肥料氯离子含量等级快速检测方法研究
摘要:土壤有机碳含量是表征土壤理化性质的一项重要指标,土壤肥力、农作物产量都与其息息相关。氯作为植物生长发育必需的营养元素,主要以Cl-的形式存在于土壤与植物中,自然界中存在的氯离子基本上可以满足作物的需求。从营养功能来看,氯对植株生长有着不可替代的作用,不仅参与调节植株的气孔运动、参与光合作用、维持细胞渗透压,而且可以增强植株抗病性和抗逆性并维持植株正常生长。长期施用含氯化肥会导致土壤中氯含量增加,而且土壤中的氯易随水流失,会加剧某些伴随离子的淋失,导致土壤养分供应能力降低。在一些干旱地区的土壤中,氯的迁移速率很慢,因而容易累积。土壤或水体中的Cl-易被植株吸收,并分布于各个营养器官,使植物体内氯含量过高,引发毒害现象,一些耐氯力弱的植株甚至死亡。
关键词:肥料;氯离子含量;检测
引言
20世纪80—90年代我国针对主要农作物已经构建了测土配方施肥技术体系,复合肥料、复混肥料的开发利用逐步形成气候,全国涌现出了一大批万吨级的复合(混)肥料企业,带动了测土配方施
肥技术的推广应用,北京市农林科学院土壤肥料研究所及之后的植物营养与资源研究所(植物营养与资源环境研究所前身,以下简称研究所)当时就认定了专用肥料的开发是推动学科发展、支撑植物营养的重要抓手,一批专家直接参与了与复合(混)肥料企业的合作,在肥料配方、生产技术等方面进行研究。随着时代的进步以及对外交往的深入,所内专家们前瞻性地意识到开发缓控释肥料产品和技术,能更好地适应机械化、省力化施肥和提高化肥利用率的需要,这必将是未来的大方向,于是从1991年开始,研究所即启动了缓控释肥料的研发并坚持至今。32年来,在缓控释肥料方面开发过沸石包衣肥料、聚烯烃树脂包膜肥料、聚氨酯包膜肥料、脲醛复合肥料、棒状复合肥料以及基于缓控释肥料复配的专用配方肥料,其中有代表性的、在市场上比较有影响的是前3种肥料。
1氯与其他离子之间的相互作用
氯与部分离子之间存在促进与拮抗作用,当植物吸收大量氯时,会在一定程度上影响植物对氮、磷、钾、钙、镁、硫、锌、锰、铁等营养元素的吸收利用。有研究表明,高氯处理在使植株氯含量升高的同时,会降低植株叶片的硝酸盐含量,提高植株对氮素的利用率,并改善作物的品质。研究表明,植物氯含量过高会使植物养分供给能力降低,减少对P、Ca、Mn、
Cu、Si等元素的吸收利用。然而,氯和钾具有相伴离子效应,二者混合施用可以提高植株对钾元素和氯元素的利用率。氯还可能抑制植株对磷素的吸收,过量施氯会造成渗透胁迫,抑制植物生长。当土壤中磷含量较少时,氯显著抑制植株对磷的吸收,而在丰磷土壤中的影响不明显。一定浓度的外源氯能明显提高氮素转化,从而调节碳代谢,促进植物干物质增加。因此,氯与其他离子相互作用直接影响植株的生长、产量和品质。
2肥料中氯离子含量等级快速检测方法研究
现阶段国家标准对于化肥中氯离子含量的检测方法主要有佛尔哈德法和自动电位滴定法。国家标准GB/T24890—2010《复混肥料中氯离子含量的测定》和SN/T0736.9—2010《进出口化肥检验方法第9部分:氯含量的测定》采用佛尔哈德法测定肥料中氯离子含量,即在试样溶液中先加入过量的硝酸银标准溶液,使氯离子转化为白氯化银沉淀,然后用邻苯二甲酸二丁酯包裹氯化银沉淀后,以硫酸铁铵为指示剂,用硫氰酸铵标准溶液返滴定过量的硝酸银,从而计算出肥料中氯离子含量。电位滴定法操作简便、且不受溶液颜和浊度的影响,方法精密度和准确度能满足国家标准的要求,可快速测定肥料中氯离子含量。但电位滴定法对设备和检测环境要求较高,人员操作水平要求较高(需每次随滴定液浓度变化电位变化调
整滴定速率),不能适用于氯离子含量的现场快速检测。离子谱法是将待测样品溶液经阴离子谱柱分离,同时被电导池检测,测定溶液中氯离子峰面积或峰高。
3养分释放预测技术
在作物较长的生长期内,会经历一定的温度、降雨和灌溉等条件的变化。然而,聚烯烃包膜肥料具有养分在低温条件下释放速率变慢,在高温条件下释放速率加快的特征,现有的缓释肥料(GB/T23348-2009)和控释肥料(HG/T4215-2011)标准不能快速、准确地判定控释肥料在田间种植条件下的养分释放速率。因此,为了掌握控释肥料养分释放的实时动态,进行高效施肥管理,研究所开发出一套在设施田间条件下通过土壤温度作为唯一变量来预测控释肥料养分释放瞬时速率的模型技术,国内首次阐释了设施土壤温度和氮素释放率的函数关系。模型的建立是控释肥料应用的重大突破,能够指导控释肥料在不同作物上的科学施用。
4分光光度法
目前国家标准GB/T337.1-2014工业硝酸浓硝酸和GB/T337.2-2014工业硝酸稀硝酸中都没有规定工业硝酸中氯离子的测定方法,国内测定氯离子含量的标准方法有硝酸银滴定法、硝酸
汞滴定法、离子谱法、自动电位滴定法,另外还有分光光度法和氯化银比浊法等。这些方法主要用于测定氢氧化钠溶液中的氯化钠含量、水中氯化钠含量及复合肥料中氯离子含量等。然而,在硝酸中特别是稀硝酸中氯离子含量监控与检测方面的研究报道很少见。工业硝酸稀硝酸作为河南晋开化工投资控股集团有限责任公司重要的化工产品之一,也是本企业生产硝酸铵的主要原料,产品质量备受关注。分光光度法能快速测定工业硝酸稀硝酸中氯离子含量,测定波长为460nm,在3个浓度水平下,氯离子的加标回收率平均值为99.21%(n=9),方法的准确度高,且样品的测定精密度高、重现性好,可以准确测定工业硝酸稀硝酸中氯离子含量。GB/T3051-2000《无机化工产品中氯化物含量测定的通用方法汞量法》测定结果可靠,通过对比实验,两种方法的分析结果相差不大,且分光光度法分析耗时较短。因此,利用分光光度法测定工业硝酸稀硝酸中氯离子含量快速、准确,可作为企业控制工业硝酸稀硝酸中氯离子含量的常规测定方法。
结语
总而言之,通过与国标佛尔哈德法的对比,快速检测氯离子含量等级的方法虽然不能够准确得出肥料样品的氯离子含量,但可以根据溶液颜的变化快速检测出氯离子含量是否符合其
标注的氯离子含量等级要求,其与国标方法得出的结论一致,可以作为国标佛尔哈德法的补充,用于肥料产品氯离子含量的初步判定。该方法可用于市场监管部门现场抽检肥料产品,肥料生产企业在线检测产品氯离子含量,以及肥料使用者现场验货。该方法的提出和推广使用对于规范肥料市场,提升肥料产品质量,保护肥料使用者利益有着一定的现实意义。
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