全 文 ：第 52 卷 第 4 期
2 0 1 6 年 4 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 52，No. 4
Apr．，2 0 1 6
doi:10．11707 / j．1001-7488．20160416
收稿日期: 2015 － 04 － 30; 修回日期: 2016 － 02 － 23。
基金项目: 国家自然科学基金项目(31370536)。
* 王传华为通信作者。
基于紫外分光光度法的树干茎流氮化学特征测定方法*
杨 林1 王传华1，2 李 涛1 王 力1 郭义东3
(1. 三峡大学生物与制药学院 宜昌 443002; 2. 三峡大学 三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心 宜昌 443002;
3. 宜昌三峡大老岭自然保护区管理局 宜昌 443000)
摘 要: 【目的】简便、快速、准确地测定树干茎流氮化学特征对于揭示森林生态系统养分循环和群落演替
机制具有重要意义。本研究以期建立以紫外分光度法为基础、准确测定树干茎流总氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐
氮和氨态氮的方法。【方法】以神农架地区 8 种乔木的茎流为材料，从双波长紫外分光光度法、硝酸根电极
法、麝香草酚法和酚二磺酸法中筛选出测定树干茎流硝酸盐氮 ( F)的最优方法 ; 利用过硫酸钾能将茎流中氨
态氮和亚硝酸盐氮彻底氧化为硝酸盐氮的特性，采用紫外分光光度法、硝酸根电极法分别测定其总氮 ( T)并
加以比较 ; 利用高锰酸钾仅能氧化亚硝酸盐氮而不能氧化氨态氮的特性，建立紫外分光光度法测定其硝酸
盐氮和亚硝酸盐总合量 ( B) 的方法 ; 最后计算出亚硝酸盐氮 (等于 B-F)和氨态氮 (等于 T-B)含量，并与纳氏
试剂法直接测定氨态氮含量进行比较。【结果】在测定硝酸盐氮 ( F)的 4 种方法中，紫外分光光度法最好，其
回收率为 106. 19% ± 8. 26% ，相对标准偏差 3. 0% ，硝酸根电极法耗时长且稳定性较差，麝香草酚法测定步
骤较繁琐，酚二磺酸法的准确性较差 ; 过硫酸钾氧化氧化后，紫外分光光度测定茎流总氮 ( T)的回收率达到
94. 62% ± 2. 19% ，相对标准偏差 2. 0% ，而硝酸根电极法测定的准确性较差，相对标准偏差偏高 ( 7. 0% ) ;
高锰酸钾氧化后，采用紫外分光光度法测定树干茎流亚硝酸盐氮和硝酸盐氮合量 ( B )的加标回收率为
100. 97% ± 2. 85% ，相对标准偏差 4. 0% ; 通过紫外分光光度法测定并计算的氨态氮、亚硝酸盐氮相对标准
偏差分别为 3. 0% 和 4. 0%。【结论】树干茎流经过硫酸锌氢氧化钠溶液处理后，可使用紫外分光光度法直
接测定其硝酸盐氮含量 ( F)，经过硫酸钾氧化后可以使用紫外分光光度法测定其总氮 ( T)，经过高锰酸钾氧
化后可以使用紫外分光光度法测定硝酸盐氮与亚硝酸盐氮的总合量 ( B)，计算得出的亚硝酸盐氮 (等于 B-
F)和氨态氮含量 (等于 T-B)具有准确性。
关键词: 紫外分光光度法; 亚硝酸盐氮; 硝酸盐氮; 氨态氮; 全氮
中图分类号: S718. 51; S718. 55 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2016)04 － 0133 － 09
A Method for Measuring Nitrogen Chemical Properties of Tree
Stem-Flow with UV Spectrophotometer
Yang Lin1 Wang Chuanhua1，2 Li Tao1 Wang Li1 Guo Yidong3
(1 ． College of Biological and Pharmaceutical Sciences，China Three Gorges University Yichang 443002; 2 ． China Three Gorges University
Collaborative Innovation Center for Geo-Hazards and Eco-Environment in Three Gorges Area，Hubei Province Yichang 443002;
3 ． Administration Bureau of Dalaoling Nature Reserve in the Three Gorges area Yichang 443002)
Abstract: 【Objective】In studies of nitrogen cycling of forest system，it is important to determine nitrate nitrogen，nitrite
nitrogen，ammonia nitrogen and total nitrogen of tree stem-flow accurately，the aim of this paper was to develop a method to
measure the contents of these chemical properties with UV spectrophotometer． 【Method】Stem flow of 8 canopy tree species
from Shenlongjia Mountain were selected to measure nitrate nitrogen (F) content in the stem-flow using 4 common methods，
including UV spectrophotometry，nitrate electrode，phenol disulfonic acid and thymol，and to decide which method was the
best for detecting nitrate nitrogen ( F) content; the stem-flow was oxidize at 125 ℃ for 45 minutes by using refined
potassium persulfate solution and total nitrogen ( T) was then detected using UV spectrophotometer and nitrate cathode
respectively． The stemflow was oxidized with potassium permanganate solution and the total content of nitrate and nitrite (B)
was s then measured with UV spectrophotometer． The content of nitrite was calculated as B-F，and ammonia as T-B，then
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the content of ammonia was compared with that detected by the method of Nessler’s reagent． 【Results】 The UV
spectrophotometry was the best method among the 4 methods in detecting nitrate nitrogen，with an accuracy and a precision
of 106． 19% ± 8． 26% and 3． 0%，respectively; the accuracy and precision of nitrate cathode，thymol and phenoldisulfonic
acid were102． 5% ± 12． 08% and 2． 0%，107． 44% ± 9． 26% and 4%，43． 62% ± 26． 39% and 12%，respectively． The
accuracy and precision of total nitrogen (T) measured with UV spectrophotometry were 94． 62% ± 2． 19% and 2． 0% ; In
contrast，the accuracy of nitrate electrode method was 98． 93% ± 37． 64% %，indicating that it was not applicable to some
tree species． Accuracy and precision of nitrate and nitrite(B) measured with UV spectrophotometry were 100． 97% ± 2． 85%
and 4． 0%，indicating that it was perfect in detecting nitrate and nitrite． The precision of ammonia and nitrite calculated
from T，F and B were up to 3． 0% and 4． 0% respectively，suggesting that our method was suited for detecting ammonia and
nitrite． 【Conclusion】Tree stemflow could be oxidized with potassium persulfate and potassium permanganate，then nitrate
nitrogen ( F )， total nitrogen ( T ) and total content of nitrite and nitrate all can be measured directly with UV
spectrophotometer，and nitrite and ammonia of stemflow could be calculated with them．
Key words: UV spectrophotometric; nitrate nitrogen; nitrite nitrogen; ammonia nitrogen; total nitrogen
森林生态系统生物化学循环对于森林生态系统
动态和健康具有重要意义(Rodrigo et al．，2003; 于
小军等，2003)，森林生态系统大气降雨、穿透雨和
树干茎流的矿质养分动态作为森林生态系统生物化
学循环的一部分，受到森林生态研究者的普遍关注
(Lindberg et al．，1986)。氮素是植物必须的营养元
素之一，目前全球氮沉降显著增加且对全球生物多
样性产生着重要影响(Bobbink et al．，2010; 鲁显楷
等，2008; 宋亮等，2011)。我国已经成为全球三大
氮沉降中心之一(Galloway et al．，2008)，森林生态
系统氮素循环研究已经成为我国森林生态学研究的
热点 领 域 ( 樊 后 保， 2000; Fang et al．， 2011a;
2011b)。
快速、准确地测定树干茎流各类氮素的含量是
森林氮素循环研究的基础。目前，应用于树干茎流
各类氮素的测定方法较多。比如，测定树干茎流硝
酸盐氮采用了硝酸根电极法(袁玲等，2009)、紫外
分光光度法(于小军等，2003; 巩合德等，2005)、酚
二磺酸比色法(田大伦等，2002; 闫文德等，2005;
陈书军等，2007 )、注射式流动分析仪 ( 刘世荣，
1992)、离子色谱法(张西林等，2006)和连续流动分
析仪(武秀娟等，2008; 盛文萍等，2010; 徐天乐
等，2013)等方法; 测定氨态氮则采用了半微量直
接蒸馏法(周国逸等，2001)、靛酚蓝比色法 (巩合
德等，2005; Guo et al．，2005)、纳氏试剂比色法(田
大伦等，2002; 闫文德等，2005)、离子色谱法(张西
林等，2006)和连续流动分析仪(武秀娟等，2008;
盛文萍等，2010; 徐天乐等，2013)等; 测定总氮采
用了凯氏定氮法(黄忠良等，1994)和过硫酸钾氧化
法(Guo et al．，2005)等，而有关亚硝酸盐氮的研究
则鲜见报道。综合来看，目前测定森林生态系统树
干茎流各类氮素的方法存在一些不足。一是已有的
研究主要借鉴了地表水或者污水中氮素的测定方法
(金银龙等，2006)，但测定方法多样且具体方法描
述不详尽，既给其他研究者带来困扰，也导致研究结
果间的可比性下降。二是某些方法(比如纳氏试剂
法和靛酚蓝比色法)的操作过程较为繁杂，不利于
大样本水样的测定，准确性也难以控制。三是离子
色谱法和连续流动分析仪等设备较为昂贵，并非所
有的实验室都能配备，限制了这些研究仪器的推广。
另外，由于树干茎流氮特征(如氮素种类和茎流颜
色等)可能与地表水和污水存在差异，因此用于地
表水和污水氮特征的测定方法不一定能直接用于树
干茎流氮含量测定。目前，国内有关树干茎流氮特
征测定方法准确性比较未见报道。因此，探索一种
简便、快速、准确测定森林生态系统树干茎流氮特征
的方法就显得十分必要。
紫外分光光度法是测定地表水硝酸盐氮含量的
重要方法，具有准确性和精确性(金银龙等，2006)。
除硝酸盐氮以外，树干茎流中还存在着亚硝酸盐氮、
氨态氮和有机氮等氮素，因此，能否将树干茎流中各
种氮转化为硝酸盐氮后再用紫外分光光度法测定，
是值得深入探讨的问题。研究表明，氨态氮和亚硝
酸盐氮和大部分有机氮可以被过硫酸钾氧化为硝酸
盐氮(谭怡等，2006)、而高锰酸钾只能将亚硝酸盐
氮氧化为硝酸盐氮(黄彩海等，1990)，这种氧化能
力的差异性为采用紫外分光光度法分步测定这些氮
组分的含量奠定理论基础。吕伟仙等 (2004)和黄
彩海等(1990)已经基于这一理论建立了测定自然
雨水和植物样品中总氮、硝酸盐氮、氨态氮和亚硝酸
盐氮的方法，为树干茎流中氮特征的测定提供借鉴。
本研究遵循不同氧化剂将各类氮组分有区别地氧化
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第 4 期 杨 林等: 基于紫外分光光度法的树干茎流氮化学特征测定方法
为硝酸盐氮、再采用紫外分光光度法测定并计算各
氮组分含量的研究思路，在借鉴前人研究成果的基
础上，测定了神农架地区 8 种常见树种树干茎流的
总氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和氨态氮，旨在建立一
种基于紫外分光度法、能够批量测定森林树干茎流
氮特征的新方法。本研究以期为森林氮素循环研究
中的氮素测定提供方法参考，并对丰富我国森林生
态系统树干茎流的氮特征数据库有实际意义。
1 研究区概况
神农架林区地处鄂西北(110°03—110°34 E，
31°21—31°37N)，年平均气温 11. 6 ～ 12. 2 ℃，年
降水量 861 ～ 1 093. 0 mm，降水多集中于夏季，该地
区植被以落叶阔叶林、针阔混交林、针叶林为主(葛
继稳等，1997)，土壤类型为山地黄棕壤(张于光等，
2014)。水样收集点位于神农架林区红坪镇温水村
二组(110°23E，31°34N)，在神农架自然保护区西
侧约 10 km，距离木鱼镇约 35 km，海拔为1 750 m。
该地点的植被为落叶阔叶 －针叶林砍伐后恢复的次
生林，乔木直径平均约为 15 ～ 20 cm。随机选择直
径在 15 ～ 20 cm 的锐齿槲栎 ( Quercus aliena var．
acuteserrata)、细花樱桃(Cerasus pusilliflora)、华山松
(Pinus armandii)、马尾松(Pinus massoniana )、青檀
( Pteroceltis tatarinowii )、灯 台 树 ( Bothrocaryum
controversum )和巴山冷杉(Abies fargesii)各 5 棵作为
取水样树; 川鄂柳(Salix fargesii) 为小乔木，故取直
径 8 ～ 15 cm 样树 5 棵，共 8 个树种。
2 研究方法
2. 1 水样收集 2014 年 7—8 月，参照巩合德等
(2005)的方法收集茎流水样。在距地面 1. 3 ～ 1. 5 m
的树干处，将直径 2 cm 的聚乙烯塑料半管沿树干缠
绕 1 周，用铁钉固定、沥青封严。半管下端接直径
2 cm、覆盖有纱布的玻璃漏斗，玻璃漏斗的尾端接入
1. 5 L 聚乙烯塑料瓶。水样取回后参照魏复盛等
(2002)的方法加入适量浓硫酸( ρ20 = 1. 84 mg·L
－ 1 )
酸化至 pH≤2，置于 4 ℃下备用。将每个树种 5 棵
树的树茎流液混合，作为测定样品。
2. 2 测定硝酸盐氮(F)方法的优选 1) 紫外分光
光度法 参照金银龙等(2006)的方法，用 KNO3 配
制不同浓度标准溶液在 220 和 275 nm 处分别测定
吸光值 X，并计算 X(X = A22 0 － 2A275 )，以吸光值 X
与对应溶液浓度关系建立标准曲线。水样处理参照
魏复盛等 (2002)按 100 mL 水样分别加入 2，5 和
10 mL氢氧化铝悬浊液，然后调节 pH 至中性，沉淀
后静置 10 min 后用中速定量滤纸过滤，弃去 20 mL
初液备用。每水样 5 个重复，并参照任成忠等
(2006)的方法加入定量 KNO3 进行回收测定，3 次
重复 (下同 )，其余步骤参照金银龙等 ( 2006 ) 的
方法。
2) 硝酸根电极法 参照黄彩海等(1990)与赵燮
京等(1999)的方法配制缓冲液，采用 PNO3-1-01 型电
极(上海仪电)及 322 － 01 甘汞参比电极(上海雷磁)
测定不同浓度 KNO3 标准溶液的电位，以电位值与相
应浓度关系建立标准曲线。参照黄彩海等(1990)的
方法测定各水样的电位值，每水样 5 个重复。
3) 麝香草酚法 测定方法及步骤参照金银龙等
(2006)以吸光值与相应浓度标准溶液对应关系建立
标准曲线。水样按 100 mL 加入 2 mL 氢氧化铝悬浊
液并调节 pH 至中性，沉淀后静置 10 min 后使用中速
定量滤纸过滤，弃去 20 mL 初液。测定时吸取水样
0. 8 mL，试样组加入 0. 2 mL纯水，加标样组加入
0. 2 mL适量浓度 KNO3 溶液; 每水样 5 个重复。
4) 酚二磺酸法 测定方法及步骤参照魏复盛
等(2002)以吸光值与相应浓度标准溶液对应关系
建立标准曲线。取水样 25 mL，调节 pH 值至碱性，
100 ℃水浴蒸干，3 min 研磨 2 次，加标组分别加入
适量的 KNO3 标准溶液，分别于 410 nm 处测定其吸
光值并计算各测定组硝酸盐氮溶液浓度，每水样 5
个重复。
5) 数据处理 计算各树种树干茎流的硝酸盐
氮含量(F)加标回收率和相对标准偏差。
2. 3 过硫酸钾氧化法测定茎总氮( T) 1) 水样预
处理 参照魏复盛等(2006)的方法对水样进行预
处理，按 100 mL 加入 1 mL 硫酸锌，然后逐滴加入
240 g·L － 1氢氧化钠溶液达最大混凝效果，然后用中
速定量滤纸过滤，弃去 20 mL 初滤液，收集水样
备用。
2) 亚硝酸盐氮和氨态氮的氧化测定 采用硝
酸根电极法 使用 3 次重结晶的过硫酸钾配制
0. 2 mol·L － 1氧化剂。参照黄彩海等(1990)的方法，
取 25 mL 水样，加入 2 mL 氧化剂和 1. 5mL 的
0. 02 mol·L － 1硫酸银，在 125 ℃氧化 50 min，冷却后
加入 3 mL 5%的乙醇再置于 125 ℃下处理 50 min，
冷却、定容至 50 mL 备测。同时在加标样组水样中
加入定量的硫酸铵，氧化方法同上。
3) 总氮(T)测定 参照黄彩海等(1990)使用
硝酸根电极法测定样品和加标样品溶液电位值; 参
照魏复盛等 (2002 )和吴建之等 (2000) 氧化剂配
比，分别测定样品和加标样品的吸光值，并计算 X
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(X = A220 － 2A275)。每个水样 5 个重复，每个加标样
品 3 次重复。
4) 数据处理 根据 2. 2 建立的标准曲线，计算
硝酸根电极法和紫外分光光度法的总氮含量( T)、
加标回收率和相对标准偏差。
2. 4 硝酸盐氮与亚硝酸盐氮合量(B)的测定及亚
硝酸盐氮的计算 1) 硝酸盐氮 － 亚硝酸盐氮合量
(B) 参照黄彩海等(1990)的方法，取 2. 3. 1 预处
理水样 25 mL，加 0. 05 mol·L － 1 H2 SO41 mL，逐滴加
入 1%的 KMnO4 至 10 min 不褪色，再逐滴加 1 %
H2O2 至颜色快褪时改用 0. 1% ～ 0. 5 % H2O2 滴至
刚好褪色; 采用亚硝酸钠进行加标回收，氧化方法
同上。采用紫外分光度法测定水样和加标回收样品
的吸光值并计算 X = A22 0 － 2A275
2) 数据处理 按照 2. 2 建立的标准曲线，计算
硝酸盐氮与亚硝酸盐氮合量(B)、加标回收率和相
对标准偏差。亚硝酸盐氮含量为 B － F，F 为硝酸
盐氮含量，B 为硝酸盐氮与亚硝酸盐氮合量。
2. 5 氨态氮含量的测定 1) 氨态氮测定 采用纳
氏试剂法(金银龙等，2006)测定氨态氮。参照王婷
等( 2008 ) 的方法配制纳氏试剂，参照金银龙等
(2006)的方法建立标准曲线。取 2. 3. 1 预处理水
样，样品测定时以预处理水样为参比，每水样 5 个重
复; 以硫酸铵进行加标回收，每水样 3 次重复。最
后计算溶液的氨态氮含量、加标回收率和相对标准
偏差。
2) 氨态氮含量的计算 氨态氮为 T-B，T 为总
氮，B 为硝酸盐氮与亚硝酸盐氮合量。
3 结果与分析
3. 1 硝酸盐氮含量测定方法的优选 测定茎流硝
酸盐氮时，紫外分光光度法比其他 3 种方法更有优
势 ( 表 1 )。 紫 外 分 光 光 度 法 标 准 曲 线 为
Y = 0. 248 74X － 0. 000 45 ( mg N·L － 1 )，R =
0. 999 54，线性范围为0 ～ 7 mg·L － 1; 经 10 mL 氢氧
化铝预 处理的 水样，硝酸盐氮平均 回 收 率 为
106. 19%，相对标准偏差 3. 0%，满足精度要求。硝
酸根电极法的标准曲线为 Y = － 54. 225 0 lgX +
247. 435 2 (mg N·L － 1 )，R = 0. 999 08，线性范围为
0 ～ 7 mg·L － 1，同时氢氧化铝加入量对不同树种的硝
酸盐氮测定的回收率和稳定性影响显著。麝香草酚
法的 标 准 曲 线 为 Y = 33. 659 64X + 0. 004 25
(mg N·L － 1)，R = 0. 999 81，线性范围 0 ～ 10 mg·L － 1;
水样加入 2 mL 氢氧化铝预处理后测定树干茎流的
硝酸盐氮回收率达到 107. 44% ± 9. 26%，相对标准
偏差也仅为 4. 0%，说明麝香草酚法测定茎流的硝
酸盐氮具有准确性和精确性，但是麝香草酚法试验
操作较为繁琐，适用性低于紫外分光光度法。酚二
磺酸法的标准曲线为 Y = 431. 952 69X + 0. 002 1
(mg N·L － 1)，R = 0. 999 98，最低检测限为 0. 02 ～
2. 0 mg·L － 1; 加入 2 mL 氢氧化铝预处理后测定树
干茎流硝酸盐氮的回收率仅为 43. 62%，相对偏差
达到 12. 0%，说明该法用于树干茎流硝酸盐氮时需
仔细优化试验条件。
3. 2 总氮(T)测定方法的比较
在测定树干茎流的的总氮(T)时紫外分光光度
法比硝酸根电极法有优势(表 2)。其中，紫外分光
光度法测定总氮 ( T ) 平均回收率为 94. 62% ±
2. 19%，相对标准偏差为 2. 0%，说明紫外分光光度
法不仅适用于所有树种，而且稳定性较好。硝酸根
电极法测定 8 个树种总氮 ( T)的平均回收率为
98. 93% ± 37. 64%，说明部分树种不适宜用该方法;
相对标准偏差也达到 7. 0%，说明该方法的稳定性
较差。
3. 3 氨态氮测定方法比较 测定树干茎流氨态氮
时紫外分光光度法与纳氏试剂法同样有效(表 3)。
其中，紫外分光度法时总氮(T)的回收率为 99. 85%
± 2. 03%，相对标准偏差为 1% ; 硝酸盐氮与亚硝酸
盐氮合量(B)回收率为 100. 97% ± 2. 85%，相对标
准偏差为 4. 0% ; 硝酸盐氮(F)回收率为 100. 93%
± 1. 9%，相对标准偏差为 3. 0%。计算得出的氨态
氮相对标准偏差为 3. 0%，亚硝酸盐氮相对标准偏
差为 4. 0%，说明基于紫外分光光度法的分步氧化
测定方法具有较高的测定精度。而纳氏试剂法测定
氨态 氮 的 标 准 曲 线 为 Y = 0. 182 99X + 0. 016 3
(mg N·L － 1)，R = 0. 999 94，线性范围为 0. 025 ～ 2. 0
mg N·L － 1氨态氮回收率为 97. 61% ± 6. 23%，相对
标准偏差为 5. 0%，说明纳氏试剂法测定树干茎流
氨态氮也具有通用性和精确性。上述结果说明，以
紫外分光光度法为基础测定总氮 ( T)、硝酸盐氮
(F)、硝酸盐氮 －亚硝酸盐氮合量(B)，再计算氨态
氮与亚硝酸盐氮含量的方法可行。
4 讨论
4. 1 树干茎流硝酸盐氮的测定 紫外分光光度法
及其改进的双波长紫外分光光度法测定洁净水体的
硝酸盐氮具有较高的准确度和精密度 (王曼等，
2011; 唐次来等，2008)。于小军等(2003)、巩合德
等(2005)应用紫外分光光度法测定了部分树种的
树干茎流硝酸盐氮含量，但并未报道其测定的准确
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第 4 期 杨 林等: 基于紫外分光光度法的树干茎流氮化学特征测定方法 731
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Y#〗
表 2 紫外分光光度法和硝酸根电极法测定 8 种树干茎流总氮(T)的回收率和相对标准偏差
Tab． 2 Accuracy and precision of UV spectrophotometry，nitrate electrode in determining
stemflow total nitrogen(T)of 8 tree species
树种 Tree species
紫外分光光度法 UV spectrophotometer 硝酸根电极法 Nitrate electrode
总氮 Total
nitrogen /(mg·L － 1 )
回收率
Recovery rate(% )
总氮 Total
nitrogen /(mg·L － 1 )
回收率
Recovery rate(% )
川鄂柳 Salix fargesii 0. 33 ± 0. 01 94. 89 ± 0. 71 2. 58 ± 0. 62 157. 47 ± 9. 38
锐齿槲栎 Quercus aliena var． acuteserrata 0. 46 ± 0. 00 99. 00 ± 2. 14 2. 46 ± 0. 29 99. 98 ± 4. 14
细花樱桃 Cerasus pusilliflora 0. 53 ± 0. 01 94. 98 ± 1. 01 1. 71 ± 0. 06 83. 37 ± 3. 82
华山松 Pinus armandii 0. 40 ± 0. 00 95. 99 ± 2. 58 2. 74 ± 0. 15 119. 06 ± 6. 04
青檀 Pteroceltis tatarinowii 0. 29 ± 0. 01 93. 03 ± 1. 05 1. 94 ± 0. 04 147. 08 ± 7. 27
马尾松 Pinus massoniana 0. 359 ± 0. 00 97. 65 ± 2. 10 1. 65 ± 0. 06 69. 58 ± 1. 86
灯台树 Bothrocaryum controversum 0. 37 ± 0. 01 90. 12 ± 1. 16 1. 53 ± 0. 06 74. 64 ± 2. 78
巴山冷杉 Abies fargesii 1. 67 ± 0. 03 92. 79 ± 2. 77 2. 91 ± 0. 06 63. 52 ± 4. 57
平均相对标准偏差 Average relative deviation 0. 02 — 0. 07 —
平均回收率 Average recovery rate — 94. 62 ± 2. 19 — 98. 93 ± 37. 64
表 3 纳氏试剂法与紫外分光光度法测定氨态氮的比较
Tab． 3 Comparison of ammonia determined bynessler’s reagent colorimetry and UV spectrophotometry
测定方法
Determination
method
项目
Project
树种名 Species
川鄂柳
Salix
fargesii
锐齿槲栎
Quercus aliena
var． acuteserrata
细花樱桃
Cerasus
pusilliflora
华山松
Pinus
armandii
相对偏差
Relative
deviation
(% )
平均回收率
Average
recovery
rate(% )
纳氏试剂法
Nessler’s reagent
colorimetry
氨态氮 Ammonia
nitrogen(mg·L －1)
0. 32 ±0. 02 0. 27 ±0. 01 0. 26 ±0. 02 0. 41 ±0. 01
回收率 recovery rate(% ) 96. 65 ±5. 47 105. 67 ±0. 00 96. 65 ±4. 47 91. 49 ±1. 82
5. 0 97. 61 ±6. 23
紫外分光
光度法 UV
spectrophotometer
总 氮 Total nitrogen /
(mg·L －1)
0. 33 ±0. 005 0. 46 ±0. 000 0. 53 ±0. 010 0. 40 ±0. 002
回收率
Recovery rate(% )
99. 34 ±1. 52 98. 02 ±0. 70 99. 52 ±0. 61 102. 52 ±1. 78
硝酸盐氮与亚硝酸盐
氮之和 Nitrate Nitrite
nitrogen and nitrite
nitrogen /(mg·L －1)
0. 12 ±0. 01 0. 29 ±0. 01 0. 21 ±0. 00 0. 19 ±0. 01
回收率
recovery rate(% )
98. 95 ±2. 67 101. 98 ±0. 81 102. 55 ±1. 62 100. 83 ±1. 62
硝酸盐氮 Nitrate
nitrogen /(mg·L －1)
0. 06 ±0. 004 0. 14 ±0. 002 0. 07 ±0. 002 0. 13 ±0. 002
回收率 Recovery
rate(% )
99. 43 ±0. 29 101. 51 ±2. 61 100. 91 ±2. 05 101. 85 ±1. 88
氨 态 氮 Ammonia
nitrogen /(mg·L －1)
0. 21 ±0. 007 0. 17 ±0. 006 0. 31 ±0. 004 0. 21 ±0. 007
亚硝 酸 盐 氮 Nitrite
nitrogen /(mg·L －1)
0. 06 ±0. 003 0. 15 ±0. 003 0. 14 ±0. 004 0. 06 ±0. 005
1. 0 99. 85 ±2. 03
4. 0 100. 97 ±2. 85
3. 0 100. 93 ±1. 90
3. 0
4. 0
度和精密度。本研究采用双波长紫外分光光度法测
定了 8 个树种树干茎流的硝酸盐氮，其准确度
(93. 09% ～ 115. 16% )和精密度 (3. 0% ) 与洁净水
体相当，说明该方法具有准确性和树种通用性。另
外 3 种方法中，麝香草酚分光光度法测定生活饮用
水硝酸盐氮的测定准确性和精密度均较高，但容易
受到亚硝酸盐和氯离子的干扰(孙仕萍等，2007)，
且应用于树干茎流测定的研究尚未见报道; 本研究
发现该法虽然能够较准确地测定部分树种树干茎流
的硝酸盐氮，但是却不适用于华山松，说明其应用受
到树种局限; 同时麝香草酚分光光度法操作过程较
繁杂(王瑞英等，1999)，建议在使用该法时应针对
树种特性优化试验条件。酚二磺酸法曾经广泛用于
地下水 (王靖飞等，1993)和森林氮循环(田大伦
等，2002; 闫文德等，2005; 陈书军等，2007)的研
究，但本研究发现该法测定树干茎流的准确度 (平
均回收率为 43. 62% )和精密度(12% )均较低。这
可能是由于酚二磺酸法的显色反应和过程较为复杂
(陆萍等，1996)，易受到显色剂制备、硝化条件、取
样量等的影响(许智等，2006)，在 2001 版《生活饮
831
第 4 期 杨 林等: 基于紫外分光光度法的树干茎流氮化学特征测定方法
用水卫生规范》中就已废除了该法。因此，应用此
法测定树干茎流硝酸盐氮时需分树种摸索测定条
件，以保证测定准确度和精密度。硝酸根电极法曾
用于自然雨水硝酸盐氮测定(黄彩海等，1990; 赵
燮京等，1999)，本研究中该方法测定部分树种的准
确度(92. 48% ～ 107. 72% )和精密度 (0 ～ 8. 74% )
尚可，其主要优点是设备投入较少，其缺点的是树种
通用性不强，测定一个稳定的电位值需 5 ～ 10 min、
清洗电极的时间则更长，因此不能应用于大量样品
的测定。
4. 2 碱性过硫酸钾氧化法测定树干茎流总氮
总氮是指水体中氨态氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮
和各种有机态氮的总和(郭姿珠等，2007)，一般采
用碱性过硫酸钾将它们氧化为硝酸盐氮再采用紫外
分光光度法(周建斌等，1998; 吴建之等，2000; 杨
绒等，2005)测定，也可使用碱性过硫酸钾将其氧化
后用酚二磺酸法进行测定(郭姿珠等，2007)。在控
制空白对照的前提下，紫外分光光度法的测定测定
地表水总氮准确性可以达到96. 1% ～ 100% (杨绒
等，2005)，Guo 等(2005)也应用此法研究了我国亚
热带地区森林树干茎流的总氮。本研究中 8 个树种
的平均回收率达到 94. 62% ± 2. 19%，相对标准偏
差为 2. 0%，与杨绒等(2005)和周建斌等(1998)的
报道较为接近，同时测定的全氮值也与亚热带的杉
木 ( Cunninghamia lanceolata ) 幼 林 ( 田 大 伦 等，
2002)、樟(Cinnamomum camphora)等树种的硝酸盐
氮和氨态氮之和(闫文德等，2005)较为接近，说明
该方法能满足测定树干茎流全氮含量的要求。
4. 3 氨态氮与亚硝酸盐氮的测定 采用分步氧化
间接测定的氨态氮和亚硝酸盐氮能够满足精度要
求。在我国有关树干茎流氨态氮的研究中，纳氏试
剂法(田大伦等，2002; 闫文德等，2005)和靛酚蓝
比色法(巩合德等，2005; Guo et al．，2005)应用较
多。纳氏试剂法是测定工业废水、生活饮用水、地下
水氨态氮含量测定的标准方法，回收率为 94% ～
104% (HJ 535-2009)，本研究中纳氏试剂法测定的
树干茎流氨态氮回收率和相对偏差与 HJ 535-2009
方法接近，说明该方法确能用于树干茎流的氨态氮
研究。本研究中的氨态氮是间接测定的，在总氮
(T)、硝酸盐氮(F)和硝酸盐氮 － 亚硝酸盐氮合量
保证测定精度的前提下，可准确计算氨态，氮和亚硝
酸盐氮含量。与纳氏试剂法相比，本研究的测定方
法具有一定优势，一是测定过程较简单、经济，而纳
氏试剂法对试验试剂、实验室环境、纳氏试剂配制、
显色温度和时间等要求均很高(肖勇强，2004; 王
文雷，2009; 傅娇凤等，2013)，二是能够测定树干
茎流的亚硝酸盐氮含量。
5 结论
本研究发现，采用双波长紫外分光度法能够准
确测定树干茎流的硝酸盐氮。以此为基础，用碱性
过硫酸钾将树干茎流中的氨态氮和亚硝酸盐氮氧化
为硝酸盐氮，再采用双波长紫外分光度法可以准确
测定其总氮含量; 采用高锰酸钾氧化法将树干茎流
中的亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐氮后，再采用紫外分
光度法可以准确测定其硝酸盐与亚硝酸盐含量; 最
后计算出的亚硝酸盐和铵态氮含量具有准确性。在
我国紫外分光光度计已经较为普及的情况下，本研
究方法具有准确性高、通用性强、效率高、操作简单
的明显优势。
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(责任编辑 于静娴)
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