实验三 土壤有机质含量的测定 一、目的和意义 土壤有机质含量是衡量土壤肥力高低的重要指标之一,它能促使土壤形成结 构,改善土壤物理、化学及生物学过程的条件,提高土壤的吸收性能和缓冲性能, 同时它本身又含有植物所需要的各种养分,如碳、氮、磷、硫等。因此,要了解 土壤的肥力状况,必须进行土壤有机质含量的测定。 本实验所指的有机质是土壤有机质的总量,包括半分解的动植物残体、微生 物生命活动的各种产物及腐殖质,另外还包括少量能通过 0.25 毫米筛孔的未分 解的动植物残体。如果要测定土壤腐殖质含量,则样品中的植物根系及其它有机 残体应尽可能地去除。 二、方法原理 在加热条件下,用一定量的氧化剂(重铬酸钾—硫酸溶液)氧化土壤中的有 机碳,剩余的氧化剂用还原剂(硫酸亚铁铵或硫酸亚铁)滴定,这样,可从所消 耗的氧化剂数量计算出有机碳的含量。 氧化及滴定时的化学反应如下: 2K2Cr2O7+3C+8H2SO4→2K2SO4+2Cr2(SO4)3+3CO2+8H2O K2Cr2O7+6FeSO4+7H2SO4→2K2SO4+Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+7H2O 三、主要试剂 1.0.4mol/L(1/6 K2Cr2O7)溶液 称取化学纯重铬酸钾 20.00 克,溶于 500 毫升蒸馏水中(必要时可加热溶解),冷却后,缓缓加入化学纯硫酸 500 毫升于 重铬酸钾溶液中,并不断搅动,冷却后定容至 1000 毫升,贮于棕色试剂瓶中备 用。 2、0.2mol/L 硫酸亚铁铵或硫酸亚铁溶液 称取化学纯硫酸亚铁铵[(NH4) 2SO4?FeSO4?6H2O]80 克或硫酸亚铁(FeSO4?7H2O)56 克,溶于 500 毫升蒸馏水中, 加 6mol/L(1/2 H2SO )30 毫升搅拌至溶解,然后再加蒸馏水稀释至 1 升,贮于棕 色瓶中,此溶液的准确浓度用 0.1000mol/L(1/6 K2Cr2O7)的标准溶液标定。 3.0.1000 mol/L(1/6 K2Cr2O7)准溶液 准确称取分析纯重铬酸钾(在 130℃ 下烘 3 小时)4.9033 克,以少量蒸馏水溶解,然后慢慢加入浓硫酸 70 毫升,冷却 后洗入 1000 毫升容量瓶,定容至刻度,摇匀备用(其中含硫酸的浓度约 2. 5 mol/L(1/2 H2SO ))。 0.2 mol/L 硫酸亚铁铵或硫酸亚铁溶液的标定: 准确吸取 20 毫升 0.1000 mol/L(1/6 K2Cr2O7)溶液三份于干燥的 150 毫升三 角瓶中,加 4 滴邻啡罗啉指示剂,用 0.2 mol/L 硫酸亚铁铵或硫酸亚铁溶液滴定, 三角瓶中溶液的颜色由橙黄色经兰绿色突变到砖红色为终点。根据所消耗的硫酸 亚铁铵或硫酸亚铁溶液的毫升数和重铬酸钾的毫升数和浓度,就可算出该溶液的 准确浓度。 4.邻啡罗啉指示剂:称取邻啡罗啉(GB1293-77,分析纯)1.485g 与 FeSO47H2O0.695g,溶于 100ml 水中。 四、操作步骤 准确称取通过 0.25 毫米筛孔的土样 0.1000—0.5000 克,土样数量视有机质 含量多少而定。有机质含量大于 5%的称土样 0.2 克以下,4—5%的称 0.3—0.2 克,3—4%的称 0.4—0.3 克,2—3%的称 0.5—0.4 克,小于 2%则称 0.5 克以上。 由于土样数量少,为了减少称样误差,最好用减重法。将称好的土样放入干燥的 硬质试管中,用滴定管或移液管准确加入 0.4 mol/L(1/6 K2Cr2O7)溶液 10 毫升(先 加入 3 毫升,摇动试管,使溶液与土混匀,然后再加其余的 7 毫升),在试管口 套一小漏斗,以冷凝蒸出的水汽,把试管放入铁丝笼中。 将装有 8—10 个试管的铁丝笼(每笼应有 1—2 个试管做空白试验,用灼烧 过的土壤代替土样,其他手续均相同)放入温度为 185—190℃的油浴锅中(也 可用石腊油、磷酸代替菜油或用多孔铝锭代替油浴),要求放入油浴锅温度下降 至 170—180℃左右,以后必须控制温度在 170—180℃,当试管内液体开始沸腾 (溶液表面开始翻动,有较大的气泡发生)时记时,缓缓煮沸 5 分钟,取出铁丝 笼,稍冷,用纸擦净试管外部的油液。 等试管冷却后,将试管内溶液倒信 150 毫升三角瓶中,用蒸馏水少量多次地 洗净试管内部及小漏斗的内外,洗涤液均冲洗至三角瓶中,最后总的体积约 60—70 毫升。滴加加 4 滴邻啡罗啉指示剂,用 0.2 mol/L 硫酸亚铁铵或硫酸亚 铁溶液滴定,三角瓶中溶液的颜色由橙黄色经兰绿色突变到砖红色为终点。 五、结果计算 (g ? kg ?1 ) ? (V1 ?V2 )?C ?10?3 ? 3 ?1.724?1.1 ?1000 土壤有机质 m? K 式中 V1—滴定空白时用去的还原剂毫升数 V2—滴定土壤样品时用去的还原剂毫升数 3—1/4 碳原子的摩尔质量 C—还原剂的摩尔浓度 10-3___将 ml 换算为 L 1.1—是因有机碳只能被氧化 90%而需乘的校正系数 1.724—是按有机质平均含碳 58%,由碳含量换算成有机质含量的系数 六、记录格式和思考题: 土壤有机质测定记录表 土壤名称:_____________ 层次及深度____________ 土壤吸湿水%_____________ 测定日期_____________ 风干土 烘干土 还原剂 重(克) 重(克) 的当量 浓度 N 空白液消耗 的还原剂毫 升数 V1 土壤样品消 耗的还原剂 毫升数 V2 V1-V2 有机质含 量(g/kg) 1、用一定量的氧化剂氧化土壤中的有机碳为什么要在一定温度下进行?温 度过高过低有什么影响? 2、消煮后的溶液如变成绿色,是什么原因?怎么办? 3、计算公式中,1.724 是如何得来的? 4、为什么要做空白? 5、滴定过程中溶液颜色由______经_______至______为终点,为什么会有这 样的变化? 七、注意事项 1、在消煮后,溶液仍为黄棕色或黄中稍带绿色,如颜色变绿,则表明样品 用量过多,重铬酸钾用量不足,有机碳的氧化不完全,需重做。 2、对于水稻土及一些长期渍水的土壤,由于土壤中含有亚铁,会使测定结 果偏高,因为在这种情况下,重铬酸钾不仅氧化了有机碳,而且也氧化了土壤中 的亚铁,须将土磨碎后摊平风干 10 天,使亚铁充分氧化为高铁后再测定。 3、在含氯化物的盐渍土中,测定结果也较高,因氯离子被氧化成氯分子。 可加入硫酸银 0.1 克,使氯离子沉淀为氯化银,避免氯离子的干扰作用。