تحليل مغذيات التربة: النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم

يمكن إجراء تحليلات مغذيات التربة لاستخراج ثلاثة مغذيات رئيسية في التربة ، النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم ، ودمجها مع الكواشف القائمة على اللون لتحديد تركيزها.

النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم هي المكونات الرئيسية لأسمدة التربة. يمكن أن تؤدي معرفة تركيزها في التربة إلى إبلاغ علماء البيئة بنقص المغذيات أو فائضها في التربة المستخدمة لدعم الإنتاج النباتي ، وتقديم نظرة عامة على الدورات البيوجيوكيميائية الأساسية للنظام البيئي.

يمكن إجراء تحليل مغذيات التربة باستخدام مواد كيميائية لربط المغذيات الكبيرة ذات الأهمية. بالنسبة للنيتروجين أو الفوسفور ، تضاف الكواشف التي تتفاعل مع وجود المغذيات الكبيرة المحددة وتنتج منتجات ملونة. يتم تحديد تركيز البوتاسيوم عن طريق تكوين رواسب بكمية تتناسب مع تركيز البوتاسيوم.

هذه الطرق بسيطة وغير مكلفة وتتطلب الحد الأدنى من المعدات ويمكن تنفيذها في بيئة ميدانية إذا رغبت في ذلك. سيوضح هذا الفيديو التقنيات المستخدمة لاستخراج وتحديد هذه المغذيات الكبيرة الشائعة في التربة.

لبدء التحليل ، يتم استخراج المغذيات الكبيرة أولا من عينات التربة التي تم جمعها. يتم استخراج النيتروجين باستخدام كبريتات الكالسيوم. يتم استخراج الفوسفور والبوتاسيوم باستخدام محلول Mehlich 2 ، وهو محلول من حمض الأسيتيك ، وكلوريد الأمونيوم ، وحمض الهيدروكلوريك ، وحمض الهيدروفلوريك ، والماء منزوع المعادن. يمكن بعد ذلك فصل المغذيات الكبيرة الموجودة في المعلق عن مكونات التربة الصلبة المتبقية عن طريق الترشيح الفراغي.

بمجرد استخراج المغذيات الكبيرة ، يمكن تحديد تركيزها. بالنسبة للنيتروجين ، يستخدم معدن الكادميوم لتقليل النترات إلى النتريت. يوجد هذا الكادميوم في الوسائد المعبأة مسبقا التي تضاف إلى ترشيح التربة. تتفاعل أيونات النتريت مع حمض السلفانيليك لتكوين ملح الديازونيوم. يتم تشكيل هذا الأزواج مع حمض الجنتيسيك ومحلول العنبر.

بالنسبة للفوسفور ، يتفاعل موليبدات الصوديوم مع الفوسفات التفاعلي القابل للذوبان لتكوين مركب فوسفو موليبدات. ثم يتم تقليل هذا بواسطة حمض الأسكوربيك لتشكيل لون أزرق الموليبدينوم.

تتناسب كثافة لون كلا المحاللين مع تركيز المغذيات. تستخدم صناديق مقارنة الألوان لتحليل النترات والفوسفات. تتم مقارنة العينات بفارغة، ويتم تشغيل قرص الألوان حتى تتطابق نافذتي العرض. سيتم عرض تركيز المغذيات المقابل بالملغم / لتر في نافذة منفصلة. تتناسب كثافة لون كلا المحاللين مع تركيز المغذيات.

لتحديد كمية البوتاسيوم ، تتحد الأيونات من ترشيح التربة مع رباعي فينيل بورات الصوديوم لتشكيل رباعي الفينيل بورات البوتاسيوم ، وهو راسب أبيض. يظل الراسب معلقا ، مما يتسبب في زيادة العكارة.

يستخدم مقياس البوتاسيوم لتحديد التعكر الناجم عن الرواسب. يتم وضع مقياس العمق في العينة وخفضه حتى تصبح النقطة السوداء في النهاية غير مرئية. يتم تمييز العصا بشكل تدريجي ، ويمكن تحويل القراءات على هذا المقياس إلى تركيز البوتاسيوم باستخدام مخطط التحويل.

الآن بعد أن أصبحنا على دراية بالمبادئ الكامنة وراء استخراج وقياس المغذيات الكبيرة في التربة ، دعنا نلقي نظرة على كيفية تنفيذ الإجراءات في المختبر.

بمجرد جمع عينات التربة ونقلها وتخزينها بشكل صحيح ، يمكن إحضارها إلى المختبر لتحليلها ، بدءا من استخراج النيتروجين. أولا ، قم بتشغيل الميزان ، وقم بتعيين قارب وزن في الأعلى ، وفارغ.

باستخدام ملعقة ، قم بوزن 10 جم من عينة التربة المجففة المنخلة وانقلها إلى دورق 100 مل مسمى. بعد ذلك ، قم بوزن 0.1 غرام من كبريتات الكالسيوم ونقلها إلى الدورق

قم بقياس 20 مل من الماء منزوع الأيونات باستخدام أسطوانة متدرجة وانقله إلى الدرق. امزج محتويات الدورق جيدا بقضيب التحليق. كرر هذه الإضافات لكل عينة اختبار للتربة. تأمين العينات على شاكر منضدية وحرك لمدة 1 دقيقة.

لبدء استخراج الفوسفور والبوتاسيوم من التربة ، استخدم ملعقة لوزن 2 جم من عينة التربة المجففة المنخلة ، ونقلها إلى دورق 100 مل يحمل علامة عليها. باستخدام أسطوانة متدرجة ، قم بقياس 20 مل من مستخرج التربة Mehlich 2 وانقله إلى الدورق امزج محتويات الدورق جيدا بقضيب تحريك. قم بتأمين العينات على شاكر منضدية وحركها لمدة 5 دقائق. بعد الاستخراج، يجب ترشيح جميع مجموعات عينات المغذيات الثلاث بالتفريغ باستخدام قارورة مفرغة وقمع بوشنر.

أولا ، قم بتشغيل النفاثة المفرغة واسكب محلول استخراج التربة ببطء في القمع. يجب أن يستنزف المستخلص من القمع إلى القارورة. صب المرشح في دورق نظيف سعة 50 مل. قم بإزالة القمع وتخلص من ورق الترشيح واشطف القمع والقارورة بالماء منزوع الأيونات. استخدم نفاثة هوائية لتجفيف القمع والقارورة.

الآن تم تصفية عينات المغذيات ، ويمكن أن يبدأ تحليل المحتوى. لكل اختبار للمغذيات ، ابدأ بوضع علامة "S" على أنبوب عرض ملون للعينة. قم بتسمية ثانية بحرف "B" للفراغ.

اشطف كلا أنبوبي المشاهدة الملونين جيدا بالماء منزوع الأيونات ، ثم رجها لإزالة ماء الشطف المتبقي. أضف مستخلص العينة إلى عمق 1/4 بوصة في أنبوب عرض الألوان الذي يحمل علامة "S". قم بتغطية الأنبوب بسدادة مطاطية ورجه لمدة 3 ثوان ، ثم تخلص من المحلول.

بعد ذلك ، أضف مستخلص العينة إلى كلا الأنبوبين حتى يصبح الغضروف المفصلي متساويا مع علامة 5 مل على الأنابيب ، في الجزء السفلي من المنطقة المتجمدة. أضف محتويات وسادة كاشف النيتروجين إلى الأنبوب الذي يحمل علامة "S". قم بتغطية الأنبوب ورجه بقوة لمدة 1 دقيقة. ضع كلا الأنبوبين على الفور في المقارنة ، مع وجود الأنبوب "B" في الفتحة الخارجية ، والأنبوب "S" في الداخل. اتركيه لمدة 5 دقائق.

أمسك المقارنة بمصدر الضوء وقم بتدوير القرص حتى يتطابق اللون الموجود في نافذة الأنبوب "B" مع اللون الموجود في نافذة الأنبوب "S". سجل قيمة التركيز المعروضة في النافذة السفلية لمربع مقارنة الألوان.

يمكن أيضا تحليل العينات بحثا عن محتوى الفوسفات باستخدام مقارنة الألوان. باستخدام قطارة ، أضف 2.5 مل من مستخلص عينة الفوسفور المصفى إلى أسطوانة متدرجة سعة 25 مل. أضف الماء منزوع الأيونات إلى علامة 25 مل ، وقم بتغطيته بسدادة ، واقلبها للخلط. أضف مستخلص العينة المخفف إلى عمق حوالي 1/4 بوصة في أنبوب عرض الألوان الذي يحمل علامة "S" لشطف الأنبوب. قم بتغطيتها بسدادة مطاطية ، ورجها لبضع ثوان قبل التخلص من المحلول.

في كلا الأنبوبين ، أضف مستخلص العينة حتى يصبح الغضروف المفصلي متساويا مع علامة 5 مل. أضف محتويات وسادة كاشف الفوسفور إلى الأنبوب "S" ، والغطاء ، ورجه بقوة لمدة 1 دقيقة. ضع أنابيب الألوان على الفور في مقارنة الألوان ، مع وجود الأنبوب الفارغ في الفتحة الخارجية ، وأنبوب العينة في الفتحة الداخلية. اتركيه لمدة 3 دقائق. أمسك المقارنة بمصدر ضوئي ، وقم بتدوير القرص حتى تتطابق نافذة الأنبوب "B" مع اللون الموجود في نافذة الأنبوب "S". سجل القيمة المعروضة في النافذة.

أخيرا ، يمكن تحليل العينات لمحتوى البوتاسيوم. باستخدام قطارة ، أضف 3 مل من مستخلص عينة البوتاسيوم إلى أسطوانة سعة 25 مل. أضف الماء منزوع الأيونات إلى علامة 21 مل على الأسطوانة ، وقم بتغطيته بإحكام بسدادة مطاطية ، ثم قلبه. بعد ذلك ، أضف وسادة كاشف البوتاسيوم 2 إلى الأسطوانة. أضف 3 مل من محلول EDTA القلوي إلى الأسطوانة ، وقم بالغطاء بسدادة مطاطية ، واقلبها عدة مرات للخلط. دع الحل يقف لمدة 3 دقائق. أضف محتويات وسادة كاشف البوتاسيوم ، وقم بتغطية الأسطوانة ورجيها بقوة لمدة 10 ثوان. اترك المحلول يقف لمدة 3 دقائق مع تطور التعكر الأبيض.

بالنظر مباشرة إلى الأسطوانة ، أدخل مقياس عمق البوتاسيوم ببطء عموديا في المحلول حتى تختفي النقطة السوداء مرئية من الأعلى. أمسك مقياس العمق في موضعه وقم بتدوير الأسطوانة لعرض المقياس. سجل الرقم على مقياس مقياس مقياس العمق حيث يلتقي سطح العينة بمقياس العمق. راجع جدول تحويل البوتاسيوم لتحديد تركيز العينات بالملغم / لتر. حدد قراءة مقياس العمق في العمود الأيسر ، وسجل تركيز المغم / لتر المقابل المبلغ عنه في العمود الأيمن.

بمجرد الحصول على التركيزات ، يمكن استخدام جدول نطاقات المغذيات لتقييم جودة العينة وتحديد ما إذا كانت التربة المأخوذة من العينة تحتاج إلى تعديل المغذيات ، وإذا كان الأمر كذلك ، فما كم. يمكن إجراء تعديل المغذيات عن طريق استخدام أسمدة معينة.

القدرة على تحليل تركيبة مغذيات التربة للتربة لها مجموعة متنوعة من التطبيقات ، مع آثار محتملة على السكان أو النظم البيئية الزراعية.

سيكون لنباتات المحاصيل المختلفة متطلبات غذائية محتملة مختلفة للنمو الأمثل. على سبيل المثال ، هناك حاجة إلى مستويات عالية من النيتروجين لزراعة المحاصيل التي تتطلب النيتروجين ، مثل فول الصويا والذرة. يمكن أن تحفز المستويات العالية من الفوسفور وتعزز إنتاج الزهور أو الفاكهة. وبالتالي ، فإن القدرة على قياس تكوين مغذيات التربة في منطقة زراعة المحاصيل المقصودة يمكن أن تسمح للمزارعين أو مديري الأراضي بتكملة التربة بالمغذيات اللازمة لزراعة محصولهم المقصود بنجاح.

يمكن أن يكون لتكوين التربة أيضا آثار على قدرتها على الاحتفاظ بالمياه ، والتي بدورها يمكن أن تؤثر على قدرتها على دعم النباتات أو المختلفة. على سبيل المثال ، التربة منخفضة البوتاسيوم لديها ضعف في تحمل الجفاف ، وقد تتطلب تعديل المغذيات ، عن طريق تسميد التربة بكميات مناسبة من المغذيات المفقودة. بدلا من ذلك ، قد يكون الري ضروريا لزراعة أي نباتات لا تظهر تحملا عاليا للجفاف.

يمكن أن يساعد تكوين التربة وجودة المغذيات أيضا في إعلام مديري الأراضي بتعيين الاستخدام المناسب للأراضي. في المناطق التي تحتوي فيها التربة على جودة مغذية رديئة ، قد يتطلب ذلك تعديلا كبيرا أو مكملا لزراعة نباتات المحاصيل ، قد يكون تخصيص الأرض لتطوير المباني أو الهياكل أكثر ملاءمة. بدلا من ذلك ، يمكن تخصيص المناطق ذات التركيب المثالي لزراعة المحاصيل المقصودة ووضعها جانبا ، وحمايتها من التنمية.

لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE لتحليل مغذيات التربة. يجب أن تفهم الآن أهمية المغذيات الكبيرة في التربة ، وكيفية استخراجها من التربة ، وكيفية تحديد تركيزاتها. شكرا للمشاهدة!