토양 내 Ammonium의 측정

Calcium Chloride 용액으로 추출한 뒤에 Indophenol Blue법을 이용하여 광도측정법으로 측정

• 서론
• 시약, 기기 및 재료
• 실험 절차
• 분석
• 계산
• 재료
• 참고문헌

서론

Ammonium(NH₄⁺)은 식물 영양에 있어 가장 중요한 nitrogen 공급원 중 하나이며 분해된 유기물이 무기화되면서 형성됩니다.¹ 연구에 의하면 ammonium이 식물 성장에 있어 자연적으로 선호되는 nitrogen 공급원이라는 것 또한 입증되었습니다.² 유기농 식품에 대한 수요가 전 세계적으로 증가하면서, 농부들은 퇴비와 거름 사용에 의존하고 있습니다. 기성 ammonium 비료는 양이온 및 관련 화합물의 농도가 규정되어 있지만, 퇴비와 거름은 정확한 ammonium 농도 분석이 중요합니다. 분해의 초기 단계에서 nitrogen은 ammonia가 되면서 소실되고, ammonium은 퇴비 숙성 단계에서 자연적으로 소실됩니다.³ 과잉 ammonium은 또한 고등식물에게 독성이 있다고 보고되었습니다.⁴  

이 애플리케이션 노트에서는 토양에 있는 ammonium을 calcium chloride 용액으로 추출한 뒤 indophenol blue법을 사용하여 광도측정하는 방법에 대해 자세히 설명합니다. 시료 추출 후 강력한 알칼리용액에서 ammonium nitrogen은 거의 전부 ammonia로 존재하며, ammonia는 hypochlorite 이온과 반응하여 monochloramine을 형성합니다. Monochloramine은 결과적으로 phenol 화합물과 반응하여 광도측정법으로 측정 가능한 blue indophenol 유도체를 형성합니다.

시약, 기기 및 재료

Ammonium 검사 키트/시약

측정을 위해서는 다음 Spectroquant^® 검사 키트 중 하나가 필요합니다. 

• Spectroquant^® Ammonium 셀 검사(1.14739)
• Spectroquant^® Ammonium 셀 검사(1.14544)*
• Spectroquant^® Ammonium 셀 검사(1.14558)
• Spectroquant^® Ammonium 셀 검사(1.14559)
• Spectroquant^® Ammonium 검사(1.14739)
• Spectroquant^® Ammonium 검사(1.14752)
• Spectroquant^® Ammonium 검사(1.00683)

*Move 100과는 호환되지 않습니다.

기기 

측정을 위해서는 다음 Spectroquant^® 광도계 중 하나가 필요합니다.

• Spectroquant^® VIS 분광광도계 Prove 100(173016) 
• Spectroquant^® UV/VIS 분광광도계 Prove 300(173017)
• Spectroquant^® UV/VIS 분광광도계 Prove 600(173018)

데이터 전송용 소프트웨어

Spectroquant^® Prove Connect to LIMS 소프트웨어 패키지(Y.11086)는 데이터를 기존 LIMS 시스템으로 전송, 선택사항.

기기 부속품

• 직사각형 셀 10 mm(1.14946) 및/또는
• 직사각형 셀 20 mm(1.14947) 및/또는
• 직사각형 셀 50 mm(1.14944) 

기타 시약 및 부속품

• 분석용 calcium chloride dihydrate(1.02382)
• 분석용 정제수(1.16754)
• 토양 검사용 활성탄 
• 접이식 필터

실험 절차

시약 조제

분석용 calcium chloride dihydrate 3.68 g을 정제수 1 L에 용해시켜 0.025 mol/L calcium chloride 용액을 조제합니다.

시료 조제

• 유리병에 굵은 돌이 없는 촉촉한 자연 상태의 시료 50 g을 calcium chloride 용액 100 mL와 함께 넣고 혼합합니다. 
• 토양 검사용 활성탄을 스패출러 끝에 가득 떠서 한 번 추가한 뒤 병을 닫고 진탕기에 1시간 동안 진탕시킵니다(대안: 비커에서 젓기). 
• 부유액을 가라앉힌 뒤 접이식 필터로 여과합니다. 
• 수분 함량 측정을 위해 유사한 시료를 105°C 건조 가마에서 일정한 무게로 건조시킵니다. 측정 전에 미리 시료를 건조하면 nitrogen 형태가 빠르게 변하므로 바람직하지 않습니다. 
• 분석은 매우 신속하게 이뤄져야 합니다. 
• 실온에서 비닐 봉지에 저장된 시료는 이미 짧은 시간만 지나도 분석 값이 변합니다.

분석

위에서 언급한 검사 키트로 측정합니다.

계산

Ammonium 함량 mg/kg NH₄⁺ = 분석 값 mg/L NH₄⁺ x 2 

*제품 번호 1.14544는 Move 100과 호환되지 않습니다.

참고문헌

1. Loqué D, Yuan L, Kojima S, Gojon A, Wirth J, Gazzarrini S, Ishiyama K, Takahashi H, von Wirén N. 2006. Additive contribution of AMT1;1 and AMT1;3 to high-affinity ammonium uptake across the plasma membrane of nitrogen-deficient Arabidopsis roots. 48(4):522-534. https://doi.org/10.1111/j.1365-313x.2006.02887.x

2. Sasakawa H, Yamamoto Y. 1978. Comparison of the Uptake of Nitrate and Ammonium by Rice Seedlings. Plant Physiol.. 62(4):665-669. https://doi.org/10.1104/pp.62.4.665

3. Clemson University Regulatory Services, South Carolina - Compost Interpretation | Public | Clemson University, South Carolina: Available from: https://www.clemson.edu/public/regulatory/ag-srvc-lab/compost/index.html

4. Britto DT, Kronzucker HJ. 2002. NH4+ toxicity in higher plants: a critical review. Journal of Plant Physiology. 159(6):567-584. https://doi.org/10.1078/0176-1617-0774