🌿 Potas przyswajalny w glebach mineralnych — metoda Egnera-Riehma (DL): ekstrakcja mleczanem wapnia zakwaszonym kwasem solnym, oznaczenie fotometrią płomieniową

Środowisko PN-R-04022

Przegląd

Metoda Egnera-Riehma, w wersji DL (mleczan wapnia + kwas chlorowodorowy), jest w Polsce urzędowym testem glebowym na przyswajalny fosfor i potas. Ekstrakcja polega na wyekstrahowaniu związków fosforu i potasu z gleby za pomocą zakwaszonego kwasem solnym mleczanu wapnia (CH₃·CHOH·COO)₂Ca. Roztwór jest 0,04 mol·dm⁻³ wobec mleczanu wapnia i 0,02 mol·dm⁻³ wobec kwasu solnego; jego pH wynosi 3,6 (instrukcja IUNG dla roślin sadowniczych podaje pH 3,55, a zestawienie testów europejskich w Studiach i Raportach IUNG-PIB — pH 3,7; przed pracą trzeba trzymać się wartości z własnej procedury). Odczynnik jest dobrze zbuforowany zarówno w stosunku do jonów wodorowych, jak i wapniowych — dwóch czynników najsilniej wpływających na rozpuszczalność związków fosforu w glebie.

Mechanizm jest jonowymienny: z powodu dużej zawartości jonów Ca²⁺ i H⁺ z kompleksu sorpcyjnego zostaje wyparty wymienny kation K⁺. Obecność wapnia powoduje przy tym tylko nieznaczne rozpuszczenie związków próchnicznych, dzięki czemu otrzymuje się przesącz słabo zabarwiony lub w ogóle bezbarwny, nadający się do oznaczeń kolorymetrycznych (fosfor z tego samego przesączu oznacza się kolorymetrycznie jako błękit fosforomolibdenowy). Zasadniczą właściwością tego odczynnika jest zdolność przeprowadzania do roztworu takich ilości związków fosforu i potasu, jakie mogą być pobrane przez rośliny. Potas oznacza się metodą fotometrii płomieniowej, w której mierzy się intensywność zabarwienia widma potasowego — i tę właśnie technikę wskazuje zakres normy.

Wynik wyraża się najczęściej jako mg K₂O na 100 g gleby. Do wyceny zasobności służą liczby graniczne, które dla potasu — inaczej niż dla fosforu — są różne dla każdej kategorii agronomicznej gleby (bardzo lekka, lekka, średnia, ciężka; podział wg PTG oparty na udziale frakcji poniżej 0,02 mm). Do prawidłowej wyceny potrzebna jest zatem równolegle analiza składu granulometrycznego. Obowiązujący w Polsce system doradztwa nawozowego opiera się na bilansowaniu P, K i Mg: dawka ma równoważyć pobranie z plonami, skorygowane stosownie do zasobności gleby, a od lat 70. obowiązuje pięć klas zasobności — bardzo niska, niska, średnia, wysoka i bardzo wysoka.

Status normy. Karta katalogowa PKN podaje, że PN-R-04022:1996 (opublikowana 21.03.1996, 4 strony, KT 90 Uprawy Roli i Ogrodnictwa, ICS 13.080.10) została WYCOFANA 30.06.2017; wycofany jest także jej element dodatkowy PN-R-04022:1996/Az1:2002. Karta nie wskazuje normy zastępującej, a formularz zlecenia badań okręgowej stacji chemiczno-rolniczej opisuje ją wprost jako „norma wycof. bez zastąp." — i nadal się na nią powołuje przy usłudze oznaczania potasu przyswajalnego. Osobno warto odnotować, że dla gleb organicznych stosuje się inną normę (PN-R-04024), a omawiana dotyczy wyłącznie gleb mineralnych. IUNG-PIB od lat prowadzi prace nad zastąpieniem testów Egnera-Riehma i Schachtschabela uniwersalną metodą Mehlich 3 wraz z przeliczeniem liczb granicznych równaniami regresji.

Czego ten opis nie zawiera: pełnego tekstu normy nie widzieliśmy — PKN udostępnia ją wyłącznie odpłatnie. Naważkę, objętość ekstrahenta, czas wytrząsania, sposób usuwania jonów przeszkadzających i liczby graniczne podajemy za skryptem laboratoryjnym Politechniki Białostockiej oraz publikacjami IUNG-PIB, a nie za normą; rozbieżności między źródłami (naważka i objętość przy zachowanym stosunku 1 : 50, wartość pH ekstrahenta) zaznaczamy wprost. Granicy oznaczalności, wymagań precyzji i sposobu kalibracji fotometru płomieniowego norma nam nie udostępniła — trzeba je wziąć z jej tekstu albo z procedury laboratorium.

Zasada metody

Powietrznie suchą glebę przesianą przez sito 1 mm zalewa się roztworem ekstrakcyjnym o stężeniu 0,04 mol·dm⁻³ wobec mleczanu wapnia i 0,02 mol·dm⁻³ wobec kwasu solnego, o pH ok. 3,6, zachowując stosunek gleba : roztwór 1 : 50 (m/v). Źródła podają zgodny stosunek przy różnych skalach: 5 g gleby na 250 cm³ (skrypt laboratoryjny PB), 3 g na 150 cm³ (zestawienie warunków analitycznych IUNG-PIB), 2 g na 100 cm³ (instrukcja IUNG dla roślin sadowniczych). Jony Ca²⁺ i H⁺ z odczynnika wypierają z kompleksu sorpcyjnego wymienny kation K⁺; jednocześnie kwaśna hydroliza uruchamia związki fosforu, dlatego z tego samego wyciągu oznacza się oba składniki. Mieszanie prowadzi się 90 minut na mieszadle obrotowym (ok. 40 obr/min wg skryptu PB, 30 obr/min wg instrukcji IUNG), po czym zawiesinę sączy się, odrzucając pierwsze 20–30 cm³ przesączu i stosując sączki bezfosforowe i bezpotasowe. Z przesączu pobiera się 25 cm³, dodaje 2 cm³ 10-procentowego roztworu kwasu szczawiowego w celu usunięcia wapnia (jonów przeszkadzających) i pozostawia na 24 h do opadnięcia osadu szczawianu wapnia. Następnie mierzy się intensywność zabarwienia widma potasowego w spektrofotometrze płomieniowym — najpierw dla krzywej wzorcowej zawierającej odpowiednie ilości K₂O, potem dla próbki — i odczytuje zawartość potasu z krzywej. Wynik przelicza się na mg K₂O na 100 g gleby ze wzoru mg K₂O/100 g = a·100/s, gdzie a to miligramy K₂O w 25 cm³ przesączu, a s — masa gleby w gramach odpowiadająca 25 cm³ przesączu (w opisanej procedurze 0,5 g).

Zastosowania

• Rutynowe badania zasobności gleb mineralnych w okręgowych stacjach chemiczno-rolniczych
• Ustalanie dawek nawozów potasowych w systemie doradztwa nawozowego opartym na bilansie składników (Naw-Sald i zalecenia tabelaryczne IUNG)
• Nawożenie sadów, szkółek i plantacji na podstawie analizy gleby — próbki pobierane co najmniej raz na 3 lata, z gleb lekkich częściej
• Monitoring chemicznej żyzności gleb w kraju — centralna baza wyników KSChR uzupełniana rocznie o ok. 250 tys. analiz pH, P, K i Mg
• Badania porównawcze i kalibracyjne przy wdrażaniu metody uniwersalnej Mehlich 3 w zastępstwie testów DL Egnera i Schachtschabela
• Dydaktyka i szkolenia laboratoryjne z chemii rolnej — oznaczenie fosforu i potasu z jednego wyciągu glebowego

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-R-04022:1996 + Az1:2002

Tytuł (PL)

Analiza chemiczno-rolnicza gleby — Oznaczanie zawartości przyswajalnego potasu w glebach mineralnych

Procedura krok po kroku

1. Pobranie i przygotowanie próbki

   Próbkę pobrać laską Egnera lub świdrem, próbki indywidualne z jednolitej kwatery wymieszać i przeznaczyć do analizy ok. 1 kg gleby. Wysuszyć w zacienionym miejscu do stanu powietrznie suchego i przesiać przez sito o oczkach 1 mm.

2. Naważka

   Odważyć 5 g suchej gleby do butelki lub bidonu o pojemności około 500 cm³ (przy innych skalach zachować stosunek gleba : roztwór 1 : 50).

3. Dodanie ekstrahenta

   Dodać 250 cm³ roztworu mleczanu wapnia z kwasem solnym: stężenie 0,04 mol·dm⁻³ w odniesieniu do mleczanu wapnia i 0,02 mol·dm⁻³ w stosunku do HCl.

4. Ekstrakcja

   Mieszać przez 90 min na mieszadle obrotowym (około 40 obr/min).

5. Sączenie

   Przesączyć przez sączek, odrzucając pierwsze 20–30 cm³ przesączu; stosować sączki bezfosforowe i bezpotasowe. Z tego samego przesączu oznacza się również fosfor przyswajalny.

6. Usunięcie jonów przeszkadzających

   Pobrać 25 cm³ przesączu do probówki Egnera, dodać 2 cm³ 10-procentowego roztworu kwasu szczawiowego w celu usunięcia wapnia i pozostawić probówki na 24 h, aż opadnie osad szczawianu wapnia.

7. Krzywa wzorcowa

   Zmierzyć na spektrofotometrze płomieniowym intensywność zabarwienia widma potasowego dla serii roztworów wzorcowych zawierających odpowiednie ilości K₂O.

8. Pomiar próbki

   Zmierzyć intensywność zabarwienia widma potasowego badanej próbki na tym samym przyrządzie i w tych samych warunkach, po czym odczytać zawartość potasu z krzywej wzorcowej.

9. Obliczenie

   Obliczyć zawartość według wzoru mg K₂O/100 g = a·100/s, gdzie a to miligramy K₂O w 25 cm³ przesączu, a s to masa gleby (g) odpowiadająca 25 cm³ przesączu — w opisanej procedurze 0,5 g.

10. Wycena zasobności

    Ustalić kategorię agronomiczną gleby (wymaga analizy składu granulometrycznego) i odczytać klasę zasobności z obowiązujących liczb granicznych w mg K₂O/100 g: gleba bardzo lekka — bardzo niska <2,5, niska 2,6–7,5, średnia 7,6–12,5, wysoka 12,6–17,5, bardzo wysoka >17,5; lekka — <5,0 / 5,1–10,0 / 10,1–15,0 / 15,1–20,0 / >20; średnia — <7,5 / 7,6–12,5 / 12,6–20,0 / 20,1–25,0 / >25; ciężka — <10,0 / 10,1–15,0 / 15,1–25,0 / 25,1–30,0 / >30.

Wymagany sprzęt i aparatura

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Kwas solny w roztworze ekstrakcyjnym działa żrąco — roztwór przygotowywać pod wyciągiem, w rękawicach i okularach ochronnych, kwas wlewać do wody, nigdy odwrotnie.
• Kwas szczawiowy i jego 10-procentowy roztwór są toksyczne po połknięciu i drażniące — pracować w rękawicach, nie pipetować ustami, resztki zbierać do odpadów chemicznych.
• Fotometr płomieniowy pracuje z gazem palnym i otwartym płomieniem — wymagany sprawny wyciąg nad palnikiem, kontrola szczelności instalacji gazowej i przeszkolona obsługa; nie zostawiać pracującego przyrządu bez nadzoru.
• Butelki ekstrakcyjne o pojemności 500 cm³ na mieszadle obrotowym trzeba dokręcić i zabezpieczyć — rozszczelnienie oznacza rozlanie kwaśnego roztworu w ruchu.
• Suszenie i przesiewanie gleby wytwarza pył mineralny; próbki z pól nawożonych nawozami naturalnymi traktować jak materiał potencjalnie skażony mikrobiologicznie.

Najczęstsze pytania