ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE T. XXIII, Z. 1, WARSZAWA 1972
A L IN A K A B A T A -P E N D IA S
CHEMICZNY SKŁAD ROZTWORÓW GLEBOWYCH L aboratorium M ik roelem en tów IU N G w P u ław ach
W STĘP
P obieranie składników glebow ych przez rośliny uzależnione jest od ich zaw artości w glebie, a także od intensyw ności ich przechodzenia z form zw iązanych lub zasorbow anych do roztw oru glebowego. Na ogół p rzy jm u je się, że stężenie poszczególnych jonów w roztw orze glebow ym jest ch arak tery sty czne dla określonych gleb i nie ulega istotnym zmianom, poniew aż pozostaje ono w stanie rów now agi w ym iennej z fazą stałą [2. 11, 14].
W apń jest najczęściej dom inującym jonem w roztw orach glebowych, chociaż w ystęp u je w różnych stężeniach rzędu 0,001 do 0,1 m ola na litr [12, 13, 15]. Stosunek stężenia jonów określonego p ierw iastk a w roztw orze do stężenia jonów w apnia i m agnezu, w yrażony wzorem:
aM ! \ = A R M
gdzie:
a — stężenie m olarne pierw iastka,
M — k a tio n p ierw iastk a jedno wartościowego,
A R — stosun ek stężenia m olam ego lub w skaźnik aktyw ności, w a n
gielskim A ctivity Ratio,
A R M — stosunek stężenia m oralnego k atio nu M do kationów Ca i Mg,
p rzy ję ty jest za w skaźnik jego aktyw ności. W artości tego w skaźnika w y k azują korelację z pobieraniem danego p ierw iastka przez rośliny, co stw ierdzono najczęściej w p rzyp ad k u potasu [1, 2, 14].
W celu poznania intensyw ności rozpuszczania się niektó rych m ikro elem entów oraz głów nych składników chem icznych w ykonano pom iar ich zaw artości w roztw orach glebow ych. Stężenie chem icznych składników pokarm ow ych w roztw orach glebow ych jest bardzo istotną w łaściwością gleby, k tó ra w dużym stopniu może w pływ ać na niedobór lub toksycz ność określonego pierw iastka.
M A TER IAŁ I M ETO DYKA B A D A Ń
Do bad ań pobrano próbki z w yróżnionych poziom ów genetycznych trzech gleb ty p u brunatnego, w ytw orzonych z w apienia kredow ego (rę dzina), g ran itu i bazaltu. G leby te zostały opisane szczegółowo w poprzed nich pracach [8-10].
P o w ietrznie suche próbki gleb, przesiane przez 2-m ilim etrow e sito, oraz próbki skał m acierzystych, rozdrobnione do ziarn o średnicy 0,5 cm, um ieszczano w specjalnych pojem nikach (po 250 g) i naw ilżano do u sta lonej poprzednio ,,polow ej” pojem ności w odnej. P róbki glebowe w szczel nie zam kniętych pojem nikach w staw iano na okres 3 dni do term o sta tu o tem p eratu rze 25°C, następnie odw irow yw ano przez 20 min, przy 3000 obr/m in, na w irów ce firm y H. Janetzki, ty p K-50 [12]. P róbki gle bowe były przygotow ane w 4 pow tórzeniach, a otrzym any z nich roztw ór glebow y łączono przed w ykonaniem analiz chem icznych.
W roztw orze glebow ym oznaczano zaw artość Ca, Mg, M n i Zn m etodą sp ek tro m etrii absorpcji atom ow ej [17] oraz К i Na m etodą fotopłom ie- niową. N atom iast m ikroelem enty (Cu, Co, Mo, B) i Fe oznaczano m eto dam i sp ektrofotom etrycznym i [7].
W YNIK I I D Y SK U SJA
Ilość odw irow anego roztw oru glebowego zależy od pojem ności wodnej gleb oraz od ich składu m echanicznego i m ineralnego [12, 13]. N ajm n iej sze ilości roztw oru, które stanow iły 26-35% wyjściow ej w ilgotności gleby, otrzym ano z próbek rędziny (tab. 1), w której stw ierdzono dużą zaw artość
T a b e l a 1 I l o tt ro z tw o ru odw irow anego z ró ż n y c h p ró b e k glebow ych po 3 d n ia c h i n k u b a c j i
C o n t r i f u g a t i o n o f s o l u t i o n from v a r i o u s s o i l sam p les a f t e r 3 d a y s o f in c u b a t i o n
G leb a i poziom S o i l h o riz o n G łębokość p o b r a n ia p ró b k i D epth o f sam p lin g cm W ilg o tn o ść w % pow. s u c h e j p r ó b k i M o istu re c o n te n t i n p e r c e n t o f a i r - d r y sam ple pH ro z tw o ru o f s o l u t i o n O trzym ano z 1 kg g le b y O b ta in e d from 1 kg s o l i w ml i n ml w % w ilg o tn o ś ć i n p e r c e n t m o is tu re R ęd z in a *1 5 -1 5 5 9 ,6 7 ,5 184 50,8 /ВА 2 0-3 0 6 9 ,6 8 ,2 248 3 5 ,6 С > 50 3 0 ,0 7 ,9 30 2 6 ,7 G leb a 5-2 5 4 9 ,0 7 .3 314 6 4 ,1 " g ra n ito w a ” / В / 30-45 4 0 ,2 6 ,2 277 6 8 ,9 с > 70 2 2 ,0 7 , 4 170 7 7 ,2 G leba A1 5-25 3 7 ,8 6 ,9 204 5 4 ,0 '• b a z a lt owa” / в / 2 5 -6 0 2 9 ,2 7 , 0 166 5 6 ,8 с > 80 1 4 ,0 6 ,6 107 7 6 ,4
C h em iczn y skład roztw orów gleb ow ych 5
m o ntm orylonitu oraz m inerałów o pakietach m ieszanych [8]. N atom iast najw iększy uzysk roztw oru, stanow iący 64-67% w ilgotności glebow ej, otrzym ano z próbek gleby w ytw orzonej na granicie, w której m in erały ilaste reprezentow ane są głównie przez kaolinit i illit [9]. Odczyn roztw oru glebowego w ykazuje w artości zbliżone do oznaczonego pH gleby w w o dzie i odpow iada obojętnej do słabo zasadow ej reakcji (tab. 1). R e i n- t a m [16] stw ierdził rów nież podobny zakres zm ienności odczynu w ody gruntow ej gleb m ineralnych.
GŁÓWNE SKŁADNIKI CHEMICZNE
Stężenie głów nych składników chem icznych w roztw orach glebow ych jest bardzo zróżnicow ane (tab. 2). Zaw artość w apnia w roztw orach w y k a zuje najw iększe w ah an ia od stężenia rzędu 0,01 m ola X 10~3/1 w próbkach T a b e l a 2 S k ła d ro ztw orów glebow ych z ró ż n y c h pozionów / s o l e x 10" ^ / 1 /
C o a p o e itio n o f s o i l s o l u t i o n f o r v a r i o u s h o r iz o n s /M o le s x 10“^ / 1 / G le b a i poziom S o i l t o r i c o n c a E Ha H N -P K\ d e l M r-i O О »H со я и Ca x 1 0 0 13 м N С\1 \ r*ч М ^ 3 $ а a b a b a b a b S ę d z in a ^2 /В / С 380 131 5* 9 .4 8 3 .2 7 1 ,3 4 4 .2 0 .9 0 .7 0,17 0 ,0 4 0 ,0 4 7 ,6 2 ,0 0 ,2 0 0 ,0 6 0 ,0 9 9 ,6 1 9 ,0 1 2 ,9 0 ,4 1 0 ,8 3 0 ,5 6 1 0 ,2 5 4 ,2 0 2 ,0 3 92 82 66 0 ,0 2 1 0 ,0 0 2 0 ,0 6 5 G leba A-, " g ra n ito w a " ^ С 31 1 .3 1 .1 0 ,7 7 0 ,0 3 3 0 ,0 2 6 3 ,2 0 ,2 0 ,2 0 ,1 3 0 ,0 1 0 ,0 1 4 .4 0 ,2 0 ,4 0 ,1 1 0 ,0 1 0 ,0 1 2 ,6 0 ,6 0 ,6 0 ,1 1 0,03 0 .0 3 1 ,1 2 0 ,0 8 0 ,0 8 69 42 46 0 ,1 2 2 0 ,2 9 1 0 ,2 3 3 , C ie b a A-, 1 “ b a M lto w a " /B/ i c I 1 1 15 42 12 0 .3 6 1 ,0 6 0 ,3 0 1 ,1 2 ,3 0 ,8 0 ,0 5 0 ,0 9 0,03 0 ,3 0 ,4 1 ,4 0 ,0 1 0 ,0 1 0 ,0 4 0 ,3 2 ,1 0,7 0 ,0 2 0 ,0 9 0 ,0 3 0 ,4 4 1,25 0 ,4 0 82 84 75 0 ,0 2 4 0 ,0 0 9 0 ,1 2 1 a - stę ż e n i© p ie rw ia s tk ó w w ro z tw o rz e w m g /l c o n c e n t r a t i o n o f e le m e n ts i n 's o l u t i o n i n a g /1 b - z a w a rto ść p ie rw ia stk ó w w ro z tw o rz e w m olach x 1 0 " ^ /1 c o n te n t o f e le m e n ts i n e o l u t i o a i n M oles x 10-3/1
z poziomów (В) i С gleby w ytw orzonej z g ran itu do stężenia rzędu 10 moli X 10_3/1 w górnym poziomie rędziny. Znacznie m niejszym w ah a niom podlega zaw artość m agnezu, potasu i sodu w badanych raztw orach. Stężenie sodu w porów naniu z zaw artością potasu i m agnezu w roztw o rach jest dosyć wysokie, co należy tłum aczyć stosunkow o słabą zdolno ścią w iązania tego p ierw iastk a przez kom pleksy sorpcyjne. Le R o u x i S u m n e r [14] zaobserw ow ali rów nież zw iększoną rozpuszczalność sodu przy badaniach gleb N atalu. N ajw iększe stężenia kationów w y stę p u ją w roztw orach w ydzielonych z różnych poziomów rędziny, przy czym
dom inującym składnikiem jest w apń, k tó ry stanow i od 66 do 92% m olow e go stężenia sum y kationów (tab. 2). P rocentow y udział w apnia w roztw o rach z różnych poziomów gleby w ytw orzonej z b azaltu jest rów nież w y soki i mieści się w granicach od 75 do 84%. N atom iast w zględna zaw artość w apnia w roztw orze gleby w ytw orzonej z g ran itu jest raczej niska i z w y jątk iem próbki pow ierzchniow ej spada poniżej 50%. R e i n t a m [16] podaje podobne proporcje w ystępow ania głów nych składników che m icznych w wodach gruntow ych i lizym etrow ych różnych typów gleb. W skaźnik aktyw ności jonów p otasu (A R K), obliczony dla poszczegól nych roztworów” glebowych, w ykazuje stosunkow o duże w ah ania w za kresie w artości od 0,002 do 0,29 (m ola/l)1/2. Zgodnie ze zdaniem A d d i- s c o t t a [1] oraz Le R o u x i S u m m e r a [15] w arto ści A R K ko re lu ją ściśle z w artościam i stosunku ilości do aktyw ności jonów potasu (Q/I) w glebie oraz z zaw artością potasu w ym iennego i są dobrym w skaź nikiem przysw ajalności potasu przez rośliny. O pierając się na obliczonych w artościach dla poszczególnych poziomów badanych gleb m ożna w niosko wać, że potas z gleby w ytw orzonej na granicie jest łatw iej dostępny dla roślin niż potas z rędziny, przypuszczalnie w w yn iku in te rre a k cji zacho dzącej m iędzy jonam i tego p ierw iastka a jonam i w apnia i m agnezu.
MIKROELEMENTY
H o d g s o n , G e e r i n g i N o r v e i l podjęli jedne z pierw szych prac dotyczących w ystępow ania m ikroelem entów w roztw orach glebo w ych [4-6]. A utorzy ci w ykazali, że zakres stężeń Mn, Zn, Cu i Co w roz tw orach glebow ych różnicuje się w dużym stopniu w zależności od ty p u gleb oraz że m iedź i m angan w y stęp u ją w roztw orze glebow ym głów nie w form ie połączeń chelatow ych.
Stężenie m ikroelem entów oraz żelaza w badanych roztw orach różnych poziomów glebow ych różnicuje się w m niejszym stopniu niż zaw artość głów nych składników chem icznych.
Ż e l a z o . Stężenie żelaza w roztw orze rędziny oraz gleby w ytw orzo nej z g ran itu w zrasta w głębszych poziomach, n atom iast w glebie w ytw o rzonej z bazaltu jest w yraźnie podwyższone w poziomie pow ierzchnio wym (tab. 3). Na ogół najw iększa rozpuszczalność żelaza przypada na glebę granitow ą, stanow iąc 0,01 do 0,03% ogólnej zaw artości tego p ier w iastka. Rozpuszczalność żelaza w obu pozostałych glebach jest znacznie m niejsza i mieści się w granicach 0,001 do 0,007%.
W yraźny w zrost stężenia żelaza w roztw orach glebow ych poziomów rędziny i gleby granitow ej łączy się ze spadkiem zaw artości w apnia i m a gnezu w tych roztw orach (tab. 2). N atom iast rozpuszczalność żelaza w roz tw orze gleby bazaltow ej nie w ykazuje w spom nianej zależności. Istotn y w pływ na rozpuszczalność różnych form żelaza w yw iera ponadto
poten-C hem iczny skład roztw orów g leb ow ych 7
T a b e l a Z a w a rto ść a ik ro e le m e n tó w w ro z tw o ra c h glebow ych
’o n c e n t r a t i o n o f m i c r o n u t r i e n t s i n s o i l s o l u t i o r G leb a i poziom C< Zaw ar D ntent to ś ć w r o z tw o rz e WyUg/1 o f s o i l ß o l u t i o n i n ^ug/1 Z aw a rto ść w ro z tw o rz e w % c a ł k o w i t e j z a w a r to ś c i w g l e b i e C o n te n t o f s o i l s o l u t i o n i n p e r c e n t o f s o i l c o m p o s itio n S o i l h o r iz o n Pe Un Zn Cu Co Mo В © о 7
*3
*1Aд о Ч S O ° 1 4 о о ° f l о о !5 R ę d z in a /В / С 150 202 875 760 81 125 270 209 225 135 73 86 5 ,4 1 .9 1 .0 2 ,7 8 ,0 6 ,3 880 360 39 0 ,2 0 ,2 0 ,7 3 ,7 1 ,0 1 ,0 1 .7 3 .7 1 ,6 9 .8 6 ,0 3 ,3 1 .6 0 .5 0 ,2 1 ,8 1 1 ,1 3 ,8 1 ,3 0 1 ,0 5 0 ,0 4 G leb a A-. " g r a n i t o - Â, wa" / B / С 398 1260 1680 32 108 59 150 116 129 78 55 67 0 ,6 0 ,4 0 ,3 6 , 4 2 ,3 0 ,8 290 318 448 1 .3 3 .4 2 ,3 0 ,1 0 ,8 овз 9 ,5 8 .4 4 .4 38 j 7 3 0 ,4 1 7 ,9 0 ,8 0 ,3 0 ,1 2 ,0 2 ,1 1 .3 0 ,1 4 0 ,2 2 0 ,3 4 G leb a A-, " b a z a l t o - Л / wa" ' ' 0 549 271 186 98 240 186 73 60 168 28 11 26 0 ,3 1 ,3 1 ,2 1 ,6 3 ,0 4 ,6 67 138 116 0 ,4 0 ,2 0 ,1 0 ,3 0 ,7 0 ,1 1 .7 1 .4 1 .4 2 ,0 0 ,7 0 ,7 .. 0 ,1 0 ,3 0 ,1 0 ,2 0 ,3 0 ,5 0*07j
0 ,1 2 1 0 ,0 5j
T a b e l a ^ 3 4 ik ro elem en ty w r o z tw o ra c h glebow ych z ró ż n y c h poziomów /m o le z 10” ^ / 1 /M ik ro e le m e n ts i n s o i l s o l u t i o n o f v a r i o u s h o r iz o n s /M o le s x 10“ 6/ 1 / G leb a i poziom S o i l , h o r iz o n в Fe Мл Zn Cu Со Mo Suma k a tio n ó w T o t a l c a t i o n s R ę d z in a A1 8 1 ,3 2 ,6 3 1 3 ,8 3 4 ,1 2 2 ,1 2 0 ,0 9 2 0 ,0 2 8 2 2 ,8 7 /В / 3 3 ,3 3 ,6 1 1 ,4 1 3 ,1 9 1 .1 4 0,032 0 ,0 8 3 9 ,4 7 С 3 ,6 15s 66 2 ,4 5 3 ,4 1 1 ,3 5 0 ,0 1 7 0 ,0 6 6 2 2 ,9 5 G leb a ■^1 2 6 ,3 7 ,1 3 0 ,5 8 2 ,2 9 1 ,2 2 0 ,0 1 0 0 ,0 6 7 1 1 .3 0 " g r a n ito w a " / В / 2 9 ,4 2 2 ,5 6 1 ,9 6 1 ,7 7 0 ,8 6 0 ,0 0 6 0 ,0 2 0 2 6 ,4 0 с 4 1 ,4 3 0 ,0 3 1 ,0 7 1 ,9 7 1 ,0 5 0 ,0 0 4 0 ,0 0 3 3 4 ,1 8 G le b a A1 6 ,2 9 ,8 3 1 ,7 8 1 ,1 1 0 ,4 3 0 ,0 0 5 0 ,0 1 6 1 3 ,1 7 "b a z a lto w a " / В / 1 2 ,8 4 ,8 5 4 ,3 6 0 ,9 2 0 ,1 8 0 ,0 2 1 0 ,0 3 1 1 0 ,3 6 с 1 1 0 ,7 3 ,3 3 3 ,3 9 -S 56 0 ,4 1 0 ,0 2 0 0 ,0 4 3
9,7f-cjał oksydacyjno-redukcyjny. Poniew aż nie przeprow adzono pom iarów w ty m zakresie, b rak jest licznych danych do w yciągnięcia w niosków w od niesieniu do badanego m ateriału glebowego.
M olarne stężenie żelaza w roztw orach glebow ych jest na ogół duże i w p rzy p adk u niektórych poziomów glebow ych przew yższa 50% sum y w szystkich m etali ciężkich (tab. 4).
M a n g a n . Zaw artość m anganu w roztw orze glebow ym jest stosun kowo duża i w pow ierzchniow ym poziom ie rędziny przew yższa n aw et ilość żelaza (tab. 3). W obu pozostałych glebach ty p u b ru natnego zaznacza
się w yraźn y w zrost stężenia m anganu w roztw orze w ydzielonym z pozio m ów bru n atn ien ia. Poniew aż stw ierdzono zw iększoną rozpuszczalność m anganu w poziomie (В ) gleby granitow ej pod w pływ em ługow ania roz tw orem szczaw ianu am onu [9], należy przypuszczać, że p ierw iastek ten jest zw iązany z bezpostaciow ym i glinokrzem ianam i.
Rozpuszczalność m angan u w sto su n ku do jego zaw artości w glebie (tab. 3) jest najw yższa w rędzinie i w ynosi od 0,01 do 0,037%. W pozo stałych obu glebach w artość ta mieści się w granicach od 0,001 do 0,008%, przy czym najw yższy procent przypada na poziom y b ru n atn ien ia. Stęże nie m anganu w aha się w dość szerokich granicach w yznaczonych w a r tościam i rzędu 0,1 do 10 moli X 10-6/l (tab. 4).
C y n k . Zaw artość cynku w roztw orach glebow ych jest rów nież dość duża i odpow iada zakresom stężeń tego pierw iastka, jakie H o d g s o n i inni [5] otrzym ali dla n iektórych gleb gliniastych przy zastosow aniu roz tw o ru O.Oln CaCl2. Zgodnie z badaniam i C a r r o l l a i L o n e r a g a n a
[3] optym alne dla w zrostu roślin stężenie cynku w pożyw kach k u ltu r w od nych w ynosi 0,25 mola X 10_6/1. M olarne stężenie cynku w badanych roz tw orach glebow ych (tab. 4) przew yższa podaną w artość, n ie przekracza jed n ak zaw artości toksycznych, w ym ienianych przez tych sam ych au to rów [3].
Stężenie cynku w roztw orze glebow ym jest duże. zwłaszcza w glebie w ytw orzonej z granitu, gdzie w poziomie pow ierzchniow ym osiąga p ra w ie 0,1% ogólnej zaw artości tego pierw iastka. N atom iast w rędzinie i w glebie w ytw orzonej z bazaltu rozpuszczalność cynku w roztw orze mieści się w granicach od 0,014 do 0,037% (tab. 3).
M i e d ź . Stężenie miedzi w roztw orze glebow ym nie w ykazuje reg u larnej zmienności w poszczególnych profilach glebowych. N ajw iększa za w artość m iedzi przypada na pow ierzchniow e poziom y rędziny oraz gleby granitow ej, gdy tym czasem w glebie w ytw orzonej z bazaltu stw ierdzono stosunkow o m ale stężenie tegO' p ierw iastka, zwłaszcza w roztw orze u z y
skanym z poziomu b ru n atn ien ia (tab. 3).
Miedź odznacza się najw yższym stopniem rozpuszczalności spośród innych badanych m ikroelem entów . Rozpuszczalność tego p ierw iastka w roztw orze gleby w ytw orzonej z g ran itu stanow i od 0.17 do 0.38% jego cał kow itej zaw artości, n atom iast w glebie bazaltow ej spada do w artości od 0,007 do 0.02%. Na uw agę zasługuje fakt, że stężenia tego p ierw iastka są stosunkow o mało zróżnicow ane i dla pow ierzchniow ych poziomów b ad a nych gleb m ieszczą się w granicach od 0,43 do 2.12 moli X 10_6/1 (tab. 4). K o b a l t . Zaw artość kobaltu w roztw orach badanych gleb mieści się w granicach od 0.3 do 5,4 ug/1 i odpow iada w artościom podaw anym przez H o d g s o n a i in. [5] dla różnego rodzaju gleb. N ajw iększe stężenie ko b altu w y stęp uje w roztw orach w ydzielonych z pow ierzchniow ych
pozio-C hem iczny skład roztw orów g leb ow ych 9
m ów rędziny oraz gleby w ytw orzonej z g ran itu (tab. 3). P rzyczyną pod wyższonej k oncentracji kobaltu w roztw orach z pow ierzchniow ych pozio m ów gleb jest w zrost rozpuszczalności tego p ierw iastka związanego w
form ach chelatow ych. Jed n ak że G e e r i n g i H o d g s o n [4, 5]
stw ierdzili, że kom pleksow anie kobaltu w roztw orze glebow ym jest znacz nie m niejsze w porów naniu z m iedzią i m anganem . Stężenie k obaltu w roztw orze z poziom u akum ulacyjnego gleby w ytw orzonej z bazaltu jest czterokrotnie m niejsze niż w roztw orach głębszych poziomów.
Rozpuszczalność kobaltu w yrażona w procentach ogólnej jego zaw ar tości w glebie jest na ogół niska, przy czym najw yższe w artości od 0.002 do 0,016% przy p ad ają na rędzinę, a najniższe, bo od 0,001 do 0,003% — na glebę bazaltow ą (tab. 3). Stężenie k obaltu w roztw orze glebow ym jest b a r dzo m ałe i m ieści się w zakresie 0,004-0,09 m ola X 10_6/1 (tab. 4).
M o l i b d e n . Zaw artość m olibdenu w roztw orach otrzym anych z róż nych poziomów badanych gleb mieści się w granicach od 0,8 do 8 [ig/l (tab. 3). Na ogół nie zaznacza się żadna regularność w zróżnicow aniu stę żenia tego pierw iastka w roztw orach z poszczególnych poziomów glebo wych. Na uw agę zasługuje jedynie w yraźnie podw yższona rozpuszczal ność m olibdenu w poziom ie (В ) rędziny, stanow iąca aż 0,11% ogólnej za w artości tego p ierw iastka (tab. 3). Poza ty m rozpuszczalność m olibdenu w roztw orze rędziny i gleby w ytw orzonej z g ran itu mieści się w zakresie od 0,01 do 0,02%, a w glebie w ytw orzonej z bazaltu m aleje do w artości od 0,002 do 0,005%.
Stężenie m olibdenu w roztw orach glebow ych jest na ogół bardzo m ałe i m ieści się w zakresie od 0,008 do 0,08 mola X 10” 6/1 (tab. 4).
В o r. Zaw artość boru w roztw orach glebow ych jest stosunkow o duża i z w yjątk iem dwóch próbek badanych gleb odpow iada wielkości rzędu 100 ix g/l (tab. 3). Stężenie tego pierw iastk a w roztw orach z różnych pozio mów glebow ych w ykazuje niereg u larn ą zmienność. Na uw agę zasługuje jedynie silne obniżenie ilości boru w roztw orach otrzym anych ze skały w apiennej oraz z powierzchniow ego poziom u gleby w ytw orzonej z ba zaltu.
Rozpuszczalność boru w stosunku do jego w ystępow ania w glebie jest bardzo zróżnicow ana i mieści się w granicach od 0,04 do 1,30% w rędzinie oraz w zakresie 0,05-0,34% w obu pozostałych glebach. Pom im o łatw ej rozpuszczalności związków boru w wodzie procentow a zaw artość tego p ierw iastk a w roztw orach glebow ych w stosunku do w ystępow ania w gle bie nie jest duża. N atom iast stężenie boru w roztw orach jest najw yższe w porów naniu z pozostałym i m ikroelem entam i i wyznaczone jest przez za k res rzędu 1 do 10 moli X 10~6/1 (tab. 4).
Sum aryczne stężenie m olarne kationów m etali ciężkich w roztw o rach badanych gleb jest mało zróżnicow ane i mieści się w granicach od
9 do 34 moli X 10-6/l (tab. 4). Na ogół żelazo stanow i najw iększą pro centow ą część sum y kationów w ystęp u jących w roztw orach glebowych, a jego stężenie mieści się w granicach 1-10 moli X 10~6/1. Z akresy stężeń m olarnych m anganu, cynku i m iedzi są dosyć zbliżone i wyznaczone w ielkościam i rzędu 0,1 do 1 m ola X 10-6/l. N atom iast procentow y udział kobaltu i m olibdenu w stosunku do sum y w szystkich kationów m etali ciężkich rozpuszczonych w roztw orze glebow ym jest bardzo m ały. S tę żenie tych p ierw iastków m ieści się w zakresie rzędu 0,001 do 0,01 m o la X 10“ 6/1.
W celu poznania możliwości określenia aktyw ności jonów poszczegól nych m ikroelem entów w roztw orze glebow ym przeprow adzono oblicze nia w skaźnika A R dla każdego pierw iastka. O trzym ane w artości (nie zamieszczone w publikacji) odznaczały się bardzo dużym rozrzutem i nie w ykazyw ały żadnej regularności. Na podstaw ie tych w yników m ożna przypuszczać, że stężenie jonów w apnia i m agnezu w roztw orach glebo w ych nie jest głów nym czynnikiem regulującym rozpuszczalność m ikro elem entów .
Poniew aż na badanych glebach prow adzone było dośw iadczenie w a zonowe w zakresie pobierania m ikroelem entów przez koniczynę [10], po rów nano intensyw ność pobierania tych składników przez rośliny z ich rozpuszczalnością w roztw orach glebowych. W tym celu obliczono w skaź nik rozpuszczalności m ikroelem entów w roztw orze (I. S.) ze stosunku stę-T a b e l a 5 Êredni stosunek rozpuszczalności mikroelementów do ich pobierania
przez koniesynę z różnych pozioaów trzech gleb
Average ratio of micronutriont solubility to their uptake by cioVer from various horizons of throe sells
Fe Kg Cu Со Mo B
pobranie przeг roślinę z ICO j ^ e e i k o w i ta zawartość w glebie uptake by clover x 100 ^ ^ total contcnt in soil
0 ,3 3 0,54 2,03 0,08. 0 f72 2,15
zawartość w roztworze i 100 - j ą całkowita zawartość v gle^i© content in solation x 100 т p total content in soil
0,89* 0,88* 1 2 ,1 6 * 0 ,* 4 * 0 ,2 6 * 0,57
0 ,0 2 6 0 ,0 1 6 0,059 0,055 0,036 0,17
* podane liczby są zmniejszone przez pomnożenie z 10 given figures are multiplied by 10”
C hem iczny skład roztw orów g leb o w y ch 11
żenią danego p ierw iastk a w roztw orze do jego całkow itej zaw artości w glebie oraz w skaźnik pobierania przez roślinę (I. U.) ze stosunku ogólne go pobrania m ikroelem entu do jego całkow itej zaw artości w glebie (tab. 5). S tosunek obu obliczonych w skaźników m ieści się w granicach rzędu 0,01 dla kationów m etali ciężkich oraz odpow iada w artości rzędu 0,1 dla boru. M ała zm ienność w artości stosunku I.S./I.U. dla poszczegól nych m ikroelem entów (z w y jątk iem boru) w skazuje na zależność m iędzy intensyw nością pobierania m ikroelem entów przez koniczynę a rozpusz czalnością ich w roztw orach glebowych.
ZAK OŃCZENIE
Z aw artość kationów w roztw orze glebow ym jest ch arakterystyczn a dla określonego poziom u oraz ty p u i rodzaju gleby. Z akres stężenia mo- larnego poszczególnych głów nych składników chem icznych w aha się w dość dużych granicach: od 0,01 do 1 m ola X 10-3/l. Sum aryczne stężenie kationów (Ca, Mg, K, Na) w m olach X 1 0"3/l w ynosi dla poszczególnych gleb kolejno: dla rędziny — 2-10. dla gleby w ytw orzonej z g ran itu — 0,08-1,1, dla gleby w ytw orzonej z b azaltu — 0,4-1,2. N ajw iększe stęże nia ty ch kationów w roztw orze p rzy p ad ają na poziom b ru n atn ien ia gleby w ytw orzonej z b azaltu oraz na poziom y akum ulacyjne obu pozostałych gleb. W apń jest na ogół dom inującym kationem w roztw orach glebow ych. Z akres stężeń tego p ierw iastk a jest jed n ak bardzo zm ienny i w ynosi od 0,026 do 1,06 m ola X 10-3/l dla gleb niew ęglanow ych oraz od 1,3 do 9,3 moli X 10“ 3/1 dla rędziny.
Sum aryczne stężenie kationów m etali ciężkich (Fe, Mn, Zn, Cu, Co, Mo) jest znacznie m niej zróżnicow ane i odpow iada dla w szystkich gleb w przybliżeniu rzędow i 10 moli X 10_6/1. Żelazo jest najczęściej prze w ażającym składnikiem spośród tych kationów . Bor w y stępu je w roztw o rach glebow ych na ogół w najw iększych stężeniach, które mieszczą się w granicach rzędu 1-10 moli X 10 61.
Szereg stężenia m olarnego badanych m ikroelem entów w roztw orze glebowym , ustalony na podstaw ie średnich w artości, przedstaw ia się na stępująco:
В > Fe > Mn > Zn > Cu > Mo > Co
N atom iast intensyw ność rozpuszczania się tych składników w yrażona procentow ym stosunkiem ich zaw artości w roztw orze do w ystępow ania w suchej m asie glebowej układa się w n astęp ujący szereg:
Cu > Zn > Fe > Mn > Co > В > Mo
Intensyw ność pobierania m ikroelem entów przez koniczynę w skazuje pew ną zależność od ich stężenia w roztw orze glebowym . W oparciu o
przeprow adzone badania m ożna przypuszczać, że w szystkie poziom y gle bowe, któ ry ch roztw ory w odne zaw ierają rozpuszczone związki chem icz nych składników pokarm ow ych, m ogą być ich źródłem dla roślin.
P r z e d s t a w i o n e badania b y ł y c zę ś c io w o fi n a n s o w a n e p r z e z M i n is t e r s t w o R o ln ic t w a U S A w ra m a ch u m o w y p o l s k o - a m e r y k a ń s k i e j . P a n T. T a r l o w s k i w y k o n a ł prace te ch n iczn e z w i ą z a n e z częś cią d o św ia d c z a ln ą . A u t o r k a w y r a ż a p o d z i ę k o w a n i e za ud zielo ną po moc.
LIT ER A TU R A
[1] A d d i s c o t t Т. M.: The potassium Q/I relation sh ip s of soils g iv en d ifferen t К m anuring. J. A gric. Sei. Camb., t. 74, 1970, s. 131-137.
[2] B e c k e t t P. H. T.: A ctiv ity co efficien ts for stu d ies on so il potassium . A gro-chim ica, t. 9, 1965, s. 150-153.
[3] C a r r o l l M. D., L o n e r a g a n J. F.: R esponse of plan t sp ecies to co n cen tra tions of zinc in solution. A ustr. J. Agric. Res., t. 19, 1968, s. 859-868.
[4] G c e r i n g H. R., H o d g s o n J. F., S d a n о C.: M icronutrient cation co m p lex es in soil solution. S o il Sei. Soc. Am. Proc., t. 33, 1969, s. 81-85.
[5] H o d g s o n J. F., G e e r i n g H. R., N o r v e i l W. A.: M icronutrient cation com p lexes in so il solution. S oil Sei. Soc. Am . Proc., 1, 29, 1965, s. 665-669. [6] H o d g s o n J. F., L i n d s a y W. L.. T r i e r w e i l e r J. F.: M icronutrient
cation com p lexin g in soil solution. S oil Sei. Soc. Am. Proc., t. 30, 1966, s. 723-726. [7] K a b a t a A.: P rzegląd fotom etryczn ych m etod oznaczania m ik ro elem en tó w
w roślin ach i w glebach. Pam . pul., z. 3, 19G1, s. 81-91.
[8] K a b a t a - P e n d i a s A.: L cach in g of som e ch em ical con stitu en ts from colum ns w ith rendzina soil. P olish J. of Soil Sei., t. 1, 1968, s. 103-109.
{9] K a b a t a - P e n d i a s A.: M odelow e d ośw iad czen ie z łu gow an iem m ik ro- i m a- k rosk ład n ik ów ch em icznych z gleb y w ytw orzon ej na granicie. Pam . puł., z. 38, 1969, s. 111-137.
[10] K a b a t a - P e n d i a s A.: P ob ieran ie m ik ro elem en tó w przez k on iczyn ę z róż nych poziom ów gleb ow ych . Pam . puł., z. 45, 1971, 127-145.
[11] K a b a t a - P e n d i a s A.: In flu e n te of clover grow th and in cubation on the trace elem en ts in soil solution of rendzina. Rocz. glebozn., t. 22, 1970, 91-97. [12] K a b a t a - P e n d i a s Л., T a r ł o w s k a P.: W yd zielan ie roztw orów ’ g le b o
w ych m etodą w irow an ia. Rocz. glebozn., t. 21, 1970, 457-461.
[13| K o m a r o w a N. A.: M ietody w y d iclcn ija p o czw ien n ych rastw orow . F izy k o - -ch im icz esk ije m ietod y issled o w a n ija poczw . M oskw a 1968, s. 7-31.
[14] L e R o u x J., S u m n e r M. F-.: Stuc'ies on the roil solu tion of variou s N atal soils. Geoderm a, t. 1, 1967. s. 125-130.
[15] L e R o u x J., S u m n e r M. E.: L abile potassium in soils. Factors a ffectin g the q u a n tity -in te n sity (Q/I) param eters. S o il Sei., t. 106. 1968, s. 35-41.
[16] R e i n t a m L.: O m in icrah icm so sta w ie gru n tow ych i lizim ietriczesk ich w od n ickotorych poczw E stonii. Sbor. naucz, trudów Est. siolskoch. A kad., t. 62, 1969, s. 54-70.
C hem iczny skład roztw orów gleb ow ych 13 А. КАБАТА-ПЭНДИАС Х И М И Ч ЕС К И Й СОСТАВ П О Ч ВЕН Н Ы Х РА С ТВО РО В Л аборатория М икроэлементов И.А.У. и П. в П улавах Р е з ю м е О п ределен о хим ич еский состав почвенны х растворов, п ол уч ен н ы х из р а з н ы х горизонтов б ур ы х почв обр азов авш и хся из р азн ы х м атеринских пород (известняка, гранита, базальта). Растворы получено цен треф уги рован и ем после 3 -дн ев н ой инк убации у в л а ж н ен н ы х почвенны х образцов. П ределы концентрации в сех катионов, равно как и их количествен ны е соотнош ения, бы ли для к аж д ого почвенного горизонта различны . С уммарная конц ентрац ия главны х хи м и ч еск и х элем ентов (Ca, Mg, К, Na) в ы р аж ен н ая в м ол ях X Ю-3/л, кол ебал ась дл я отдельны х почв в сл едую щ и х п р ед ел а х зн а чений: для рендзи ны 2-10, для почвы обр азовавш ейся из гранита 0,08-1,1, для почвы образов авш ейся и з базальта 0,4-1,2. Н аивы сш ая концентрация эти х к а тионов в растворе бы ла обн а р у ж ен а в горизонте бурения почвы обр азов ав ш ейся из базальта и в аккум уляционном горизонте д в у х остальны х почв. К альц и й обы чно является дом инирую щ им катионом п очвенны х растворов. О д нако п ределы концентрации этого элем ента очень изм енчивы и составляю т от 0,026 до 1,06 молей X Ю_3/л для н екарбон атны х почв и от 1,3 до 9,3 м олей и 1 0_3/л дл я рендзи ны . Суммарная концентрация т я ж ел ы х м еталл и ч еск и х катионов (Fe, Mn, Zn, Cu, Co, Mo) зам етно м енее д и ф ф ер ен ц и р о в а н а и во в сех почв ах бл и зк а зн а чению 10 молей X Ю_6/л. С реди н азв ан н ы х катионов обы чно п р еобл адает ж е лезо. Б ор вы ступает в почвенном растворе в вы сок и х м олярны х к он ц ен тр а ц и я х — в п р ед ел а х зн ач ен и й от 1 до 10 м олей X 10_с/л. М олярны е концентрации и ссл едован н ы х м икроэлем ентов в почвенном раст воре, согласно установленны м средним значениям , представляю т следую щ ий ряд: В > F e > Mn > Zn > Cu > Mo > Со О днако интенсивность растворимости эти х элементов, вы р аж аем ая п р о центны м соотнош ением и х содер ж ан и я в растворе к и х наличию в сухом вещ еств е почвы, склады вается в следую щ и й ряд: Cu > Zn > F e > Mn > Со > В > Mo И нтенсивность усвоен ия микроэлем ентов клевером вы являет некоторую зависим ость от и х концентрации в почвенном растворе. Н а основе п р ов еден н ы х исследован и й м ож н о полагать, что лю бы е поч в ен ны е горизонты , в водном растворе которы х н аходя тся растворенны е со еди н е ния хи м и ч еск и х питательны х элементов, могут составить и х источник для растений.
A. KABATA-PENDIAS
CHEM ICAL C OM PO SITIO N OF SO IL SO L U TIO N S
T race E lem ents L aboratory, In stitu te of Soil Science and C ultivation of P lants, Puław y
S u m m a r y
The com position of the soil solu tion of various horizons of th ree brow n soils d erived from d ifferen t paren t rocks (lim eston e, granite, basalt) w a s determ ined after the extra ctio n of the solu tion by cen trifu gation . The tGtal cation con cen tration as w e ll as their ratio varied for each so il horizon.
The total m olar concentration of m ajor ch em ical con stitu en ts (Ca, Mg, K, Na) changes in th e range from 2 to 10 M oles X 10-3/l for rendzina soil, from 0,08 to 1,1 for gran itic soil, and from 0,4 to 1,2 for b asaltic soil. The h ig h est concen tration of th ese cations are in the solu tion of th e brow n horizon of the b a sa ltic soil and of the top horizons of other soils.
In gen era l Ca is a d om inating cation, although its concentration va ries from 0,026 to 1,06 M oles X 1 0 _3/1 for non calcereous soils and from 1,3 to 9,3 for rendzina.
T otal m olar concentration of h ea v y m eta ls (Fe, Mn, Zn, Cu, Co, Mo) is rather stab le for a ll soil horizons and is at th e order of about 10 M oles X 1 0~ G/1.
Fe dom inates over other m icrocation s in th e so il solu tion s bu t В is th e m ost concentrated m icron u trients in the solu tion ranging from 1 to 10 M oles X 10—6/l.
The order of m olar concentration of m icron u trients in the so il solu tion s based on the average v a lu es is as follow s:
В > Fe > Mn > Zn > Cu > Mo > Co
The so lu b ility of th ese elem en ts, recalcu lated as p ercen tage of their total con ten t in so il g iv es the fo llo w in g order:
Cu > Zn > Fe > Mn > Co > В > Mo
The a b ility of clover to u ptake m icron u trients from the so il sam p les seem s to be correlated w ith their concentration in the so il solution. T he v a lu es of the ratio I.S./I.U . (Tab. 5) is v ery sta b le for all m icrocation s. It seem s probable that plants m ay u tilize n u trien ts from all soil horizons w h o se w ater solu tion s contain certain ch em ical con stitu en ts.
This research has been financed in p a rt by a g ran t m ade by th e U.S.D.A. u n d er P.L.-480.
A d r e s W p ł y n ę ło do P T G w lipcu 1970 r.
dr hab. A lin a K a b a t a - P e n d i a s L a b o r a to r iu m M i k r o e l e m e n t ó w IU N G P u ł a w y , O sada P a ła c o w a
