Агрохімічний аналіз в ґрунтовій лабораторії

У статті представлений перелік обов'язкових показників для агрохімічного аналізу, своєчасний контроль яких забезпечить високий урожай, а відповідно, і прибуток агропідприємства. А також – автоматичне рішення для аналізу зразків ґрунту, яке забезпечить високу продуктивність, швидкі, точні та надійні результати.

Ми розглянемо автоматичний проточний аналізатор San++ виробництва голландської фірми Skalar, яка вже понад 50 років розробляє і виготовляє ряд високотехнологічних аналізаторів для автоматизації хімічного аналізу ґрунтів, рослин, добрив відповідно до стандартних методів аналізу ISO, DIN та ін.

Дивіться також відео із записом відповідного вебінару: 

Агрохімічний аналіз ґрунту – один із найважливіших засобів оцінки сільськогосподарського потенціалу ґрунту. Саме він є відправною точкою для визначення того, які дії необхідно зробити для отримання якісного і стабільно високого врожаю.

Визначити, чи достатньо у ґрунті корисних речовин, стежити за зміною властивостей ґрунту під час розвитку і росту рослин, оцінити взаємодію ґрунту із застосовуваними добривами і оптимізувати витрати на систему живлення, своєчасно вносити необхідні добрива в достатній кількості, з'ясувати, чи підходить конкретна ділянка для вирощування тих чи інших культур – усі перераховані завдання можна вирішити за допомогою агрохімічного аналізу ґрунту.

Але за однієї умови: аналіз повинен бути якісний і точний, інакше помилкові результати можуть призвести до зайвих витрат.

Які ж основні показники при проведенні агрохімічного аналізу?

• Вміст нітратного і амонійного азоту

Оскільки азот є основним елементом живлення рослин, він дуже важливий для формування наземної їх частини. У першій половині розвитку рослин перевагу необхідно віддавати нітратним формам добрив, а в другій половині – амонійним.

• Вміст рухомого фосфору

Фосфор не менш важливий, ніж азот. Основна функція фосфору – джерело енергії. Гостра чутливість рослин до фосфору спостерігається в першій половині розвитку, а саме – в момент укорінення рослин, після висадки розсади або проростання насіння.

• Вміст обмінного калію

Калій необхідний для підтримки оптимального водного режиму, стійкості до низьких температур, недостачі вологи та для підвищення імунітету рослини.

Аграрії часто використовують скорочену назву для всіх перерахованих параметрів: N-P-K.

Крім наявності N-P-K в ґрунті дуже важлива також збалансована кількість кожного з перерахованих елементів. Надлишок одних елементів може негативно вплинути на ріст сільськогосподарських культур.

Також варто виділити важливість таких показників агрохімічного аналізу, як:

1. Рухлива сірка, яка покращує засвоєння сполук азоту рослинами. Як і калій, вона підвищує стійкість культур до перепаду температур, посухи.
2. Кальцій, магній.
3. Мікроелементи: B, Zn, Mg, Cu, Mo.

Автоматизоване рішення – альтернатива трудомісткому процесу

Під час проведення аналізу відповідно до основного переліку показників співробітниками лабораторії використовується велика кількість лабораторного посуду, безліч спеціалізованого лабораторного обладнання. Варто також відзначити, що для проведення аналізу необхідно багато місця. Крім того, щоб збільшити продуктивність лабораторії, необхідна велика кількість висококваліфікованих фахівців. Але навіть це не виключає можливості допущення помилок, що тягне за собою похибки в отриманих результатах.

Чи є альтернатива? Так. Автоматичний проточний аналізатор San++ виробництва голландської фірми Skalar, яка вже понад 50 років розробляє і виготовляє ряд високотехнологічних аналізаторів для автоматизації хімічного аналізу ґрунтів, рослин, добрив відповідно до стандартних методів аналізу ISO, DIN та ін.

Компанія була заснована в 1965 році як виробник лабораторного і промислового обладнання. На сьогоднішній день Skalar – це багатонаціональна організація з представництвами в усьому світі, а компанія «ХІМЛАБОРРЕАКТИВ» є її офіційним та ексклюзивним дистриб'ютором на території України.

Проточний аналізатор San++ уже більше 50 років використовується в сільському господарстві для автоматизації контролю таких показників:

• Азот
• Фосфор
• Калій
• Аміак (TKN, UV-N)
• Бікарбонат
• Бор
• Кальцій
• Вуглець
• Хлорид
• Мідь
• Ціанід
• Розчинений органічний вуглець
• Сірководень
• Марганець
• Молібден
• Нітрат
• Нітрит
• Фенол
• Фосфат (TP, UV-P)
• Натрій
• Силікат
• Сульфат
• Сечовина
• Цинк
• Залізо
• Магній

Швидко, точно, надійно – так коротко можна описати роботу даних систем в лабораторіях.

Автоматичний проточний аналізатор San^SERIES був розроблений як модульна система, що відповідає вимогам лабораторій, які працюють як із малими, так і з великими кількостями зразків. В одному зразку одночасно можна визначати до 16-ти аналітичних параметрів залежно від конфігурації системи. Система San++, як і всі продукти компанії Skalar, розроблена і виготовляється відповідно до вимог ISO 9001.

Оскільки аналіз проб здійснюється в потоці, це суттєво зменшує кількість реактивів для аналізу, що в свою чергу зменшує кількість витрат на реактиви в цілому.

Принцип роботи і модульний принцип системи San ++

На початку аналізу заздалегідь підготовлений екстракт зразка через голку, розміщену на пробовідбірнику, автоматично подається на хімічну секцію. Після відбору проби голка автоматично промивається в ємності для ополіскування, щоб запобігти змішуванню зразків.

Бульбашки повітря, які виникають в результаті роботи насоса, ділять кожен зразок на окремі сегменти і діють як бар'єр між зразками, щоб запобігти перехресному забрудненню.

Далі зразок розподіляється на модулі для аналізу, які розміщені на хімічній секції. Крім зразка і бульбашок повітря на кожному модулі до проби подаються необхідні реагенти для кожного аналізу.

Цей потік реагентів і зразків об'єднується і переноситься в трубки, а потім змішується у скляних спіралях. Трубка, по якій проходить зразок з однієї частини аналізатора до іншої, служить для здійснення різних функцій, таких як дистиляція, діаліз, екстракція, іонний обмін, підігрів. Бульбашки повітря сприяють змішуванню, створюючи турбулентний потік.

Після реакції отриманий розчин вимірюється в проточному детекторі. Досліджувані зразки і стандартні зразки обробляються ідентичним способом, що в свою чергу мінімізує похибки методу визначення в цілому.

Для простоти всю систему можна розділити на три основні складові: автоматичний дозатор проби (пробовідбірник), хімічна секція, програмне забезпечення (ПЗ).

Модульна структура і можливість дооснащення та перебудови системи робить її найбільш потужною, гнучкою і при цьому надійною та простою в застосуванні.

Далі розглянемо більш детально кожну секцію.

Автосамплер

Автосамплери від Skalar представлені в широкій лінійці для будь-якого робочого навантаження і об’єму зразка. Автосамплери за необхідності оснащуються декількома голками для одночасного аналізу зразків різних матриць.

Автосамплери SA1100 і SA1150 вміщають 2x50 позицій для зразків. Десять позицій виділені для робочих стандартів. Крім того, вони можуть бути обладнані другою голкою для дозування двох зразків одночасно або збільшення кількості позицій для зразків до вибірки зразків.

Найбільш популярний в аналізі ґрунту керований комп'ютером автосамплер, серія 1050 призначений для 140 зразків з окремими позиціями для стандартів і контрольних зразків, додатковою станцією для автоматичного розведення зразків як до, так і після аналізу та автоматичного приготування стандартів. Опціонально автосамплер оснащений мішалкою, яку рекомендується використовувати для аналізу загального розчиненого азоту і загального розчиненого фосфору.

Автосамплер 1074 розрахований на 300 зразків, і 1075 – до 576 зразків. Із даними видами автосамплерів опціонально можна використовувати автоматичну станцію розведення проб до і після аналізу, для відбору проб використовується від 1 до 4 голок, наявний вбудований промивний насос, автоматична мішалка і зчитувач штрих-кодів, а також штативи, виготовлені під контейнери користувача.

Хімічна секція

Другий елемент в системі: хімічна секція. Система San++ може бути оснащена однією або двома хімічними секціями. Хімічна секція складається з перистальтичного насоса, інжектора повітряних бульбашок з окремим повітряним компресором, аналітичних модулів, вбудованих в лінію реакторів для нагрівання зразків, детекторів для визначення.

Система San++ може бути укомплектована трьома або п'ятьма аналітичними модулями на одній хімічній секції. Модулі можуть бути призначені для аналізу одного параметра або декількох параметрів послідовно. У кожен модуль включені всі необхідні компоненти, які є частиною конкретного хімічного методу.

Наприклад, аналітична секція для визначення нітратної форми азоту включає спіраль для перемішування зразка з реагентами, кадмієву колонку для відновлення в лінії нітратної форми до нітритної, другий етап змішування зразка після відновлення з реагентами, спіраль для взаємодії в потоці та вихід на детектор.

На хімічній секції в кожному модулі можуть розміщуватися відповідно до методики аналізу нагрівальні елементи, діалізатори, спіральні трубки для змішування зразків із реагентами.

Особливу увагу слід звернути на можливість встановлення діалізаторів, оскільки їх використання в аналізі ґрунту нівелює вірогідність потрапляння залишків ґрунту з екстрактів в проточну систему аналізу: спіральні трубки, кювети для вимірювання.

Детектори

Компанія Skalar розробила широкий спектр проточних детекторів для аналізатора San++. Завдяки застосуванню останніх доступних технологій в аналізаторі San++ він має високу чутливість і низькі межі виявлення та може обробляти найскладніші матриці. Більшість методів включають колориметричне детектування, однак є ряд інших детекторів, таких як, наприклад, полум'яний детектор, який використовують в моделі для аналізу вмісту калію.

Програмне забезпечення

Програмне забезпечення Аналізатора San++ контролюється програмою FlowAccess Skalar ™, сумісне з Windows® XP, Vista або Windows 10. Точна обробка даних, підготовка звітів, автоматизований контроль якості всіх функцій, включаючи CLP-протоколи й інтеграцію в систему LIMS, прекрасно вписуються в сучасну лабораторію.

Можуть бути задані різні рівні доступу для запобігання несанкціонованого входу в програму.

Основний екран управління схематично відображає аналізатор San++, в тому числі автосамплери, хімічні модулі, методи і детектори. Програмне забезпечення розроблене, щоб забезпечити миттєвий контроль над усіма частинами аналізатора.

В ході аналізу можна переглянути всі піки аналізу. Позначка піку, даних зразка, додаткова інформація, включаючи результати розрахунку, відображаються на графіку. Крім результату аналізу ПЗ автоматично проводить повну статистичну обробку даних на основі ISO 8466 і контроль якості відповідно до протоколів контролю якості CLP.

Перед тим як почати аналіз, необхідно створити таблицю. Для швидкого створення таблиці можна використовувати Майстер таблиць. Таблиці зі зразками можуть бути також завантажені з файлу LIMS або ASCII/Excel.

Переваги системи San++:

• Можливість проведення складних аналізів, таких як діаліз, екстракції в потоці
• Продумана до дрібниць конструкція для отримання точних, надійних і швидких результатів
• Висока чутливість всієї системи
• Потужне ПЗ для контролю всіх етапів аналізу – від відбору проби до створення звітів результатів із повною статистичною обробкою даних

Розглянемо стандартну конфігурацію для аналізу зразків ґрунту на визначення основних параметрів NPK

Роботизована система складається з автосамплера на 140 зразків, хімічної секції з модулями для аналізу на вміст амонійного азоту, нітратної та нітритної форм азоту, ортофосфатів, а також полум'яного фотометра, ПЗ комп'ютера, принтера.

Якщо необхідно робити визначення загального азоту і загального фосфору, то попередньо зразки ґрунту необхідно мінералізувати. Після чого на модулі для визначення амонійного азоту можливо провести аналіз з екстракту на вміст загального азоту, відповідно на модулі для визначення фосфатів після мінералізації зразків можна проводити аналіз на вміст загального фосфору.

Продуктивність представленої системи – близько 500 зразків на день.

Для порівняння: в лабораторії ручним методом визначення на аналіз вмісту амонійного азоту на одну пробу йде два робочих дні.

Опціонально можливо адаптувати процедуру аналізу відповідно до методів, використовуваних в конкретній лабораторії.

Підсумовуючи, можна сказати, що для розуміння «повної картини ситуації на полі» необхідно провести агрохімічний аналіз ґрунту і дізнатися рівень вмісту азоту, фосфору, калію, знати кислотність ґрунту, врахувати всі нюанси, щоб максимально використовувати потенціал рослин, родючість ґрунту і ефективність від внесення добрив, а в кінцевому результаті – отримати гарний урожай. З огляду на необхідну кількість аналізів для отримання «повної картинки» кращим помічником у будь-якій агрохімічній лабораторії буде система проточного аналізу San++.

Повна автоматизація процесів аналізу проб приводить до високої продуктивності й точності результатів за рахунок мінімізації помилок оператора.
Швидко, точно, надійно – так коротко можна описати роботу даних систем в лабораторіях.

Автоматизація економить час аналізу, оскільки різні показники можуть бути проаналізовані з одного екстракту зразка паралельно на різних модулях, крім цього, автосамплер може бути оснащений декількома голками для відбору, що також збільшує пропускну здатність системи.

Завдяки вбудованим в хімічні модулі діалізаторам немає необхідності витрачати багато часу на глибоку фільтрацію проб, що потрібно при проведенні аналізу на дані показники вручну.

Завдяки модульному принципу система може бути скомплектована відповідно до індивідуальної потреби клієнта і відповідно до методів аналізу, які на зазначені параметри використовуються в лабораторії.

До речі, подібні системи для аналізу проб ґрунту є не тільки в іноземних лабораторіях контролю якості, наприклад, «Єврофінс», але також і в Україні.

Відео, як працює автоматична система San++, можна переглянути за посиланням.

Звертайтеся до нас і переконайтеся, що якісна система для аналізу ґрунту за доступною ціною – це вигідна інвестиція для розвитку Вашого агробізнесу!

Якщо у Вас виникли запитання, звертайтеся до спеціалістів ХЛР: info@apk.hlr.ua, +380 (67) 218-71-98.