Nährstoffanalyse des Bodens: Stickstoff, Phosphor und Kalium

Soil Nutrient Analysis: Nitrogen, Phosphorus, and Potassium

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Soil Nutrient Analysis: Nitrogen, Phosphorus, and Potassium

1.11: Determination Of NO_x in Automobile Exhaust Using UV-VIS Spectroscopy

1.15: Analysis of Earthworm Populations in Soil

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April 30, 2023

Overview

Quelle: Labors von Margaret Workman und Kimberly Frye – Depaul University

In diesem Experiment werden drei Boden Makronährstoffe chemisch extrahiert, kombiniert mit Farbe-basierte Reagenzien, dann mit Farbe um zu bestimmen, die Nährstoffkonzentration in der Bodenprobe analysiert.

Stickstoff, Phosphor und Kalium sind die Hauptkomponenten der Boden Dünger. Diese Methoden isolieren einzelnen Nährstoffe aus dem Boden in eine Lösung, die bei der Bestimmung der Konzentration von Nährstoffen in der Bodenprobe Trübung und Farbe analysiert werden können. Kenntnis der vorliegenden Konzentration informiert Umweltwissenschaftler einen Nährstoffmangel oder Überschuss in Böden zur Pflanzenproduktion zu unterstützen, und auch allgemeine Einblicke in grundlegende biogeochemischen Kreisläufe eines Ökosystems.

Principles

Wenn Sie chemisch aus dem Boden isoliert, können Nährstoffe mit dieser Technik erkannt werden. Stickstoff und Phosphor, typischerweise in Form von Nitraten und Phosphaten, werden mit einem chemischen Extraktionsmittel extrahiert, die den Nährstoff von Interesse binden wird. Sobald extrahiert aus dem Boden, jeder Nährstoff mit einem bekannten Reagenz kombinierbar, die bewirkt, dass die Nährlösung in einer Nährstoff-spezifische Farbe in eine lineare Beziehung mit einer dunkleren Farbe zeigt erhöhte Konzentration des Nährstoffs ändern. Um die Konzentration der einzelnen Nährstoffe zu analysieren, wird eine chemische Reagens verwendet werden, jede Probe mit einer Erhöhung der Farbintensität zeigt erhöhte Konzentration des Nährstoffs einfärben.

In den Tests hoch und Mittelstrecken-Nitrat ist Cadmium Metall verwendet, um Nitrate (Nr.₃^–) zu Nitrit (NO₂^–). Das Cadmium befindet sich in der gekauften Nitraver 5 (mittlerer und hoher Reichweite) und Nitraver 6 (geringe Reichweite) Pulver Kissen.

Nr.₃^– + Cd + 2 H⁺ → NO₂^– + Cd^{2 +} + H₂O

Nitrit-Ionen reagieren dann mit Sulfanilic Säure (in einem sauren Medium in das NitraVer 5-Pulver enthalten) in Form einer mittleren Diazonium-Salz. Zusammen mit Gentisic Säure (auch enthalten in der NitraVer-5) wird eine bernsteinfarbene Lösung gebildet. Farbintensität dieser Verbindung ist direkt proportional zu der Nitrat-Konzentration der Wasserprobe und mithilfe der Nitrat-Farb-Komparator-Box mit einer kontinuierlichen Nitrat Bernsteinfarbe Festplatte quantifiziert werden kann.

Für Phosphor reagieren Molydate Natrium und Kalium Pyrosulfate des gekauften PhosVer 3 Reagenz Pulvers mit löslichen reaktive Phosphate in Form eines Phospho-Molybdat-Komplexes.

H ₂ PO ₄ ^– + 12 Na₂MoO₄ + → PMo₁₂O₄₀^3-

Der Komplex wird dann durch Ascorbinsäure (auch enthalten in PhosVer 3 Pulver) reduziert, um eine Molybdän blaue Farbe zu bilden. Die blaue Farbe wird mit einem Phosphat-Farb-Komparator-Box mit einer kontinuierlichen Phosphat blaue Farbe Festplatte quantifiziert.

Diese Methode dient ein Komparator Farbfeld. Dieses Tool arbeitet basierend auf bekannten Farbe Intensitäten für jede Konzentration zwischen 0-50 mg/L. Ein Farbe-Datenträger auf dem Feld ist bis die Farbe in beiden Sichtfenstern (leer und Probe) Spiele aktiviert. Sobald die Farben aufeinander abgestimmt sind, werden die entsprechenden Nährstoffe Konzentration (mg/L) in einem separaten unteren Fenster auf das Farbfeld Komparator angezeigt. Diese Boxen sind robust genug, um mit Schülern auf jeder Ebene bis zu einführenden College-Kurse verwendet werden und können leicht transportiert werden, als Teil eines Feldes Bodens Test-Kit, das an einem Probenahmeort verwendet werden kann. Diese Methoden ermöglichen grundlegende Nährstoff Tests im Labor Klassenzimmer ohne teuren Equipments an, die möglicherweise nicht verfügbar. Sicherstellung Prüfgenauigkeit, Nitrat und Phosphat, die Standardlösungen anstelle einer Probe in den Verfahren vor Reisen in Wiese oder Beginn der Analyse von Bodenproben im Labor verwendet werden können.

In den Tests Kalium kombinieren die Kalium-Ionen mit Natrium Tetraphenylborate, enthalten in dem gekauften Kalium 3 Reagenz Pulver, Kalium Tetraphenylborate, einen weißen Niederschlag bilden. Der Niederschlag bleibt in der Schwebe in Proben, was zu einer Erhöhung der Trübung.

KEINE₃^– + Cd + 2 H⁺ NaB (C₆H₅)₄ + K⁺ → KB (C₆H₅)₄+ Na⁺

Eine Messung von Kalium Messstab wird verwendet, um die Menge der Trübung zu quantifizieren, die Kaliumkonzentration umgewandelt wird. Der Ölmessstab hat einen schwarzen Punkt an einem Ende, das in der Probe befindet, bis der Punkt nicht mehr durch die weißen Niederschlag sichtbar ist. Der Messstab ist inkrementell markiert, um einer Skala der Sichtbarkeit anzuzeigen, die dann zu Kaliumkonzentration mit einer Umrechnungstabelle umgewandelt wird. Diese Methode ist eine kostengünstige Verfahren mit minimaler Ausrüstung, der zu einer Outdoor-Probenahme-Site und robust genug transportiert werden können, mit Schülern auf jeder Ebene bis zu einführenden College-Kurse verwendet werden.

Procedure

1. Gewinnung von Stickstoff (Nitrat Nr.₃^–)

Schalten Sie das Gleichgewicht, wiegen Boot obenauf legen und die Waage auf Null.
Mit einem Spatel, 10 g des Bodens (getrocknet und gesiebt) wiegen und Übertragung an eine beschriftete 100-mL-Becherglas.
0,1 g Calciumsulfat Abwiegen und überträgt es auf den Becher.
Mit einem 25-mL Schloss Zylinder Maß 20 mL entionisiertem Wasser und Transfer in das Becherglas.
Wiederholen Sie die Schritte 1.1-1.4 für jeder Bodenprobe Stickstoff.
Mischen Sie den Inhalt jeder Becher mit einem Stab rühren.
Sichern Sie Proben auf einer Tischplatte Shaker und schütteln für 1 min.

2. Gewinnung von Phosphor und Kalium

Schalten Sie die Waage wiegen Boot auf die Oberseite gesetzt und die Waage auf Null.
Mit einem Spatel, 2 g des Bodens (getrocknet und gesiebt) wiegen und Überführung in eine beschriftete 100-mL-Becherglas.
Verwenden Sie einen 25-mL-Messzylinder, um 20 mL Mehlich 2 Boden Extraktionsmittel in den Zylinder zu messen. Transfer zum Becher.
Wiederholen Sie die Schritte 2.1-2.3 für jede Probe Phosphor und Kalium.
Mischen Sie den Inhalt jeder Becher mit einem Stab rühren.
Proben auf einer Tischplatte Shaker-Tabelle zu sichern und für 5 min schütteln.

(3) Nährstoff Extraktion Filtration – dieser Schritt erfolgt für alle drei Analyten (Nitrat, Phosphat und Kalium)

Befestigen Sie ein Ende des Trichters Schlauch auf ein Vakuum Jet.
Befestigen Sie das andere Ende des Schlauches an den Seitenarm des Kolbens.
Montieren Sie den Trichter durch Einrasten zusammen den Zylinder und perforierte Top Festplatte. Setzen Sie den zusammengebauten Trichter auf den Seitenarm Kolben durch das Einfügen der Gummistopfen in die Oberseite des Kolbens, den Trichter an der Spitze zu sichern.
Platz 1 sauber Filterpapier auf den Trichter.
Schalten Sie das Vakuum Jet.
Auszug der Bodenlösung Gießen Sie langsam in den Trichter, so dass des Extraktes von der Erde entfernt und in die Unterseite des Kolbens Trichter abfließen.
Gießen Sie gefilterten Extrakt in eine neue, beschriftete 50-mL-Becherglas. Dieses Filtrat wird analysiert werden, da ist.
Entfernen Sie Trichter, Filterpapier verwerfen, und spülen Trichter und Kolben mit entionisiertem Wasser. Verwenden Sie Luftdüse zum Trichter und Flasche trocknen.
Wiederholen Sie die Schritte 3,3-3,7 für jeder Bodenprobe.

4. Probenanalyse mit Farbe Komparator für Nitrat

Beschriften Sie eine Farbe anzeigen Rohr “S” für Probe und einer anderen Farbe anzeigen Röhrchen “B” für Blank.
Spülen Sie beide Farbe Anzeige Röhren mit entionisiertem Wasser. Schütteln Sie die Rohre um die restlichen Spülwasser zu entfernen.
Hinzufügen eine geringe Menge der Probe-Extrakt (vorbereitet in Stufen 1,1-1,7) ca. ¼” Tiefe der Farbe anzeigen Tube markiert”S”. Das Röhrchen mit einem Gummistopfen und schütteln Sie sie 3 S. verwerfen diese Lösung.
Beide Röhren fügen Sie den Probe-Extrakt bis der Meniskus auch mit zur 5-mL-Markierung an den Rohren (unten auf der mattierten Fläche) ist hinzu.
Fügen Sie den Inhalt eines NitraVer 5 Pulver Kissen am Rohr markierte “S”. Kappe und das Rohr genau eine Minute lang kräftig schütteln.
Sofort statt Röhren “S” und “B” in der Komparator mit Röhrchen “B” in der äußeren Loch und Rohr “S” in das innere Loch.
Warten Sie 5 min, dann halten Sie die Farbe Komparator bis zu einer Lichtquelle. Drehen Sie die Scheibe, bis die Farbe im Fenster für Röhrchen “B” die Farbe in das Fenster für die Röhre “S” entspricht. Nehmen Sie den Konzentrationswert (mg/L), der im unteren Fenster neben dem Farbfeld Komparator anzeigt.
Wiederholen Sie die Schritte 4.1-4.7 für alle Replikate und Aufzeichnen des Durchschnitts.
Wiederholen Sie Schritt 4.8 für alle Nitrat Proben.

5. Probe Analyse mit Farbe Komparator für Phosphat

Ein 25-mL-Messzylinder mit 2,5 mL-Pipette, 2,5 mL des gefilterten Probe Extraktes (vorbereitet in Schritte 2.1-2.6) hinzufügen.
Bis 25-mL-Markierung mit entionisiertem Wasser, Kappe mit Stopper, verdünnen und mischen zu invertieren.
Beschriften Sie eine Farbe anzeigen Rohr “S” für Probe und einer anderen Farbe anzeigen Röhrchen “B” für Blank.
Spülen Sie beide Farbe Anzeige Röhren mit entionisiertem Wasser. Schütteln Sie die Rohre um die restlichen Spülwasser zu entfernen.
Fügen Sie eine kleine Menge des verdünnten Extraktes ca. ¼” tief in der Farbe Anzeige Rohr markierte”S”. Das Röhrchen mit einem Gummistopfen und ein paar Sekunden lang schütteln dann diese Lösung zu verwerfen.
Beide Röhren fügen Sie den Probe-Extrakt bis der Meniskus auch mit zur 5-mL-Markierung an den Rohren (unten auf der mattierten Fläche) ist hinzu.
Fügen Sie den Inhalt einer PhosVer 3 Pulver Kissen mit dem “S”-Rohr. Kappe und das Rohr eine Minute lang kräftig geschüttelt.
Sofort statt Röhren “S” und “B” in der Komparator mit Röhrchen “B” in der äußeren Loch und Rohr “S” in das innere Loch.
3 min nach Abschluss von Schritt 5.8, halten die Farbe Komparator bis zu einer Lichtquelle. Drehen Sie die Scheibe, bis die Farbe im Fenster für Röhrchen “B” die Farbe in das Fenster für die Röhre “S” entspricht. In einem unteren Display-Bereich auf dem Feld wird die Farbe Datenträger gleichzeitig die Konzentrationswert entsprechen die Farbintensität gewählt aufweisen. Nehmen Sie den Konzentrationswert, der im Fenster angezeigt wird.
Wiederholen Sie die Schritte 5.1-5.10 für alle Replikate und Aufzeichnen des Durchschnitts.
Wiederholen Sie Schritt 5.10 für alle Phosphor Proben.

(6) Reagenz Addition und Analyse für Kalium

Fügen Sie mithilfe einer 1-mL-Pipette 3 mL Kalium-Probe-Extrakt (vorbereitet in Schritte 2.1-2.6) in einen 25-mL-Zylinder.
Die 21-mL-Markierung auf dem Zylinder DI Wasser hinzufügen. Fest den Zylinder mit einem Gummistopfen verschließen und umkehren um zu mischen.
Fügen Sie ein Kalium 2 Reagenz Pulver Kissen zum Zylinder.
Zylinder 3 mL alkalische EDTA-Lösung hinzufügen.
Verschließe die Zylinder und invertiere mehrmals zu mischen. Lassen Sie Lösung für 3 min. stehen.
Fügen Sie den Inhalt von einem Kalium 3 Reagenz Pulver Kissen.
Fest den Zylinder verschließen und kräftig schütteln für 10 s.
Lassen Sie die Lösung, für 3 min stehen, wie eine weiße Trübung entwickelt.
Suche gerade nach unten in den Zylinder, langsam Einfügen der Kalium-Messstab vertikal in die Lösung bis schwarzer Punkt nicht mehr von der Zylinder oben sichtbar ist.
Messstab in dieser Stellung halten und den Zylinder zu drehen, so kann die Skala auf dem Messstab gesehen. Blick über die Oberfläche der Skala auf dem Messstab. Notieren Sie die Anzahl der Messstab Skala die Oberfläche der Probe die Messstab-Skala trifft.
Wiederholen Sie 6.1-6.10 für alle Replikate und Durchschnitt. Wiederholen Sie 6.11 für alle Kalium Proben.
Beziehen sich auf die Kalium-Umrechnungstabelle zur Bestimmung der Konzentration von Kalium in Bodenproben. Suchen Sie den Ölmessstab in der linken Spalte lesen und erfassen Sie die entsprechenden mg/L-Konzentration in der rechten Spalte.

Nährstoffe Bodenuntersuchungen erfolgen können, um drei große Boden Makronährstoffe, Stickstoff, Phosphor und Kalium zu extrahieren, und kombinieren Sie diese mit Farbe-basierte Reagenzien zur Bestimmung ihrer Konzentration.

Stickstoff, Phosphor und Kalium sind Hauptbestandteile der Boden Dünger. Zu wissen, ihre Konzentration im Boden kann informieren Umweltwissenschaftler von Nährstoff-Mangel oder Überschuss in Böden zur Pflanzenproduktion zu unterstützen, und einen allgemeinen Überblick über die grundlegenden biogeochemischen Kreisläufe eines Ökosystems.

Nährstoff Bodenanalyse kann mit Chemikalien Makronährstoff des Interesses binden durchgeführt werden. Für Stickstoff oder Phosphor werden Reagenzien hinzugefügt, die reagieren auf das Vorhandensein von spezifischen Makronährstoff und farbige Produkte zu produzieren. Kaliumkonzentration wird durch die Bildung von Ausscheidungen in einer Menge proportional zur Kaliumkonzentration bestimmt.

Diese Methoden sind einfach, kostengünstig, erfordern minimalen Ausrüstung und können auf Wunsch in ein Feld Einstellung durchgeführt werden. Dieses Video zeigen die Techniken verwendet, um zu extrahieren und diese gemeinsamen Boden Makronährstoffe zu quantifizieren.

Um zu Beginn der Analyse sind Makronährstoffe zuerst gesammelten Bodenproben entnommen. Stickstoff ist mit Calciumsulfat extrahiert; Phosphor und Kalium sind mit Mehlich 2 Lösung, eine Lösung von Essigsäure, Ammoniumchlorid, Salzsäure, Flusssäure und entmineralisiertem Wasser extrahiert. Boundmacronutrients im Fahrwerk kann dann aus den verbleibenden festen Bodenbestandteile durch Vakuumfiltration getrennt werden.

Nachdem Makronährstoffe extrahiert haben, kann ihre Konzentration bestimmt werden. Für Stickstoff dient Cadmium Metal Nitrat zu Nitrit reduzieren. Diese Kadmium ist in abgepackten Kissen, die den Boden Filtrat hinzugefügt werden. Nitrit-Ionen reagieren mit Sulfanilic Säure, Form Diazonium Salz. Diese Paare mit Gentisic Säure und eine gelbe Lösung entsteht.

Für Phosphor reagiert Natrium Molybdat mit löslichen reaktive Phosphat in Form eines Phospho-Molybdat-Komplexes. Dies wird dann durch Ascorbinsäure bilden eine Molybdän blaue Farbe reduziert.

Die Farbintensität der beiden Lösungen ist proportional zu der Nährstoffkonzentration. Komparator Farbfelder dienen zur Analyse von Nitrat und Phosphat. Proben sind im Vergleich zu einer leeren, und die Farbe Festplatte aktiviert ist, bis beide Sichtfenster übereinstimmen. Die entsprechenden Nährstoffe Konzentration in mg/L wird in einem separaten Fenster angezeigt. Die Farbintensität der beiden Lösungen ist proportional zu der Nährstoffkonzentration.

Um Kalium zu quantifizieren, kombinieren die Ionen aus dem Boden Filtrat mit Natrium Tetraphenylborate, Kalium Tetraphenylborate, einen weißen Niederschlag bilden. Der Niederschlag bleibt in der Schwebe, was zu einer Erhöhung der Trübung.

Ein Kalium-Messstab dient zur Trübung verursacht durch den Niederschlag zu quantifizieren. Der Messstab ist platziert in der Probe und abgesenkt, bis der schwarze Punkt am Ende nicht mehr sichtbar ist. Der Stick wird inkrementell markiert und Lesungen in dieser Größenordnung mit einer Umrechnungstabelle Kaliumkonzentration konvertiert werden können.

Nun, da wir die Prinzipien hinter Extraktion und Quantifizierung der Boden Makronährstoffe kennen, werfen Sie einen Blick auf wie die Verfahren im Labor durchgeführt werden.

Sobald die Bodenproben gesammelt, korrekt transportiert, und gespeichert wurden, können sie in das Labor zur Analyse, beginnend mit der Stickstoffgewinnung gebracht werden. Zuerst schalten Sie die Waage, wiegen Boot auf Ober- und Tara.

Mit einem Spatel, Abwiegen von 10 g getrocknet, gesiebt Bodenprobe und Übertragung auf einen beschrifteten 100-mL-Becherglas. Als nächstes wiegen 0,1 g Calciumsulfat und überträgt es auf den Becher.

20 mL entionisiertem Wasser mit einem Messzylinder abmessen und übertragen auf den Becher. Mischen Sie den Inhalt des Bechers mit einem Rührstäbchen. Wiederholen Sie diese Ergänzungen für jeden Test Bodenprobe. Proben auf einer Tischplatte Shaker zu sichern und für 1 min rühren.

Zur Gewinnung von Phosphor und Kalium aus den Böden beginnen, einem Spatel 2 g getrocknete, gesiebten Bodenprobe Abwiegen und in eine beschriftete 100-mL-Becherglas übertragen. Messen Sie mit einem Messzylinder 20 mL Mehlich 2 Boden Extraktionsmittel und Transfer in das Becherglas. Mischen Sie den Inhalt des Bechers mit einem Stab rühren. Proben auf einer Tischplatte Shaker zu sichern und für 5 min rühren. Nach der Extraktion sollte alle drei Nährstoff Sample-Sets Vakuum mit einer Thermoskanne und Büchner Trichter gefiltert werden.

Zuerst schalten Sie das Vakuum Jet und gießen Sie der Bodenlösung Extrakt langsam in den Trichter. Extrakt sollte aus dem Trichter in die Flasche abtropfen lassen. Gießen Sie das Filtrat in ein sauberes, beschriftete 50-mL-Becherglas. Entfernen Sie den Trichter, wegschütten Sie Filterpapier, und spülen Trichter und Kolben mit entionisiertem Wasser. Verwenden Sie ein Luftstrahl, Trichter und Kolben zu trocknen.

Jetzt die Nährstoffen Proben gefiltert wurden, können Content-Analyse beginnen. Beginnen Sie für jeden Nährstoff Test indem Sie eine Farbe anzeigen Rohr mit einem “S” für Probe beschriften. Beschriften Sie eine Sekunde mit einem “B” für Blank.

Gründlich spülen Sie sowohl Farbe anzeigen Röhren mit entionisiertem Wasser, dann schütteln Sie, um die restlichen Spülwasser zu entfernen. Fügen Sie die Probe-Extrakt bis zu einer Tiefe von ¼ Zoll in der Farbe anzeigen Rohr markiert “S”. Das Röhrchen mit einem Gummistopfen und schütteln für 3 s, dann verwerfen die Lösung.

Fügen Sie die Probe-Extrakt, beide Rohre bis der Meniskus auch mit zur 5-mL-Markierung auf den Rohren, am unteren Rand der mattierten Fläche ist. Fügen Sie den Inhalt einer Stickstoff-Reagenz-Kissen mit dem Rohr markierte “S”. Kappe und die Röhre lang 1 min. kräftig schütteln, sofort sowohl in den Komparator mit Rohr “B” in der äußeren Loch und “S” auf der Innenseite-Röhren. Lassen Sie für 5 Minuten.

Halten Sie den Komparator bis zu einer Lichtquelle zu und drehen Sie die Scheibe, bis die Farbe im Fenster für Röhrchen “B” im Fenster für Rohr “S” entspricht. Notieren Sie sich die Konzentrationswert im unteren Fenster neben dem Komparator Farbfeld angezeigt.

Proben können auch für Phosphatgehalt unter Verwendung des Farbe Komparators analysiert werden. Fügen Sie mithilfe einer Pipette 2,5 mL des gefilterten Phosphor Probe Extraktes in einen 25 mL graduierte Zylinder. 25 mL-Markierung, Kappe mit einem Stopfen, deionisiertes Wasser hinzu und kehren Sie um zu mischen. Hinzufügen den verdünnten Probe Extrakt etwa ¼ Zoll tief in die Farbe anzeigen Rohr markiert “S” um das Rohr zu spülen. Cap mit einem Gummistopfen und schütteln für ein paar Sekunden, bevor die Lösung zu verwerfen.

Fügen Sie in beiden Röhren den Probe-Extrakt bis der Meniskus auch mit 5 mL-Markierung. Fügen Sie den Inhalt einer Phosphor-Reagenz-Kissen mit dem “S”-Rohr, Kappe und schütteln kräftig für 1 min. Legen Sie sofort die Farbe Röhren in der Farbe-Komparator mit dem leeren Rohr in das äußere Loch und das Probenröhrchen in das innere Loch. Für 3 min. Hold Komparator bis zu einer Lichtquelle verlassen Sie, und drehen Sie die Scheibe, bis das Fenster für Röhrchen “B” die Farbe in das Fenster für die Röhre “S” entspricht. Notieren Sie den Wert im Fenster angezeigt.

Schließlich werden für Kalium-Gehalt Proben analysiert. Fügen Sie mithilfe einer Pipette 3 mL Kalium-Probe-Extrakt in einen 25 mL-Zylinder. Die 21 mL-Markierung auf dem Zylinder, Kappe fest mit einem Gummistopfen deionisiertes Wasser hinzu und invertieren. Fügen Sie ein Kalium 2 Reagenz Kissen zum Zylinder. Der Zylinder, Kappe mit einem Gummistopfen, 3 mL einer alkalischen EDTA-Lösung hinzu und invertieren Sie mehrmals zu mischen. Lassen Sie die Lösung stehen für 3 Minuten fügen Sie den Inhalt einer Kalium-Reagenz-Kissen, Kappe des Zylinders und kräftig schütteln für 10 S. erlauben die Lösung 3 min stehengelassen, wie eine weiße Trübung entwickelt.

Suchen gerade nach unten in den Zylinder, langsam einfügen Sie Kalium Messstab senkrecht in die Lösung bis der schwarze Punkt nicht mehr von oben sichtbar ist. Halten Sie der Messstab in Position und drehen Sie des Zylinders um die Waage zu sehen. Notieren Sie die Anzahl der Messstab Skala trifft die Oberfläche der Probe auf dem Messstab. Beziehen sich auf die Kalium-Umrechnungstabelle zu bestimmen, die Konzentration der Proben in mg/L. suchen Sie den Ölmessstab in der linken Spalte lesen und erfassen die entsprechende Konzentration in mg/L berichtet in der rechten Spalte.

Das gewonnene Konzentrationen sind eine Tabelle der Nährstoff reicht kann zur Probenqualität zu beurteilen und festzustellen, ob gesampelten Boden Nährstoff Änderung braucht, und wenn ja, wieviel. Nährstoff Änderungsantrag kann durch spezielle Düngung erfolgen.

Die Möglichkeit, den Boden Nährstoffzusammensetzung der Böden zu analysieren hat eine Vielzahl von Anwendungen, mit möglichen Folgen für die menschlichen Populationen oder Agrarökosysteme.

Verschiedenen Kulturpflanzen werden verschiedene mögliche Nährstoffbedarf für das optimale Wachstum haben. , Hohe Stickstoffwerte benötigt z.B. für den Anbau von Stickstoff-anspruchsvolle Pflanzen wie Soja und Mais. Hohe Niveaus von Phosphor können stimulieren und Blume oder Frucht-Produktion erhöhen. Die Fähigkeit, Boden Nährstoffzusammensetzung in einer beabsichtigten Ernte Anbaugebiet messen können daher Landwirte oder Landbewirtschaftern, den Boden mit Nährstoffen zu ergänzen ihre beabsichtigten Ernte erfolgreich wachsen.

Die Zusammensetzung des Bodens haben auch Auswirkungen auf seine Fähigkeit, Wasser zurückzuhalten, was wiederum seine Fähigkeit, verschiedene Flora oder Fauna unterstützen beeinflussen können. Z. B. niedrige Kalium Böden haben schlechte Trockentoleranz und erfordern Nährstoff Änderung durch Düngung des Bodens mit entsprechenden Mengen an der fehlenden Nährstoff. Alternativ kann Bewässerung erforderlich sein, keine Pflanzen wachsen, die keine hohe Trockentoleranz angezeigt werden.

Zusammensetzung und Nährstoff Bodenqualität kann auch helfen Landbewirtschaftern, benennen, die entsprechende Landnutzung zu informieren. In Bereichen, wo der Boden schlechten Nährstoffen Qualität, der schwere Änderung oder Ergänzung hat zu Nutzpflanzen wachsen erfordern würde, vielleicht abgesehen von Land für die Entwicklung von Gebäuden oder Strukturen besser geeignet sein. Alternativ können Sie Bereiche mit idealen Zusammensetzung für beabsichtigte Anbau vorgesehen und beiseite, geschützt von der Entwicklung.

Sie habe nur Jupiters Einführung in Nährstoff Bodenanalyse beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen die Bedeutung des Bodens Makronährstoffe, wie man sie aus dem Boden zu extrahieren und ihre Konzentration zu ermitteln. Danke fürs Zuschauen!

Results

Jeder Nährstoffe Analyse führt zu einer Konzentration in mg/L. berichtet

Nitrat und Phosphat-Konzentrationen richtet sich mit Komparator Farbkästchen und das Ergebnis im Fenster angezeigt.

Abbildung 1: Beispiel Farbe Platten für Nitrat (links) und Phosphat (rechts) Farbfelder Komparator. Farbe Intensitäten sind am äußeren Rand der Scheiben und Nährstoffkonzentration (mg/L) an der Innenkante der Festplatten.

Tabelle 1. Kalium Umrechnungstabelle zur Messstab Kalium lesen in mg/L. Umwandlung Suchen Sie den Ölmessstab in der linken Spalte lesen und erfassen Sie die entsprechenden mg/L-Konzentration in der rechten Spalte.

	Stickstoff	Phosphor	Kalium
	Nährstoff Pegelbereich in ppm
Low	0-15	0-25	0-60
Medium	15-30	25-50	60-100
Hoch	30 +	50 +	100 +

Tabelle 2. Tabelle der Nährstoff reicht nach Kategorien geordnet.

Applications and Summary

Bestimmung der Nährstoffen-Konzentrationen für Nitrat, Phosphat und Kalium offenbaren kann, wie ein Boden in Bezug auf seinen Verwendungszweck funktioniert und wie Radfahren, Nährstoffe durch einen Boden. Ein Nährstoff-Test wird ein Bericht des durchschnittlichen Nährstoffkonzentration (mg/L) für alle Nährstoffe getestet. In einer landwirtschaftlichen Umgebung, zu wissen, dass die Konzentration an Nährstoffen kann helfen, die Lebensmittelhersteller wissen, wann Sie wie viel Dünger, hinzufügen, um hinzuzufügen, und die brauchen Nährstoffe ergänzt und in welcher Höhe. Gleichbleibend hohe Stickstoff-Böden, wäre zum Beispiel gut für den Anbau von Stickstoff-anspruchsvolle Pflanzen wie Soja und Mais. Hohe Stickstoffwerte sind auch besonders nützlich für blühende Pflanzen, weil Stickstoff für alle grünen Teil von Pflanzen benötigt. Hohe Stickstoffwerte können unterdrücken Blüte jedoch, wenn sie höher als Phosphatspiegel bleiben. Phosphor steuert, blühenden Pflanzen und ist wichtig, jede Pflanze Produktion mit blühenden oder fruchttragenden Pflanzen und Phosphor wird häufig hinzugefügt in Böden oder direkt in Pflanzen vor und während der Blüte und Fruchtbildung Lebenszyklusphasen Steigerung der landwirtschaftlichen Erträge in größere Ernte Größe und erhöhte Mengen an Obstproduktion pro Pflanze. Kalium ist beteiligt katalysieren viele chemische Reaktionen, die zur Unterstützung der Pflanzenwelt einschließlich Dürre Toleranz und Feuchtigkeit Verordnung erforderlich. Niedrige Kalium Böden müssen bewässert werden, wenn Boden-Änderung nicht möglich ist. Nährstoffkonzentration kann auch informieren, Nährstoffmangel oder Überschüsse, die sich nachteilig auf das Pflanzenwachstum. Wenn eine Nährstoff zu hoch ist, können Änderungen durchgeführt werden, um einen Überschuss, wie Hinzufügen von Mulch oder Pflügen des Bodens zu verringern. Wenn Nährstoffe zur Unterstützung der Pflanzenproduktion zu niedrig sind, kann Befruchtung verwendet werden, in einer Menge, die für eine bestimmte Pflanze benötigt Nährstoffe hinzufügen. Niedrige nährstoffreichen Boden haben auch zutreffender verwendet, um Landbewirtschaftern für Freizeit- oder entwickelten (befestigten Flächen oder Hochbau) Räume.

Transcript

Soil nutrient analyses can be carried out to extract three major soil macronutrients, nitrogen, phosphorus, and potassium, and combine them with color-based reagents to determine their concentration.

Nitrogen, phosphorus, and potassium are major components of soil fertilizer. Knowing their concentration in soils can inform environmental scientists of nutrient deficiency or surplus in soils used to support plant production, and provide a general insight into the basic biogeochemical cycles of an ecosystem.

Soil nutrient analysis can be carried out using chemicals to bind the macronutrient of interest. For nitrogen or phosphorus, reagents are added which react to the presence of the specific macronutrient and produce colored products. Potassium concentration is determined by forming precipitates in an amount proportional to potassium concentration.

These methods are simple, inexpensive, require minimal equipment, and can be carried out in a field setting if desired. This video will illustrate the techniques used to extract and quantify these common soil macronutrients.

To begin analysis, macronutrients are first extracted from collected soil samples. Nitrogen is extracted using calcium sulfate; phosphorus and potassium are extracted using Mehlich 2 solution, a solution of acetic acid, ammonium chloride, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, and demineralized water.Boundmacronutrients present in suspension can then be separated from the remaining solid soil components by vacuum filtration.

Once macronutrients have been extracted, their concentration can be determined. For nitrogen, cadmium metal is used to reduce nitrates to nitrites. This cadmium is present in pre-packaged pillows that are added to the soil filtrate. The nitrite ions react with sulfanilic acid to form diazonium salt. This couples with gentisic acid and an amber solution is formed.

For phosphorus, sodium molybdate reacts with the soluble reactive phosphate to form a phospho-molybdate complex. This is then reduced by ascorbic acid to form a molybdenum blue color.

The color intensity of both solutions is proportional to the nutrient concentration. Color comparator boxes are used for analysis of nitrate and phosphate. Samples are compared to a blank, and the color disk is turned until both viewing windows match. The corresponding nutrient concentration in mg/L will be displayed in a separate window. The color intensity of both solutions is proportional to the nutrient concentration.

To quantify potassium, the ions from the soil filtrate combine with sodium tetraphenylborate to form potassium tetraphenylborate, a white precipitate. The precipitate remains in suspension, causing an increase in turbidity.

A potassium dipstick is used to quantify turbidity caused by the precipitate. The dipstick is placed in the sample and lowered until the black dot at the end is no longer visible. The stick is incrementally marked, and readings on this scale can be converted to potassium concentration using a conversion chart.

Now that we are familiar with the principles behind extraction and quantification of soil macronutrients, let’s take a look at how the procedures are carried out in the laboratory.

Once the soil samples have been collected, correctly transported, and stored, they can be brought into the laboratory for analysis, beginning with the nitrogen extraction. First, turn on the balance, set a weigh boat on top, and tare.

Using a spatula, weigh out 10 g of dried, sieved soil sample and transfer to a labeled 100-mL beaker. Next, weigh 0.1 g of calcium sulfate and transfer it to the beaker.

Measure out 20 mL of deionized water with a graduated cylinder and transfer to the beaker. Thoroughly mix the contents of the beaker with a stirring rod. Repeat these additions for each test soil sample. Secure samples on a tabletop shaker and agitate for 1 min.

To begin extraction of phosphorus and potassium from the soils, use a spatula to weigh out 2 g of dried, sieved soil sample, and transfer to a labeled 100-mL beaker. With a graduated cylinder, measure 20 mL of Mehlich 2 soil extractant and transfer to the beaker. Thoroughly mix the contents of the beaker with a stir rod. Secure samples on a tabletop shaker and agitate for 5 min. After extraction, all three nutrient sample sets should be vacuum filtered using a vacuum flask and Büchner funnel.

First, turn on the vacuum jet and slowly pour the soil extract solution into the funnel. Extract should drain from the funnel, into the flask. Pour the filtrate into a clean, labeled 50-mL beaker. Remove the funnel, discard filter paper, and rinse funnel and flask with deionized water. Use an air jet to dry the funnel and flask.

Now the nutrient samples have been filtered, content analysis can begin. For each nutrient test, begin by labeling a color viewing tube with an “S”, for sample. Label a second with a “B” for blank.

Thoroughly rinse both color viewing tubes with deionized water, then shake to remove the remaining rinse water. Add the sample extract to a depth of ¼ inch in the color viewing tube marked “S”. Cap the tube with a rubber stopper and shake for 3 s, then discard the solution.

Next, add the sample extract to both tubes until the meniscus is even with the 5-mL mark on the tubes, at the bottom of the frosted area. Add the contents of one nitrogen reagent pillow to the tube marked “S”. Cap and shake the tube vigorously for 1 min. Immediately place both tubes into the comparator, with tube “B” in the outside hole, and tube “S” on the inside. Leave for 5 min.

Hold the comparator up to a light source and rotate the disc until the color in the window for tube “B” matches that in the window for tube “S”. Record the concentration value displayed in the lower window of the color comparator box.

Samples can also be analyzed for phosphate content using the color comparator. Using a dropper, add 2.5 mL of the filtered phosphorus sample extract to a 25 mL graduated cylinder. Add deionized water to the 25 mL mark, cap with a stopper, and invert to mix. Add the diluted sample extract to about ¼ inch deep in the color viewing tube marked “S” to rinse the tube. Cap with a rubber stopper, and shake for a few seconds before discarding the solution.

Into both tubes, add the sample extract until the meniscus is even with the 5 mL mark. Add the contents of one phosphorus reagent pillow to the “S” tube, cap, and shake vigorously for 1 min. Immediately place the color tubes into the color comparator, with the blank tube in the outside hole, and the sample tube in the inside hole. Leave for 3 min. Hold the comparator up to a light source, and rotate the disc until the window for tube “B” matches the color in the window for tube “S”. Record the value displayed in the window.

Finally, samples can be analyzed for potassium content. Using a dropper, add 3 mL of potassium sample extract to a 25 mL cylinder. Add deionized water to the 21 mL mark on the cylinder, cap firmly with a rubber stopper, and invert. Next, add one potassium 2 reagent pillow to the cylinder. Add 3 mL of an alkaline EDTA solution to the cylinder, cap with a rubber stopper, and invert several times to mix. Let the solution stand for 3 min. Add the contents of one potassium reagent pillow, cap the cylinder and shake vigorously for 10 s. Allow the solution to stand for 3 min as a white turbidity develops.

Looking straight down into the cylinder, slowly insert the potassium dipstick vertically into the solution until the black dot is no longer visible from above. Hold the dipstick in position and rotate the cylinder to view the scale. Record the number on the dipstick scale where the surface of the sample meets the dipstick. Refer to the potassium conversion table to determine the concentration of samples in mg/L. Locate the dipstick reading in the left hand column, and record the corresponding mg/L concentration reported in the right hand column.

Once concentrations are obtained, a table of nutrient ranges can be used to assess sample quality and determine whether sampled soil needs nutrient amendment, and if so, how much. Nutrient amendment can be carried out by application of specific fertilizers.

The ability to analyze the soil nutrient composition of soils has a wide variety of applications, with potential implications for human populations or agricultural ecosystems.

Different crop plants will have different potential nutrient requirements for optimal growing. For example, high nitrogen levels are needed for growing nitrogen-demanding crops, such as soy and corn. High levels of phosphorus can stimulate and enhance flower or fruit production. The ability to measure soil nutrient composition in an intended crop growing area can therefore allow farmers or land managers to supplement the soil with necessary nutrients to grow their intended crop successfully.

The composition of soil can also have implications for its ability to retain water, which can in turn influence its ability to support different flora or fauna. For example, low potassium soils have poor drought tolerance, and may require nutrient amendment, by fertilization of the soil with appropriate amounts of the missing nutrient. Alternatively, irrigation may be necessary to grow any plants that do not display high drought tolerance.

Soil composition and nutrient quality can also help inform land managers to designate appropriate land-use. In areas where the soil has poor nutrient quality, that would require heavy modification or supplementation to grow crop plants, setting aside land for development of buildings or structures may be more appropriate. Alternatively, areas with ideal composition for intended crop growing can be earmarked and set aside, protected from development.

You’ve just watched JoVE’s introduction to Soil Nutrient Analysis. You should now understand the importance of soil macronutrients, how to extract them from soils, and how to determine their concentrations. Thanks for watching!

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