토양 영양소 분석: 질소, 인 및 칼륨

화학적으로 토양에서 분리될 때, 이 기술을 사용하여 영양소를 검출할 수 있습니다. 질소와 인은 일반적으로 질산염과 인산염의 형태로 발견되며 관심 영양소를 결합하는 화학 추출물로 추출됩니다. 토양에서 추출되면, 각 영양소는 영양소 용액이 선형 관계에서 영양소 별 색으로 변경되는 알려진 시약과 결합될 수 있으며, 더 어두운 색으로 영양소의 농도가 증가합니다. 각 영양소의 농도를 분석하기 위해, 화학 시약은 영양소의 농도증가를 나타내는 색 강도의 증가와 함께 각 시료의 색을 착색하는 데 사용될 것이다.

고중범위 질산염 테스트에서 카드뮴 금속은 질산염(NO^3-)을아질산염(NO₂^-)으로줄이는 데 사용된다. 카드뮴은 구입한 니트라버 5(고중레인지) 및 니트라버 6(저거리) 파우더 베개에 포함되어 있습니다.

NO₃^- +  Cd  +  2 H⁺  → NO₂^- +  Cd²⁺ +  H₂O

아질산 이온은 황자닐산(NitraVer 5 분말에 함유된 산성 배지)과 반응하여 중간 디아조늄 염을 형성합니다. 젠트리시스산(NitraVer 5에 함유됨)과 결합하면 호박색 용액이 형성됩니다.  이 화합물의 색상 강도는 물 샘플의 질산염 농도에 직접 비례하며 연속 질산염 호박색 디스크를 사용하여 질산염 색상 비교기 상자를 사용하여 정량화 될 수 있습니다.

인의 경우, 몰리다테 나트륨, 및 칼륨 피로술파테의 구입인 3 시약 분말은 수용성 반응성 인산염과 반응하여 인 몰리비데이트 복합체를 형성한다.

                                             H₂PO₄^- + 12 Na₂MoO₄ + → PMo₁₂O₄₀^3-

복합체는 몰리브덴 블루 컬러를 형성하기 위해 아스코르브산(포스버 3 분말에 함유됨)에 의해 감소된다. 블루 컬러는 연속 인산염 블루 컬러 디스크가 있는 인산염 색상 비교기 상자를 사용하여 정량화됩니다.

이 메서드에 색상 비교기 상자가 사용됩니다. 이 도구는 0-50 mg/L 사이의 각 농도에 대해 알려진 색상 강도에 따라 작동합니다. 상자의 색상 디스크는 창(빈 및 샘플)의 색상이 일치할 때까지 설정됩니다. 색상이 일치하면 해당 영양소 농도(mg/L)가 색상 비교기 상자의 별도의 하부 창에 표시됩니다. 이 상자는 소개 대학 과정까지 모든 수준에서 학생들과 함께 사용할 수있을만큼 견고하며 샘플링 위치에서 사용할 수있는 필드 토양 테스트 키트의 일부로 쉽게 운반 할 수 있습니다. 이러한 방법을 사용하면 사용하지 못할 수 있는 고가의 장비가 필요하지 않고 교실 실험실에서 기본적인 영양소 테스트를 할 수 있습니다. 시험 정확도를 보장하기 위해 질산염 및 인산염 표준 솔루션은 현장 현장으로 이동하거나 실험실의 토양 샘플 분석을 시작하기 전에 절차의 샘플 대신 사용할 수 있습니다.

칼륨 테스트에서 칼륨 이온은 구입한 칼륨 3 시약 분말에 함유 된 테트라페닐보산나트륨과 결합하여 칼륨 테트라페닐보레이트, 백색 침전물을 형성합니다. 침전은 샘플의 현탁액에 남아 탁도가 증가합니다.

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

칼륨 측정 딥스틱은 칼륨 농도로 변환되는 탁도의 양을 정량화하는 데 사용됩니다. 딥스틱은 한쪽 끝에 검정점이 있어 점이 더 이상 흰색 침전을 통해 볼 수 없을 때까지 샘플에 배치됩니다. 딥스틱은 점진적으로 표시되어 전환 차트를 사용하여 칼륨 농도로 변환되는 가시성 의 척도를 나타냅니다. 이 방법은 야외 샘플링 사이트로 운반 할 수있는 최소한의 장비와 입문 대학 과정까지 모든 수준에서 학생들과 함께 사용할 수있을만큼 강력한 저렴한 절차입니다.

1. 질소 추출 (질산염 NO₃^-)

1. 균형을 켜고 계량 보트를 위에 설정하고 균형을 0으로 설정합니다.
2. 주걱을 사용하여 10g의 토양(건조 및 체)을 계량하고 라벨이 부착된 100mL 비커로 옮긴다.
3. 설페이트 칼슘 0.1g을 계량하여 비커로 옮긴다.
4. 25mL 의 기통 측정 20mL의 탈온화된 물을 사용하여 비커로 옮김합니다.
5. 각 질소 토양 샘플에 대해 1.1 - 1.4 단계를 반복합니다.
6. 각 비커의 내용과 교반 봉을 철저히 섞는다.
7. 테이블 탑 셰이커에 샘플을 고정하고 1분 동안 흔들어 줍니다.

2. 인과 칼륨 추출

1. 균형을 켜고, 상단에 계량 보트를 설정하고, 균형을 0.
2. 주걱을 사용하여 2 g의 토양 (건조 및 체)을 계량하고 라벨이 부착 된 100 mL 비커로 옮긴다.
3. 25mL 졸업 실린더를 사용하여 20mL의 Mehlich 2 토양 추출물을 실린더로 측정합니다. 비커로 전송합니다.
4. 각 인 및 칼륨 샘플에 대해 2.1 - 2.3 단계를 반복하십시오.
5. 각 비커의 내용과 교반 봉을 철저히 섞는다.
6. 테이블 상단 셰이커 테이블에 샘플을 고정하고 5 분 동안 흔들어.

3. 영양 추출 여과 - 이 단계는 세 가지 분석물 (질산염, 인산염 및 칼륨)에 대해 수행됩니다.

1. 깔때기 호스의 한쪽 끝을 진공 제트에 고정합니다.
2. 플라스크의 측면 팔에 호스의 다른 쪽 끝을 고정합니다.
3. 실린더와 천천된 상단 디스크를 함께 스냅하여 깔때기를 조립합니다. 조립된 깔때기를 플라스크 상단에 고무 스토퍼를 삽입하여 측면 팔 플라스크 위에 놓아 깔때기를 위에 고정시십시오.
4. 깔때기 위에 깨끗한 필터 용지 1개에 놓습니다.
5. 진공 제트를 켭니다.
6. 토양 추출물 용액을 깔때기에 천천히 부어 추출이 토양에서 벗어나 깔때기 플라스크의 바닥으로 배출할 수 있게 합니다.
7. 필터링된 추출물을 50mL 비커로 새 것으로 표시합니다. 이 여과는 있는 것처럼 분석됩니다.
8. 깔때기를 제거하고 필터 용지를 버리고 깔때기를 헹구고 탈이온 된 물로 플라스크를 헹구십시오. 에어젯을 사용하여 깔때기와 플라스크를 건조시합니다.
9. 각 토양 샘플에 대해 3.3 - 3.7 단계를 반복합니다.

4. 질산염에 대한 색상 비교기와 샘플 분석

1. 샘플에 대한 하나의 색상 보기 튜브 "S"와 빈 에 대한 다른 색상 보기 튜브 "B"를 레이블.
2. 철분처리된 물로 두 색 보기 튜브를 철저히 헹구십시오. 나머지 헹구는 물을 제거하기 위해 튜브를 흔들어.
3. 소량의 샘플 추출물(1.1~1.7단계에서 제조)을 약 1/4" 깊이의 색상 보기 튜브에 추가합니다. 고무 스토퍼로 튜브를 캡하고 3 s로 흔들어줍니다. 이 솔루션을 폐기합니다.
4. 반월 상 연골이 튜브 (서리가 내린 영역의 바닥)에 5 mL 마크가 될 때까지 두 튜브에 샘플 추출물을 추가합니다.
5. "S"라고 표시된 튜브에 NitraVer 5 파우더 베개 1개 내용물을 추가합니다. 정확히 1 분 동안 적극적으로 튜브를 캡과 흔들어.
6. 즉시 튜브 "S"와 "B"를 외부 구멍및 튜브 "S"에 튜브 "B"가 있는 비교기에 배치합니다.
7. 5분 정도 기다린 다음 색상 비교기를 광원까지 유지합니다. 튜브 "B"의 창에 있는 색상이 튜브 "S"의 창의 색상과 일치할 때까지 디스크를 회전합니다. 색상 비교기 상자의 아래창에 표시되는 농도 값(mg/L)을 기록합니다.
8. 모든 복제에 대해 4.1 - 4.7 단계를 반복하고 평균을 기록합니다.
9. 모든 질산염 샘플에 대해 4.8 단계를 반복합니다.

5. 인산염에 대한 색상 비교기와 샘플 분석

1. 2.5mL 드롭퍼를 사용하여 여과된 시료 추출물(2.1 ~ 2.6단계로 제조)을 25mL 졸업 실린더에 추가합니다.
2. 25mL 마크에 탈이온화된 물, 스토퍼가 있는 캡을 희석하고 혼합하려면 반전합니다.
3. 샘플에 대한 하나의 색상 보기 튜브 "S"와 빈 튜브 "B"를 볼 수있는 다른 색상에 레이블을 지정합니다.
4. 철분처리된 물로 두 색 보기 튜브를 철저히 헹구십시오. 나머지 헹구는 물을 제거하기 위해 튜브를 흔들어.
5. "S"라고 표시된 색상 보기 튜브에 약 1/4"깊이의 희석 추출물을 소량 추가합니다. 고무 스토퍼로 튜브를 캡을 씌고 몇 초 동안 흔들어 본 다음이 솔루션을 폐기하십시오.
6. 반월 상 연골이 튜브 (서리가 내린 영역의 바닥)에 5 mL 마크가 될 때까지 두 튜브에 샘플 추출물을 추가합니다.
7. "S" 튜브에 인광 3 파우더 베개 1개 내용물을 추가합니다. 1 분 동안 적극적으로 튜브를 캡하고 흔들어.
8. 즉시 튜브 "S"와 "B"를 외부 구멍및 튜브 "S"에 튜브 "B"가 있는 비교기에 배치합니다.
9. 5.8 단계를 완료한 후 3분, 색상 비교기를 광원까지 유지합니다. 튜브 "B"의 창에 있는 색상이 튜브 "S"의 창의 색상과 일치할 때까지 디스크를 회전합니다. 상자의 낮은 디스플레이 영역에서 색상 디스크는 선택한 색상 강도에 해당하는 농도 값을 동시에 표시합니다. 창에 표시되는 농도 값을 기록합니다.
10. 모든 복제에 대해 5.1 - 5.10 단계를 반복하고 평균을 기록합니다.
11. 모든 인 샘플에 대해 5.10 단계를 반복하십시오.

6. 칼륨에 대한 시약 추가 및 분석

1. 1mL 드롭퍼를 사용하여 3mL의 칼륨 샘플 추출물(2.1 ~ 2.6단계에서 제조)을 25mL 실린더에 추가합니다.
2. 실린더의 21mL 마크에 DI 물을 추가합니다. 고무 스토퍼로 실린더를 단단히 캡하고 섞어 버기.
3. 실린더에 칼륨 2 시약 파우더 베개 1개를 넣습니다.
4. 실린더에 알칼리성 EDTA 솔루션 3mL를 추가합니다.
5. 실린더를 캡하고 혼합하려면 여러 번 반전합니다. 용액이 3분 동안 견딜 수 있도록 허용합니다.
6. 칼륨 3 시약 파우더 베개 의 내용물을 추가합니다.
7. 실린더를 단단히 캡하고 10s를 위해 힘차게 흔들어 줍니다.
8. 백색 탁도가 발전함에 따라 솔루션이 3분 동안 견딜 수 있도록 하십시오.
9. 실린더를 똑바로 내려다보면서, 검은 점이 실린더 위에서 더 이상 보이지 않게 될 때까지 칼륨 딥스틱을 수직으로 용액에 천천히 삽입합니다.
10. 딥스틱을 해당 위치에 잡고 실린더를 회전하여 딥스틱의 스케일을 볼 수 있습니다. 딥스틱의 저울 표면을 가로질러 보세요. 샘플표면이 딥스틱 스케일과 만나는 딥스틱 스케일의 숫자를 기록합니다.
11. 모든 복제 및 평균에 대해 6.1- 6.10을 반복합니다. 모든 칼륨 샘플에 대해 6.11을 반복하십시오.
12. 토양 샘플에서 칼륨의 농도를 결정하기 위해 칼륨 변환 테이블을 참조하십시오. 왼쪽 열의 딥스틱 판독값을 찾아 오른쪽 열에 해당 mg/L 농도를 기록합니다.

각 영양소 분석은 mg/L에서 보고된 농도를 초래할 것입니다.

질산염 및 인산염 농도는 색상 비교기 상자로 결정되고 그 결과를 창에 표시합니다.

그림 1. 질산염(왼쪽)과 인산염(오른쪽) 색상 비교기 상자의 색상 디스크를 예로 들 수 있습니다. 색 강도는 디스크의 외부 가장자리에 있으며 영양소 농도 (mg /L)는 디스크의 내부 가장자리에 있습니다.

표 1. 딥스틱 칼륨 판독값을 mg/L로 변환하는 데 사용되는 칼륨 변환 테이블. 왼쪽 열의 딥스틱 판독값을 찾아 오른쪽 열에 해당 mg/L 농도를 기록합니다.

표 2. 카테고리별로 배열된 영양 범위의 표.

질산염, 인산염 및 칼륨에 대한 영양소 농도를 결정하면 토양이 의도한 사용과 영양소가 토양을 통해 어떻게 사이클링되는지에 대해 토양이 어떻게 작동하는지 알 수 있습니다. 영양소 테스트는 테스트된 모든 영양소에 대한 평균 영양소 농도(mg/L)에 대한 보고서를 제공합니다.  농업 환경에서, 영양소의 농도 알고 음식 생산자 비료를 추가 하는 때 알고 도움이 될 수 있습니다., 얼마나 많은 추가, 그리고 어떤 영양소 보충 필요 하 고 어떤 양에. 일관되게 높은 질소 토양, 예를 들어, 콩과 옥수수와 같은 질소 요구 작물을 성장에 좋은 것입니다. 높은 질소 수준은 식물의 녹색 부분에 질소가 필요하기 때문에 비 개화 식물에도 특히 유용합니다. 높은 질소 수준은 그러나, 인 수준 보다는 높게 남아 있는 경우에, 꽃을 억제할 수 있습니다. 인은 식물에서 꽃을 제어하고 종종 더 큰 작물 크기와 식물 당 과일 생산의 증가 양을 증가하기 위해 꽃 과일과 식물과 인을 포함하는 식물 생산에 중요하다 종종 토양이나 꽃과 과일 주기 단계 전후 및 과일 주기 단계 동안 식물에 직접 추가됩니다. 칼륨은 가뭄 허용 오차 및 수분 조절을 포함하여 식물 의 수명을 지원하는 데 필요한 많은 화학 반응을 촉매하는 데 관여합니다. 토양 개정이 불가능한 경우 낮은 칼륨 토양은 관개해야 할 가능성이 높습니다. 영양소 농도는 또한 식물 성장에 해로울 수 있는 영양 결핍 또는 잉여를 알 릴 수 있습니다.  영양소가 너무 높으면 뿌리 덮개를 추가하거나 토양을 경작하는 것과 같은 잉여를 줄이기 위해 개정을 수행 할 수 있습니다. 영양소가 식물 생산을 지원하기에 너무 낮은 경우, 수정은 특정 작물에 필요한 양분을 추가하는 데 사용할 수 있습니다. 낮은 영양 토양은 또한 레크리에이션 또는 개발 (포장 표면 또는 건물 건설) 공간에 대한 토지 관리자에 더 적용 가능한 용도가있을 수 있습니다.