿烧法,均为彻底氧化的方法。因为土壤中所有的有机碳均氧化为土壤中所有的有机碳均氧化为CO2,而不需要一个校正,而不需要一个校正系数。而上述外加热重铬酸盐法,不能完全氧化土壤中的系数。而上述外加热重铬酸盐法,不能完全氧化土壤中的有机化合物,需要用一个校正系数去校正未反应的有机碳。有机化合物,需要用
16、一个校正系数去校正未反应的有机碳。nTyurin(1931)法的校正系数不加)法的校正系数不加Ag2SO4时为时为1.1,加,加Ag2SO4时为时为1.04。(1 1)有机碳的校正系数)有机碳的校正系数)有机碳的校正系数)有机碳的校正系数 第16页,本讲稿共41页n土壤中有机质含量可以用土壤中一般的有机碳比例(即换算因数)乘以有机碳百土壤中有机质含量可以用土壤中一般的有机碳比例(即换算因数)乘以有机碳百分数而求得。其换算因数随土壤有机质的含碳率而定。各地土壤有机质组成不同,分数而求得。其换算因数随土壤有机质的含碳率而定。各地土壤有机质组成不同,含碳量亦不一致,因此根据含碳量计算有机质含量时,如
17、果都用同一换算因数,含碳量亦不一致,因此根据含碳量计算有机质含量时,如果都用同一换算因数,势必造成一些误差。势必造成一些误差。nVan Bemmelen因数为因数为1.724,是假定土壤有机质含碳,是假定土壤有机质含碳58%计算的。计算的。nBroadbent(1953)概括了许多早期工作,确定换算因数为)概括了许多早期工作,确定换算因数为1.9和和2.5,将分别选用于表,将分别选用于表土和底土。土和底土。n其它工作者发现(其它工作者发现(PonomarevaPlatnikova,1967),),1.92.0的换算因数对的换算因数对于表层矿物土壤是令人满意的。于表层矿物土壤是令人满意的。n我国
18、目前仍沿用我国目前仍沿用“Van Benmmelen因数因数”1.724。在国外常用有机碳而不用。在国外常用有机碳而不用有机质含量表示。有机质含量表示。(2 2)换算因数)换算因数)换算因数)换算因数第17页,本讲稿共41页4、土壤有机质含量测定、土壤有机质含量测定 (重铬酸钾容量法(重铬酸钾容量法外加热法)外加热法)n在外加热的条件下在外加热的条件下(油浴的温度为油浴的温度为180,沸腾,沸腾5 min),用一定浓度的,用一定浓度的重铬酸钾重铬酸钾-硫酸溶液氧化土壤有机质硫酸溶液氧化土壤有机质(碳碳),剩余的重铬酸钾用硫酸亚,剩余的重铬酸钾用硫酸亚铁来滴定,从所消耗的重铬酸钾量,计算有机碳的
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