Análisis de nutrientes del suelo: Nitrógeno, fósforo y potasio

Soil Nutrient Analysis: Nitrogen, Phosphorus, and Potassium

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Soil Nutrient Analysis: Nitrogen, Phosphorus, and Potassium

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February 23, 2015

Overview

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.

Principles

Cuando químicamente aislada del suelo, nutrientes pueden ser detectados mediante esta técnica. Nitrógeno y fósforo, suelen encontrarse en forma de nitratos y fosfatos, se extraen con un solvente de extracción química que se unirá el nutriente de interés. Una vez extraídos del suelo, cada nutriente puede combinarse con un reactivo conocido que causa la solución nutritiva cambiar a un color específico de nutrientes en una relación lineal, con un color más oscuro lo que indica mayor concentración de los nutrientes. Para analizar la concentración de cada nutriente, se utilizará un reactivo químico a color de cada muestra con un aumento en la intensidad del color indica el incremento de la concentración de los nutrientes.

En las pruebas de nitrato altos y medio alcance, metal cadmio es utilizado para reducir los nitratos (NO₃^–) a nitritos (NO₂^–). El cadmio está contenido en el comprado Nitraver 5 (media y alta gama) y Nitraver 6 (gama baja) polvo de almohadas.

NO₃^– + Cd + 2 H⁺ → ₂^– + Cd^{2 +} + H₂O

Los iones del nitrito entonces reaccionan con el ácido sulfanílico (en medio ácido en polvo NitraVer 5) para formar una sal de diazonio intermedio. Cuando se combina con el ácido gentísico (también contenido en el NitraVer 5), se forma una solución de color ámbar. Intensidad del color de este compuesto es directamente proporcional a la concentración de nitrato de la muestra de agua y puede ser cuantificada mediante el cuadro de comparación de color de nitrato con un disco de color ámbar continuo nitrato.

Fósforo, sodio molydate y pyrosulfate de potasio en polvo de reactivo PhosVer 3 comprado reaccionan con los fosfatos reactivos solubles para formar un complejo fosfo-molibdato.

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

El complejo entonces es reducido por el ácido ascórbico (también contenido en polvo PhosVer 3) para formar un color azul de molibdeno. El color azul se cuantifica mediante un cuadro de comparación de color de fosfato con un disco de color azul continua fosfato.

Un cuadro de comparación de color se utiliza para este método. Esta herramienta funciona en base a intensidades de color conocida para cada concentración de entre 0-50 mg/L. Un disco de color en el cuadro se enciende hasta que el color en ambas ventanas de visualización partidos (en blanco y muestra). Una vez que se combinan los colores, la correspondiente concentración de nutrimentos (mg/L) se mostrará en una ventana separada de la inferior en el cuadro de comparación de color. Estas cajas son lo suficientemente robustas como para ser utilizado con los estudiantes en cualquier nivel hasta cursos introductorios y pueden transportarse fácilmente como parte de un suelo de campo prueba kit que se puede utilizar en un lugar de muestreo. Estos métodos permiten pruebas nutrientes básicos en el laboratorio del aula sin necesidad de costosas piezas de equipo que pueden no estar disponibles. Para asegurar la exactitud de la prueba, nitrato y fosfato soluciones estándar pueden utilizarse en lugar de una muestra de los procedimientos antes de viajar al sitio de campo o análisis de muestras de suelo en el laboratorio a partir.

En las pruebas de potasio, los iones potasio se combinan con tetrafenilborato de sodio contenido en el polvo de reactivo de potasio 3 comprado en forma de tetrafenilborato de potasio, un precipitado blanco. El precipitado queda en suspensión en las muestras, causando un aumento en la turbidez.

NO₃^– + Cd + 2 H⁺ NaB (C₆H₅)₄ + K⁺ → KB (C₆H₅)₄+ Na⁺

Una varilla de medición de potasio se utiliza para cuantificar la cantidad de turbidez que se convierte en concentración de potasio. La varilla tiene un punto negro en un extremo que se coloca en la muestra hasta que punto ya no es visible a través el precipitado blanco. La varilla de medición incremental está marcada para indicar una escala de visibilidad que luego se convierte en concentración de potasio con una tabla de conversión. Este método es un procedimiento de bajo costo con el equipo mínimo que puede ser transportado a un sitio de muestreo al aire libre y lo suficientemente robusto para ser utilizado con los estudiantes en cualquier nivel hasta cursos introductorios.

Procedure

1. extracción de nitrógeno (nitrato NO₃^–)

Encienda el equilibrio establece un barco pesa en la parte superior y cero la balanza.
Use una espátula para pesar 10 g de suelo (secado y tamizado) y transferir a un vaso de precipitados de 100 mL etiquetado.
Pesar 0,1 g de sulfato de calcio y ponerlo en el vaso.
Usando un 25 mL graduada medida cilindro 20 mL de agua desionizada y transferencia en el vaso.
Repita los pasos 1.1-1.4 para cada muestra de suelo de nitrógeno.
Mezclar bien el contenido de cada vaso con una varilla de agitación.
Asegure las muestras en un agitador de sobremesa y agitar durante 1 minuto.

2. extracción de fósforo y potasio

Encienda el equilibrio establece un barco pesa en la parte superior y cero la balanza.
Use una espátula para pesar 2 g de suelo (secado y tamizado) y transferir a un vaso de precipitados de 100 mL etiquetado.
Use un cilindro graduado de 25 mL para medir 20 mL de solvente de extracción de Mehlich 2 suelo en el cilindro. Transferir al vaso de precipitados.
Repita los pasos 2.1-2.3 para cada muestra de fósforo y potasio.
Mezclar bien el contenido de cada vaso con una varilla de agitación.
Asegure las muestras sobre una mesa de mesa coctelera y agite por 5 minutos.

3. nutrientes extracción filtración – este paso se realizará para todos los tres analitos (nitrato, fosfato y potasio)

Fije un extremo de la manguera embudo en un jet vacío.
Asegure el otro extremo de la manguera en el brazo lateral del matraz.
Montar el embudo encajando el cilindro y perforado el disco superior. Coloque el embudo montado en la parte superior del frasco de brazo lateral insertando el tapón de goma en la parte superior del matraz para garantizar el embudo en la parte superior.
Papel de filtro limpio Coloque 1 en la parte superior del embudo.
Encienda el avión vacío.
Vierta lentamente la solución del extracto de suelo en el embudo, permitiendo que el extracto drenar lejos de la tierra y en el fondo del embudo matraz.
Vierta el extracto filtrado en un vaso de precipitados de 50 mL nueva y etiquetada. Este filtrado se analizará como está.
Retire el embudo, papel de filtro de descarte y enjuague embudo y el matraz con agua desionizada. Use chorro de aire para secar embudo y frasco.
Repita los pasos 3.3-3.7 para cada muestra de suelo.

4. análisis con comparador de Color para el nitrato

Etiqueta color visión tubo “S” de la muestra y otro color, viendo el tubo “B” para en blanco.
Enjuague bien los tubos de visualización de color con agua desionizada. Agitar los tubos para eliminar el agua de enjuague restante.
Agregue una pequeña cantidad del extracto de muestra (preparado en pasos 1.1-1.7) cerca de ¼” de profundo color viendo el tubo marcado”S”. Cerrar el tubo con un tapón de caucho y agitar durante 3 s. descartar esta solución.
Añadir el extracto de la muestra a ambos tubos hasta que el menisco con la marca de 5 mL en tubos (fondo de la superficie helada).
Añadir el contenido de una NitraVer 5 polvo de almohada al tubo marcado “S”. La tapa y agitar el tubo vigorosamente durante exactamente un minuto.
Inmediatamente colocar los tubos “S” y “B” en el comparador con el tubo “B” en el agujero exterior y el tubo “S” en el interior hueco.
Espere 5 minutos, luego sostenga el comparador del color de una fuente de luz. Gire el disco hasta que el color en la ventana para el tubo “B” coincide con el color en la ventana para el tubo de “S”. Registre el valor de la concentración (mg/L) que se muestra en la ventana inferior de la caja de comparador de color.
Repita los pasos 4.1-4.7 para repeticiones todas y anote la media.
Repita el paso 4.8 para todas las muestras de nitrato.

5. análisis con comparador de Color para fosfato

Usando el gotero de 2,5 mL, agregar 2,5 mL del extracto de la muestra filtrada (preparado en pasos 2.1-2.6) a un cilindro graduado de 25 mL.
Diluir hasta la marca de 25 mL con agua desionizada, tapa con el tapón e invertir para mezclar.
Etiqueta color visión tubo “S” de la muestra y otro color, viendo el tubo “B” para en blanco.
Enjuague bien los tubos de visualización de color con agua desionizada. Agitar los tubos para eliminar el agua de enjuague restante.
Agregue una pequeña cantidad del extracto diluido aproximadamente ¼” profundo a la visualización de color del tubo marcado”S”. Cerrar el tubo con un tapón de caucho y agitar durante unos segundos luego descartar esta solución.
Añadir el extracto de la muestra a ambos tubos hasta que el menisco con la marca de 5 mL en tubos (fondo de la superficie helada).
Agregar el contenido de un PhosVer 3 polvo almohadilla en el tubo en “S”. La tapa y agitar el tubo vigorosamente durante un minuto.
Inmediatamente colocar los tubos “S” y “B” en el comparador con el tubo “B” en el agujero exterior y el tubo “S” en el interior hueco.
3 minutos después de completar el paso 5.8, sostenga el comparador hasta una fuente de luz. Gire el disco hasta que el color en la ventana para el tubo “B” coincide con el color en la ventana para el tubo de “S”. En una zona inferior de la pantalla en la caja, el disco de color muestra simultáneamente el valor de concentración correspondiente con la intensidad del color elegida. Registre el valor de concentración que muestra en la ventana.
Repita los pasos 5.1-5.10 para todas repeticiones y registrar la media.
Repita el paso 5.10 para todas las muestras de fósforo.

6. reactivo adición y el análisis de potasio

Utilizando un gotero de 1 mL, añadir 3 mL de extracto de la muestra de potasio (preparado en pasos 2.1-2.6) a un cilindro de 25 mL.
Añadir agua desionizada hasta la marca de 21 mL en el cilindro. Firmemente la tapa del cilindro con un tapón de caucho e invierta para mezclar.
Añadir una almohada de polvo de reactivo de potasio 2 al cilindro.
Añadir 3 mL de solución EDTA alcalino al cilindro.
La tapa el cilindro e invertir varias veces para mezclar. Dejar la solución reposar 3 minutos.
Agregar el contenido de una almohadilla de polvo de Reactivo 3 de potasio.
El cilindro la tapa firmemente y agitar vigorosamente por 10 s.
Dejar la solución reposar 3 min como una turbidez blanca se convierte.
Mientras mira hacia abajo en el cilindro, introduzca lentamente la varilla de medición de potasio verticalmente en la solución hasta que punto negro no es visible desde arriba de la botella.
Sujete la varilla en esa posición y girar el cilindro, por lo que puede ser visto la escala de la varilla. Buscar en toda la superficie de la escala de la varilla. Anotar el número en la escala de la varilla donde la superficie de la muestra con la escala de la varilla.
Repita 6.10 6.1 para todas las repeticiones y media. Repita 6.11 para todas las muestras de potasio.
Consulte la tabla de conversión de potasio para determinar la concentración de potasio en las muestras de suelo. Localizar la varilla en la columna de la izquierda y registre la concentración mg/L correspondiente en la columna de la derecha.

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!

Results

Cada análisis nutrientes resultará en una concentración en mg/L.

Concentraciones de nitrato y fosfato se determinará con las cajas de comparador de color y mostrar el resultado en la ventana.

Figura 1. Discos de color ejemplo para nitrato (izquierda) y las cajas de comparador de color (derecha) fosfato. Intensidades de color en el borde externo de los discos y concentración de nutrientes (mg/L) en el borde interno de los discos.

Tabla 1. Tabla de conversión de potasio utilizado para convertir el potasio de la varilla de medición en mg/L. Localizar la varilla en la columna de la izquierda y registre la concentración mg/L correspondiente en la columna de la derecha.

	Nitrógeno	Fósforo	Potasio
	Rango de niveles de nutrientes en ppm
Bajo	0-15	0-25	0-60
Medio	15-30	25-50	60-100
Alta	30 +	50 +	100 +

Tabla 2. Tabla de rangos de nutrientes dispuestos por categorías.

Applications and Summary

Determinar las concentraciones de nutrientes nitrato, fosfatos y potasio puede revelar cómo funciona un suelo en cuanto a su uso previsto y cómo los nutrientes son ciclismo a través de un suelo. Una prueba de nutrientes proporciona un informe de media concentración de nutrimentos (mg/L) para todos los alimentos probados. En un entorno agrícola, sabiendo la concentración de nutrientes puede ayudar a los productores de alimentos saben cuándo añadir fertilizante, cuánto para agregar y que nutrientes necesitan complementarse y en qué cantidad. Suelos constantemente alta en nitrógeno, por ejemplo, sería buenos para cultivos exigentes de nitrógeno tales como soja y maíz. Niveles altos de nitrógeno también son particularmente útiles para las plantas sin flores porque el nitrógeno es necesario para cualquier parte verde de las plantas. Los niveles de nitrógeno alta pueden suprimir la floración sin embargo, si siguen siendo superiores a los niveles de fósforo. Fósforo controla la floración en las plantas y es importante a cualquier floración con planta producción o fósforo y fructificación de las plantas a menudo se añade a los suelos o directamente a las plantas antes y durante la floración y fructificación de etapas del ciclo de vida para aumentar los rendimientos agrícolas de mayor tamaño del cultivo y mayores cantidades de producción de frutos por planta. Potasio está implicado en catalizar muchas reacciones químicas necesarias para albergar vida vegetal, incluyendo la regulación de humedad y tolerancia de sequía. Suelos bajos de potasio probablemente tendrá que regar si la enmienda no es posible. Concentración de nutrientes también puede informar de las deficiencias de nutrientes o excedentes que pueden ser perjudiciales para el crecimiento de la planta. Si un alimento es demasiado alto, se pueden realizar enmiendas para reducir un excedente, como agregar pajote o labrar el suelo. Si los nutrientes son insuficientes para apoyar la producción de planta, fertilización puede utilizarse para agregar nutrientes en una cantidad necesaria para un cultivo específico. Bajo suelo nutrientes puede tener también usos más aplicables a los administradores de tierra para recreo o desarrollados (superficies pavimentadas o construcción) espacios.

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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