土壌養分分析: 窒素、リンおよびカリウム

土壌栄養塩分析は、窒素、リン、カリウムの3つの主要な土壌主要栄養素を抽出し、それらを色ベースの試薬と組み合わせてその濃度を決定するために実施することができます。

窒素、リン、カリウムは土壌肥料の主成分です。土壌中のそれらの濃度を知ることは、植物生産を支えるために使用される土壌の栄養素の欠乏または余剰について環境科学者に情報を提供し、生態系の基本的な生物地球化学的サイクルに関する一般的な洞察を提供することができます。

土壌栄養塩分析は、化学物質を使用して目的の主要栄養素を結合して実施できます。窒素またはリンの場合、特定の主要栄養素の存在に反応して着色された製品を生成する試薬が追加されます。カリウム濃度は、カリウム濃度に比例した量の沈殿物を形成することによって決定されます。

これらの方法はシンプルで安価で、必要な機器は最小限で、必要に応じて現場の設定で実行できます。このビデオでは、これらの一般的な土壌主要栄養素を抽出して定量化するために使用される技術について説明します。

分析を開始するには、まず収集した土壌サンプルから主要栄養素を抽出します。窒素は硫酸カルシウムを使用して抽出されます。リンとカリウムは、酢酸、塩化アンモニウム、塩酸、フッ化水素酸、および脱塩水の溶液であるMehlich 2溶液を使用して抽出されます。懸濁液中に存在する結合多量栄養素は、真空ろ過によって残りの固体土壌成分から分離することができます。

主要栄養素が抽出されると、その濃度を決定できます。窒素については、カドミウム金属を使用して硝酸塩を亜硝酸塩に還元します。このカドミウムは、土壌濾液に加えられる包装済みの枕に含まれています。亜硝酸イオンはスルファニル酸と反応してジアゾニウム塩を形成します。これがゲンチシン酸と結合し、琥珀色の溶液が形成されます。

リンの場合、モリブデン酸ナトリウムは可溶性反応性リン酸塩と反応してホスホ-モリブデン酸複合体を形成します。次に、これをアスコルビン酸によって還元して、モリブデンブルーの色を形成します。

両方の溶液の色の濃さは、栄養素の濃度に比例します。カラーコンパレータボックスは、硝酸塩とリン酸塩の分析に使用されます。サンプルはブランクと比較され、両方の表示ウィンドウが一致するまでカラーディスクを回転させます。対応する栄養素濃度(mg / L)は、別のウィンドウに表示されます。両方の溶液の色の濃さは、栄養素の濃度に比例します。

カリウムを定量するために、土壌濾液からのイオンはテトラフェニルホウ酸ナトリウムと結合して、白い沈殿物であるテトラフェニルホウ酸カリウムを形成します。沈殿物は懸濁液のままであり、濁度の増加を引き起こします。

カリウムディップスティックは、沈殿物によって引き起こされる濁りを定量化するために使用されます。ディップスティックをサンプルに入れ、端の黒い点が見えなくなるまで下げます。スティックには段階的にマークが付けられ、このスケールでの読み取り値は、変換チャートを使用してカリウム濃度に変換できます。

土壌の主要栄養素の抽出と定量の背後にある原理を理解したところで、実験室で手順がどのように行われているかを見てみましょう。

土壌サンプルが収集され、正しく輸送され、保管されたら、窒素抽出から始めて、分析のために実験室に持ち込むことができます。まず、テンプを回し、上に計量ボートをセットし、風袋を引いていきます。

スパチュラを使用して、乾燥させてふるいにかけた土壌サンプル10 gを秤量し、標識された100 mLビーカーに移します。次に、0.1gの硫酸カルシウムを秤量し、ビーカーに移します。

メスシリンダーで20mLの脱イオン水を測定し、ビーカーに移します。ビーカーの中身を攪拌ロッドで十分に混ぜます。各試験土壌サンプルについて、これらの追加を繰り返します。

土壌からのリンとカリウムの抽出を開始するには、へらを使用して乾燥させ、ふるいにかけた土壌サンプル2 gを秤量し、標識された100 mLビーカーに移します。メスシリンダーで、20 mLのMehlich 2土壌抽出剤を測定し、ビーカーに移します。ビーカーの中身を攪拌棒で十分に混ぜます。サンプルを卓上シェーカーに固定し、5分間撹拌します。抽出後、3つの栄養素サンプルセットすべてを真空フラスコとB?chner漏斗を使用して真空ろ過する必要があります。

まず、バキュームジェットをオンにし、土壌抽出液を漏斗にゆっくりと注ぎます。抽出物は漏斗からフラスコに排出されるべきです。濾液を清潔なラベル付きの50 mLビーカーに注ぎます。漏斗を取り外し、濾紙を捨て、漏斗とフラスコを脱イオン水ですすいでください。エアジェットを使用して、漏斗とフラスコを乾燥させます。

これで栄養素サンプルがろ過され、含有量分析を開始できます。各栄養素テストについて、まずカラービューイングチューブにサンプルの「S」をラベル付けします。2 番目のラベルには、空白を表す「B」を付けます。

両方のカラービューイングチューブを脱イオン水で十分にすすぎ、振って残りのすすぎ水を取り除きます。サンプル抽出物を ??「S」とマークされたカラービューイングチューブのインチ。チューブをゴム栓でキャップし、3秒間振とうしてから、溶液を廃棄します。

次に、つや消し領域の底部にあるチューブの5 mLマークがチューブのメニスカスで均一になるまで、サンプル抽出物を両方のチューブに加えます。窒素試薬ピロー1個分の内容物を「S」と書かれたチューブに加えます。キャップをして、チューブを1分間激しく振ってください。すぐに両方のチューブをコンパレータに入れ、チューブ「B」を外側の穴に、チューブ「S」を内側に置きます。

コンパレータを光源にかざし、チューブ「B」のウィンドウの色が「S」のウィンドウの色と一致するまでディスクを回転させます。カラーコンパレータボックスの下部ウィンドウに表示されている濃度値を記録します。

サンプルは、カラーコンパレータを使用してリン酸塩含有量を分析することもできます。スポイトを使用して、ろ過したリンサンプル抽出物2.5 mLを25 mLメスシリンダーに加えます。25mLのマークに脱イオン水を加え、栓でキャップをし、反転させて混合します。希釈したサンプル抽出物を約??「S」とマークされたカラービューイングチューブの深さ1インチで、チューブをすすぎます。ゴム栓でキャップをし、数秒間振とうしてから溶液を捨てます。

両方のチューブに、半月板が5 mLのマークで均一になるまでサンプル抽出物を追加します。リン試薬枕1個分の内容物をSチューブ、キャップに入れ、1分間激しく振とうします。すぐにカラーチューブをカラーコンパレータに入れ、ブランクチューブを外側の穴に、サンプルチューブを内側の穴に入れます。3分間放置します。コンパレータを光源にかざし、チューブ「B」のウィンドウがチューブ「S」のウィンドウの色と一致するまでディスクを回転させます。ウィンドウに表示された値を記録します。

最後に、サンプルのカリウム含有量を分析できます。スポイトを使用して、3 mLのカリウムサンプル抽出物を25 mLのボンベに加えます。シリンダーの21mLマークに脱イオン水を加え、ゴム栓でしっかりとキャップをして反転させます。次に、カリウム2試薬枕を1つシリンダーに追加します。3mLのアルカリ性EDTA溶液をシリンダーに加え、ゴム栓でキャップをし、数回反転させて混合します。溶液を3分間放置します。カリウム試薬枕1個分の内容物を加え、シリンダーに蓋をして10秒間激しく振とうします。溶液を3分間放置すると、白い濁りが発生します。

シリンダーをまっすぐ見下ろし、黒い点が上から見えなくなるまで、カリウムディップスティックを溶液に垂直にゆっくりと挿入します。ディップスティックを所定の位置に保持し、シリンダーを回転させて view スケール。サンプルの表面がディップスティックと出会う場所のディップスティックスケールに番号を記録します。カリウム換算表を参照して、mg/L単位のサンプルの濃度を決定し、左側の列にディップスティックの読み取り値を配置し、右側の列に報告された対応するmg/L濃度を記録します。

濃度が得られたら、栄養素の範囲の表を使用してサンプルの品質を評価し、サンプリングされた土壌に栄養素の修正が必要かどうか、必要であればその量を判断できます。栄養素の修正は、特定の肥料を適用することによって行うことができます。

土壌の土壌栄養組成を分析する能力は、さまざまな用途があり、人間の人口や農業生態系に影響を与える可能性があります。

作物が異なれば、最適な成長のための潜在的な栄養素要件も異なります。たとえば、大豆やトウモロコシなどの窒素を必要とする作物を栽培するには、高い窒素レベルが必要です。高レベルのリンは、花や果物の生産を刺激し、強化することができます。したがって、意図した作物の栽培地域の土壌栄養素組成を測定する機能により、農家や土地管理者は、意図した作物を成功裏に栽培するために必要な栄養素を土壌に補給することができます。

土壌の組成は、水分を保持する能力にも影響を与える可能性があり、それがさまざまな動植物をサポートする能力に影響を与える可能性があります。たとえば、カリウムの少ない土壌は干ばつ耐性が低く、不足している栄養素を適切な量で土壌に施肥することにより、栄養素の修正が必要になる場合があります。あるいは、高い干ばつ耐性を示さない植物を育てるためには、灌漑が必要な場合があります。

土壌の組成と栄養の質は、土地管理者が適切な土地利用を指定するのにも役立ちます。土壌の栄養分の質が悪く、作物を育てるために大幅な変更や補充が必要な地域では、建物や構造物の開発のために土地を確保する方が適切かもしれません。あるいは、意図した作物の栽培に理想的な組成の地域を割り当てて脇に置き、開発から保護することもできます。

JoVEの土壌養分分析の紹介をご覧になりました。これで、土壌の主要栄養素の重要性、土壌からそれらを抽出する方法、およびそれらの濃度を決定する方法を理解する必要があります。ご覧いただきありがとうございます!