KAZIMIERZ WILK
WAŻNIEJSZE BADANIA NAD PRÓCHNICĄ GLEB POLSKI Na początku pragnę wyjaśnić, że nie będę mówić o całej masie orga nicznej, która dostaje się do gleby ulegając ciągłym przemianom, ale o tak zwanej próchnicy. Rozkład substancji organicznej w glebie, pro wadzący do uwolnienia składników pokarmowych, które z kolei przyczy niają się do w zrostu plonów roślin, jest oceniany powszechnie jako zja wisko korzystne. Natom iast zagadnienie próchnicy, jej roli w życiu roś lin i żyzności gleby mimo olbrzymiej liczby prac k ry je w sobie nie jasności i kontrow ersje. Dlatego próchnica jest tak często przedm iotem zainteresow ań mikrobiologów, fizjologów roślin, chemików rolnych, u pra- wowców i gleboznawców.
W krótkim 20-minutowym w ystąpieniu nie jestem w stanie omówić w szystkich badań nad próchnicą, w ykonanych w kraju. Zresztą o roli próchnicy w życiu roślin mówił prof. dr S. Gumiński. Ograniczę się prze to do omówienia ważniejszych badań nad próchnicą i zwrócenia uwagi na te momenty, które należałoby uwzględnić w dalszych badaniach.
Z prac autorów polskich [23, 24, 28], których w yniki są w zasadzie potw ierdzeniem danych zagranicznych, wynika, że powstawanie i tw o rzenie się próchnicy w glebie jest procesem biochemicznym, zachodzą cym przy współudziale mikroorganizmów i że substratem próchnicy są zarówno związki organiczne n atu ry aromatycznej, jak i połączenia o łań cuchach heterocyklicznych. W ymienić tu jeszcze należy prace C z u c h a - j o w s к i e g o [7], zm ierzające do poznania chemicznej stru k tu ry związ
ków próchnicznych. Wiele jeszcze szczegółów w procesie powstawania próchnicy nie jest nam znanych i dlatego nie potrafim y dziś w należyty sposób kierować procesami hum ifikacji i wpływać na gromadzenie próch nicy w glebie.
Za najważniejsze osiągnięcia z dziedziny próchnicy należałoby chyba uznać prace metodyczne i to w szerokim tego słowa znaczeniu. Badania metodyczne z jednej strony pozwalają na uściślenie poszczególnych eta pów analizy i w ybranie najbardziej odpowiedniego, przydatnego w
arian-tu do prowadzenia analiz w szerszym zakresie, z drugiej — m ają cha rak ter poznawczy. Pozwalają bowiem obok uspraw nień metodycznych na jednoczesne poznanie charakteru i właściwości związków próchnicz nych. Na uwagę zasługują tutaj przede wszystkim prace ośrodka w roc ławskiego, prowadzone pod kierownictwem prof, dra K. Boratyńskiego. W Polsce do oznaczeń węgla zawartego w próchnicy glebowej stoso wane były różne metody, niekiedy w jednej placówce dwie albo trzy metody. W pracach tych chodziło o wybór 1-2 szybkich i tanich metod do analiz seryjnych. Przeprowadzone porównawcze badania nad ozna czaniem węgla próchnicznego sześciu m etodami w 49 glebach bielico- wych, brunatnych, madach i czarnych ziemiach wykazały, że do analiz seryjnych najbardziej przydatne są metody Tiurina i W esterhoffa [3]. Metody te zostały zaakceptowane przez Polskie Towarzystwo Glebo znawcze i zalecone do stosowania w pracowniach gleboznawczo-rolni- czych. Dziś już można powiedzieć, że prawo powszechnego obywatelstwa w naszych pracowniach zdobyła sobie metoda Tiurina. Późniejsze prace metodyczne wykonane w pracowni lubelskiej [29] i dotyczące oznaczania węgla próchnicznego w 378 różnych glebach różnymi metodami potw ier dziły w zasadzie przydatność uprzednio w ytypow anych metod oznaczania próchnicy do analiz seryjnych.
Zawartość próchnicy w glebach Polski nie jest zbyt wysoka. Według danych M u s i e r o w i c z a [18], wierzchnie w arstw y gleb: bielicowych piaskowych zaw ierają węgla próchnicznego 0,35 do 1,04%, bielicowych wytworzonych z gliny zwałowej — 0,68 do 1,33%, bielicowych w ytw o rzonych z utworów pyłowych pochodzenia wodnego — 0,58 do 1,28%. bielicowych lessowych — 1,16 do 1,45%, brunatnych — 0,87 do 1,45%r czarnoziemów — 1,51 do 2,32%, czarnych ziem — 1,05 do 3,25%, rę dzin — 1,16 do 3,50%, mad — 0,64 do 2,44%.
Sprawa przeliczenia zawartości węgla próchnicznego w glebie na ilość masy próchnicznej nie została dotychczas jednoznacznie rozwiązana za równo w literaturze krajow ej, jak i zagranicznej. Konwencjonalny bo wiem współczynnik 1,724, zaproponowany jeszcze w 1826 r. przez Spren- gela (cytat za [30]) i wywodzący się stąd, że w próchnicy znajduje się 58% węgla, w ydaje się być za niski dla większości gleb. Badania Reada i Ridgella (cytat za [17]) przeprowadzone na 37 glebach am erykańskich wykazały, że próchnica w ierzchnich w arstw gleby zawierała średnio 49,3% С przy w ahaniach 30,2—56,3 %, a w głębszych poziomach gleb — średnio 39,2% С przy wahaniach 13,3-56,6%. Przyjm ując średnią zaw ar tość węgla w próchnicy za 50%, autorzy ci proponują przyjąć do przeli czeń współczynnik 2,0 zamiast 1,724. Za przyjęciem współczynnika 2,0 dla naszych gleb przem aw iały również badania R o s z y k a [26], k tóre wykazały, że zawartość węgla w kwasach huminowych wydzielonych
z 45 różnych gleb wynosiła średnio 54,7% przy w ahaniach 52,3-57,7% C. Ale i ten proponowany współczynnik 2,0 w ydaje się za niski, gdyż ba dania te dotyczyły nie całej ilości próchnicy w glebie, lecz tylko jednej jej frakcji, tj. kwasów huminowych i w dodatku różnie oczyszczonych. W trakcie takiego oczyszczania, które najczęściej dokonuje się w drodze kilkakrotnego strącania kwasem i rozpuszczania w ługu, w skutek hydro lizy traci się 20—40% węgla kwasów huminowych, uzyskanych w pierw szym strą c e n iu 1. A że zwykle ekstrahuje się z gleby ok. 50% próchnicy, z czego ok. 25% przypada na kwasy huminowe, a drugie 25% na kwasy fulwowe, to łatwo obliczyć, że kwasy huminowe, na których prowadzi
się badania, stanowią zaledwie ilości próchnicy znajdującej się
w glebie. Tak więc przybliżony współczynnik przeliczeniowy zawartości węgla na próchnicę powinien być wyższy i zapewne będzie się mieścił w granicach ok. 2,5. W celu ostatecznego ustalenia wielkości wymienio nego współczynnika niezbędne są dalsze badania, które uwzględniłyby całą ilość próchnicy w glebie, a nie tylko jedną jej frakcję.
Próby oceny jakości próchnicy różnych typów gleb na podstawie sto sunku С : N nie dały w pełni zadowalających rezultatów. Przeprowadzone
jeszcze w latach międzywojennych badania T e r l i k o w s k i e g o
i współpracowników [27] nad oznaczeniem stosunku С : N w 80 glebach rędzinowych, 54 czarnych ziemiach, 37 czarnoziemach i 10 glebach bieli- cowych wykazały, że ten stosunek С : N w badanych glebach ornych wynosi 9,5-10,0 : 1 i był niezależny od typu glebowego. Również i liczne prace powojenne, dotyczące bezpośrednio badania próchnicy, czy też cha rak tery styk i różnych typów glebowych, których z braku miejsca tutaj nie cytuję, wykazały, że stosunek С : N w ornych w arstw ach gleby waha się w granicach 9,0—11,5 i nie zależy od typu glebowego.
Może w arto tu taj przytoczyć wypowiedź Terlikowskiego praw ie sprzed 40 lat [27], a aktualną jak najbardziej i dzisiaj, że w m iarę coraz dokład niejszego oddzielania resztek roślinnych od gleby stosunek С : N zm niej sza się. To spostrzeżenie jest szczególnie ważne przy badaniu dynam iki próchnicy, o której się tak ostatnio dużo mówi i pisze. Zmiany zaw ar tości węgla próchnicznego w glebie w ciągu jednego okresu w egetacyj nego, sięgające 100 i więcej procent [12], świadczą nie o dynamizmie próchnicy, lecz o niedokładności sposobu przygotowania próbki gleby do analizy.
Należy w tym miejscu także przypomnieć, że w badaniach chemicz no-rolniczych właściwy sposób przygotowania próbki gleby do analizy decyduje w 80-90% o rozszerzalności uzyskanych wyników. W świetle tych faktów istnieje zatem pilna potrzeba opracowania obiektywnego
sposobu przygotowania gleby do analizy. Być może uda się to częściowo rozwiązać w zespołach badawczych Polskiego Towarzystwa Gleboznaw czego, które patronuje badaniom metodycznym w zakresie nauk glebo- znawczo-rolniczych.
Głębsze poznanie n atu ry związków próchnicznych sprowadza się prze de wszystkim do uprzedniego wydzielenia ich z gleby. Do tego celu były i nadal są stosowane roztw ory alkaliczne jako najbardziej w ydajne w sen sie ilości wydzielanych z gleby połączeń próchnicznych. Ale z drugiej stronÿ również wiadomo, że te roztw ory alkaliczne rozpuszczają i związki organiczne niepróchniczne, podwyższając sztucznie ilość wydzielonych z gleby frakcji próchnicy. I dlatego za pew ien krok naprzód w badaniu próchnicy należy uznać prace ośrodka wrocławskiego [4], które zm ierza ły do wprowadzenia do analizy frakcyjnej próchnicy obok roztworów ługów również i roztw ory kompleksujące o łagodniejszym działaniu, takie jak fluorek sodu, fluorek amonu, pirofosforan sodu czy szczawian sodu. Efektem tych badań było opracowanie nowej metody określania składu próchnicy, według której ruchliw e związki próchniczne ekstrahuje się z gleby neutralnym pirofosforanem sodu, a połączenia próchniczne zwią zane w silniejszym stopniu z m ineralną częścią gleby wydziela się roz cieńczonym roztw orem ługu [5]. Metoda ta znajduje obecnie coraz w ię ksze uznanie w pracowniach gleboznawczo-rolniczych krajow ych i za granicznych [9, 1].
Do nowszych metod badania próchnicy glebowej zaliczyć należy także metodę Duchaufora i Jacquin, w której zwraca się większą uwagę na ruchliw e związki próchniczne i która jest stosowana w niektórych naszych pracowniach [16]. Ale prócz tych metod do oznaczania poszcze gólnych frakcji związków próchnicznych różnych gleb stosowane są w n a szych pracowniach także m etody Tiurina oraz Kononowej i Bielczikowei [2, 20] bądź ich m odyfikacje [2, 14, 15]. Niekiedy jedna pracownia do charakterystyki próchnicy tych samych gleb stosuje jednocześnie dwie m etody [2, 20]. M ateriał analityczny uzyskany tym i metodam i jest dość znaczny, ale zarazem tak różnorodny, że wyciągnięcie choćby ogólnych wniosków co do składu próchnicy naszych gleb jest dość ryzykowne lub naw et niemożliwe. Te dane analityczne nie są porównywalne. Można je dynie z dużą dozą ostrożności powiedzieć, że stosunek kwasów hum ino wych do fulwowych, przyjęty jako k ryterium oceny jakości próchnicy, w próchnicy większość naszych gleb jest zbliżony do jedności, co z punk tu widzenia prakty ki rolniczej jest ani złe ani dobre. Aby móc wyciągnąć bardziej określone wnioski dotyczące jakości próchnicy, należałoby u sta lić jedną lub najwyżej dwie m etody i stosować je do celów porów naw czych.
nawożenia organicznego i m ineralnego jest nadal aktualne. W długotrw a łych doświadczeniach nawozowych w Stacji Doświadczalnej w Sobieszy nie [8] i w Skierniewicach na polu doświadczalnym SGGW [10], stw ie r dzono w yraźny wpływ nawożenia organicznego na zwiększanie się za wartości próchnicy w glebie. W mniejszym stopniu zwiększyła się także zawartość próchnicy w glebie pod wpływ em nawożenia mineralnego w porównaniu z glebą nie nawożoną. Ale tem u zwiększeniu się próchnicy pod wpływem nawożenia nie tow arzyszyły zwyżki plonów roślin upraw nych. Przeciwnie, plony w tych doświadczeniach na nawożeniu m ineral nym były równorzędne lub wyższe niż na nawożeniu organicznym. Te same prawidłowości obserw uje się i w długotrw ałych doświadczeniach nawozowych prowadzonych w różnych krajach [6, 11, 13], tj. brak kore lacji między zwiększoną zawartością próchnicy w glebie pod wpływem nawożenia a plonowaniem roślin.
W świetle tych faktów nasuwa się zasadniczy wniosek, że próchnicę należałoby rozpatryw ać nie w aspekcie żyzności gleby, lecz w układzie próchnica i plon roślin. O statecznym bowiem kryterium oceny żyzności gleby jest nie zawartość w niej tego lub innego składnika, lecz plon roś lin. O tym zdają się zapominać szczególnie gleboznawcy, którzy tak dużo dyskutują na tem at żyzności gleb. Dodać tu jeszcze wypada, że w tych długotrw ałych doświadczeniach nawozowych bada się przede wszystkim działanie składników nawozowych na plon roślin i właściwości gleby, trak tu jąc przy tym zagadnienie próchnicy drugoplanowo. Obecnie kraj nasz wkracza na drogę intensyfikacji rolnictwa, tj. intensywnego stoso wania nawozów m ineralnych i środków ochrony roślin oraz intensyw ne go zmianowania roślin. W związku z tyni celowe w ydaje się postawienie takiej tem atyki badawczej, która uwzględniałaby znaczenie próchnicy w intensywnej gospodarce rolnej. W stępne prace doświadczalne nad wpływem próchnicy na plony roślin na tle intensywnego nawożenia m i neralnego i zmianowTania roślin zostały już założone w tym roku w K a tedrze Chemii Rolnej WSR we Wrocławiu.
Na zakończenie chciałbym jeszcze zwrócić uwagę na celowość ustale nia nom enklatury związków próchnicznych. Obecnie obserwuje się u róż nych badaczy niechęć do posługiwania się w yrazem próchnica i próby operowania znacznie szerszym pojęciem, którym jest „substancja orga niczna” gleby. Ale jest to tylko ucieczka z deszczu pod rynnę, każdy bo wiem, kto zajm uje się badaniem próchnicy, stara się jak najdokładniej oddzielić resztki roślinne od gleby, a więc tę uorganizowaną substancję organiczną, która mogłaby zakłócić w yniki analiz. Posługiwanie się więc w tych przypadkach pojęciem substancja organiczna jest tylko paraw a nem, za którym w ykonuje się różne nieodpowiedzialne prace.
Mam prośbę do projektodawców nom enklatury próchnicy [31], by nie
zapominali o języku polskim. Słów obcych, a w naszym przypadku w y rażenia łacińskiego humus, należałoby używać wówczas, gdyby brak było odpowiednika polskiego. Tymczasem w yraz próchnica jest dobrze znany zarówno pracownikom nauki, jak i praktykom rolnikom i nie ma potrze by zastępowania go humusem. Wypada może przypomnieć, że słowo próchnica wprowadził do polskiej literatu ry rolniczej O c z a p o w s k i [25] idąc śladem staropolskiego pisarza Haura, który w yrazu próchnica używał do określenia „szczątków po ostatecznym rozkładzie jakiejkolwiek istoty organicznej”.
LITERATURA
[1] В i e 1 с z i к o w a N. P.: Organiczeskoje wieszczestwo poczw razlicznoj stiepieni okulturiennosti. Agrochimija, 2, 1965, 98—109.
[2] B i r e c k i М., G a s t o ł J.: Influence of plants and soil freezing on the frac tional hum us composition of the soil and soil agregates. Rocz. glebozn., t. 14 dod., 1964, 59-72.
[3] B o r a t y ń s k i K., R o s z y k E.: Vergleichende Untersuchungen über einige Bestim m ungsm ethoden des organischen Kohlenstoffgehalts im Boden. Z. Pflanz. Düng. Bod., 84(129), z. 1-3, 1939, 133-137.
[4] B o r a t y ń s k i K., W i l k K.: Investigations in complex use of different ex- tractans (Na, (NH4)2F 2, Na4P 20 7) for extraction of organic complexes from soil. Studies about humus. Symposion Humus and Plant. P raha 1962, 27—42.
[5] B o r a t y ń s k i K., W i l k K.: Nowa metoda analizy funke jonowanej związków próchnicznych w glebach mineralnych. Zesz. prob. Post. Nauk roi., 40a, 1963, 157.
[6] C o o k e G. W., N a t t i n g l y E. G., W i l i a m s J. В.: Changes in the soil of a long, continued field experim ent at Saxm undham , Suffolk. J. Soil Sei., t. 9, 1958, nr 2, 298-306.
[7] C z u c h a j o w s k i L., K r z e c z e k J.: Udział chinonów w strukturze k w a sów* huminowych w świetle widm absorpcyjnych w podczerwieni nowych związków modelowych. Roez. glebozn., t. 16, 1966, z. 1, 3—23.
[8] D o b r z a ń s k i B.: Wpływ wieloletniego nawożenia na właściwości i żyzność lekkiej gleby bielicowej. Ann. UMCS Sec. XI, 1956, 19—30.
[9] D r o z d J., К o w a 1 i ń s к i S.: Profilowe zróżnicowanie składu próchnicy w glebach różnych kategorii użytkowych. Rocz. glebozn., t. 15, dod., 1963, 215-218.
[10] G ó r s k i М., K u s z e l e w s k i L.: Wpływ nawożenia organicznego i m ine ralnego na zawartość substancji organicznej i skład próchnicy glebowej w świetle 38-letnich doświadczeń w Skierniewicach. Rocz. glebozn., t. 13, 1963, z. 2, 323-341.
[11] I v e r s e n K.: Dänische Versuche m it Stalldünger und Konstdünger. Z. Acker- u. Pflanzenbau, t. 110, 1960, z. 1, 1—32.
[12] J a b ł o ń s k i В.: Badania nad dynam iką próchnicy w glebie lekkiej. Zmiany ilościowe. Zesz. probl. Post. Nauk roi., 40a, 1963, 125—140.
[13] J a h n - D e s b a c h W.: Der Einfluss unterschiedlicher Düngungsmassnahmen auf Boden und Pflanze in langjährigen Nährstoffm angelversuch in Thyrow bei Berlin. Z. Acker- u. Pflanzenbau, t. 114, 1961/62, 121—156.
[14] K l e s z c z y c k i A., K o z a k i e w i c z A., Ł a k o m i e ć I.: Porów nanie m e tod stosowanych w badaniach próchnicy gleb mineralnych. Rocz. glebozn., 1 .17, 1967, 229-241.
[15] K o z a k i e w i c z A.: Nowe poglądy na skład próchnicy niektórych typów gleb m ineralnych w świetle wyników uzyskanych zmodyfikowaną metodą Tiurina. Rocz. glebozn., t. 16, 1966, z. 1, 113—130.
[16] K u ź n i c k i F., S k ł o d o w s k i P.: Przem iany substancji organicznej w nie których typach gleb Polski. Rocz. glebozn., t. 19, 1968, z. 1, 175—180.
[17] M a i w a l d K.: Organische B estandtteile des Bodens. Handbuch der Boden lehre. В. 7, J. Springer Verlag, Berlin 1931, 113—204.
[18] M u s i e r o w i c z A.: Próchnica gleb. Wyd. II. PWRiL 1964.
[19] M u s i e r o w i c z A., S k o r u p s k a T.: F rakcje związków humusowych czar- noziemu, czarnych ziem i rędzin. Rocz. N auk roi., 91-A-l, 1966, 1—56.
[20] M u s i e r o w i c z A., S y t e к J.: F rakcja związków humusowych gleb b ru natnych i pseudobielicowych ornych wytworzonych z lessów. Rocz. Nauk roi., 91-A-l, 1966, 97-112.
[21] M u s i e r o w i c z A., C z e r w i ń s k a Z., S k o r u p s k a T., S y t e k J.: F ra k cjonowanie związków humusowych gleb metodami I. W. Tiurina i pirofosfora- nową М. M. Kononowej i Bielczikowej. Rocz. Nauk roi., 92-A -l, 1966, 1—25. [22] M u s i e r o w i c z A. i współpracownicy: Typologia własności gleb wytworzo
nych z glin zwałowych. Rocz. glebozn., t. 17, 1967, 29—129.
[23] M y ś k ó w W.: Przem iany błonnika w glebie. Wyniki doświadczeń modelo wych. Pam. puł., z. 36, 1969, 7—29.
[24] M y ś k ó w W.: Właściwości chemiczne i biologiczne substancji humusowych powstałych w czasie przem ian błonnika. Pam. puł., z. 36, 1969, 31—53.
[25] O c z a p o w s k i М.: Gospodarstwo wiejskie, t. I. Agronomia. Wyd. II, W ar szawa 1848.
[26] R o s z y k E.: Skład elem entarny kwasów huminowych z niektórych typów gleb. Zesz. nauk. WSR Wroc., R. 16, 1962, n r 49, 29-36.
[27] T e r l i k o w s k i F., S o z a ń s k i S., G o j o w E.: C : N stosunek w próch nicznych w arstw ach gleby. Rocz. Nauk roi., t. 27, 1932, 1—10.
[28] T r o j a n o w s k i J.: Biological degradation of lignin. International Biode- terioration Bulletin, 5(3), 1969, 119—124.
[29] T u r s k i R., F l i s M., M i s z t a l M.: Porównanie niektórych metod oznacza nia ogólnej ilości związków organicznych w glebie. Rocz. glebozn., t. 18, 1963, z. 2, 547-552.
[30] W a k s m a n S., Humus, origin, chemical composition and im portance in nature. London 1936.
[31] W o j c i e c h o w s k i J., N i k l e w s k i M., S z y m a ń s k i S., Ł o g i n o w W.: Projekt ujednolicenia zasad nom enklatury humusu. Rocz. glebozn., t. 15, dod. 483-491.
