بررسی روش‌های اندازه‌گیری هیومیک اسید و فولویک اسید در مواد کودی

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشیار موسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی.

2 دانشجوی دکتری گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه تهران.

3 موسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

چکیده

مواد هیومیک مخلوط­های پیچیدهو غیرهمگون با اندازه­های مختلف می­باشند که بوسیله واکنش­های بیوشیمیایی و شیمیایی در طول فرآیند پوسیدن و تغییر شکل بقایای گیاهی و میکروبی تشکیل می­گردند. افزایش استفاده از مواد هیومیک در کشاورزی باعث ایجاد علاقه­مندی فزاینده در بین تولیدکنندگان، مصرف­کنندگان و قانون­گذاران برای یافتن روش دقیق و قابل کاربرد برای کمی­سازی هیومیک و فولویک اسید در محصولات تجاری و مواد خام شده است.بدلیل اینکه هیومیک اسید دارای یک تعریف مشخص و ساختار شیمیایی ثابتی نمی­باشد، پیدا کردن یک روش آنالیز برای کمی­سازی دقیق آن بسیار مشکل می­باشد. لکن، در حال حاضر چهار روش توسط آزمایشگاه­های تجاری برای تخمین مقدار هیومیک و فولویک اسید، هومات­ها و مشتقات هیومیک اسید (برای مثال عصاره هومات­ها) استفاده می­شود. اساس هر چهار روش بر پایه حلالیت مواد هیومیک در محلول­های قلیایی رقیق استوار می­باشد. این روش­ها شامل یک روش رنگ­سنجی کمی که بر اساس روش مهلیچ (1984) توسعه یافته است، روش حجم­سنجیISO 5073که در حال حاضر بعنوان استاندارد ملی شماره 11094 منتشر شده است و دو روش وزن­سنجی که یکی از آنها روش توسعه یافته بوسیله دپارتمان غذا و کشاورزی کالیفرنیا (CDFA) بوده و دیگری روشی کمی است که بعنوان "روشاستاندارد جدید (NSM)" نام برده می­شود.در روش رنگ­سنجی و حجم­سنجی، فولویک اسید و دیگر ترکیبات محلول در آب و قلیا شامل آمینو­اسیدها، پروتئین­ها، قندها، اسیدهای چرب و دیگر مواد هیومیکی نیز استخراج خواهند شد، و در نتیجه در این دو روش مقدار هیومیک اسید به تنهایی تخمین زده نخواهد شد و هر چه مقدار این ترکیبات در نمونه بیشتر باشد میزان بیش برآورد مقدار هیومیک اسید نیز بیشتر خواهد بود. روش NSMبر اساس روش استخراج هیومیک و فولویک اسید از مواد طبیعی می­باشد که از اصلاح روش کلاسیک بدست آمده است. در این روش متمایز کردن فولویک اسید از ترکیباتی مانند پلی­ساکاریدها، قندها، آمینواسیدها، پروتئینها، اسیدهای چرب، کربوهیدراتها، لییدها و غیره که ممکن است توسط یک محلول قلیایی قوی همراه با مواد هیومیکی استخراج گردند، امکان­پذیر می­باشد. این روش توسط انجمن بین المللی مواد هیومیک (IHSS) و انجمن تجارت مواد هیومیک (HPTA) پذیرفته شده و مبنای استاندارد 19822ISOاست. بنابراین روش NSMدر حال حاضر بعنوان یک روش مرجع توصیه می­گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Evaluation of Methods for Determination of Humic and Fulvic acids in Fertilizer Materials

نویسندگان [English]

  • K SH 1
  • M M 2
  • Shida Tabbakhian 3
3 Soil and Water Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization(AREEO), Karaj, Iran
چکیده [English]

Humic substances (HS) are complex and heterogeneous materials with different sizes produced through decomposition and transformation of plant and microbial residues by chemical and biochemical processes. HS producers, consumers and also regulators have a great interest to find a precise and accurate method for quantification of HS due to increasing use of them in agriculture.  Since there is no distinct definition and consistent chemical structure for HA, an accurate quantification method has not been developed. There are four laboratory methods for determination of HA, FA, humates, and HA derivations (e.g. humate extracts) in commercial fertilizers. These methods include; ISO 5073 titrimetric method that has been published as national standard 11094, a colorimetric method that has been developed according to Mehlich method (1984), and two gravimetric methods that one of them has been developed by California Department of Food and Agriculture (CDFA) and other one is called New Standardized Method (NSM). All of these methods are based on the solubility of HS in dilute alkali solutions.  Moreover, FA and other alkali soluble materials e. g. amino acids, proteins, sugars and fatty acids are extracted and measured in colorimetric and titrimetric methods as HA, hence these methods overestimate HA content. The NSM method has obtained by modification of classical method and is based on extraction of HA and FA from natural substances. In this method the separation of FA from other strong base extractable substances such as polysaccharides, amino acids, proteins, and lipids is possible. Also, the NSM method has been accepted by International Humic Substances Society (IHSS) and Humic Products Trade Association (HPTA) and it is the base of standard method that has been developed by International Organization for Standardization (ISO 19822). Therefore, the NSM method is recommended as a reference method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • humic acid
  • Fulvic acid
  • Determination methods
  • Commercial fertilizers
  1. سازمان ملی استاندارد ایران. (1392). زغاله قهوه­ای و لیگنیت­ها- اندازه­گیری هیومیک اسیدها. استاندارد ملی 11094. تهران، ایران.
  2. Asing., J., N. C., Wong, and S., Lau. 2009. Optimization of extraction method and characterization of humic acid derived from coals and composts. J. Trop. Agric. and Fd. Sc. 37(2): 211– 223.
  3. Bremner, J. M. 1950. Some observations on the oxidation of soil organic matter in the presence of alkali. J. Soil Sci. 1: 198–204.
  4. Bremner, J. M. 1954. A review of recent work on soil organic matter. II. J. Soil Sci. 5: 214–232.
  5. California Department of Food and Agriculture (CDFA). 1999. Humic acid method. Available from CDFA Fertilizing Materials Inspection Program: 916–445–0444.
  6. Chaminade, R. 1946. Sur unemethode de dosage de la fraction humifique de la matièreorganique des sols. C. R. Acad. Agric. 32: 131–134.
  7. Choudri, M. B., and F. J. Stevenson. 1957. Chemical and physicochemical properties of soil colloids. III. Extraction of organic matter from soils. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 21: 508–513.
  8. Dubach, P., N. C. Mehta, and H. Deuel. 1963. SchonendeExtraktion von Huminstoffen und Isolierung der Fulvosäure-FraktionausverschiedenenBodentypen. Z. Pflanzenernähr. Dung. Bodenk. 102: 1–7.
  9. Flaig, W., H. Beutelspacher, and E. Rietz. 1975. Chemical composition and physi­cal properties of humic substances. In: Soil Components, Vol. 1. Inorganic.
  10. Hayes, M. H. B. 1985. Extraction of humic substances from soil. In: Humic Substances in Soil, Sediment, and Water. Geochemistry, Isolation, and Characterization, G. R. Aiken, D. M. McKnight, R. L. Wershaw, and P. MacCarthy (eds.). Wiley-Interscience, New York, pp. 329–362.
  11. Hayes, M. H. B., and C. L., Graham. 2000. Procedures for the isolation and fractionation of humic substances. In Humic substances: Versatile components of plants, soils, and water, ed. E. A. Ghabbour and G. Davies. Cambridge, U.K.: Royal Society of Chemistry.
  12. Hayes, M. H. B., and C. L., Graham. 2000. Procedures for the isolation and fractionation of humic substances. In Humic substances: Versatile components of plants, soils, and water, ed. E. A. Ghabbour and G. Davies. Cambridge, U.K.: Royal Society of Chemistry.
  13. Hayes, T. M., M. H. B. Hayes, J. O. Skjemstad, R. S. Swift, and R. L. Malcolm. 1997. Isolation of humic substances from soil using aqueous extractants of different pH and XAD resins, and their characterization by 13C-NMR. In: Humic Substances and Organic Matter in Soil and Water Environments: Characteristics, Transformation, and Interactions, C. E. Clapp, M. H. B. Hayes, N. Senesi, and S. M. Griffith (eds.). Proc. 7th Conf. Intern. Humic Substances Soc., Univ. West Indies, St. Augustine, Trinidad and Tobago, July 3–8, 1994. Published by International Humic Substances Soc. Inc., Dept. Soil, Water, and Climate, Univ. Minnesota, St. Paul, MN, pp. 13–24.
  14. Hoffman, G. L., D. J. Nikols, S. Stuhec, and R. A. Wilson. 1993. Evaluation ofleonardite (humalite) resources of Alberta(Open File Report 1993-18). Alberta,Canada: Energy, Mines and Resources Canada, Alberta Research Council.
  15. International Humic Substance Society. 2007. What are humic substance. Retrieve from URL:http://www.http://www.humicsubstances.org/whatarehs.html.  on May. 12, 2018.
  16. International Oganization for Standardization (ISO). 2013. Brown coals and lignites - Determination of humic acids. ISO 5073. Geneva, Switzerland.
  17. International Oganization for Standardization (ISO). 2018. Fertilizers and soil conditioners — Determination of humic and hydrophobic fulvic acids concentrations in fertilizer materials. ISO 19822. Geneva, Switzerland.
  18. Kohanowski, N. N. 1970. Leonardite in North Dakota.North Dakota Quarterly3:36–42.
  19. Kononova, M. M. 1961. Soil Organic Matter. Translated by T. Z. Nowakowski, and G. A. Greenwood. Pergamon Press, Oxford.
  20. Lamar, R. T., and K. H. Talbot. 2009. Critical Comparison of Humic Acid Test Methods. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 40: 2309–2322.
  21. Lamar, R. T. L., D. C. Olk, L. Mathew, and P. R. Bloom. 2014. A New Standardized Method for Quantification of Humic and Fulvic Acids in Humic Ores and Commercial Products. J. of AOAC Int. 97(3):721-730.
  22. Leenheer, J. A., and J. P. Croúe. 2003. Terpenoids as Major Precursors of Dissolved Organic Matter in Landfill Leachates, Surface Water, and Groundwater. Environ. Sci. Technol. 37, 19A–26A.
  23. Mehlich, A. 1984. Photometric determination of humic matter in soils: A proposed method. Commun. Soil Sci. Plant Anal.15 (12): 1417–1422.
  24. Orioli, G. A., and N. R. Curvetto. 1980. Evaluation of extractants for soil humic sub­stances. I. Isotachophoretic studies. Plant Soil 55: 353–361.
  25. Orlov, D. S. 1985. Humus Acids of Soils. Moscow University Press. Translated from Russian (K. H. Tan, ed.) Amerind Publ., New Delhi, India.
  26. Ozdoba, D. M., J. C. Blyth, R. F.  Engler, H. Dinel, and M. Schnitzer. 2001. Leonardite and humified organic matter. InHumic substances: Structures, models, and functions, ed. E. A. Ghabbour and G. Davies, 309–314. Cambridge,U.K.: Royal Society of Chemistry.
  27. Pierce, R. H., Jr., and G. T. Felbeck. 1975. A comparison of three methods of extracting organic matter from soils and marine sediments. In: Humic Substances. Their Structure and Function in the Biosphere, D. Povoledo, and H. L. Golterman (eds.). Proc. Intern. Meeting, Nieuwersluis, the Netherlands, May 29–31, 1972. Centre for Agric. Publishing and Documentation, Wageningen, the Netherlands, pp. 217–232.
  28. Schnitzer, M. 1982b. Organic matter characterization. In: Methods of Soil Analysis, Part 2, A. L. Page, R. H. Miller, and D. R. Keeney (eds.). Agronomy Series No. 9. Am. Soc. Agronomy and Soil Sci. Soc. Am. Inc., Madison, WI, pp. 581–594.
  29. Schnitzer, M., and S. U. Khan. 1972. Humic Substances in the Environment. Marcel Dekker New York.
  30. Schnitzer, M., D. A. Shearer, and J. R. Wright. 1959. A study in the infrared of high molecular-weight organic matter extracted by various reagents from a pod­zolic B horizon. Soil Sci. 87: 252–257.
  31. Shabazi, K., M. Marzi, and S. Tabakhian. 2019. The comparative evaluation of humic acid determining methods in humic-based commercial fertilizers. Archives of Agronomy and Soil Science. (just-accepted).
  32. Simandl, G. J., J. Simandl, and P. B. Aylen. 2001. Leonardite-type material at RedLake Diatomite Deposit, Kamloops Area, British Columbia. Geological Field work 2000: 371–378.
  33. Stevenson, F. J. 1982. Humus chemistry: Genesis, composition, reactions. NewYork: John Wiley and Sons.
  34. Stevenson, F. J. 1965. Gross chemical fractionation of organic matter. In: Methods of Soil Analysis, Part I, C. A. Black, D. D. Evans, J. L. White, L. E. Ensminger, and F. Clark (eds.). Agronomy Series No. 9. Am. Soc. Agronomy, Madison, WI, pp. 1409–1421.
  35. Stevenson, F. J. 1994. Humus Chemistry. Genesis, Composition, Reactions, Second Edition. John Wiley & Sons, New York.
  36. Swift, R. S. 1996. Organic matter characterization. In Methods of soil analysis, part 3: Chemical methods, ed. D. L. Sparks, 1011–1069. Madison, Wisc. Soil Science Society of America.
  37. Tan, K. H. 1996. Soil Sampling, Preparation, and Analysis. Marcel Dekker, New York.
  38. Tan, K. H. 2014. Humic Matter in Soil and the Environment: Principles and Controversies. CRC Press, Taylor & Francis Group.
  39. Tan, K. H., D. S. Himmelsbach, J. C. Lobartini, and G. R. Gamble. 1994. The issue of artifacts in NaOH extraction of humic matter. In: Humic Substances in the Global Environment and Implications on Human Health, N. Senesi, and T. M. Miano (eds.). Proc. 6th Intern. Meeting of the Intern. Humic Substances Soc., Monopoli, Bari, Italy, September 20–25, 1992. Elsevier, Amsterdam, pp. 109–114.
  40. Thurman, E. M., and R. L. Malcolm 1981 .Preparative isolation of aquatic humic substances. Environ. Sci. Technol. 15, 463–466.
  41. Wilson, M. A. 1987. Humic substances. In NMR techniques and applications in geochemistry and soil chemistry. New York: Pergamon Press.