WITOLD MUCHA, HENRYK LACHOWSKI
С I N ORAZ STOSUNEK С : N W RÓŻNYCH FRAKCJACH SUBSTANCJI ORGANICZNEJ GLEBY
Katedra G leboznaw stwa WSR Poznań
Jak w ynika z wielu przeprowadzonych badań, kształtow anie się za w artości węgla i azotu w glebach oraz ich w zajem ny stosunek w jednoli tych w arunkach siedliskowych w ydają się być w przybliżeniu wielkoś ciami stałymi. Wielkości te w ahają się jednak w zależności od tego, ja kie i ile związków składa się na substancję organiczną gleby w poszcze gólnych stadiach jej rozwoju.
W celu poznania tej zależności w glebach torfow ych przeprowadzono oznaczenia С i N w ich różnych frakcjach substancji organicznej.
Przygotow anie prób glebowych i ekstrakcję związków próchnicznych przeprowadzono według m etody podanej przez M i c h a j 1 u к a 1 [3]. Rozdziału alkalicznego wyciągu kwasów hum inowych na frakcje doko nano w przedziale od pH 6 do pH 1. Zastosowano przy tym stopniowanie co 1 jednostkę pH przez zakwaszenie kwasem solnym. С i N oznaczono m etodą S p r i n g e r a [6].
P róby do analizy pobrano z dwóch górnych poziomów profilu glebo wego torfów niskich, charakterystycznych pod względem morfologicz nym, o różnym stopniu zam ulenia i stopniu rozkładu masy organicznej 1 Próbki glebow e powietrznie suche poddane zostały ekstrakcji m ieszaniną alkohol/benzen w stosunku 1: 1.
W yekstrahow ane próbki wysuszono, a następnie zadano 1 n HCl (I frakcja fu l- w okw asów — Sven-Odena). Po odmyciu kwasu solnego kw asy hum inowe brunatne były w yekstrahow ane 1 n NaOH. K w asy hum inow e szare ekstrahowano rozcieńczo nym NaOH na gorąco. W ytrącone 10°/o HC1 kw asy hum inowe odsączono na nuczach G4 oraz odmyto do zaniku reakcji na chlor. Uzyskane w ten sposób kw asy hum i nowe suszono w suszarce próżniowej w tem peraturze 45—50 °C nad P20 5. Po w y suszeniu w yekstrahow ano na zimno z kw asów hum inowych kw asy hym atom ela- nowe etanolem .
T a b e l a 1 Ogólna charakterystyka masy glebowej - General c h a ra c te ris tic s of the s o il mass Głęb. pobrania próby Sampling depth cm H20 hig r. w - in % Straty na żarzeniu Ig n itio n losses % с % N С : N 0 - 4 0 14,3 81,8 40,39 2,69 15,01 0 - 40* 14,5 81,5 40,48 2,55 15,87 0 1 СГЛ О 16,6 84,0 42,59 2,79 15,26 * О V O 1 о ■^r 16,1 84,1 42,90 2,67 16,07
* próbka z tego samego poziomu
sample from the same horizon T a b e l a 2
Charakterystyka su bstancji bitumicznych - C h a rac te ristic s of bituminous substances
Głębokość pobrania próbki Sampling depth cm
%tłuszczy i bitumin - per cent lip id s and bitumins
e te r - ether alkohol нi- benzen - alcohol 4- benzene
w i • suchej nasy i n > of ary m atter % С % îï С : N w % suchej masy i n > of dry m atter % с % N С : И 0 - 4 0 0,32 49,24 0,56 87,93 0,79 64,14 0,35 183,25 0 1 .t» о • 0,25 50,24 0,62 81,03 0,95 63,56 0,33 192,66 40 - 60* 0,35 51,67 0,81 63,79 1,25 69,45 0,55 126,27 40 - 60 0,36 51,83 0,77 67.31 1,31 67,13 0,39 172,12 * próbka z tego samego poziomu
sample from the same horizon ^ q
С i N w fulwokwesach I (Sven-Odena) - С and N in fu lv ic acids I (Sven-Oden) Głębokość ęobrania próby
Sampling depth cm
С N С : N Zawartość sub stan cji oineralnych
?i % suchej masy
in per cent of dry m atter
Content m ineral substances % 0 - 4 0 40 - 60 18,58 14,58 1,2 0,35 15,5 41,0 62,18 57,32 T a b e l a 4 % zawartość С : N w koagulatach kwasów próchnicznych
Per cent С and N content in coagulates of humic acids
Głębokość próby Sampling depth cm PH Brunatne kwasy huminowe Brown humic acids Brunatne kwasy hymetomelanowe Brown hymatomelanic acids Szare kwasy huminowe Grey humic acids С N С : N С N С: N С N С: N 0-40 6 45,43 2,20 20,65 52,57 4,47 11,69 37,70 3,47 10,8 5 46,58 2,32 15,95 44,00 2,01 22,0 38,44 3,27 11,4 4 44,80 2,56 17,50 43,40 2 ,0 6 • 23,0 41,85 3,19 13,1 3 42,23 2,20 18,44 40,63 2,09 20,0 _ _ . . 2 41,14 2,25 18,28 40,13 1 ,6 0 25,03 _ _ _ 1 40,85 1,68 24,31 39,00 1, bó 23,6 - - -40-60 6 43,46 2,30 18,89 50,09 4,59 10,9 33,1 2,47 13,4 5 47,11 2,94 16,00 48,20 2,17 22,2 33,4 2,51 13,3 4 44,32 2,16 20,51 45,28 1,95 23,8 36,25 2,91 12,8 3 42,42 2,13 19,91 43,41 1,79 24,2 _ _ _ 2 42,00 2,10 20,00 41,04 1,61 25,4 _ 1 40,75 1,89 21,7 40,90 1,59 26,3 - -
-w granicach 9— 10 -w skali von Posta. C harakterystykę analityczną po w ietrznie suchej m asy badanej gleby przedstaw ia tab. 1. Ja k w ynika z jej danych, różnice w zawartości węgla i azotu w pobranych próbkach są na ogół niewielkie, przy czym nie widać wyraźnego zróżnicowania w odniesieniu do obu poziomów.
Zaznaczyć należy, że omawiane w artości są nieznacznie mniejsze po w yekstrahow aniu tłuszczy, wosków i bitum in. Ich zawartość w glebie przedstaw iona jest w tab. 2.
Z budowy chemicznej czystych połączeń związków bitum icznych w y nika, że substancje te w zasadzie nie pow inny zawierać azotu [7] lub n a j wyżej w ilościach śladowych. Stosunkowo dużą ilość N w w ynikach ana liz tłumaczyć można przechodzeniem aminokwasów lub innych prostych, nisko m olekularnych substancji organicznych, zaw ierających azot, do bitum in w czasie ich ekstrakcji [2]. Przem aw ia również za tym znacznie m niejsza ilość tego pierw iastka w yekstrahow ana mieszaniną alkoholu i benzenem. W ydaje się także, że wchodzą tu w grę białka, które w po łączeniu z substancjam i typu garbnikowego stanow ią formę trudniej rozkładaną przez m ikroorganizm y [1].
Odnośnie zaw artości С i N w drugiej frakcji fulwokwasów grupy I (Sven-Odena) można zauważyć w yraźnie w ahania С i N w poziomie darniow ym i niżej zalegającej w arstw ie (tab. 3). Zawartość tych elem en tów oraz ich w zajem ny stosunek w ydają się świadczyć nie tyle o róż nych w arunkach rozkładu, ile o obecności dużej ilości prostych związ ków organicznych, wolnych i w połączeniach organiczno-m ineralnych, a także łatwo hydrolizujących i przechodzących z nieorganiczną rozpusz czalną masą do roztworu.
W następnych frakcjach badanych substancji organicznych można stwierdzić, że zastosowana koagulacja brunatnych i szarych kwasów h u minowych w odstępch co 1 jednostkę pH w pływa w yraźnie na stopniowe zm niejszanie się ilości węgla i azotu w raz z zakwaszaniem. Stąd nasuw a się wniosek, że otrzym any w masie roztw ór składa się z różnych połą czeń o bardzo złożonej budowie, w różnym stopniu ulegających działa niu H \
Ze stosunku С : N w ynika na ogół, że frakcje w ystępujące w roztwo rze oraz następujące po sobie koagulaty cechuje coraz to szerszy sto sunek С : N, co, jak się wydaje, jest związane z w ystępow aniem mniej skondensowanych połączeń. Pew ne odchylenia widoczne w przytoczo nych danych (tab. 4) pochodzą prawdopodobnie z przeliczenia wartości tych na masę ogólną (łącznie z substancjam i popielnymi [3, 4]). Widocz na w kwasach hym atom elanow ych, w ykazujących najm niejszą zaw ar tość popiołu [3], prawidłowość poszerzania się stosunku С : N daje w tym
w ypadku najwłaściw szy obraz przebiegu w artości С : N oraz ich wza jemnego układu.
Zaznaczyć jednak należy, że w ystępują tu określone różnice, które uw idaczniają się zarówno w poszczególnych frakcjach kwasów hum ino wych, jak i w odniesieniu poszczególnych frakcji między sobą przy po rów naniu prób z różnych głębokości.
Reasum ując w yniki przeprowadzonych badań można wysunąć n a
stępujące wnioski ogólne:
1. Stwierdzone w substancjach bitum icznych w ystępow anie azotu w skazuje na to, że przy ekstrakcji tych połączeń przechodzą do nich róż ne związki zaw ierające azot.
2. Zawartość С : N w fulwokwasach grupy I (Sven~Odena) świad czy nie tyle o różnym przebiegu rozkładu substancji organicznej i for mowania się związków nisko m olekularnych, ile o dużej ilości połączeń prostych i ich łatw ej hydrolizacji.
3. Rozfrakcjonowanie brunatnych i szarych kwasów hum inowych w odstępie co 1 jednostkę pH wpływa w yraźnie na zmniejszenie się stosunku С : N w raz z zakwaszeniem.
4. W koagulatach kwasów próchnicznych, w ytrąconych przy niższym pH, stosunek С : N ulega stałem u poszerzeniu.
5. K oagulaty brunatnych kwasów hym atom elanow ych w ykazują n a j większą zawartość С i N przy pH 6.
LITERATURA
[1] H a n d l e y W. R.: Mull and mor formation in relation to forest soils. L on don 1954.
[2] K a u r i c z e w I. S., N o z d r u n o w a E. M.: Rol kom ponentow w odnoros- tworim owo organiczeskowo w ieszczestw a rastitielnych ostatkow w obrazowanji podwiżnych żelazoorganiczeskich sojedinienji. 10, 1961.
[3] M i c h a j l u k L.: Syntetyczne i naturalne kw asy hum inowe, ich budowa i na tura chemiczna. P.T.P.N. Poznań, Prace Kom isji Rolnej i Leśnej, t. 11, z. 1, 1962.
[4] M u c h a W.: Zagadnienie ew olucji gleb leśnych po m elioracji. Roczn. WSR, t. 18, 1963.
[5] R o d e A. A.: Poczw owiedienije. Gosbumizdat. M oskwa—Leningrad 1955. [6] S p r i n g e r U.: Feststellung der optim alen R eaktionsverhältnisse beim re-
duktom etrischen Chrom schwefelsäureverfahren zur Schnellbestim m ung von K ohlenstoff und Vorschalg einer verbesserten A rbeitsw eise. Zeitschr. f. Plan- zenern., Düng. u. Bodenk., 71(116). H. 3, 1955.
[7] T e r 1 i к o w s к i F. K.: Prace w ybrane z dziedziny gleboznawstw a, chem ii rol nej i nawożenia. PWRiL, 1958.
В. М УХА, Г. ЛАХ ОВСКИ С и N И СООТНОШЕНИЕ С : N В РАЗЛИЧНЫ Х ФРАКЦИЯХ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВЫ К а ф е д р а П очвоведен ия П озн ань ской С ел ь ск охозя й ств ен н ой А кадем ии Р е з ю м е Содержание азота и углерода в почвах и их взаимосоотношение это в одно родных условиях среды и климата величины почти константные, составляю щие равнодействующую соединений — компонентов органического вещества. Познание этой зависимости в торфяных почвах было предметом настоящего труда. Исследования проводили на ф ракциях щелочной вытяжки гуминовых кислот, получаемых при подкислении на кажды е 1 pH в интервале от pH б до pH 1. Подытоживая результаты проведенных исследований можно обобщить что: 1. Обнаружение азота в битумических вещ ествах указывает на переход в вытяжку во время экстракции этих соединений различных азотосодерж ащ их веществ. 2. Содержание С и N в фульвокислотах группы 1 (Свен-Одена) свидетель ствует не столько о разном ходе разлож ения органического вещества и форми ровании низкомолекулярных соединений, сколько о большом количестве про стых соединений и о легкой гидролизации. 3. Расфракционирование бурых и серых гуминовых кислот в промежутке каждого 1 pH отчетливо влияет на уменьшение С : N вместе с увеличением кис лотности. 4. Соотношение С : N в коагулятах кислот гумуса осаж даемы х при более низких значениях pH постоянно расширяется. 5. Коагуляры бурых гиматомелановых кислот показывают наиболее про центное содерж ание С и N при pH 6.
W. M UCHA, Н. LAC HOW SKI
С AND N CONTENT AND THE С : N RATIO IN VARIOUS FRACTION OF SOIL ORGANIC MATTER
D e p a rtm e n t of S oil1 S c ie n c e , C o lleg e of A g ricu ltu re, P ozn ań
S u m m a r y
Soil contents of nitrogen and carbon and their ratio have under sim ilar environm ental and clim atic conditions approxim ately constant values, w hich are the result of the organic compounds.
The object of the present study w as to gain insight into this relationship in peat soils. The tests w ere m ade on the alkaline fractions of humic acids obtained by gradual 1 pH acidification in the interval from pH 6 to pH 1.
The findings m ay be generally summ arized as follow s:
1. The occurrence of nitrogen observed in the bitum inous substances indicates the passing over of various compounds containing nitrogen during extraction.
2. The ratio С : N in fulvic acids of group I (acc. to the Sven-O den method) denotes not prim arily a different mode of decom position of the organic m atter and form ation of low -m olecular compounds, but rather the presence of a number of sim ple compounds and their ready hydrolyzation.
3. Fractional separation of brown hum ic acids from grey humic acids in pH 1 steps has a distinct effect on dim inution of С : N w ith acidification.
4. The С : N ratio in precipitated hum ic-acid w idens continuously w ith d e creasing pH.
5. The coagulates of brown hym atom elanic acids show highest content of С and N at pH 6.
