What are the three major macronutrients analyzed in soil nutrient testing?

Nitrogen, phosphorus, and potassium are the three major soil macronutrients analyzed in soil nutrient testing. These elements are primary components of soil fertilizer and are essential for plant production. Analyzing their concentrations helps environmental scientists identify nutrient deficiencies or surpluses and provides insight into biogeochemical cycles within ecosystems.

How are nitrogen and phosphorus extracted from soil samples?

Nitrogen is extracted using calcium sulfate, while phosphorus and potassium are extracted using Mehlich 2 solution, which contains acetic acid, ammonium chloride, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, and demineralized water. After extraction, bound macronutrients in suspension are separated from solid soil components by vacuum filtration, yielding a clean filtrate for analysis.

What chemical reactions produce color changes for nitrogen and phosphorus detection?

For nitrogen, cadmium metal reduces nitrates to nitrites, which react with sulfanilic acid to form diazonium salt. This couples with gentisic acid to produce an amber solution. For phosphorus, sodium molybdate reacts with soluble reactive phosphate to form a phospho-molybdate complex, which is reduced by ascorbic acid to produce a molybdenum blue color. Color intensity is proportional to nutrient concentration.

How is potassium concentration determined using turbidity measurement?

Potassium ions from the soil filtrate combine with sodium tetraphenylborate to form potassium tetraphenylborate, a white precipitate that remains in suspension. A potassium dipstick is inserted vertically into the sample until the black dot is no longer visible. The dipstick reading is then converted to potassium concentration using a conversion chart, with turbidity and total solids in surface water providing similar analytical principles.

What equipment and methods are used to compare nutrient concentrations in samples?

Color comparator boxes are used to analyze nitrogen and phosphate concentrations. Sample and blank tubes are placed in the comparator, and the color disk is rotated until both viewing windows match. The corresponding nutrient concentration in mg/L is displayed in a separate window. This simple, inexpensive method requires minimal equipment and can be performed in field or laboratory settings.

Why is soil nutrient analysis important for agricultural and environmental management?

Soil nutrient analysis informs farmers and land managers about nutrient requirements for specific crops. High nitrogen levels support nitrogen-demanding crops like soy and corn, while high phosphorus enhances flower and fruit production. Low potassium soils have poor drought tolerance and may require fertilization or irrigation. Analysis also helps designate appropriate land-use by identifying areas suitable for crop production versus development.

What are the advantages of using color-based reagent methods for soil nutrient analysis?

Color-based reagent methods for soil nutrient analysis are simple, inexpensive, and require minimal equipment, making them accessible for field or laboratory use. These methods combine chemical extraction with color-based detection to determine nitrogen, phosphorus, and potassium concentrations. The proportional relationship between color intensity or turbidity and nutrient concentration allows for rapid, reliable quantification of soil macronutrients.

Toprak Besin Maddesi Analizi: Azot, Fosfor ve Potasyum

0 görüntüleme13:31 dk

1. Azot Ekstraksiyonu (Nitrat NO₃^-)

Teraziyi açın, üstüne bir tartı teknesi yerleştirin ve teraziyi sıfırlayın.
10 g toprağı (kurutulmuş ve elenmiş) tartmak için bir spatula kullanın ve etiketli 100 mL'lik bir behere aktarın.
0.1 g kalsiyum sülfatı tartın ve behere aktarın.
25 mL dereceli bir silindir kullanarak 20 mL deiyonize suyu ölçün ve behere aktarın.
Her nitrojen toprak numunesi için 1.1 - 1.4 arasındaki adımları tekrarlayın.
Her bir beherin içeriğini bir karıştırma çubuğu ile iyice karıştırın.
Numuneleri masa üstü çalkalayıcıya sabitleyin ve 1 dakika çalkalayın.

2. Fosfor ve Potasyum

Ekstraksiyonu

Teraziyi açın, üstüne bir tartı botu yerleştirin ve teraziyi sıfırlayın.
2 g toprağı (kurutulmuş ve elenmiş) tartmak için bir spatula kullanın ve etiketli 100 mL'lik bir behere aktarın.
Silindire 25 mL Mehlich 20 toprak özütleyici ölçmek için 2 mL dereceli bir silindir kullanın. Behere aktarın.
Her fosfor ve potasyum numunesi için 2.1 - 2.3 arasındaki adımları tekrarlayın.
Her bir beherin içeriğini bir karıştırma çubuğu ile iyice karıştırın.
Numuneleri masa üstü çalkalayıcı masaya sabitleyin ve 5 dakika çalkalayın.

3. Besin Ekstraksiyonu Filtrasyonu - Bu adım, üç analitin tümü (nitrat, fosfat ve potasyum) için gerçekleştirilecektir

Huni hortumunun bir ucunu bir vakum jetine sabitleyin.
Hortumun diğer ucunu şişenin yan koluna sabitleyin.
Silindiri ve delikli üst diski birbirine geçirerek huniyi monte edin. Huniyi üstüne sabitlemek için lastik tıpayı şişenin üstüne sokarak monte edilmiş huniyi yan kol şişesinin üzerine yerleştirin.
Huninin üstüne 1 temiz filtre kağıdı yerleştirin.
Vakum jetini açın.
Toprak özü çözeltisini huniye yavaşça dökün ve özütün topraktan uzaklaşmasına ve huni şişesinin dibine akmasına izin verin.
Filtrelenmiş özü yeni, etiketli 50 mL'lik bir behere dökün. Bu süzüntü olduğu gibi analiz edilecektir.
Huniyi çıkarın, filtre kağıdını atın ve huniyi ve şişeyi deiyonize su ile durulayın. Huniyi ve şişeyi kurutmak için hava jeti kullanın.
Her toprak numunesi için 3.3 - 3.7 arasındaki adımları tekrarlayın.

4. Nitrat için Renk Karşılaştırıcısı ile Numune Analizi

Numune için bir renkli görüntüleme tüpünü "S" ve boş için başka bir renkli görüntüleme tüpünü "B" olarak etiketleyin.
Her iki renkli görüntüleme tüpünü de deiyonize su ile iyice durulayın. Kalan durulama suyunu çıkarmak için tüpleri sallayın.
"S" olarak işaretlenmiş renkli görüntüleme Tüpüne yaklaşık 1/4 "derinliğinde küçük bir miktar numune özütü (1.1 - 1.7 adımlarında hazırlanır) ekleyin. Tüpü lastik bir tıpa ile kapatın ve 3 saniye sallayın. Bu çözümü atın.
Numune ekstraktını, menisküs tüpler üzerinde 5 mL işareti ile eşit olana kadar (buzlu alanın alt kısmı) her iki tüpe de ekleyin.
Bir NitraVer 5 Pudra Yastığının içeriğini "S" işaretli tüpe ekleyin. Tüpü kapatın ve tam olarak bir dakika boyunca kuvvetlice sallayın.
"S" ve "B" borularını, dış deliğe "B" borusu ve iç deliğe "S" borusu gelecek şekilde hemen karşılaştırıcıya yerleştirin.
5 dakika bekleyin, ardından renk karşılaştırıcısını bir ışık kaynağına doğru tutun. "B" tüpü penceresindeki renk, "S" tüpü penceresindeki renkle eşleşene kadar diski döndürün. Renk karşılaştırıcı kutusunun alt penceresinde görüntülenen konsantrasyon değerini (mg/L) kaydedin.
Tüm çoğaltmalar için 4.1 - 4.7 arasındaki adımları yineleyin ve ortalamayı kaydedin.
Tüm nitrat numuneleri için adım 4.8'i tekrarlayın.

5. Fosfat için Renk Karşılaştırıcısı ile Numune Analizi

2,5 mL'lik damlalığı kullanarak, 25 mL'lik dereceli bir silindire 2,5 mL filtrelenmiş numune ekstraktını (2.1 - 2.6. adımlarda hazırlanır) ekleyin.
Deiyonize su ile 25 mL işaretine kadar seyreltin, tıpa ile kapatın ve karıştırmak için ters çevirin.
Örnek için bir renkli görüntüleme tüpü "S" ve boş için başka bir renkli görüntüleme Tüpü "B" etiketleyin.
Her iki renkli görüntüleme tüpünü de deiyonize su ile iyice durulayın. Kalan durulama suyunu çıkarmak için tüpleri sallayın.
"S" olarak işaretlenmiş renkli görüntüleme tüpüne yaklaşık 1/4" derinliğinde az miktarda seyreltilmiş ekstrakt ekleyin. Tüpü lastik bir tıpa ile kapatın ve birkaç saniye sallayın, ardından bu solüsyonu atın.
Numune ekstraktını, menisküs tüpler üzerinde 5 mL işareti ile eşit olana kadar (buzlu alanın alt kısmı) her iki tüpe de ekleyin.
Bir PhosVer 3 Pudra Yastığının içeriğini "S" tüpüne ekleyin. Tüpü kapatın ve bir dakika boyunca kuvvetlice sallayın.
"S" ve "B" borularını, dış deliğe "B" borusu ve iç deliğe "S" borusu gelecek şekilde hemen karşılaştırıcıya yerleştirin.
renk karşılaştırıcısını bir ışık kaynağına doğru tutun. "B" tüpü penceresindeki renk, "S" tüpü penceresindeki renkle eşleşene kadar diski döndürün. Kutunun daha düşük bir görüntüleme alanında, renk diski aynı anda seçilen renk yoğunluğuna karşılık gelen konsantrasyon değerini gösterecektir. Pencerede görüntülenen konsantrasyon değerini kaydedin.
Tüm çoğaltmalar için 5.1 - 5.10 arasındaki adımları yineleyin ve ortalamayı kaydedin.
Tüm fosfor numuneleri için adım 5.10'u tekrarlayın.

6. Potasyum için Reaktif İlavesi ve Analizi

1 mL'lik bir damlalık kullanarak, 25 mL'lik bir silindire 3 mL potasyum numune özütü (2.1 - 2.6 adımlarında hazırlanır) ekleyin.
Silindir üzerindeki 21 mL işaretine DI suyu ekleyin. Silindiri lastik bir tıpa ile sıkıca kapatın ve karıştırmak için ters çevirin.
Silindire bir potasyum 2 reaktif tozu yastığı ekleyin.
Silindire 3 mL Alkali EDTA çözeltisi ekleyin.
Silindiri kapatın ve karıştırmak için birkaç kez ters çevirin. Çözeltinin 3 dakika beklemesine izin verin.
Bir potasyum 3 reaktif toz yastığının içeriğini ekleyin.
Silindiri sıkıca kapatın ve 10 sn boyunca kuvvetlice sallayın.
Beyaz bir bulanıklık geliştikçe çözeltinin 3 dakika beklemesine izin verin.
Doğrudan silindire bakarken, potasyum yağ çubuğunu silindirin üstünden siyah nokta artık görünmeyene kadar çözeltiye dikey olarak yavaşça yerleştirin.
Yağ çubuğunu bu konumda tutun ve silindiri, yağ çubuğu üzerindeki ölçeği görecek şekilde döndürün. Yağ çubuğundaki terazinin yüzeyine bakın. Sayıyı, numunenin yüzeyinin yağ çubuğu ölçeğiyle buluştuğu yağ çubuğu ölçeğine kaydedin.
Tüm kopyalar ve ortalama için 6.1- 6.10 arasında tekrarlayın. Tüm potasyum örnekleri için 6.11'i tekrarlayın.
Toprak numunelerindeki potasyum konsantrasyonunu belirlemek için potasyum dönüşüm tablosuna bakın. Sol sütundaki yağ çubuğu okumasını bulun ve sağ sütuna karşılık gelen mg/L konsantrasyonunu kaydedin.