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Fuente: Laboratorios de Margaret obrero y Kimberly Frye - Universidad de Depaul
En este experimento, tres macronutrientes del suelo se extraen químicamente, combinado con reactivos basados en el color, luego analizados color para determinar la concentración de nutrientes presente en la muestra de suelo.
Nitrógeno, fósforo y potasio son los principales componentes del fertilizante del suelo. Estos métodos de aislar cada nutriente del suelo en una solución que puede ser analizada usando la turbidez y el color para determinar la concentración de los nutrientes presentes en la muestra de suelo. Sabiendo la concentración presente informa a científicos del medio ambiente de una deficiencia de nutrientes o exceso en suelos utilizados para apoyar la producción de la planta y también proporciona una idea general de los ciclos biogeoquímicos básicos de un ecosistema.
1. extracción de nitrógeno (nitrato NO3–)
2. extracción de fósforo y potasio
3. nutrientes extracción filtración - este paso se realizará para todos los tres analitos (nitrato, fosfato y potasio)
4. análisis con comparador de Color para el nitrato
5. análisis con comparador de Color para fosfato
6. reactivo adición y el análisis de potasio
Análisis de nutrientes del suelo pueden llevarse a cabo para extraer tres macronutrientes principales suelo, nitrógeno, fósforo y potasio y combinan con reactivos basados en el color para determinar su concentración.
Nitrógeno, fósforo y potasio son componentes importantes de fertilizante del suelo. Sabiendo su concentración en los suelos puede informar a los científicos ambientales de la deficiencia de nutrientes o exceso en suelos utilizados para apoyar la producción de la planta y proporcionar una visión general de los ciclos biogeoquímicos básicos de un ecosistema.
Análisis de nutrientes del suelo pueden realizarse utilizando productos químicos para enlazar los macronutrientes de interés. Nitrógeno o fósforo, se añaden reactivos que reaccionan a la presencia de los macronutrientes específicos y producir productos coloreados. Concentración de potasio se determina por la formación de precipitados en una cantidad proporcional a la concentración de potasio.
Estos métodos son simples, baratos, requieren mínimo equipamiento y pueden realizarse en un ambiente de campo si lo desea. Este video ilustra las técnicas empleadas para extraer y cuantificar estos macronutrientes suelo común.
Para comenzar el análisis, los macronutrientes primero se extraen muestras de suelo recogidas. Nitrógeno se extrae usando sulfato de calcio; fósforo y potasio son extraídos usando Mehlich 2 solución, una solución de ácido acético, cloruro de amonio, ácido clorhídrico, ácido fluorhídrico y agua desmineralizada. Boundmacronutrients en suspensión se puede separar de los demás componentes sólidos del suelo por la filtración de vacío.
Una vez que se hayan extraído los macronutrientes, puede determinarse su concentración. De nitrógeno, cadmio metal es utilizado para reducir los nitratos a nitritos. Este cadmio está presente en las almohadas que se agregan al filtrado de suelo. Los iones nitrito reaccionan con el ácido sulfanílico para sal de diazonio de la forma. Esto se junta con el ácido gentísico y se forma una solución de color ámbar.
Para fósforo, molibdato de sodio reacciona con el fosfato reactivo soluble para formar un complejo fosfo-molibdato. Esto entonces es reducido por el ácido ascórbico para formar un color azul de molibdeno.
La intensidad de color de ambas soluciones es proporcional a la concentración de nutrientes. Cajas de comparador de color se utilizan para el análisis de nitrato y fosfato. Las muestras se comparan con un espacio en blanco, y el disco de color se da vuelta hasta que coincidan ambas ventanas de visualización. La concentración de nutrientes correspondiente en mg/L se mostrará en una ventana independiente. La intensidad de color de ambas soluciones es proporcional a la concentración de nutrientes.
Para cuantificar el potasio, los iones del filtrado de suelo combinan con tetrafenilborato de sodio en forma de tetrafenilborato de potasio, un precipitado blanco. El precipitado queda en suspensión, causando un aumento en la turbidez.
Una varilla de potasio se utiliza para cuantificar la turbidez causada por el precipitado. La varilla se coloca en la muestra y se baja hasta el punto negro al final ya no es visible. El palo está marcado incrementalmente, y lecturas en esta escala se pueden convertir a la concentración de potasio mediante una tabla de conversión.
Ahora que estamos familiarizados con los principios de extracción y cuantificación de macronutrientes del suelo, echemos un vistazo a cómo se llevan a cabo los procedimientos en el laboratorio.
Una vez que las muestras de suelo han sido recogidas, transportadas correctamente y almacenados, puede ser traídos en el laboratorio de análisis, comenzando con la extracción de nitrógeno. Primero, encienda el equilibrio, establecer un barco de pesaje y Tara.
Con una espátula, pesar 10 g de muestra de suelo seca y tamizada y transferencia a un vaso de precipitados de 100 mL etiquetado. A continuación, pesar 0,1 g de sulfato de calcio y ponerlo en el vaso.
Mida 20 mL de agua desionizada con una probeta graduada y la transferencia en el vaso. Mezclar bien el contenido del vaso con una varilla. Repita estas adiciones para cada muestra de suelo. Asegure las muestras en una mesa coctelera y agitar durante 1 minuto.
Para iniciar la extracción de fósforo y potasio de los suelos, use una espátula para pesar 2 g de muestra de suelo seca y tamizada y transferir a un vaso de precipitados de 100 mL etiquetado. Con una probeta graduada mida 20 mL de solvente de extracción de Mehlich 2 suelo y transferencia en el vaso. Mezclar bien el contenido del vaso con una varilla de agitación. Fijar las muestras en un agitador de sobremesa y agitar durante 5 minutos. Después de la extracción, los tres grupos de nutrientes muestra deberían ser vacío filtrado utilizando un matraz kitasato y embudo de Büchner.
Primero, encienda el avión vacío y Vierta lentamente la solución del extracto de suelo en el embudo. Extracto debe drenar el embudo en el matraz. Vierte el filtrado en un vaso de precipitados de 50 mL limpio, rotulado. Retire el embudo, deseche el papel de filtro y embudo de enjuague y matraz con agua desionizada. Utilice un chorro de aire para secar el embudo y el matraz.
Ahora las muestras de nutrientes han sido filtradas, puede comenzar el análisis de contenido. Para cada prueba de nutrientes, empezar por un color de visualización de tubo con una "S", para la muestra de etiquetado. Etiqueta a un segundo con una 'B' para el espacio en blanco.
Bien enjuague ambos color ver tubos con agua desionizada, luego agitar para eliminar el agua de enjuague restante. Añadir el extracto de la muestra a una profundidad de 1/4 pulgada en el color de visualización de tubo marcado "S". Tapa el tubo con un tapón de caucho y agitar durante 3 s, entonces descarte la solución.
A continuación, añadir el extracto de la muestra a ambos tubos hasta que el menisco con la marca de 5-mL en los tubos, en la parte inferior de la zona helada. Agregar el contenido de una almohadilla de reactivo del nitrógeno en el tubo marcado "S". La tapa y agitar el tubo vigorosamente durante 1 minuto, inmediatamente colocar ambos tubos en el comparador, con el tubo "B" en el agujero exterior y tubo "S" en el interior. Licencia para 5 min.
Mantenga el comparador hasta una fuente de luz y gire el disco hasta coincida con el color en la ventana para el tubo "B" en la ventana para el tubo de "S". Registre el valor de concentración aparece en la ventana inferior de la caja de comparador de color.
Las muestras también pueden ser analizadas para contenido de fosfato mediante el comparador de color. Utilizando un gotero, agregar 2,5 mL del extracto de la muestra filtrada fósforo a un cilindro aforado de 25 mL. Añadir agua desionizada hasta la marca de 25 mL, tapa con un tapón e invertir para mezclar. Añadir el extracto de la muestra diluida a aproximadamente 1/4 pulgada de profundidad en el color de visualización de tubo marcado "S" para enjuagar el tubo. Tapa con un tapón de caucho y agitar durante unos segundos antes de desechar la solución.
En ambos tubos, agregar el extracto de la muestra hasta que el menisco con la marca de 5 mL. Agregar el contenido de una almohadilla de reactivo de fósforo en el tubo en "S", la tapa y agitar vigorosamente durante 1 minuto inmediatamente los tubos de color en el comparador de color, con el tubo blanco en el agujero exterior y el tubo de muestra en el interior hueco. Dejar por 3 minutos mantenga el comparador hasta una fuente de luz y gire el disco hasta que la ventana para el tubo "B" coincide con el color en la ventana para el tubo de "S". Anote el valor mostrado en la ventana.
Por último, las muestras pueden ser analizadas para contenido de potasio. Utilizando un gotero, agregar 3 mL de extracto de la muestra de potasio a un cilindro de 25 mL. Añadir agua desionizada hasta la marca de 21 mL en el cilindro, la tapa firmemente con un tapón de goma e invertir. A continuación, agregue una almohadilla de reactivo de potasio 2 al cilindro. Añadir 3 mL de una solución alcalina de EDTA en el cilindro, la tapa con un tapón de goma e invertir varias veces para mezclar. Que el soporte de la solución durante 3 minutos agregar el contenido de la almohadilla de reactivo de una potasio, el cilindro de la tapa y agite vigorosamente para 10 s. deje la solución reposar por 3 min como una turbidez blanca desarrolla.
Mirando hacia abajo en el cilindro, lentamente Inserte la varilla de medición de potasio verticalmente en la solución hasta que el punto negro no es visible desde arriba. Sujetar la varilla en su posición y girar el cilindro para ver la escala. Anotar el número en la escala de la varilla donde la superficie de la muestra con la varilla. Consulte la tabla de conversión de potasio para determinar la concentración de las muestras en mg/L. Coloque la varilla en la columna de la izquierda, y la correspondiente concentración mg/L récord registrados en la columna de la derecha.
Una vez que se obtienen las concentraciones, una tabla de rangos de nutrientes puede utilizarse para evaluar la calidad de la muestra y determinar si el suelo muestreado necesita nutrientes enmienda y si es así, cuánto. Enmienda de nutrientes puede realizarse mediante la aplicación de abonos específicos.
La capacidad de analizar la composición de nutrientes de suelo de suelos tiene una gran variedad de aplicaciones, con posibles consecuencias para las poblaciones humanas o los ecosistemas agrícolas.
Cultivos diferentes plantas tienen diferentes necesidades de nutrientes potenciales para el crecimiento óptimo. Por ejemplo, los niveles altos de nitrógeno son necesarios para cultivos exigentes de nitrógeno, tales como soja y maíz. Altos niveles de fósforo pueden estimular y aumentar la producción de flores o frutas. La capacidad de medir la composición de nutrientes de suelo en un área de cultivo previsto puede permitir agricultores o los administradores de la tierra complementar el suelo con nutrientes necesarios crecer con éxito su cultivo previsto.
La composición del suelo también puede tener implicaciones en su capacidad para retener agua, que a su vez puede influir en su capacidad para soportar diferentes flora o fauna. Por ejemplo, suelos bajos de potasio tienen tolerancia a la sequía de pobres y pueden requerir nutrientes enmienda, por la fertilización del suelo con cantidades apropiadas de los nutrientes que faltan. Por otra parte, riego puede ser necesario cultivar cualquier planta que no muestran tolerancia a la sequía alta.
Calidad de composición y nutrientes del suelo también puede ayudar a informar a los administradores de la tierra para designar el uso apropiado de la tierra. En áreas donde el suelo tiene baja calidad nutritiva, que requeriría modificación pesada o suplementos para crecer las plantas de cultivo, dejando a un lado la tierra para el desarrollo de edificios o estructuras puede ser más apropiado. Alternativamente, áreas con composición ideal para el cultivo de la cosecha prevista pueden ser destinadas y reservadas, protegidas desde el desarrollo.
Sólo ha visto la introducción de Zeus para análisis de nutrientes del suelo. Ahora debe comprender la importancia de los macronutrientes del suelo, para extraer de los suelos y cómo determinar sus concentraciones. ¡Gracias por ver!
Los análisis de nutrientes del suelo se pueden llevar a cabo para extraer tres macronutrientes principales del suelo, nitrógeno, fósforo y potasio, y combinarlos con reactivos basados en el color para determinar su concentración.
El nitrógeno, el fósforo y el potasio son los principales componentes del fertilizante del suelo. Conocer su concentración en los suelos puede informar a los científicos ambientales sobre la deficiencia o el excedente de nutrientes en los suelos utilizados para apoyar la producción de plantas, y proporcionar una visión general de los ciclos biogeoquímicos básicos de un ecosistema.
El análisis de nutrientes del suelo se puede llevar a cabo utilizando productos químicos para unir el macronutriente de interés. Para el nitrógeno o el fósforo, se añaden reactivos que reaccionan a la presencia del macronutriente específico y producen productos coloreados. La concentración de potasio se determina formando precipitados en una cantidad proporcional a la concentración de potasio.
Estos métodos son simples, económicos, requieren un equipo mínimo y se pueden llevar a cabo en un entorno de campo si se desea. Este video ilustrará las técnicas utilizadas para extraer y cuantificar estos macronutrientes comunes del suelo.
Para comenzar el análisis, primero se extraen los macronutrientes de las muestras de suelo recolectadas. El nitrógeno se extrae utilizando sulfato de calcio; El fósforo y el potasio se extraen utilizando la solución Mehlich 2, una solución de ácido acético, cloruro de amonio, ácido clorhídrico, ácido fluorhídrico y agua desmineralizada. Los macronutrientes ligados presentes en suspensión pueden separarse de los componentes sólidos restantes del suelo mediante filtración al vacío.
Una vez extraídos los macronutrientes, se puede determinar su concentración. Para el nitrógeno, el cadmio metálico se utiliza para reducir los nitratos a nitritos. Este cadmio está presente en almohadas preempaquetadas que se añaden al filtrado del suelo. Los iones de nitrito reaccionan con el ácido sulfanílico para formar sal de diazonio. Este se acopla con el ácido gentísico y se forma una solución de color ámbar.
Para el fósforo, el molibdato de sodio reacciona con el fosfato reactivo soluble para formar un complejo de fosfo-molibdato. Luego, esto se reduce con ácido ascórbico para formar un color azul molibdeno.
La intensidad del color de ambas soluciones es proporcional a la concentración de nutrientes. Las cajas comparativas de color se utilizan para el análisis de nitrato y fosfato. Las muestras se comparan con un espacio en blanco y se gira el disco de color hasta que ambas ventanas de visualización coincidan. La concentración de nutrientes correspondiente en mg/L se mostrará en una ventana separada. La intensidad del color de ambas soluciones es proporcional a la concentración de nutrientes.
Para cuantificar el potasio, los iones del filtrado del suelo se combinan con el tetrafenilborato de sodio para formar tetrafenilborato de potasio, un precipitado blanco. El precipitado permanece en suspensión, lo que provoca un aumento de la turbidez.
Se utiliza una tira reactiva de potasio para cuantificar la turbidez causada por el precipitado. La varilla medidora se coloca en la muestra y se baja hasta que el punto negro al final ya no es visible. La varilla se marca gradualmente y las lecturas en esta escala se pueden convertir en concentración de potasio utilizando una tabla de conversión.
Ahora que ya conocemos los principios de extracción y cuantificación de los macronutrientes del suelo, veamos cómo se llevan a cabo los procedimientos en el laboratorio.
Una vez que las muestras de suelo se han recogido, transportado y almacenado correctamente, se pueden llevar al laboratorio para su análisis, comenzando con la extracción de nitrógeno. Primero, encienda la balanza, coloque un bote de pesaje en la parte superior y tara.
Con una espátula, pese 10 g de muestra de suelo seca y tamizada y transfiérala a un vaso de precipitados de 100 ml etiquetado. A continuación, pese 0,1 g de sulfato de calcio y transfiéralo al vaso de precipitados.
Mida 20 ml de agua desionizada con un cilindro graduado y transfiéralo al vaso de precipitados. Mezcle bien el contenido del vaso de precipitados con una varilla de agitación. Repita estas adiciones para cada muestra de suelo de prueba. Asegure las muestras en un agitador de mesa y agite durante 1 min.
Para comenzar la extracción de fósforo y potasio de los suelos, use una espátula para pesar 2 g de muestra de suelo seca y tamizada, y transfiéralo a un vaso de precipitados de 100 ml etiquetado. Con un cilindro graduado, mida 20 mL de extractor de suelo Mehlich 2 y transfiéralo al vaso de precipitados. Mezcle bien el contenido del vaso de precipitados con una varilla para agitar. Asegure las muestras en una coctelera de mesa y agite durante 5 minutos. Después de la extracción, los tres conjuntos de muestras de nutrientes deben filtrarse al vacío con un matraz de vacío y un embudo B?chner.
Primero, encienda el chorro de vacío y vierta lentamente la solución de extracto de tierra en el embudo. El extracto debe escurrirse del embudo y entrar en el matraz. Vierta el filtrado en un vaso de precipitados limpio de 50 ml. Retire el embudo, deseche el papel de filtro y enjuague el embudo y el matraz con agua desionizada. Utilice un chorro de aire para secar el embudo y el matraz.
Ahora que se han filtrado las muestras de nutrientes, puede comenzar el análisis de contenido. Para cada prueba de nutrientes, comience etiquetando un tubo de visualización de color con una "S" para la muestra. Etiquete un segundo con una "B" para blanco.
Enjuague bien ambos tubos de visualización de color con agua desionizada, luego agite para eliminar el agua de enjuague restante. Agregue el extracto de muestra a una profundidad de ?? pulgadas en el tubo de visualización a color marcado con "S". Tape el tubo con un tapón de goma y agite durante 3 segundos, luego deseche la solución.
A continuación, agregue el extracto de muestra a ambos tubos hasta que el menisco esté nivelado con la marca de 5 ml en los tubos, en la parte inferior del área esmerilada. Añada el contenido de una almohadilla de reactivo de nitrógeno al tubo marcado con "S". Tape y agite el tubo vigorosamente durante 1 min. Coloque inmediatamente ambos tubos en el comparador, con el tubo "B" en el orificio exterior y el tubo "S" en el interior. Déjalo actuar durante 5 min.
Sostén el comparador frente a una fuente de luz y gira el disco hasta que el color de la ventana del tubo "B" coincida con el de la ventana del tubo "S". Registre el valor de concentración que se muestra en la ventana inferior del cuadro del comparador de color.
Las muestras también se pueden analizar para determinar el contenido de fosfato utilizando el comparador de colores. Con un gotero, agregue 2,5 mL del extracto de muestra de fósforo filtrado a un cilindro graduado de 25 mL. Agregue agua desionizada hasta la marca de 25 mL, tape con un tapón e invierta para mezclar. Agregue el extracto de muestra diluido a aproximadamente ?? pulgada de profundidad en el tubo de visualización de color marcado con "S" para enjuagar el tubo. Tape con un tapón de goma y agite durante unos segundos antes de desechar la solución.
En ambos tubos, agregue el extracto de muestra hasta que el menisco esté nivelado con la marca de 5 mL. Agregue el contenido de una almohada de reactivo de fósforo al tubo "S", la tapa y agite vigorosamente durante 1 minuto. Coloque inmediatamente los tubos de color en el comparador de color, con el tubo en blanco en el orificio exterior y el tubo de muestra en el orificio interior. Dejar actuar durante 3 min. Sostenga el comparador frente a una fuente de luz y gire el disco hasta que la ventana del tubo "B" coincida con el color de la ventana del tubo "S". Registre el valor que se muestra en la ventana.
Finalmente, las muestras se pueden analizar para determinar el contenido de potasio. Con un gotero, agregue 3 mL de extracto de muestra de potasio a un cilindro de 25 mL. Agregue agua desionizada a la marca de 21 ml en el cilindro, tape firmemente con un tapón de goma e invierta. A continuación, agregue una almohada de reactivo de potasio 2 al cilindro. Agregue 3 ml de una solución alcalina de EDTA al cilindro, cubra con un tapón de goma e invierta varias veces para mezclar. Deje reposar la solución durante 3 minutos. Agregue el contenido de una almohada de reactivo de potasio, tape el cilindro y agite vigorosamente durante 10 s. Deje reposar la solución durante 3 minutos mientras se desarrolla una turbidez blanca.
Mirando directamente hacia abajo en el cilindro, inserte lentamente la varilla medidora de potasio verticalmente en la solución hasta que el punto negro ya no sea visible desde arriba. Sostenga la varilla medidora en su posición y gire el cilindro para ver la escala. Registre el número en la escala de la tira medidora donde la superficie de la muestra se encuentra con la varilla medidora. Consulte la tabla de conversión de potasio para determinar la concentración de muestras en mg/L. Ubique la lectura de la tira reactiva en la columna de la izquierda y registre la concentración de mg/L correspondiente informada en la columna de la derecha.
Una vez que se obtienen las concentraciones, se puede usar una tabla de rangos de nutrientes para evaluar la calidad de la muestra y determinar si el suelo muestreado necesita una enmienda de nutrientes y, de ser así, cuánto. La enmienda de nutrientes se puede llevar a cabo mediante la aplicación de fertilizantes específicos.
La capacidad de analizar la composición de nutrientes del suelo tiene una amplia variedad de aplicaciones, con implicaciones potenciales para las poblaciones humanas o los ecosistemas agrícolas.
Las diferentes plantas de cultivo tendrán diferentes requisitos potenciales de nutrientes para un crecimiento óptimo. Por ejemplo, se necesitan altos niveles de nitrógeno para el cultivo de cultivos que requieren nitrógeno, como la soja y el maíz. Los altos niveles de fósforo pueden estimular y mejorar la producción de flores o frutos. Por lo tanto, la capacidad de medir la composición de nutrientes del suelo en un área de cultivo prevista puede permitir a los agricultores o administradores de tierras complementar el suelo con los nutrientes necesarios para cultivar con éxito su cultivo previsto.
La composición del suelo también puede tener implicaciones en su capacidad para retener agua, lo que a su vez puede influir en su capacidad para sustentar diferentes especies de flora o fauna. Por ejemplo, los suelos bajos en potasio tienen poca tolerancia a la sequía y pueden requerir una enmienda de nutrientes, mediante la fertilización del suelo con cantidades adecuadas del nutriente faltante. Alternativamente, el riego puede ser necesario para cultivar cualquier planta que no muestre una alta tolerancia a la sequía.
La composición del suelo y la calidad de los nutrientes también pueden ayudar a informar a los administradores de tierras para que designen el uso apropiado de la tierra. En áreas donde el suelo tiene mala calidad de nutrientes, que requerirían una gran modificación o suplementación para cultivar plantas de cultivo, puede ser más apropiado reservar tierra para el desarrollo de edificios o estructuras. Alternativamente, las áreas con una composición ideal para el cultivo previsto pueden reservarse y reservarse, protegidas del desarrollo.
Acabas de ver la introducción de JoVE al análisis de nutrientes del suelo. Ahora debe comprender la importancia de los macronutrientes del suelo, cómo extraerlos de los suelos y cómo determinar sus concentraciones. ¡Gracias por mirar!
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