A N TO N I K LESZC ZY C K I, A LEK SA N D ER K O ZA K IEW IC Z, IG N A CY ŁA KO M IEĆ
WPŁYW WIELOLETNIEGO NAWOŻENIA MINERALNEGO I OBORNIKA NA SUBSTANCJĘ ORGANICZNĄ GLEBY W ŚWIETLE
44-LETNICH DOŚWIADCZEŃ
K a te d ra C hem ii O gólnej SGGW W arszaw a
W STĘP
Tysiące prac naukowych z zakresu substancji organicznej gleb m ine ralnych, opublikowanych w ostatnich latach [2, 6], wskazuje na duże zainteresowanie, jakie budzi ten problem.
Jednym z czynników, za pomocą którego człowiek m ógłby częściowo zmieniać zawartość próchnicy w glebie, jest odpowiednie nawożenie.
Zagadnienie w jakim stopniu w pływ a w ieloletn ie nawożenie m ineral ne i organiczne na ogólną zawartość próchnicy i jej skład, jest przed miotem niniejszych badań. W ykorzystano w nich w ieloletn ie doświadcze nia nawozowe w Skierniewicach, prowadzone od 1921 r.
Próbki glebowe pochodziły z pasa ,,wieczne żyto”, z głębokości 0— 20 cm. W badaniach uwzględniono następujące kombinacje nawozowe:
1 — O, poletka nie nawożone od 1921 r., 2 — N a N 0 3,
3 — PK, 4 — NPK, 5 — CaNPK, 6 — obornik.
244 A. K leszczycki, A. K ozakiew icz, I. Ł akom ieć
M ETODYKA BADAŃ
Skład próchnicy określono metodą Tiurina w m odyfikacji Kozakie wicza [3]. Modyfikacja sprowadza się do wyelim inowania siarczanu sodo wego, używanego w m etodzie Tiurina do klarowania wyciągów; alkalicz nych, zastępując ten zabieg wirowaniem w yciągów przy 16— 1.8 tys. obro tów na min, co odpowiada ok. 30— 32 tys. g. Odwirowane wyciągi były klarowane i można było je sączyć przez sączki bakteryjne (G 5). Dane dotyczące w pływ u siarczanu sodowego dodanego do w yciągów alka licznych gleb m ineralnych na substancję organiczną są zamieszczone w poprzednich publikacjach [1, 3].
Ogólną zawartość w ęgla w badanej glebie oraz w ęgiel w każdej frak cji oznaczono metodą Tiurina [8].
W Y N IK I BADAŃ
W tabeli 1 zamieszczono dane dotyczące zawartości w ęgla organiczne go, azotu ogółem oraz stosunku w ęgla do azotu. W tabelach 2 i 3 podane są dane dotyczące składu próchnicy. Tabela 4 przedstawia skład elem
en-T a b e l a 1
Wpływ nawożenia m in eralnego oraz obornika na o góln a zaw artość С i N E ffe c t o f m in er a l treatm en t and farmyard manure on t o t a l
С and N c o n te n ts Kombinacje nawozowe Treatm ent С N Stosun ek . g / ю о i -i g le b y - s o i l Eat io С : N 0 P o le tk a n ie nawożone
W ithout farmyard manure 0 ,5 5 0 ,0 5 0 •11,0 N - NaNC^ 0 ,6 5 0 ,0 5 4 1 1 ,6
PK 0 ,5 2 0 ,0 4 4 1 1 ,7
NPK 0 ,5 5 0 ,0 5 3 1 0 ,5
CaNPK 0 ,5 9 0 ,0 5 3 1 1 ,1
Obornik - Farmyard manure 0 ,9 0 0 ,0 7 4 1 2 ,1
tarny kw asów hum inowych, w ydzielonych z gleby nie nawożonej (kom binacja O), z gleby nawożonej nawozami azotowymi, fosforowym i i po tasowym i (kombinacja NPK) oraz z gleby, która była dodatkowo nawo żona wapniem (kombinacja CaNPK).
Skład próchnicy określony metodą Tiurina w modyfikacji Kozakiewicza Humus composition determined with Tiurin's method modified by Kozakiewicz
Frakcje w y d zielo n e z g le b y F r a c tio n s e x tr a c te d from s o i l
Zawartość w ęgla w p o sz cz e g ó ln y c h fr a k c ja c h w p r o c en cie o g ó ln e j z a w a rto śc i С w g l e b i e n a stęp u ją cy ch
kom binacji nawozowych
Carbon co n te n t o f p a r t ic u la r humus f r a c t io n s in per cen t o f t o t a l s o i l С w ith f e r t i l i z e r treatm ent;
0 NaN03 PK NPK CaNPK Obornik Farmyard manure B itum iny Bitum ins 5 ,4 2 4 ,6 5 4 ,4 7 5 ,1 3 4 ,2 4 4 ,1 7 P o łą c z e n ia organ iczn e w yd zielon e
0 , l n H2S04
Organie compounds sep a ra ted w ith O .ln H2S04
3 ,6 7 4 ,6 2 4 ,2 4 4 ,1 2 3 ,6 4 2 ,8 1 Kwasy huminowe w y dzielone 0 , l n
NaOH:
Humic a c id s sep a ra ted w ith O .ln NaOH:
- p ierw sze traktow anie
f i r s t treatm ent 1 8 ,2 3 2 4 ,6 6 18 ,4 3 2 0 ,6 7 2 2 ,7 5 2 3 ,2 4 - d ru g ie traktow an ie
second treatm en t 5 ,4 2 5 ,7 0 5 ,3 6 7 ,1 5 6 ,6 1 6 ,3 7 - t r z e c i e traktow anie
th ir d treatm ent 2 ,5 9 2 ,7 7 4 ,3 3 5 ,1 6 3 ,4 7 2 ,9 1 Suma kwasów huminowych
Sum o f humic a c id s 2 6 ,2 4 3 3 ,1 2 2 8 ,1 2 3 2 ,9 8 3 2 ,8 3 3 2 ,5 2 Kwasy fulwowe w ydzielon e 0 , l n
NaOH:
F u lv ic a c id s sep a ra ted w ith O .ln NaOH:
- p ierw sze traktow an ie
f i r s t treatm ent 1 4 ,3 6 1 3 ,8 7 1 4 ,5 8 1 3 ,6 6 1 2 ,0 0 9 ,7 2 - dru g ie trak tow an ie
second treatm ent 3 ,8 3 3 ,3 4 3 ,8 1 4 ,2 2 3 ,2 5 2 ,4 9 - t r z e c i e trak tow an ie
th ir d treatm ent 3 ,1 9 2 ,1 5 3 ,5 6 3 ,4 5 2 ,6 5 2 ,3 8 Suma kwasów fulwowych
Sum o f f u l v i c a c id s 2 1 ,3 8 1 9 ,3 6 2 1 ,9 5 2 1 ,3 3 1 7 ,9 0 1 4 ,5 9 Stosunek kwasów huminowych do
kwasów fulwowych
R a tio humic a c id s to f u l v i c a c id s 1 ,2 3 1 ,7 1 1 ,2 8 1 ,5 4 . 1 ,8 3 2 ,2 3 . Suma w ydzielon ych f r a k c j i - %
246 A. K leszczycki, A. K ozakiew icz, I. Ł akom ieć
T a b e l a 3
Kwasy huminowe i kwasy fulwowe w y d zielo n e w wyniku tr z y k r o tn e j e k s t r a k c j i 0 , l n roztworem NaOH bez u p rzed n iej d e k a lc y t a c j i g le b y
Humic and f u l v i c a c id s sep a ra ted by th r e e f o ld e x t r a c t io n w ith O .ln NaOH s o l u t i o n w ith o u t p re ce d in g treatm en t w ith O .ln H2SO4
F rakcje w y d zielo n e z g le b y F r a c tio n s e x tr a c te d from s o i l
Zawartość węgla w p o sz cz e g ó ln y c h fr a k c ia c h w p r o c en cie o g ó ln e j z a w a r to śc i С w g le b i e n a stęp u ją cy ch
kom binacji nawozowych
Carbon c o n te n t o f p a r t ic u l a r humus f r a c t io n s in per c en t o f t o t a l s o i l С w ith f e r t i l i z e r treatm en t
0 NaNO PK NPK CaNPK
Obornik Farmyard
manure Kwasy huminowe w y d zielo n e:
Humic a c id s sep a ra ted : - po d e k a lc y t a c j i 0 , l n HoS04
from s o i l which was t r e a te d w ith 0 , l n H2 SO4
2 6 ,2 4 3 3 ,1 2 2 8 ,1 2 3 2 ,9 8 3 2 ,8 3 3 2 ,5 2 - bez up rzed n iej d e k a lc y t a c j i
from s o i l which was tr e a te d w ith O .ln H2 S04
2 0 ,0 0 2 1 .5 6 1 8 ,7 4 2 0 ,9 7 1 2 ,8 3 1 9 ,4 4 - tr w a le j zw iązane z .m in e ra ln ą
c z ę ś c i ą g le b y wg wzoru
8 - b a • 100
a c id s more fir m ly f ix e d w ith m in era l s o i l p a r ts c a lc u la t e d by u sin g formula
s-z-b a ■ xoo
2 3 ,7 8 3 4 ,9 0 3 3 ,3 7 3 6 ,5 3 6 0 ,9 1 4 0 ,2 1
Kwasy fulwowe w y d zielo n e: F u lv ic a c id s sep a ra ted :
- d o d e k a lc y t a c j i 0 , l n HpS04
from s o i l which was
tr e a te d w ith O .ln H2SO4 2 1 ,3 8 1 9 ,3 6 2 1 ,9 5 2 1 ,3 3 1 7,90 1 4 ,5 9 - bez up rzed n iej d e k a lc y t a c j i
from s o i l which was tr e a te d
w ith O .ln H2S04 1 6 ,1 9 ' 1 5 ,4 0 1 5 ,9 3 1 8 ,3 5 1 0 ,5 8 1 2 ,6 9 - tr w a le j zw iązane z m in eraln ą
c z ę ś c i ą g le b y wg wzoru
Ц л . 100
a c id s more fir m a ly f ix e d w ith m in era l s o i l p a r ts c a lc u la t e d by u sin g form ula
. 1 0 0 d
K wasy hum inowe do analizy elem entarnej oznaczano przez trzykrotne rozpuszczanie w N aH C 03 i strącanie za pomocą HC1 oraz poddawano je dwudziestoczterogodzinnej dializie.
m
OM Ó W IENIE W YNIKÓW
W P Ł Y W N A W O Ż E N IA N A O G Ó L N Ą Z A W A R T O Ś Ć W Ę G L A I A Z O T U W G L E B IE
Dane zamieszczone w tab. 1 wskazują na to, że w ieloletnie nawożenie obornikiem wyw arło zasadniczy w p ływ na zawartość próchnicy. Zawar tość w ęgla w glebie pobranej z poletek nawożonych obornikiem jest o 63,7% większa niż w glebie nie nawożonej, a o 73,7% większa w po równaniu z zawartością С w glebie nawożonej nawozami fosforowo-pota- sowym i.
Najniższą zawartość substancji organicznej stwierdzono w glebie na wożonej nawozami fosforowo-potasowym i. Obecność fosforu i potasu w glebie prowadziła do intensyw niejszego rozkładu substancji organicz nej w porównaniu z glebą nie nawożoną.
Odwrotne zjawisko m am y w przypadku jednostronnego nawożenia azotowego (kombinacja z N a N 0 3). Zawartość węgla w glebie nawożonej N a N 0 3 jest większa o ok. 14,5% niż w; glebie n ie nawożonej i o 15,5% większa niż w glebie nawożonej nawozami fosforowo-potasowym i.
Pozostałe naw ozy m ineralne nie w yw arły znaczniejszego w pływ u na zawartość substancji organicznej.
Porównując dane zamieszczone w tab. L widać, że nawożenie w yw arło analogiczny wpływ; zarówno na zawartość węgla, jak i azotu w glebie. Przy najniższej zawartości w ęgla w glebie nawożonej nawozam i fosfo rowo-potasowym i (kombinacja PK) stwierdzono najniższą zawartość azo tu. Odpowiednio przy najwyższej zawartości w ęgla w glebie (poletka nawożone obornikiem) jest najwyższa zawartość azotu.
W yliczony stosunek w ęgla do azotu bez względu na formę nawożenia jest podobny. Jest on nieco w iększy w glebie nawożonej obornikiem, co w skazyw ałoby, że przynajmniej część substancji organicznej, pochodzą cej z obornika, w ykazuje słabszy stopień rozkładu w porównaniu z sub stancją organiczną w glebie z innych poletek.
W P Ł Y W W IE L O L E T N IE G O N A W O Ż E N IA N A W O Z A M I M IN E R A L N Y M I I O B O R N IK IE M N A S K Ł A D P R Ó C H N IC Y
Analiza frakcjonowana połączeń organicznych wykonana zm odyfiko
waną metodą T i u r i n a [4] wskazuje na duży w p ływ nawożenia
248 A. K leszczycki, A. K ozakiew icz, I. Ł akom ieć
W pływ ten jest widoczny szczególnie przy porównywaniu stosunku kw a sów hum inowych do kwasów fulw ow ych. Jest rzeczą bardzo ciekawą, że stosunek ten jest najniższy w glebie nie nawożonej w ogóle żadnym i nawozami przez 44 lata oraz nawożonej nawozami fosforowo-potasowy-
mi. N ajw yższy stosunek kwasów hum inowych do kwasów fulw ow ych
jest w glebie nawożonej CaNPK oraz w glebie nawożonej obornikiem. Z danych tych wynika, że pełne nawożenie m ineralne oraz nawożenie obornikiem umożliwia nagromadzanie się kwasów huminowych, uważa nych za wartościowszą frakcję próchnicy w porównaniu z kwasami fu l- wowym i. W pływ kationów wapniowych zaznacza się szczególnie w yraź nie w zakresie wzrostu zawartości kwasów hum inowych i fulw ow ych, trwalej związanych z mineralną częścią gleby. W glebie nawożonej kom binacją NPK 36% kwasów hum inowych i 14% fulw okw asów stanow iły frakcje trwalej związane z mineralną częścią gleby, natomiast w glebie nawożonej kombinacją CaNPK w zrosły one do 61% w pierwszym przy
padku i do 41% w drugim.
T a b e l a 4 Skład elem entarny kwasów huminowych
E lem entary c o m p o sitio n o f humic a c id s Kombinacje
nawozowe Treatm ent
Zawartość w p r o c e n c ie su ch ej masy C ontents in p er c en t o f dry m atter
Zawartość w p r o c e n c ie s u b s ta n c ji or g a n ic z n e j
C on tents in per c en t o f o rg a n ic m atter
С N S P o p ió ł С N С : N H
0 51,8 4 ,1 5 ,1 3 ,7 53,8 4 ,3 12,5 - 5 ,3
NPK 52,8 4 ,5 5 ,0 4 ,7 55,4 4 ,8 11,7 5 ,3
CaNPK 50*9 З Д 5 ,0 6 ,7 54,5 3 ,3 1 6 ,6 5 ,3
Analiza elem entarna kwasów hum inowych w ydzielonych z gleby nie nawożonej i nawożonej NPK i CaNPK wskazuje na zróżnicowanie tych
kwasów pod względem zawartości azotu. Najniższą zawartość azotu
zawierają kw asy hum inowe z poletek nawożonych CaNPK, mają także w yraźnie w yższy stosunek w ęgla do azotu. Zawartość w ęgla i w cćoru w stosunku do substancji organicznej jest w tych kwasach prawie identyczna.
W N I O S K I
1. W w yniku czterdziestoczteroletniego nawożenia mineralnego
i organicznego nastąpiły zm iany zarówno w ogólnej zawartości próchni cy, jak i w zawartości poszczególnych frakcji.
2. Nawożenie obornikiem podniosło zawartość próchnicy o 63,7% w porównaniu z glebą nie nawożoną i o 73,7% w porównaniu z glebą nawożoną nawozami fosforowo-potasowym i.
3. Z nawozów m ineralnych najsilniejszy w pływ na stabilność próch nicy w glebie wyw arło jednostronne nawożenie azotowe w postaci sale try sodowej (kombinacja nawozowa NaNOß). Wzrost w ęgla w glebie nawożonej saletrą sodową w ynosi ok. 14,5% w stosunku do zawartości w ęgla w glebie nie nawożonej i 15,5% w stosunku do gleby nawożonej nawozami fosforowo-potasowym i.
4. O różnym w p ływ ie nawożenia na skład próchnicy mogą świad czyć w yliczone stosunki kw asów hum inowych do kwasów fulw ow ych, a mianowicie: gleba nie nawożona — 1,23, nawożona PK — 1,28, NPK — 1,54, N a N 0 3 — 1,71, CaNPK — 1,83, nawożona oborni kiem — 2,23.
5. Najniższą zawartość azotu oraz najw yższy stosunek С : N stw ier dzono w kwasach hum inowych w ydzielonych z gleby nawożonej CaNPK. 6. W apnowanie doprowadziło do nagromadzenia połączeń humuso w ych trwalej związanych z mineralną częścią gleby (60,91% kwasów hum inowych i 40,89% kw asów fulw owych). Najniższą zawartość kw a sów hum inowych trwalej związanych z m ineralną częścią gleby stw ier dzono w glebie nie nawożonej (kombinacja O).
LITER A TU R A
[1] 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.: P o ró w n an ie m etod stosow anych w b ad a n ia c h p róchnicy gleb m in eraln y ch . Roczn. G lebozn., t. X V II, s. 229.
[2] K o n o n o w a M. M.: O rganiczeskoje w ieszczestw o poczw y. AN SSSR, Mo sk w a 1963.
[3] K o z a k i e w i c z A.: M od y fik acja m etody I. T iu rin a z 1951 roku. Roczn. G lebozn., t. XV I, z. 1, s. 114.
[4] K u s z e l e w s k i M., G ó r s k i M.: W pływ naw ożenia m in eraln eg o na za w a rto ść su b sta n c ji o rganicznej i sk ład pró ch n icy glebow ej w św ietle d ośw iad czeń w S kiern iew icach . Roczn. Glebozn., t. X III, z. 2, W arszaw a 1963.
[5] Ł a k o m i e ć I.: W pływ y w ieloletniego naw ożenia n a sk ład zw iązków p ró c h nicow ych w g lebach bielicow ych. R oczniki G leboznaw cze, t. 16, z. 1.
[6] S c h e f f e r F., U l r i c h B.: H u m u s un d H um u sd ü n g u n g . В. 1, S tu ttg a rt I960. [7] S k ł o d o w s k i P.: W pływ n aw ożenia i p łodozm ianu n a zaw arto ść zw iązków
o rganicznych oraz odczyn gleby. B iu lety n W arzyw niczy IUNG, t. 6, 1961—1962. [8] T i u r i n I. W.: К m ieto d ik ie a n a liz a d la sraw n itieln o g o izu czenija sostaw a
250 A. K ieszczycki, A. K ozakiew icz, I. Ł akom ieć А. КЛЕЩ ИЦКИ, A. КОЗАКЕВИЧ, И. ЛАКОМЕЦ ВЛИЯНИЕ МНОГОЛЕТНЕГО ПРИМ ЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ И НАВОЗА НА СОДЕРЖ АНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ, НА ФОНЕ 44-ЛЕТНИХ ОПЫТОВ Кафедра Общей Химии Варшавской Сельскохозяйственной Академии Ре з юме Проведено исследования влияния 44-летнего применения минеральных удобрений и навоза на состав гумусовых соединений в почве. Образцы почв отбирались из полосы „вечная рожь” опытного поля в Скерневицах. Удобрение почвы 200 цетн/га навоза ежегодно вызвало повышение на 64% содержания органического вещества по сравнению с неудобренной почвой и на 74% по сравнению с почвой удобренной еж е годно фосфорно-калийными удобрениями. В почве удобренной навозом возрастало более интенсивно содержание гуминовых кислот. Существенное влияние на повышение общего содержания органических веществ, в том и гуминовых кислот, проявила натриевая селитра (N a N 0 3). Известкование почв (1600 кг на 1 га СаО раз на 4 года) повлияло на повышение содержания гуми новых кислот прочнее связанных с минеральной частью почвы. Установлено тоже самое низкое содержание азота и самое высокое соотношение С : N в гуминовых кислотах выделеных из почвы удобренной CaN PK . Многолетнее применение минеральных удобрений и навоза оказывает существен ное влияние на состав перегноя, о чем свидетельствует соотношение гуминовых кислот к фульвокислотам: неудобренная почва — 1,23; удобренная Р К — 1,28; N PK — 1,54; N a N 0 3 — 1,71; C aN PK — 1,83 и навозом — 2,23. A. K L E S Z C Z Y C K I, A . K O Z A K IE W IC Z , I. Ł A K O M IE Ć
E F F E C T OF M A N Y-Y EAR TREA TM EN T W IT H M IN ER A L F ER T IL IZ ER S AND FARM YARD M ANURE ON THE O RG A NIC S O IL M A TTER IN TH E L IG H T
OF 44 E X PE R IM E N T A L YEARS
D e p a r tm e n t o f G e n e r a l C h e m is tr y , W a r sa w A g r ic u lt u r a l U n iv e r s it y
S u m m a r y
In v estig atio n s on th e effect of 44 y ea rs m in e ra l an d o rganic fe rtiliz a tio n on th e gro u p com position of h u m u s com pounds in soil w ere p erfo rm ed on soil sa m ples fro m th e „p e re n n ia l r y e ” s trip of th e e x p e rim e n ta l field a t S kierniew ice. Soil tr e a tm e n t w ith a n n u a l doses of 20 q /h a fa rm y a rd m a n u re caused a 64% in crease o f o rganic m a tte r as co m p ared to u n fe rtiliz e d soil, and of 74% in com parison w ith soil tr e a te d w ith p h o sp h o ru s-p o ta ssiu m fe rtiliz e rs. In a soil tr e a te d w ith fa rm y a rd m a n u re w as observed m o re in te n se in c re ase of th e hum ic acid contents. E sse n tia l in flu e n ce on th e in c re ase in co n ten ts of to ta l organic m a tte r an d h u m ic acids w as
exercised by sodium n itr a te (N a N 0 3). L im ing of th e soil (1600 kg C aO /ha every fo u rth year) c o n trib u te d to th e in c re ase of th o se h u m ic acids m ore firm ly fix ed w ith th e m in e ra l soil p a rts. L o w est n itro g e n co n ten t an d th e h ig h e st С : N ra tio w as fo u n d in h um ic acids e x tra c te d fro m soil w h ich w as tre a te d by C aN PK .
F e rtiliz in g ex ercises an esse n tia l in flu e n ce on th e soil h u m u s com position, as show n by th e ra tio s of h um ic: fu lv ic acids: u n tre a te d soil — 1,23, soil tre a te d w ith P K — 1.28, N P K — 1.54, N a N 0 3 — 1.71, C aN PK — 1.83, fa rm y a rd m a n u re — 2.23.
