Fonte: Laboratórios de Margaret Workman e Kimberly Frye – Universidade Depaul
Neste experimento, três macronutrientes do solo são extraídos quimicamente, combinados com reagentes baseados em cores, e analisados usando cor para determinar a concentração de nutrientes presente na amostra do solo.
Nitrogênio, fósforo e potássio são os principais componentes do fertilizante do solo. Esses métodos isolam cada nutriente do solo em uma solução que pode ser analisada usando turbidez e cor para determinar a concentração de nutrientes presentes na amostra do solo. Conhecer a concentração atual informa os cientistas ambientais de uma deficiência de nutrientes ou excedente em solos usados para apoiar a produção vegetal, e também fornece uma visão geral sobre os ciclos biogeoquímicos básicos de um ecossistema.
Quando quimicamente isolados do solo, nutrientes podem ser detectados usando essa técnica. Nitrogênio e fósforo, tipicamente encontrados na forma de nitratos e fosfatos, são extraídos com um extrator químico que ligará o nutriente do interesse. Uma vez extraído do solo, cada nutriente pode ser combinado com um reagente conhecido que faz com que a solução de nutrientes mude para uma cor específica de nutrientes em uma relação linear, com uma cor mais escura indicando maior concentração do nutriente. Para analisar a concentração de cada nutriente, um reagente químico será usado para colorir cada amostra com um aumento na intensidade da cor indicando aumento da concentração do nutriente.
Nos testes de nitrato de alta e média distância, o metal cádmio é usado para reduzir nitratos (NO3–) para nitritos (NO2–). O cádmio está contido nos travesseiros de pó Nitraver 5 (alta e média faixa) adquiridos e Nitraver 6 (baixa gama).
NO3– + Cd + 2 H+ → NO2– + Cd2+ + H2O
Íons de nitrito então reagem com ácido sulfanílico (em um meio ácido contido no pó NitraVer 5) para formar um sal intermediário de diazonium. Quando juntamente com ácido gentisico (também contido no NitraVer 5), uma solução cor âmbar é formada. A intensidade de cor deste composto é diretamente proporcional à concentração de nitrato da amostra de água e pode ser quantificada usando a caixa de comparador de nitrato com um disco de cor âmbar de nitrato contínuo.
Para fósforo, molise de sódio e pirossulfato de potássio no pó de reagente PhosVer 3 comprado reagem com os fosfatos reativos solúveis para formar um complexo fosfo-molipdato.
H2PO4– + 12 Na2MoO4 + → PMo12O403-
O complexo é então reduzido por ácido ascórbico (também contido em pó PhosVer 3) para formar uma cor azul molhênio. A cor azul é quantificada usando uma caixa comparativa de cor fosfato com um disco de cor azul fosfato contínuo.
Uma caixa comparativa de cores é usada para este método. Esta ferramenta opera com base em intensidades de cores conhecidas para cada concentração entre 0-50 mg/L. Um disco de cor na caixa é virado até que a cor em ambas as janelas de visualização (em branco e amostra) corresponda. Uma vez que as cores sejam combinadas, a concentração de nutrientes correspondente (mg/L) será exibida em uma janela inferior separada na caixa do comparador de cores. Essas caixas são robustas o suficiente para serem usadas com estudantes em qualquer nível até cursos universitários introdutórios e podem ser facilmente transportadas como parte de um kit de teste de solo de campo que pode ser usado em um local de amostragem. Esses métodos permitem testes básicos de nutrientes no laboratório de sala de aula sem exigir equipamentos caros que podem não estar disponíveis. Para garantir a precisão do teste, as soluções padrão de nitrato e fosfato podem ser usadas no lugar de uma amostra nos procedimentos antes de viajar para o local de campo ou iniciar a análise de amostras de solo no laboratório.
Nos testes de potássio, os íons de potássio combinam-se com tetrafenilborato de sódio contido no pó de reagente de potássio 3 comprado para formar tetrafenilborato de potássio, um precipitado branco. O precipitado permanece em suspensão em amostras, causando um aumento da turbidez.
NO3– + Cd + 2 H+ NaB(C6H5)4 + K+ → KB(C6H5)4 + Na+
Uma vareta de medição de potássio é usada para quantificar a quantidade de turbidez que é convertida em concentração de potássio. A vareta tem um ponto preto em uma extremidade que é colocado na amostra até que o ponto não seja mais visível através do precipitado branco. A vareta é incrementalmente marcada para indicar uma escala de visibilidade que é então convertida em concentração de potássio com um gráfico de conversão. Este método é um procedimento barato com equipamento mínimo que pode ser transportado para um local de amostragem ao ar livre e robusto o suficiente para ser usado com alunos em qualquer nível até cursos universitários introdutórios.
Determinar as concentrações de nutrientes para nitrato, fosfatos e potássio pode revelar como um solo está funcionando em relação ao seu uso pretendido e como os nutrientes estão pedalando através de um solo. Um teste de nutrientes fornece um relatório de concentração média de nutrientes (mg/L) para todos os nutrientes testados. Em um ambiente agrícola, conhecer a concentração de nutrientes pode ajudar os produtores de alimentos a saber quando adicionar fertilizante, quanto adicionar e quais nutrientes precisam ser suplementados e em que quantidade. Solos de nitrogênio consistentemente altos, por exemplo, seriam bons para cultivar culturas que exigem nitrogênio, como soja e milho. Altos níveis de nitrogênio também são particularmente úteis para plantas não-floridas porque o nitrogênio é necessário para qualquer parte verde das plantas. Altos níveis de nitrogênio podem suprimir a floração, no entanto, se permanecerem mais altos do que os níveis de fósforo. O fósforo controla a floração nas plantas e é importante para qualquer produção vegetal envolvendo plantas de floração ou frutífera e fósforo é frequentemente adicionado aos solos ou diretamente às plantas antes e durante as etapas do ciclo de vida de floração e frutífera para aumentar a produção agrícola em maior tamanho da cultura e maior quantidade de produção de frutas por planta. O potássio está envolvido na catalisação de muitas reações químicas necessárias para apoiar a vida vegetal, incluindo tolerância à seca e regulação da umidade. Solos de baixo potássio provavelmente precisarão ser irrigados se a alteração do solo não for possível. A concentração de nutrientes também pode informar sobre deficiências de nutrientes ou excedentes que podem ser prejudiciais ao crescimento das plantas. Se um nutriente for muito alto, podem ser realizadas alterações para reduzir um excedente, como adicionar mulch ou inging do solo. Se os nutrientes são muito baixos para suportar a produção vegetal, a fertilização pode ser usada para adicionar nutrientes em uma quantidade necessária para uma cultura específica. O solo de baixo nutriente também pode ter usos mais aplicáveis aos gestores de terras para espaços recreativos ou desenvolvidos (superfícies pavimentadas ou construção de edifícios).