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一、植物分析意义
植物生长发育所必需的钙镁大量营养元素中,需要量仅次于氮、全量磷、测定钾的植物是钙、镁、钙镁硫3种元素。全量植物需要相当数量的测定钙、镁、植物硫元素才能维持其正常的钙镁生长发育。随着作物产量水平的全量不断提高,作物正常代谢所需的测定这3种元素的数量也在增加。加上近年来不含钙、植物镁、钙镁硫的全量浓缩复合肥的大量使用,使得我国土壤中钙、镁和硫的缺乏有逐渐增加的趋势。在含钙较少的酸性土壤及砂质土壤上种植需钙较多的花生、蔬菜及果树时,常常出现植物缺钙现象。在湿润地区高度淋溶的酸性土、砂质土以及在镁供应不足的土壤而又大量施用氮和钾肥时,植物容易产生缺镁。在我国南方的一些丘陵山区,特别是冷浸性低产田上的作物容易出现缺硫。因此,植物的钙、镁、硫营养及营养诊断越来越受到人们的重视。而进行植物钙、镁、硫营养诊断则常常濡要分析植物的钙、镁、硫含量。
植物干物质中含钙(Ca)量为0.5%~3%。一般豆科植物、疏菜含钙量较多,而禾谷类植物等需钙较少。从植物器官看,一般茎叶含钙较多,果实、籽粒及根中含量较少。植物体内含镁(Mg)盆约为干物质的0.05%~0.7%,低于0.2时则可能出现缺镁。通常,豆科植物的含镁量为禾本科植物的2倍~3倍。种子含镁较多,茎叶次之,而根系较少。植物含硫(S)量为干重的0.1%~0.5%,平均为0.25%。十字花科、百合科、豆科等植物需硫较多,而禾本科植物需硫较少。
二、方法选择的依据
测定植物钙、镁全量的方法可分为干灰化法和湿灰化法。干灰化法是把植物样品在550oC下干灰化,然后用稀HCI溶解,最后定量溶液中的钙、镁含量。湿灰化法一般是用HNO3-HClO4, HF-HNO3-H2O2 , H2SO4-H2O2或HNO3-H3SO4-HClO4消煮植物样品,最后定量消煮液中的钙、镁含量。还可以采用盐酸溶液[c(HC1)=1mol·L-1〕浸提,原子吸收分光光度法直接测定浸出液中的钙和镁。由于溶液中H2S04浓度较高时,对原子吸收分光光度法和EDTA络合滴定法测定钙都会带来影响。HF的引人又会对普通玻璃仪器造成影响,故多采用干灰化法或不含H2SO4的湿灰化法。这里只介绍比较成熟和干扰少的干灰化法和HNO3-HClO4消煮法。溶液中钙、镁的定量目前最常用的方法是快速准确的原子吸收分光光度法。而且样品一次消煮或干灰化,还可以侧定P, K,Na,Fe,Mn,Cu,Zn等元素。不具备原子吸收分光光度计的实验室也可用EDTA络合滴定法。EDTA络合滴定法分EDTA直接滴定法和EDTA返滴定法。前者适用于一般植物茎叶样品的测定,后者适用于一些含磷较高而含钙、镁较少的样品(如一般种子样品)的侧定。具备等离子发射光谱仪的实验室还可以用等离子发射光谱法(ICP)同时测定溶液中的钙和镁以及其它多种元素。
测定植物硫全量的方法也可分为干灰化法和湿灰化法两大类。干灰化法包括盐熔融法(如碳酸氢钠氧化银法;过氧化钠法;硝酸镁法等)与氧瓶燃烧法,操作比较繁琐。湿灰化法通常采用HNO3-HClO4或HNO3-H2O2-HC1消煮法等。手续较简单,不需特殊的仪器设备,溶掖中硫的定量通常用BaSO4比浊法,也可用等离子发射光谱( ICP)法或离子色谱(IC)法。还可用C,N,S自动分析仪(如LECO CNS-200自动分析仪)测定植物全硫。
三、待测液的制备
1、干灰法-稀盐酸溶解法
(1)方法原理
将植物样品灼烧,使有机质氧化成CO2和H2O等挥失,剩下的为Ca. Mg等不可燃的灰分元素的氧化物。然后用稀HCl溶解灰分中的钙和镁等灰分元素。灼烧的温度以525±25℃为宜,不可过高或灼烧太急速。温度太高会引起Na,K的氧化物挥发损失,而且Na、 K的磷酸盐和硅酸盐也易熔融而把炭位包藏起来不易燃尽。灼烧太急速也会使微粒飞失。
(2)主要仪器
瓷坩埚(30mL);普通电炉。高温箱式电炉。
(3)试剂
稀盐酸[c(HCI)=1.2 mol·L-1]:100mL浓HCI (p=1.19g·mL-1)用水稀释至1L。
(4)操作步骤
称取烘干植物样品(过1mm筛)2.000g~3.000g于30 mi,瓷柑锅中,加1mL-2 mL95%乙醇溶液,使样品湿润。然后进行预灰化处理:坩埚放在电炉上,坩埚盖子斜放,调节电炉温度,缓缓加热,要避免样品明火燃烧而致微粒喷出。只有在不冒烟后才能增加温度,直到样品呈灰白色为止。
样品经预灰化后放入高温箱式电炉中,加热到525℃左右,保持约1 h,烧至灰分近于白色为止。然后降温至200oC以下,取出坩埚冷却至室温后用少量水湿润灰分,分次滴加少量稀盐酸溶液,慎防灰分飞溅损失。待作用缓和后,添加稀盐酸溶液至约20 L,加热至沸,使残渣溶解。趁热过滤,并用热水洗坩埚及残余物数次,滤液盛于100mL容量瓶中,冷却后用水定容。此为含盐酸的待测液。
2、HNO3-HC1O4消煮法
(1)方法原理
用HNO3-HCIO4消煮植物样品,氧化有机物,使Ca,Mg,P及其它微量元素转化为离子态,然后测定消煮液中Ca,Mg及其它元素含量。消煮时HNO3具有强的氧化力,高氯酸加热时生成无水高氯酸,可进一步与有机质作用,使有机物很快被氧化分解成简单的可溶性化合物,二氧化硅则脱水沉淀。
(2)主要仪器
消煮器,消煮管。
(3)试剂
①浓HNO3: (p=1.42g·mL-1);
②HClO4: ω(HClO4)=60%;
③稀盐酸[HCl(1:1)]:浓HCl(p=1.19g·ML-1)与蒸馏水按1∶1体积比混合。
(4)操作步骤
称取烘干磨细的植物样品1.0000g~1.1000g于150mL三角瓶中,加入10mL浓HNO3,充分浸泡。然后加入3mL 60%HClO4,瓶口盖以小漏斗,在电热板上加热,待停止起泡沫后继续加热至HNO3几乎被蒸尽。如果发生碳化,冷却后再加入10mL HNO3继续加热蒸发,直至冒白烟为止。冷却后加入10 Ml1:1HC1,定量地转入50mL容量瓶内。同时做空白。
3、待测液中钙、镁的定量
(1)原子吸收分光光度法
(2)方法原理
离子选择电极是根据膜电位的原理而进行测量的(Carlson和Keeney,1971)。由于某些物质具有这样的一种属性:当它制成薄膜以后被膜分隔开的两个溶液1与2之间有电位差的存在,这种电位差通常就称为膜电位(EM)。膜电位的大小与溶液1与2中的离子活度有关,即:
参考资料:土壤农业化学分析方法
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