Hapan ammoniumasetaatti kasveille käyttökelpoisten hivenaineiden uuttonesteenä

The use of acid ammonium acetate (pH 4.65) as an extractant for plant available trace elements (Mg included) was studied on a total of 216 soil samples and of timothy samples from corresponding sites. Significant correlations between the results of soil and plant analyses were obtained for the eight elements studied in following soil groups: (1) Clay soils: Ni, Co, Cu (2) Coarse mineral soils: Ni, Co, Pb, Mg, Mo (3) Mineral soils (Groups 1 + 2): Ni, Co, Pb, Cu, Mo, Zn (4) Organogenic soils: Ni, Co, Pb, Mg, Mn (5) Whole material: Ni, Co, Pb, Cu, Mg, Mn, Mo, Zn.Happamen ammoniumasetaatin (0.5 N CH3COOH, 0.5 N CH3COONH4, pH 4.65) käyttö viljavuustutkimuksessa on jo vakiintunut Suomessa ja sen soveltuvuutta pääravinteiden uuttamiseen tukevat monet tutkimukset. Sitä on käytetty myös hivenaineiden uuttamiseen maasta, joskaan tämän helppoliukoisen hivenainefraktion kasveille käyttökelpoisuutta ei ole riittävästi tutkittu. Maan hivenravinnetutkimuksia vaikeuttaa uuttomenetelmien kirjavuus. Usean hivenaineen määrittäminen maasta käytännön mittakaavassa viljavuustutkimusta täydentäen edellyttää mahdollisimman monen hivenaineen samanaikaiseen uuttamiseen soveltuvaa uuttomenetelmää. Tässä tutkimuksessä selvitetään alustavasti happamen ammoniumasetaatin soveltuvuutta tällaiseksi yleisuuttonesteeksi kasveille käyttökelpoisten hivenaineiden määriä arvioitaessa. Aineisto ja menetelmät. Aineisto käsittää 216 eri puolilta maata otettua maanäytettä sekä näytteet vastaavilla paikoilla kasvaneesta timoteiheinästä. Näytteet edustavat oloissamme lähinnä normaalia kasvustoa ja satotasoa. Maanäytteet uutettiin tunnin ajan happamella ammoniumasetaatilla 1:10 tilavuussuhteessa. Uutteiden hivenaineet erotettiin ja rikastettiin pyrrolidinditiokarbamihapolla sekä määritettiin ARL:n 2-m hilaspektrografilla. Kasvien hivenaineiden pitoisuudet määritettiin spektrokemiallisesti suoraan kasvituhkista lukuunottamatta kobolttia, joka ensin rikastettiin määritystä varten edellä mainitulla tavalla (LAKANEN 1961, 1962). Tulosten tilastomatemaattista käsittelyä varten aineisto ryhmiteltiin maalajien perusteella seuraavasti: 1. Savimaat 63 näytettä 2. Karkeat kivennäismaat 93 » 3. Kivennäismaat (ryhmät 1 +2) 156 » 4. Eloperäiset maat 60 » 5. Koko aineisto (ryhmät 3 + 4) 216 ». Maa- ja kasvianalyysien tulosten väliset 1. ja 2. asteen regressiot laskettiin kullekin hivenaineelle kaikissa maalajiryhmissä. Kuvassa 1 on esitetty vain merkitsevät regressiot ja 1. asteen regressio on korvattu 2. asteen regressiolla silloin, kun sen korrelaatio merkitsevästi ylittää edellisen. Aineiston laajuudesta johtuen satotuloksia ei valitettavasti ollut käytettävissä, mikä saattaa vaikuttaa saatujen korrelaatioiden merkitsevyyteen. Tulosten tarkastelu. Magnesiumin pitoisuudet maassa ja kasveissa ylittävät moninkertaisesti tavanomaisen »hivenainetason». Kun happamen ammoniumasetaatin vaihtaman maan Mg:n ja kasvien ottaman Mg:n välisiä suhteita ei ole meillä aikaisemmin selvitetty, on se liitetty osana tähän tutkimukseen. Kuvassa 1 A on esitetty timotein Mg-pitoisuus maan vaihtuvan Mg:n funktiona. Merkitsevät regressiot on saatu maalajiryhmissä 2 (karkeat kivennäismaat), 4 (eloperäiset maat) ja 5 (koko aineisto). Viimeksimainittu regressio on lievästi kaariviivainen ja erittäin merkitsevä (F = 7.539***). Happamen ammoniumasetaatin vaihtaman maan Mg:n määrän kasvaessa nousee kasvin Mg-pitoisuus kuitenkin suhteellisen vähän. Mangaanilla on merkitsevä korrelaatio eloperäisten maiden ryhmässä ja koko aineistossa (kuva 1 B), mutta kivennäismaiden ryhmistä se puuttuu. Mangaanin käyttökelpoisuus kasveille riippuu olennaisesti maan pH:sta ja redoxpotentiaalista. Happamissa maissa on Mn kasveille käyttökelpoisessa muodossa ja sen määrä ylittää yleensä runsaasti kasvien tarpeen. Eloperäisissä maissa, erityisesti turvemaissa, mangaania voi olla niin vähän, että se rajoittaa kasvien Mn:n ottoa. Tämä selittänee korrelaation eloperäisten maiden ryhmässä, kun taas kivennäismaiden käyttökelpoisen Mn:n ylimäärä voi johtaa selvän korrelaation puuttumiseen. Toisaalta Mn:n ja orgaanisen aineksen välisen kelaatin muodostuminen on suhteellisen heikkoa, mikä osaltaan suosii heikon uuttonesteen kuten happamen ammoniumasetaatin käyttöä määritettäessä kasveille käyttökelpoista mangaania erityisesti eloperäisistä maista. Maanäytteiden kuivattamisen ennen analysointia on todettu vaikeuttavan kasveille käyttökelpoisen mangaanin määritystä maasta. Sinkkiä spektrograafisesti analysoitaessa on huomattava, että analyysitarkkuus on selvästi heikompi kuin muilla hivenaineilla ja siitä johtuva hajonta vastaavasti suurempi. Tämä luonnollisesti heikentää maan ja kasvin Zn-pitoisuuksien välisiä korrelaatioita, jotka näin ollen eivät kuvaakaan pelkästään uuttonesteen osuutta. Tilastollisesti merkitsevät korrelaatiot ovat yhdistetyssä kivennäismaiden ryhmässä ja koko aineistossa (kuva 1 C). Kuparin taipumus pidättyä lujasti maan orgaaniseen ainekseen on johtanut erilaisten ja hyvin voimakkaidenkin (vahvat hapot) uuttonesteiden käyttöön, joihin verrattuna happamen ammoniumasetaatin kuparin uuttokyky on varsin alhainen. Kuvassa 1 D on esitetty maalajiryhmissä 1, 3 ja 5 saadut erittäin merkitsevät korrelaatiot. Kun niitä kuvaavat regressiosuorat lisäksi ovat lähes samansuuntaisia, on ilmeistä, että uutettu kuparifraktio ilmentää hyvin kasveille käyttökelpoista kuparia näissä maalajeissa. Eloperäisissä maissa kuparin taipumus sitoutua orgaaniseen ainekseen on ilmeisesti syynä korrelaation puuttumiseen. Karkeiden kivennäismaiden Cu-pitoisuus on kauttaaltaan alhainen samoin kuin niillä kasvaneiden kasvienkin. Kuparin puutetta on Suomessa todettu erityisesti turvemailla ja karkeilla kivennäismailla. Molybdeenin anioniluonteesta johtuen sekä kasvien molybdeenin otto että uuttuva molybdeeni kasvavat pH:n kasvaessa. Niinpä esim. ammoniumasetaatti on neuraalina voimakkampi Mo:n uuttaja kuin happamena (LAKANEN 1962). Vain maalajiryhmissä 2 ja 3 on molybdeenille saatu merkitsevät korrelaatiot (kuva 1 E). Happamen ammoniumasetaatin useista suomalaisista maista uuttamat Mo-määrät ovat niin vähäisiä, että huolimatta erottamisesta ja rikastamisesta ne jäävät alle spektrokemiallisen määritysherkkyyden alarajan. Nikkeliä ei ole osoitettu kasveille eikä eläimille välttämättömäksi ravinteeksi. Johtuen sen ja koboltin samankaltaisesta käyttäytymisestä maassa sekä sen jälkimmäistä helpommasta analysoitavuudesta on nikkeli kuitenkin sisällytetty tähän tutkimukseen. Nikkelille saatiin kaikissa maalajiryhmissä korrelaatiot 99.9 prosentin luotettavuudella (kuva 1 F). Maalajiryhmien väliset erot ovat suhteellisen vähäiset, joskin karkeiden kivennäismaiden uuttuvan nikkelin pitoisuus on jonkin verran alhaisempi kuin muiden ja regressio muita loivempi. Korrelaatioiden suureen merkitsevyyteen vaikuttaa epäilemättä nikkelianalyysin muita parempi toistettavuus. Koboltin pitoisuus timotein tuhkassa oli liian alhainen suoraan spektrokemialliseen määritykseen, joten tuhka oli liuotettava ja koboltti rikastettava siitä. Kobolttianalyysejä tehtiin 147:stä timoteinäytteestä, joista 36 edusti savimaiden, 67 karkeiden kivennäismaiden ja 44 eloperäisten maiden kasvustoja. Huolimatta pienemmästä aineistosta saatiin kaikissa maalajiryhmissä merkitsevät korrelaatiot (kuva 1 G). Savimaissa osoittautui parabeli suoraa merkitsevämmäksi kuvaajaksi. Myös savimaille laskettu suoraviivainen regressio poikkesi muista ollen niitä selvästi loivemmin nouseva. Lyijyä, kuten nikkeliäkään, ei ole todettu kasveille eikä eläimille välttämättömäksi. Lyijyn merkitys maataloudessa johtuukin sen toksisesta vaikutuksesta, mikäli sitä esiintyy liian suurina pitoisuuksina. Käsiteltävänä olevassa aineistossa ei kuitenkaan ole yhtään edes epäilyttävän korkeata lyijypitoisuutta. Kuvassa 1 H esitetyt tulokset osoittavat maasta ja kasveista analysoidun lyijyn pitoisuuksien välillä vallitsevan hyvän korrelaation, joka neljässä maalajiryhmässä viidestä on tilastollisesti merkitsevä