Determination of exchangeable cations in soil extracts using the Agilent 4100 Microwave Plasma-Atomic Emission Spectrometer

Význam tématu

Stanovení adsorbovaných (výměnných) kationtů v půdách je klíčové pro hodnocení úrodnosti a udržitelnosti zemědělských provozů. Výměnné kationty (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺, Mn²⁺) představují zásobárnu živin, které jsou snadno uvolnitelné a dostupné pro rostliny. Přesná a spolehlivá analýza těchto prvků umožňuje cílenou aplikaci hnojiv, optimalizaci výnosu a minimalizaci environmentálních dopadů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem předložené aplikace bylo představit metodiku stanovení výměnných kationtů v půdních extraktech pomocí spektrometru Agilent 4100 MP-AES a porovnat ji s běžně používanými technikami FAAS a ICP‐OES. Studie zahrnovala validaci přesnosti, linearity a robustnosti metody v porovnání s mezilaboratorními referenčními hodnotami.

Použitá metodika a instrumentace

Extrahent: 1 M octan amonný upravený na pH 7, půdní vzorek (2,5 g) extrahován v 50 mL extrahentu při 20 °C po dobu 1 h, následná filtrace.
Kalibrace: čtyři víceprvkové standardy ve stejném extrahentu, pufr CsCl (1,5 %) přidáván on‐line.
Instrumentace:

• Agilent 4100 Microwave Plasma‐AES s OneNeb nebulizérem a Agilent 4107 generátorem N₂
• Agilent 280 FS FAAS se systému SIPS a modifikátory (CsCl, La/CsCl)
• Agilent 725 ICP‐OES s OneNeb nebulizérem

Hlavní výsledky a diskuse

Na MP‐AES byla dosažena vynikající linearita (R² 0,995–0,999) a nízké detekční limity (pod ppb úrovní). Porovnání s FAAS a ICP‐OES ukázalo koeficienty determinace 0,995–0,999 a regresní směrnice 0,969–1,043. Z‐skóry pro Ca, K a Mg byly menší než 2, potvrzující dobrou přesnost metody. U Na došlo k mírnému nadhodnocení v důsledku kontaminace filtračním papírem, což lze eliminovat centrifugací extraktů.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda MP‐AES poskytuje řadu výhod:

• Multielementární analýza bez nutnosti výměny lamp a manuálních ředění
• Nižší provozní náklady díky využití dusíku z kompresoru místo drahých plynů
• Bezpečnost – žádné hořlavé ani toxické plyny
• Vhodné pro vzdálené či mobilní laboratoře
• Vysoká produktivita – automatizované vzorkování a rychlé zákresy

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření MP‐AES v agrochemii včetně on‐line extrakcí a automatizované přípravy vzorků, propojení s datovými systémy pro rychlou agronomickou zpětnou vazbu a rozšíření na další stopové prvky pro komplexní hodnocení půdního stavu.

Závěr

Agilent 4100 MP‐AES prokázal, že je spolehlivou alternativou k FAAS a ICP‐OES při stanovení výměnných kationtů v půdách. Nabízí vynikající analytické parametry, nižší náklady na provoz i infrastrukturu a bezpečný provoz bez hořlavých plynů.

Reference

• Matula J. Relationship between multi-nutrient soil tests and nutrient bioavailability for barley. Plant Soil Environ., 55(4):173–180, 2009.
• Kowalenko C.G. Determining nutrients available in soils. In: Advanced silage corn management book. Bittman S., Kowalenko C.G., 2004.
• AFNOR NF X 31-108. Soil quality — Determination of ammonium acetate extractable Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Na⁺ — Agitation method, 2002.