تعیین ماده ی آلی خاک به روش والکلی-بلک را شرح دهید؟

Question

حسین برخورداری · Answer

تعیین ماده ی آلی خاک به روش والکلی-بلک را شرح دهید؟

11-1- مقدمه

مادهي آلی (Matter Organic) در خاك نقش مهمی را ایفا مینماید و غذاي موجودات ریز خاك را تامین میکند. این مواد در اثر تجزیهي میکروارگانیسمها از بقایاي گیاهی یا جانوري در خاك تجمع مییابند. این مواد از نظر تجزیه به یک پایداري نسبی رسیدهاند. تجزیهي کامل هوموس 100 تا 200 سال زمان لازم دارد. هوموس فاقد فرمول شیمیائی مشخص است. برخی مواد که در مادهي آلی وجود دارد و یا در اثناي تجزیهي آن بدست می آیند، در بهبود ساختمان خاك و سایر خصوصیات فیزیکی خاك مانند تخلخل، نفوذپذیري، تهویه، ظرفیت نگهداري آب در خاك و ... موثر میباشند. در خاکی که مواد آلی زیادي دارد، خاکدانهها اغلب دانهاي، کروي یا اسفنجیاند. این مواد منبع اساسی بسیاري از مواد ضروري در تغذیهي گیاه بوده و برخی عناصر همانند ازت، گوگرد و بر تقریباً به طور کامل در بعضی خاكها از مادهي آلی تامین میگردد. فسفر آلی در بسیاري از خاكها به وفور یافت میشود. مقدار مادهي آلی در خاك در اکثر موارد معیاري از حاصلخیزي خاك به شمار میآید. اکثر خاکهاي معدنی داراي 2/1 تا 5/3 درصد کربن آلی میباشند. چون به طور متوسط مادهي آلی خاك در حدود 58 درصد کربن دارد (مقادیر آن متغیر است ولی این مقدار مناسبترین درصد در خاكهاي ایران است) در نتیجه خاکها، عموماً در حدود 2 تا 6 درصد مادهي آلی دارند. O.M = O.C % . 1.724 11-1( ضریب 724/1) فاکتور وان بملن) از تقسیم 100 بر 58 بدست میآید. یافتههاي جدید نشان میدهد که ضریب مناسب براي خاکهاي سطحی 9/1 و براي خاکهاي زیر سطحی 5/2 میباشد. رابطهي نزدیکی بین کربن و ازت در خاکها وجود دارد. اغلب مواد آلی در حدود 5 درصد ازت دارند، بنابراین نسبت کربن به ازت آلی 58 به 5 یا 6/11 به 1 میباشد. اگرچه نسبت N/C در خاکها از 8 به 1 تا بیش از 20 به 1 متغیر بوده، اما عمدتاً نسبت N/C در بین دو نسبت 10 به 1 تا 12 به 1 واقع شده است. بنابراین با ضرب کردن عدد 05/0 در درصد مادهي آلی، یک مقدار تخمینی از درصد ازت خاك بدست میآید. برخی محققین این تخمین را براي ازت خاك اساسی نمیدانند. مادهي آلی به چهار روش سوزاندن در کوره، سوزاندن با آب اکسیژنه (H2O2 )اندازهگیري کربن آلی و اندازهگیري کربن کل و کم کردن کربن معدنی از آن بدست میآید. روش سوزاندن با کوره یا آب اکسیژنه داراي خطا بوده و قدیمی میباشد. در روش آب اکسیژنه نمیتوان مقدار مادهي آلی را به صورت کمی اندازه گرفت و روش کوره نیز به دلیل کاهش مواد اصلی آلی و غیر آلی در حین سوزاندن موجب تخمین بیش از حد مواد آلی میشود و فقط در خاکهاي با مادهي آلی بالا کاربرد دارد. کربن آلی خود به روشهاي احتراق تر و خشک تعیین میگردد که اساس آن تبدیل کربن به CO2 و عبارت از تکنیکهاي وزنی، تیتراسیونی، حجمی، اسپکتروفتومتري و کروماتوگرافی گازي میباشد. در روش احتراق خشک (Method Ingition )جرم معینی از خاك هواخشک که از غربال 5/0 میلی متري عبور داده شده است، به وسیلهي گرم کردن به همراه عامل تسریع کنندهي شیمیایی در یک کوره مقاوم تا 1000 درجهي سانتیگراد یا در حضور مخلوط خاك و تسریع کنندهي واکنش در یک کورهي القا کننده که مخلوط را در جریان اکسیژن یا CO2 آزاد هوا قرار میدهد، انجام میگیرد تا کربن به CO2 تبدیل گردد. به عبارتی در این روش مادهي آلی دوام نیاورده و میسوزد (Organic Matter; O, H,C, N, S, …) 400°c H2O, CO2, NxO, NOx, SO2 + )چشمپوشی قابل خاکستر c °این روش دو عیب عمده دارد؛ در این دما ) 400 ) کربناتها تجزیه شده و به فرم CO2 خارج میشوند و مقداري از آب کانیها نیز به فرم بخار خارج میگردد. به همین خاطر این روش خطاي زیادي دارد. جهت رفع این معایب، دماي کوره را مقداري پائین آورده و براي حذف کربناتها و آب ساختمانی از محلولی که متشکل از HCl و HF است، استفاده میکنند. احتراق تر یا روش اسیدسولفوریک که با جوشاندن یا اکسید کردن کربن آلی موجود در نمونهي خاك با مخلوط بیکرومات پتاسیم، اسید سولفوریک و اسید فسفریک در یک سیستم بسته با جریان CO2 آزاد هوا که CO2 آزاد شده از نمونه را (که در یک محفظه مشخص از نظر وزن میباشد) جذب سطحی میکند، انجام میگیرد. پس از تخمین، کربن با یک ضریب به مواد آلی ربط داده میشود که قبلاً شرح آن آمد. از بین روشهاي موجود در اینجا، روش تیتراسیونی والکلی - بلک (Black - Walkley )به دلیل سادگی، General Pedology Laboratory By; S. Moradi Page 89 of 101 سرعت عمل، گستردگی استفاده و کمی تجهیزات مورد نیاز شرح داده میشود. البته روش کوره نیز به دلیل مقاسیه با روش ولکلی- بلک آورده میشود. تیتراسیون (Titration)؛ عیارسنجی یک مجهول بوسیلهي یک معلوم. براي اندازهگیري میزان کاتیونهاي Na و K+ + در نمونههاي خاك، آب و گیاه، از دستگاه فلم فتومتر یا نورسنج شعلهاي ( Flame Photometer )و جهت اندازهگیري میزان عناصر کم مصرف (Fe ،Zn ،Cu ،Mn ،Mo و ...) از دستگاه جذب اتمی ( Atomic Absorption )استفاده میشود. هود استریل محفظهي نسبتاً بستهاي است که هواي عاري از میکروب در آن دمیده میشود و داراي دو فیلتر متوالی است که هوا را استریل میکند.

11-2-وسایل و مواد مورد نیاز

ارلن یا بشر 500 سی سی، ارلن، استوانهي مدرج، بورت، قیف متوسط، ماسک، کاغذ صافی مقاوم به اسید، بالن ژوژه 250 سی سی،  پیپت، پوار، ترازو با دقت 001/0 گرم و غربال نیم میلیمتر. اسید سولفوریک (H2SO4 )غلیظ (96 تا 98 درصد)، معرف او فنانترولین فرروس (Ferrus-phenanthroline-o.) بیکرومات ديکرومات پتاسیم (K2Cr2O7 (یک نرمال؛ 04/49 گرم بیکرومات پتاسیم خشک شده در 105 درجهي سانتیگراد را در کمی آب مقطر حل کرده و به حجم 1000 میلیلیتر میرسانیم. جرم مولکولی (M (بیکرومات پتاسیم 24/294 میباشد. در فرمول یا سه الکترون گرفته، به Cr 6 +واکنش (4-11 )Cr +3 تبدیل میشود و چون ضریب 2 دارد، ظرفیت 6 میشود و با توجه به فرمولهاي (2-11 و 3-11 )وزن خشک مورد نیاز 04/49 گرم میشود.

سولفات آهنِ 7 آبِ (7H2O. Fe2SO4 (نیم نرمال؛ 140 گرم از این ماده را در مقداري آب مقطر حل میکنیم، سپس به آن 15 میلیلیتر اسید سولوفوریک غلیظ اضافه میکنیم و صبر میکنیم تا سرد شود. آنگاه با آب مقطر آن را به حجم 1000 میلیلیتر میرسانیم. جرم مولکولی سولفات آهن 2800 میباشد. در فرمول (واکنش) (5-11 (Fe +2 Fe به تبدیل میگردد که به دلیل کاهش 3+ یک الکترون با یک ظرفیت وارد عمل میشود. پس براي یک نرمال 280 گرم مادهي خشک لازم است و براي 5/0 نرمال 140 گرم بکار میرود. البته در اینجا میتوان از ترکیب فرروس آمونیوم سولفات (2)SO4(2)NH4(Fe (نیم نرمال نیز استفاده کرد. معرف دي فنیل آمین (Diphenylamine(؛ نیم گرم از این ماده را در 20 میلیلیتر آب مقطر حل کرده و به آن 100 میلیلیتر اسید سولفوریک غلیظ اضافه می نمائیم. میتوان از معرفهاي دیگر نظیر ترکیب ان فنیل آنترانیلیک اسید ( Phenylanthranilic – N acid )نیز استفاده نمود.ü چون کار جنبهي آموزشی دارد، بهتر است که مواد در حجم هاي کم تهیه گردد.

11-3-روش کار

در این روش کربن آلی موجود در نمونهي خاك را در کنار اسید سولفوریک غلیظ با بیکرومات پتاسیم اکسید میکنند و بیکرومات پتاسیم باقی مانده را با سولفات آهن فرو تیتر میکنند. خاك خشک عبور داده شده از الک نیم (35.; No Mesh (یا 2 میلیمتر را میکوبیم تا نرم شود (از هاون آهنی یا استیل اجتناب شود). آنگاه یک نمونهي خاك با دقت 01/0 ،طوري برمیداریم که حاوي 10 تا 20 میلیگرم کربن آلی باشد (نباید وزن نمونه بیش از 10 گرم باشد، اگر بیش از 10 گرم باشد باید از ظرف 500 میلیلیتري استفاده شود). به طور کلی براي خاكهاي خیلی شنی یا فقیر از مادهي آلی (کمتر از 5/1 درصد مادهي آلی) از یک نمونهي 2 گرمی استفاده میشود و براي خاكهاي با بیش از 6 درصد مادهي آلی و خاكهاي پیت و ماك، از یک نمونهي 1 گرمی استفاده میشود. سپس نمونه را به دقت در ته یک بشر یا ارلن 500 میلیلیتري میریزیم (دقت شود که خاك روي دیوارهي ظرف پخش نشود).

ر این آزمایش یک گرم خاك با رعایت شرایط ذکر شده در بالا انتخاب و 10 میلیلیتر بیکرومات پتاسیم یک نرمال با پیپت به نمونه اضافه میکنیم و ظرف را به آرامی میچرخانیم تا ذرات خاك به خوبی از هم جدا شده و در محلول پخش شوند (دقت شود که محلول روي دیوارهي ظرف نماند). سپس با سرعت 20 میلیلیتر اسید سولفوریک غلیظ با پیپت پوار دار، مستقیماً بر روي سوسپانسیون میریزیم. بلافاصله به آرامی ظرف را میچرخانیم تا مواد مخلوط شوند. بعد از آن به مدت یک دقیقه چرخش را تندتر میکنیم. در این حالت واکنش زیر در داخل محلول در حال انجام است (توصیه میشود که در این مرحله از ماسک استفاده شود). خارج شدن CO2 حاکی از اکسید شدم مواد آلی است.

اجازه میدهیم تا سوسپانسیون به مدت 30 دقیقه به حال خود بماند و سرد شود (البته اگر ظرف را بر پنبه نسوز قرار دهیم بهتر است). از این مرحله به بعد به دو روش زیر میتوان کار را ادامه داد.

الف) سپس 100 میلیلیتر آب مقطر به سوسپانسیون اضافه میکنیم و با کاغذ صافی مقاوم به اسید صاف میکنیم.

ü به دو روش نمونه را میتوان صاف نمود؛
1 (روش معمولی که به حدود 2 الی 3 ساعت وقت نیاز دارد. 2 (با استفاده از دستگاه مکش؛ یک کاغذ صافی را ته قیف بوخنر قرار داده و بر روي ارلن تخلیه نصب مینماییم. پس از روشن کردن دستگاه سوسپانسیون، خاك را روي آن میریزیم و با شستشوي مناسب در مدت 30 دقیقه صاف میشود. بعد از مرحلهي صاف کردن، سوسپانسیون به رنگ زرد در میآید، اما اگر مادهي آلی زیاد باشد تمام بیکرومات مصرف شده به علت ) به رنگ سبز در میآید. در این صورت باید نمونه با بیکرومات پتاسیم بیشتري (15،20 و ... میلیلیتر) تکرار 3 +غالبیت کروم 3 ) Cr شود یا اینکه آزماش با خاك کمتري تکرار شود. راه دیگر اینکه اگر در انتها مشاهده شد که بیش از 75 %بیکرومات پتاسیم مصرف شده، آزمایش با خاك کمتر تکرار شود.
ü بعد از این مرحله میتوانیم ادامهي کار را بر روي تمام محلول انجام دهیم ولی براي اینکه سرعت کار بالا رود و سولفات آهن کمتري مصرف شود، محلول را به حجم 250 میلیلیتر میرسانیم، آنگاه اگر از این حجم 50 میلیلیتر برداریم، 5 بار آن را رقیق کردهایم. 50 میلیلیتر را در یک بشر میریزیم و 2 تا 3 قطره او- فنانترولین- فرروس اضافه میکنیم که در نتیجهي این کار محلول به رنگ سبز تیره در میآید. آنگاه مقدار مشخصی سولفات آهن 5/0 نرمال را در بورت ریخته و قطره قطره به محلول اضافه میکنیم. در نقطهي پایانی، محلول به رنگ قرمز زرشکی (رنگ اول معرف) در میآید. براي اطمینان از نقطهي پایانی، مقداري مشخص بیکرومات پتاسیم (مثلاً 5/0 میلیلیتر؛ طوري که محلول به رنگ آبی درآید) اضاف میکنیم. آنگاه با اضافه کردن یک قطره سولفات آهن، محلول به رنگ قرمز زرشکی در میآید. در این مرحله نباید بیش از 5/1 میلیلیتر سولفات آهن به کار رود. در این مرحله واکنش بدین صورت است.

منبع :

دانشگاه پیام نور، دانشکدهی علوم کشاورزی، گروه اب و خاک

جهت خرید انواع خاک مناسب برای بستر های کشاورزی و نیز خاک های مناسب گیاهان زینتی به صورت بسته بندی به بستر عرضه خاک و مشتقات وارد شوید . بستر خاک و مشتقات

جهت تماشای ویدئوی آموزشی رایگان وارد بستر مرکز آموزش شوید . بستر مرکز آموزش ویدئویی