R O C ZN IK I G L EB O Z N A W C Z E T. X X IV , z. 2, W A R SZA W A 1973
FRAN CISZEK KUŹNICKI, PIOTR SK ŁO D O W SK I1
ZAW ARTOŚĆ RÓŻNYCH FORM ZW IĄZKÓ W PRÓCHNICZNYCH W RĘDZINACH W PORÓW NANIU Z INNYM I T Y PA M I G LEB
Zespół Gleboznawstwa Instytutu Geodezji Gospodarczej i Kartografii Politechniki Warszawskiej
W STĘP
Rędziny zostały w yróżnione w system atyce gleb Polski jako odrębna jednostka typologiczna, mieszcząca się w klasie gleb wapniowcowych. Gleby te określane są przez wielu gleboznawców jako „m iędzystrefow e”, ponieważ tw orzą się i kształtują pod dom inującym nad innymi czynni kami wpływ em skały m acierzystej w różnych strefach roślinno-klim a- tycznych [2, 5, 14].
Spośród licznych cech chem icznych i biologicznych, przem aw iających za odrębnością typologiczną rędzin, najbardziej kontrow ersyjne są prze m iany substancji organicznej, które przebiegają w tych glebach z różną intensyw nością w zależności przede wszystkim od właściwości skały w ę glanowej lub siarczanow ej. Dużą rolę w tych przem ianach odgryw a typ skały m ieszczący się w danej form acji geologicznej. Znaczna zasobność skały m acierzystej w węglany wpływa ham ująco na proces jej w ietrze nia. Ew olucja rędzin w porównaniu z innymi typam i gleb przebiega na ogół bardzo powoli. Bardzo duży wpływ na dalszy rozwój rędzin w yw ie rają zarówno substancja organiczna jeszcze nie rozłożona, jak i związki próchniczne powstałe w wyniku procesu hum ifikacji.
Celem niniejszej pracy jest rozstrzygnięcie, czy zaw artość różnych form związków próchnicznych w w ierzchnich w arstw ach rędzin może stanow ić kryterium świadczące o odrębności typologicznej tych gleb, jak również stw ierdzenie, jakie zachodzą różnice pod względem składu i za w artości poszczególnych form związków próchnicznych w tych glebach w zależności od właściwości samej skały m acierzystej. Aby dać odpo wiedź, czy zachodzą istotne różnice pod względem zaw artości form
związków próchnicznych w różnych rodzajach rędzin w porównaniu z innymi glebami, w ykonano również analizy frakcjonow anej próchnicy w profilu czarnoziem u zdegradowanego, w ytw orzonego z lessu oraz w profilu gleby brunatnej w łaściw ej, wytw orzonej z lessu. P raca naw ią zuje ponadto do m onografii [6].
Zagadnienie przem ian substancji organicznej w rędzinach nie może być oczyw iście ostatecznie rozwiązane na podstawie badań obejm ujących kilka, naw et najbardziej ch arakterystycznych profilów. Dlatego niniejsze badania należy traktow ać jako w stęp do dalszych prac, idących w kie runku w yjaśnienia roli, jaką odgryw a w genezie i ewolucji rędzin sub stancja organiczna.
METODYKA BADAŃ
Analizę substancji organicznej w ykonano według m etody D u c h a u -f o u r a i J a c q u i n [1], opisanej już poprzednio [6]. Zastosowano w pracy następujące sym bole:
F t — kwasy fulwowe we frakcji wolnej I ekstrakcja za
po-Н г — kwasy huminowe we frakcji wolnej m ocą roztw oru
Na4P 20 7 + Na2S 0 4 o p H = 7
F2 — kwasy fulwowe we frakcji wolnej II ekstrakcja za
po-H 2 — kwasy huminowe we frakcji wolnej m ocą roztw oru
Na4P 20 7 + Na2S 0 4 o p H = 9 ,8
F 3 — kw asy fulwowe we frakcji związanej I ekstrakcja za
po-H3 — kw asy huminowe we frakcji związanej m ocą roztw oru
Na4P 20 7+ N a 2S 0 4 o pH = 7
F 4 — kw asy fulwowe we frakcji związanej II ekstrakcja za
po-H4 — kwasy huminowe we frakcji związanej m ocą roztw oru
Na4P 20 7 o p H = 9 ,8
F 5 — kw asy fulwowe we frakcji związanej III ekstrakcja za
po-H 5 — kwasy huminowe we frakcji związanej m ocą roztw oru
0 ,ln NaOH
R — reziduum, stanowiące nie w yekstrahow aną część frakcji wol
nej substancji organicznej
H — „hum iny”, stanow iące nierozpuszczalną część frakcji związa
nej substancji organicznej w wyniku trzech kolejnych ekstrakcji. W pierwszej kolejności — przed ekstrahow aniem substancji organicz nej — dokonano jej podziału na podstawie gęstości, przy użyciu m iesza niny brom oform u z alkoholem etylow ym o gęstości 2, w ydzielając w ten
Form y próchniczne w rędzinach w porównaniu do innych.., 189
sposób dwie frak cje: wolną (lekką) i związaną (ciężką) [1]. P rzy oblicza niu stopnia hum ifikacji substancji organicznej huminy zostały włączone do innych form związków próchnicznych.
Ogólną zaw artość węgla oznaczono m etodą Tiurina. Ogólną zaw ar tość azotu oznaczono m etodą Kjeldahla. Zaw artość aktyw nego C a C 0 3 oznaczono m etodą Drouineau w m odyfikacji Galet, rozpuszczając w ęgla
n y w 0,2n (NH4)2C204 i używ ając do m iareczkow ania przesączu roztw oru
0 ,ln K M n 0 4. Zaw artość ogólną C a C 0 3 oznaczono m etodą Scheiblera. Oznaczenie gęstości optycznej kwasów hum inowych przeprowadzano przy użyciu fotom etru Spekol.
Roztw ory humianów z ekstrakcji I i II przygotowano przez w y trące nie kwasów huminowych stężonych kwasem siarkow ym i rozpuszczenie osadu w 0,05n NaOH. Gęstość optyczną mierzono po doprowadzeniu w roztw orach humianów stężenia С do 0,136 g/l.
OPISY PROFILÓW
Badania obejm ują pięć profilów [8].
P r o f i l 1 z miejscowości K ije położony jest w terenie lekko falistym na obszarze Niecki Nidziańskiej (wysokość n.p.m . 241 m). Reprezentuje rędzinę w łaściw ą, w ytw orzoną z porowatej opoki kredowej, zaw ierającej ponad 60% węglanów ogółem.
A t 0 - 3 0 cm poziom próchniczny szary, zaw ierający od
łamki skały m acierzystej o strukturze grubo ziarnistej ;
A XC 30 - 60 cm poziom przejściowy, jasnoszary, z dużą do
mieszką odłamków silnie zw ietrzałej skały m acierzystej ;
С poniżej 60 cm wapnista opoka porow ata (form acja kredowa,
piętro m astrych tu dolnego).
P r o f i l 2 z m iejscow ości Śladków położony jest na obszarze Niecki Nidziańskiej (wysokość n.p.m . 235 m). Reprezentuje rędzinę właściwą, w ytw orzoną ze żwirowca wapnistego sarm ackiego form acji trzeciorzędo wej, zaw ierającego na głębokości 60 cm ponad 85% węglanów ogółem.
A x 0 - 2 0 cm poziom próchniczny ciem noszary, o składzie
m echanicznym piasku gliniastego mocnego z licznymi odłamkami skały;
A XC 20 - 40 cm „otrębow ata” zwietrzelina skały z niewielką
ilością próchnicy;
Zawartość różnycli iorm związków organicznych oznaczonych metodą I ’h. Duchaufoura i F. Jacq u in Content of d if fe r e n t humus compound forms in s o i l s determined by the method of Ph. Duchaufour and i ’, Jacq u in
T a b e l a 1 Miejscowość L o c a lity Nr p r o f i lu P r o f i le Ho. Poziom gene tyczny Horizon Głębokość pobrania próbki Sampling depth cm С ogólny T o ta l С /i
P od ział węgla w % węgla ogółem С of f r a c t . in p ercent of t o t a l С f r a k c ja wolna l i g h t fr a c t io n fr a k c ja związana heavy fr a c t io n I e k s tra k c ja l e t e x tr a c tio n I I e k s tr a k c ja U nd e x tr a c tio n R I clcctraJcc j a 1 s t e x tr a c tio n I I e k s tra k c ja U nd e x tra c tio n I I I e k s tr a k c ja I l l r d e x tr a c tio n huminy /Н/ F1 H1 F2 h2 F3 H3 *4 H4 F5 H5 K ije 1 A1 5-20 1 ,7 7 1 , 4 0 , 1 0, 0 0 , 2 8 , 8 7 , 4 1.7 3 ,7 3 ,5 8 ,5 12,1 52,6 *1 20-30 1 , 2 6 0 ,3 0, 2 1, 0 0 , 4 7 ,5 6 , 4 1, 8 8 , 1 6 ,3 8 ,9 12,2 4 6 ,9 âladkôw 2 A1 0-2 0 2 ,2 7 1. 0 0, 6 0 , 4 0 ,9 1 7 ,5 6 , 6 2 ,5 5 , 0 6,0 5 ,9 8 , 6 4 4 , 8 A.C 3 0 - 4 0 0 ,3 1 - - - 2 2 , 2 5 , 4 2 , 6 11.3 2,6 1 0 ,7 4 5 , 2 Ł a ta n ice 3 A1 0-2 0 3 ,2 3 0 ,7 0, 1 0, 2 0,6 9 ,9 6 ,5 2 , 8 4 , 0 1 3 , 2 7 ,1 17 ,7 3 7 , 2 Włostów 4 A1 5-15 2 , 7 4 0,6 0 ,3 0,0 0,6 1 1 , 2 5 , 4 2 ,3 1 .7 7 , 4 1 0 , 4 1 2 ,3 4 7 , 8 A1 35-45 1 ,9 5 0,8 0 ,5 0, 1 0 ,9 7 , 2 8,0 3 ,3 2 ,3 12,0 8 ,3 1 4 , 8 4 1 , 8 A1 65-75 1 ,4 5 1 ,9 0,8 0, 2 1, 2 5,6 8 , 1 3 , 0 3 , 0 1 3 ,9 8 , 4 1 5 , 2 3 8 ,7 /В/С 80-95 0 , 8 2 - - - - - 9 ,5 3 ,1 5 , 4 21 ,5 6 ,5 1 6 , 8 3 7 , 2 Ostrowiec 5 A1 5-15 1 ,2 3 1 , 4 0, 1 0 ,7 0 ,3 1 3 , 4 4 , 8 0 ,8 4 , 6 2 , 4 6 , 4 l l , 9 5 3 ,?
/в/
3 0 - 4 0 0 , 3 4 - - - - - 10,0 0 , 4 8 ,5 1, 8 1 9 ,7 11,1 4 8 ,5 F . K u ź n ic k i, P . S k ło d o w sk iSumaryczna zawartość różnych form związków organicznych we fr a k c ja c h oraz w artości ch arakteryzu jące h um ifikację Summary content of d if fe r e n t organic compound forms in p a r t ic u la r fr a c t io n s and valu es o f h u m ification
T a b e l a 2 Głębo kość pobrania próbki Samp
С kwasów fulwowych, kwasów huminowych i huminy w % С ogólnego С o f fr a c t io n in per cen t o f to ta l. С Sto pień humi— f i k a -c j i
Procentowa zawartość С poszczególnych f r a k c ji w stosunku do gleby С o f fr a c t io n in p ercent to s o i l Nr p r o fi lu P r o fi Lîie jücowobé L o c a lity Poziom gene tyczny Horizon с ogólny T o tal f r a k c ja wolna lig h t f r a c t io n f r a k c ja związana heavy f r a c t io n Stosu nek R atio Stosu nek R atio f r a k c ja wolna l i g h t f r a c t io n f r a k c ja związana heavy fr a c t io n le Ko. lin g depth cm % OJ
to
+ H рц CJ + . iH w рц + to* + r tfN рц 1Л w + + N~N œ S’ 1 « Hi F Humifi c a tio n degree C:N OJto
+ rHto
CJ W + lA Гм + to* + ГЛ to ■ JT + w * + w > ji > •н и к g § ^ 1 K ije 5-20 20-50 A1A1 1,7 7 1 ,2 6 1 ,4 1 .3 0 ,5 0,6 19,6 2 5 ,4 17 .5 20 .5 52,6 4 6 ,9 0 ,8 4 0 ,8 5 91,2 9 2 ,5 9 ,6 8 ,4 0 ,1 5 6 0 ,0 9 4 0 ,0 2 4 0 ,0 1 7 0 ,005 0,007 0 ,5 4 6 0 ,296 0 ,3 0 6 0,2 5 6 0 ,9 5 5 0 ,5 9 0 2 Sladków 0-20 50-40 A1АдС 2 ,2 7 0 ,5 1 1 ,4 0 ,0 1 ,5 0 ,0 17 ,5 2 7 ,4 17 ,1 2 7 ,4 4 4 ,8 4 5 ,2 0 ,9 8 1 ,0 0 82 ,5 100,0 11 ,2 7 ,4 0 ,4 0 1 0,055 0 ,055 0 ,5 9 6 0 ,085 0,58S 0,085 1,017 0 ,1 4 2 3 Ł a ta n ice 0-20 A1 5 ,2 3 0 ,9 0 ,7 1 7 ,6 35 ,7 5 7 ,2 1 ,8 6 9 0 ,1 9 ,4 0 ,5 1 9 0,050 0,025 0,56S 1 ,083 1,202 4 Włostów 5-15 55-45 65-95 80-95 A1 A1 A1 /В/С 2 ,7 4 1 ,9 5 1,4 5 0 ,8 2 0 ,6 0 ,9 2 ,1 0 ,0 0 ,9 1 ,4 2 ,0 0 ,0 17.5 18 .6 1 9 ,5 2 1 ,4 2 2 ,0 50, .1 3 2 ,1 4 1 ,4 4 7 ,3 4 1 ,6 ^3,7 57 ,2 1 ,2 6 l , b l 1 ,5 8 1,95 8 8 .3 9 2 ,8 9 4 .4 100,0 9 ,1 8 ,7 7 ,6 5 ,5 0 ,3 0 6 0,1 4 0 0,0 8 1 0 ,0 1 7 0,0 1 6 0 ,0 2 9 0,027 0 ,0 2 ? 0,020 - ч! 0,479 0,565 0,284 0,175 0 ,602 0,587 0 ,465 0 ,5 4 0 1,5 0 9 0,8 1 5 0,562 0 ,5 0 5 5 Ostrowiec 5-15 30-40 A1/в/ 1,23 0 ,3 4 2 ,1 0 ,0 0 ,4 0 ,0 15,8 38 ,2 15 ,1 15,5 55 ,2 4 8 ,5 0 ,8 6 0 ,3 5 8 6 ,6 100,0 11 ,5 8 ,1 0 ,1 6 5 0 ,0 2 5 0,005 0,194 0,150 0,1 8 6 0 ,045 0,6 5 5 0,1 6 5 F o rm y próc hn icz ne w rę d zi n ac h w p o ró w n an iu do in n y ch .. .P r o f i l 3 z miejscowości Łatanice położony jest w kotlinie Nidy w okolicy Buska i W iślicy (wysokość n.p.m. 200 m). Reprezentuje rę dzinę gipsową czarnoziem ną o zaw artości na powierzchni ponad 5% próchnicy [13].
A 1 0 - 3 0 cm poziom próchniczny o barw ie czarnej, stru k
turze ziarnistej, w ykazujący skład m echa niczny gliny średniej, zaw iera rozdrobnione
odłamki skały m acierzystej;
A C 30 - 40 cm poziom przejściow y barw y szarobrunatnej
o składzie m echanicznym gliny ciężkiej, za w ierający znaczną ilość odłamków skały m a cierzystej ;
С poniżej 40 cm gips (system — trzeciorzęd, seria — miocen,
piętro — tor ton).
P r o f i l 4 z m iejscowości W łostów położony jest na W yżynie Sando mierskiej (wzniesienie n.p.m. 151 m) w terenie równinnym . Reprezen tuje czarnoziem słabo zdegradowany strefy leśno-stepow ej, w ytw orzony z lessu ilastego.
A 1 0 - 8 0 cm poziom próchniczny o barw ie ciem noszarej,
strukturze drobnoorzechowatej, w ykazujący skład m echaniczny utw oru pyłowego ilastego;
(B)C 80 - 95 cm poziom przejściowy o strukturze pryzm atycz
nej i składzie m echanicznym utw oru pyłowe go ilastego:
С 95 - 150 cm utw ór pyłowy ilasty. Na głębokości 100 cm
w ystępują węglany. Zaznacza się słabe ogle-jenie.
P r o f i l 5 z m iejscowości O strowiec Św iętokrzyski położony jest na W yżynie Sandomierskiej (wzniesienie n.p.m. 176 m) w terenie falistym . Reprezentuje glebę brunatną właściw ą w ytw orzoną z lessu.
Aj 0 - 2 5 cm poziom próchniczny o barwie szarobrunatnej,
strukturze gruzełkow atej, w ykazujący skład m echaniczny utw oru pyłowego zwykłego;
(B) 25 - 70 cm poziom brunatnienia o barw ie brunatnej,
strukturze drobnoorzechowatej, w ykazujący skład m echaniczny utw oru pyłowego zwy kłego;
С poniżej 70 cm utw ór pyłowy zwykły o strukturze pryzm a
tycznej. Zaw iera now otw ory węglanowe — laseczki lessowe.
Form y próchniczne w rędzinach w porównaniu do innych... 193
W YNIKI BADAŃ
Istotną rolę w przem ianach substancji organicznej odgryw a we w szystkich zbadanych glebach frak cja związana, w której dom inują na ogół huminy. F rak cja wolna w e w szystkich poziomach genetycznych tych gleb w porównaniu z glebami bielicowym i i brunatnym i kwaśnymi [6] stanowi bardzo m ały procent w stosunku do ogólnej zaw artości C. Ilości nie w yekstrahow anej części frak cji wolnej substancji organicznej, okreś lanej jako tzw. reziduum (R), są również nieduże. W yniki te świadczą 0 dużej na ogół aktywności biologicznej badanych gleb, w yrażającej się daleko posuniętą hum ifikacją substancji organicznej. Bliższa analiza uzyskanych wyników wskazuje zarów no na pewne podobieństwo, jak 1 na istotne różnice, jakie zachodzą w przem ianach substancji organicz nej w poszczególnych typach i rodzajach gleb.
Rędzina kredow a (profil 1 — K ije), w ytw orzona z miękkiej i poro watej opoki kredow ej, zaw ierającej stosunkowo znaczny procent w ęgla nów aktyw nych, odznacza się, podobnie ja!k czarnoziem zdegradowany (profil 4 — Włostów), wysokim stopniem hum ifikacji substancji o rga nicznej wierzchniej w arstw y, w ynoszącym ok. 90%. Znaczna zaw artość kwasów hum inowych, uw alnianych w wyniku ekstrakcji wodorotlen kiem sodu oraz duża zaw artość humin w w ierzchnich poziomach tych gleb (ok. 50%) wskazuje również na pewne podobieństwo tych dwóch typów próchnic. Różnice są jednak między nimi zasadnicze. Stosunek H :F w po ziomie 5 - 2 0 cm profilu 1 w porównaniu ze sto-sunkiem H :F w poziomie 5 - 1 5 cm profilu 4 jest znacznie mniejszy i wynosi 0,84, natom iast w profilu 4 — 1,26. W poziomie próchnicznym rędziny kredowej zaznacza się w ięc przewaga kwasów fulwowych nad huminowymi, w poziomie zaś próchnicznym czam oziem u — przewaga kwasów hum inowych nad fulwowymi. Znaczna zaw artość węglanów aktyw nych w rędzinie kredo wej (tab. 3) decyduje z jednej strony o dużym stopniu hum ifikacji sub stancji organicznej, jak również o stabilności pow stałych kompleksów próchniczno-m ineralnych, z drugiej zaś — w odróżnieniu od czarnozie-mów — o słabszej polim eryzacji związków próchnicznych. Przez bada czy francuskich [1, 2, 3], wysuw ana jest hipoteza, że powstałe w rędzi nach związki kompleksowe — próchniczno-ilaste — są głównie p rzera biane ,,m echanicznie” przez dżdżownice, natom iast są one słabo prze kształcone mikrobiologicznie. Zgodnie z tą hipotezą substancja organicz na ulega na ogół szybko hum ifikacji, lecz jej dalsza ewolucja ulega w pew nym stopniu zahamowaniu. W wyniku słabego przekształcenia ligniny, jak tw ierdzą D uchaufour i Jacquin, pow stają w środowisku szczególnie bogatym w wapń związki próchniczne słabo spolim eryzo-wane, z przew agą tzw. kwasów hum inowych brunatnych [1].
T a b e l a 3
Procentowa zawartość węglanów i aktywnego węglanu wapnia w rędzinach i w skałach węglanowych P ercentage o f carb on ates and a c tiv e calcium carbonate in rendzina s o i l s япд carb o n a tic rocks
г
Nr p r o f ilu P r o f i l e No. Miejscowość L o c a lity Głębokość Depth cm Pozion gene tyczny G enetic horizon Węglany rozp. W lO /'o HCl/а/ Carbonates so lu b le in HCl/а/%
CaCO, 3 aktywny /Ъ/ A ctive СаСО^/Ъ/%
ь . 100 а ftRędzina kredowa właściwa Cretaceous proper rendzina
1 Side /5/, /3/ 0-20 A1 1 5 ,2
Г ' ■
7 ,0 5 3 ,0 20-50 5 5 ,3 2 2 ,0 3 9 ,8 50-50 АдС 6 6 ,0 2 5 ,5 5 8 ,6 100-110 С 6 2 ,7 13,0 2 0 ,7Rędzina t r z e c i o r zędowa właściwa
T e rtia ry pro per rendzina j
2 Sladków /8/ 0-20 A1 1 5 ,4
1
i 2 ,6 j 1 8 ,1 i 30-40 АдС 4 0 ,5 6 ,0 1 4 ,9 i 111 50-60 С 8 5 ,3 7 ,0 6 ,2 jRędzina kredowa czarnoziecna i
Cretaceous humic rendzina
i
1/5/ Machnów /5/, /6/ 0 -10 A1 1 7 ,6 9 ,7 5 4 ,4 !
30-55 A1 2 1 ,2 9 ,2 4 3 ,1
45-55 5 7 ,2 1 4 ,3 2 5 ,8 j
I Rędzina ju r a j ska brunat na
J u r a s s ic brown rendzina
1
15 /8/ 1 Brzegi /8/ 5-15 Ai 2 ,9 1 ,5j
5 1 ,7 j 60-70 /В/С 1 6 ,8 5 ,8 j KN o co Wapień ju r a js k i ! Ju r a s s ic lic e s to n ei
14 /5/ Orońsko /5/ i 120-130 С 7 5 ,5 6 ,0 i 7 ,9 jV/ api eń dewoń s k i Devonian lim estone
16 /5/ Górno /5/ 120-130 С 8 5 ,8 7 ,0 8 ,2
Wapień dewońsk i
Devonian lim estone
6 /5/ Czerwona Góra
/5/
30—40 i
Form y próchniczne w rędzinach w porównaniu do innych.., 195
W e frak cjach substancji organicznej poziomów próchnicznych gleby brunatnej w łaściw ej, w ytw orzonej z lessu z Ostrow ca Św iętokrzyskiego (profil 5), podobnie jak w czam oziem ach i rędzinach, istotną rolę odgry wa frak cja ciężka (związana), w której tzw. szare kw asy huminowe m ają znaczny udział. Duża zaw artość humin w wierzchniej w arstw ie (ponad 50%) wskazuje na obecność związków silnie związanych z frak cją ilastą. Stopień hum ifikacji substancji organicznej w poziomie próchnicznym jest bardzo wysoki. Stosunek C:N w w ierzchniej w arstw ie wynosi około 11, natom iast stosunek H :F , w ynoszący 0,86, jest znacznie m niejszy niż w czarnoziem ie z W łostowa. W poziomie brunatnienia (B) na głębokości 30 - 40 cm przew ażają znacznie we wszystkich ekstraktach kwasy ful-wowe nad huminowymi. Stosunek H :F = 0,35, gdy tym czasem w rędzi nie kredowej profilu 1 na głębokości 20 - 30 cm H :F = 0,85.
Badaną glebę b runatną należy określić jako eutroficzną o wysokim stopniu w ysycenia kationami zasadowymi (ponad 80% w w arstw ie w ierzchniej) [9, 11]. Z poprzednich badań [6, 7] w ynika, że w glebach brunatnych kw aśnych górskich, w odróżnieniu od gleb brunatnych właściw ych eutroficznych terenów rów ninnych, w ierzchnie w arstw y próchniczne w ykazują stosunkowo niski stopień hum ifikacji, co wiąże się zarówno z w arunkam i klim atycznym i, jak i z niskim pH oraz dużą kwasowością w ym ienną tych gleb.
W łaściwości i przem iany substancji organicznej w poziomie próch nicznym rędziny trzeciorzędow ej profilu 2 ze Sladkowa są w pewnym stopniu zbliżone do w łaściwości i przem ian związków próchnicznych profilu 1 rędziny kredow ej. Odznaczają się one dużą zaw artością humin i znaczną stosunkowo zaw artością kwasów hum inowych, uw alnianych w wyniku trzeciej kolejnej ekstrakcji przy użyciu 0 ,ln NaOH. Stopień
hum ifikacji substancji organicznej w poziomie A lt w ynoszący ok. 80%,
jest nieco m niejszy niż w rędzinie kredow ej. Stosunek H :F w poziomie
0 - 2 0 cm wynosi 0,98. Należy podkreślić, że w poziomie A 1 profilu 2
ilość reziduum substancji organicznej jest w .porównaniu z reziduum substancji organicznej w poziomie akum ulacyjnym profilu 1 ok. dw u krotnie większa. W skazuje to na m niejszy nieco stopień hum ifikacji sub stan cji organicznej w rędzinie trzeciorzędowej w porównaniu z rędziną kredową, co z kolei wiąże się z m niejszą zaw artością węglanów ak tyw nych w m ateriale żwirowca wapnistegO' sarm ackiego niż w porowatej opoce, kredowej (tab. 3).
Należy ogólnie stw ierdzić, że przem iany substancji organicznej w r ę dzinach zależą nie tylko od ogólnej zaw artości węglanów w skale m acie rzystej, ale przede wszystkim od zaw artości węglanów aktyw nych (tab. 3). P rzy tej okazji w arto jest sprecyzow ać, że przez aktyw ny węglan w apnia
należy głównie rozum ieć jego niekrystaliczną form ę silnie rozdrobnioną — ilastą, która łatw o rozpuszcza się w wodzie zaw ierającej dwutlenek węgla d ając C a(H C 03)2. W apń z łatw o rozpuszczalnego w wodzie dw u węglanu C a(H C 03)2 w ypiera z kolei wodór z kompleksu sorpcyjnego gleby. O aktyw ności biologicznej rędzin decyduje więc nie ogólna za
w artość węglanów, lecz procentow y udział węglanów aktyw nych [2].
Analiza substancji organicznej w poziomie A 1 rędziny gipsowej z Ł a
tanie (profil 3) w ykazuje zdecydowaną przewagę frakcji związanej nad wolną oraz duży stopień hum ifikacji — ok. 90%. Reziduum (R), stan o wiące nie w yekstrahow aną część frakcji wolnej substancji organicznej, wynosi ok. 10%, gdy w rędzinie trzeciorzędowej ze Sladkowa (profil 2)
— ok. 18%. Duży stosunek H :F w ynoszący w poziomie A 1 (0 - 20 cm)
1,86 oraz znaczny udział kwasów hum inowych trzeciej kolejnej ekstrak cji przy użyciu 0 ,ln NaOH, świadczą o daleko posuniętej hum ifikacji substancji organicznej z przew agą silnie spolim eryzow anych związków próchnicznych, zw iązanych z częściam i ilastym i. N ależy podkreślić, że
na głębokości 30 - 40 cm w poziomie A XC zaw artość części poniżej
0,002 m m wynosi 38% [8], co wskazuje na możliwość tw orzenia się trw a łych kompleksów próchniczno-ilastych. Dodatkową inform ację o stopniu rozwoju substancji organicznej w rędzinach w porównaniu do czarnozie-mów uzyskano, oznaczając gęstość optyczną kwasów hum inowych w y dzielonych z badanych gleb, przy użyciu dwóch ekstraktów : roztw oru N a4P 20 7 + Na2S 0 4 o pH = 7 i roztw oru Na4P 20 7 o pH = 9,8.
Ja k podaje К o n o n o w a [10], gęstość optyczna kwasów hum ino w ych może być różna w zależności od stosunku węgla w jądrze arom a tycznym do węgla w rodnikach bocznych. K w asy huminowe ,,m łodsze'’ w swoim rozwoju w porównaniu do kwasów „dojrzałych” odznaczają się m niejszą gęstością optyczną [10, 4]. Ja k wynika z naszych badań (tab. 4), gęstość optyczna alkalicznych roztw orów kwasów huminowych, w yrów nanych pod względem ilości węgla, jest na ogół m niejsza w rędzinach węglanow ych w porównaniu z czarnoziemem. Szczególnie znaczne pod tym względem różnice zaznaczają się w gęstości optycznej kwasów hu m inowych, wydzielonych z gleby w wyniku drugiej kolejnej ekstrakcji. Gęstość optyczna kwasów hum inowych rędziny siarczanow ej jest znacz nie wyższa w porównaniu z rędzinam i węglanowym i. W yniki te św iad czą o dalej posuniętej ew olucji substancji organicznej w czam oziem ie i w rędzinie gipsowej w porównaniu z rędzinam i w ęglanowym i. P o tw ier dzają one jednocześnie słuszność w yprow adzonych wniosków, w y n ik ają cych z zaw artości w tych glebach poszczególnych form związków próch nicznych (większa gęstość optyczna kwasów hum inowych II ekstrakcji w porównaniu z I ekstrakcją).
Formy próchniczne w rędzinach w porównaniu do innych.., 197
T a b e l a 4 Gęstość optyczna kwasów huminowych przy zaw artości С 0 ,1 3 6 g/l
O p tica l d e n sity o f humic a c id s a t С conten t 0 .1 3 6 g/l Nr p r o f i lu P r o f i l e No. Miejscowość L o c a lity Głębo kość Depth cm E k s tr a k ty E x tr a c ts ш - długość f a l i S i - wave lengh 4 665 7 2 6 665 619 574 533 496 465 1 K ije 5 - 2 0 a b 0 , 1 0 0 , 1 1 0 ,1 8 0 , 2 0 0 , 2 1 0 ,2 3 0 ,2 7 0 ,3 0 0 ,3 9 0 ,4 0 IN CO О О 0 ,6 2 0 , 7 0 3 ,4 0 3 ,5 0 2 Sladków 0 - 2 0 a b 0 ,3 2 0 ,3 8 0 ,5 4 0 ,5 9 0 ,6 0 0 ,6 1 0 ,6 0 0 ,6 5 0 ,8 0 0 ,7 9 1 , 0 0 1 , 0 0 1 , 1 0 1 , 1 1 2 ,0 3 1 , 8 8 3 Ł a ta n iec 0 - 2 0 a b 0 ,4 0 0 ,4 5 0 ,6 1 0 ,6 3 0 ,6 5 0 ,6 5 0 , 6 8 0 , 6 8 0 ,7 8 0 ,8 3 0 ,9 8 1 ,0 5 1 ,0 5 1 , 2 0 1 ,7 2 1 ,9 0 4 Włostów 5-13 a b 0 ,2 8 0 ,4 8 0 ,4 6 0 ,5 8 0 ,5 3 0 , 6 8 0 ,6 0 0 ,7 0 0 ,8 0 0 ,8 5 1 , 0 0 1 ,0 5 1 , 1 2 1 ,1 5 2 ,4 3 1 ,9 8 3 5-45 a b 0 ,3 8 0 ,3 5 0 , 6 6 0,72 0 ,6 0 0 , 7 8 0 , 6 8 0 ,7 9 0 ,8 5 0 ,8 7 1 ,0 5 1 ,0 7 1 ,1 6 1 , 2 0 1 ,9 4 1 , 6 6 E k stra k ty - E x tr a c ts a - p iro fo s fo ra n sodu pH 7 sodium pyrophosphate, pH 7 Ъ - p iro fo s fo ra n sodu pH 9 ,8 sodium pyrophosphate, pH 9 f 8 UWAGI KOŃCOWE
Przeprow adzone badania rzu cają światło na specyfikę przem ian sub stancji organicznej w rędzinach w porównaniu z innymi typam i gleb, jak rów nież w skazują na pewne różnice, jakie zachodzą pod względem zaw artości form związków próchnicznych w rędzinach w zależności od genezy i typu skały m acierzystej.
Ilość kwasów hum inow ych uwolnionych w wyniku zarówno drugiej ekstrakcji frakcji związanej przy użyciu roztw oru 0,1 m pirofosforanu sodu o pH 9,8, jak i trzeciej przy użyciu roztw oru 0 ,ln NaOH jest na ogół wyższa w czam oziem ie w porównaniu z rędziną kredow ą i rędziną trzeciorzędow ą. Potw ierdza to tezę o dalej posuniętej polim eryzacji związków próchnicznych w czam oziem ach niż w rędzinach węglano w ych.
Stosunek kwasów hum inow ych do fulw ow ych jest znacznie w yższy w czarnoziem ie niż w rędzinie 'kredowej i w rędzinie trzeciorzędow ej. Wskazuje to rów nież na dalej zaaw ansow aną ewolucję związków próch nicznych w czarnoziem ach w porównaniu z rędzinami węglanowymi
W glebie brunatnej właściwej wytworzonej z lessu poziom akum ula
cyjny A x odznacza się wysokim stopniem humifikacji substancji orga
nicznej. W odróżnieniu od czarnoziemu i od rędziny gipsowej stosunek H :F jest znacznie m niejszy. Przew aga kwasów fulwowych nad kwasami huminowymi układa się w tej glebie podobnie jak w rędzinach w ęgla now ych. Należy bardzo mocno podkreślić, że przem iany substancji orga nicznej w glebach brunatnych kw aśnych oligotroficznych terenów gór skich [6] w porównaniu zarówno z glebami brunatnym i właściwymi — eutroficznym i, jak i z rędzinami, są zupełnie odmienne. Odznaczają się one dużą zaw artością w wierzchnich w arstw ach nie w yekstrahow anych części frakcji wolnej, stosunkowo m ałym stopniem hum ifikacji, w yraźną przew agą kwasów fulw ow ych nad huminowymi oraz wysokim, prze kraczającym często 20, stosunkiem C:N. Z punktu widzenia przemian substancji organicznej gleby brunatne kwaśne oligotroficzne terenów górskich są w pewnym stopniu zbliżone do gleb bielicowych [6].
Rędziny siarczanow e odznaczają się w porównaniu do rędzin węgla now ych większym udziałem związków próchnicznych kwasów humino-w ych niż fulhumino-w ohumino-w ych oraz humino-większą zahumino-w artością khumino-wasóhumino-w huminohumino-wych w yekstrahow anych z frakcji związanej przy użyciu kolejno roztw oru 0 ,ln Na4P 20 7 o pH 9,8 oraz roztw oru 0 ,ln NaOH. Rędziny siarczanow e charakteryzują się ponadto z reguły dużą zaw artością С ogółem. Znaczna zaw artość części koloidalnych w zwietrzelinie gipsu wskazuje m. in. na tw orzenie się trw ałych kompleksów próchniczno-ilastych w w ierzchniach w arstw ach rędzin siarczanow ych. W rędzinach węglanow ych przem iany substancji organicznej zależą w dużym stopniu od typu skały m acierzy stej i od zaw artości w niej węglanów aktyw nych. Znaczna zaw artość w ęglanów aktyw nych wpływa z jednej strony na szybszą hum ifikację substancji organicznej świeżej, z drugiej zaś stabilizująco na powstałe
połączenia próchniczno-m ineralne.
Zbliżona zaw artość kwasów huminowych trzeciej kolejnej ekstrakcji frakcji związanej i humin w poszczególnych glebach nie stanowi dosta tecznego k ryteriu m dla identyfikacji poszczególnych związków próch nicznych, ponieważ ek strak ty te rnogą zaw ierać związki próchniczne w różnym stopniu polim eryzacji w zależności od szybkości ewolucji sub stancji organicznej świeżej [2, 3, 4].
W łaściwości optyczne kwasów hum inowych badanych gleb wskazują, że substancja organiczna zarówno w czam oziem ie, jak i w rędzinie gipsowej, jest na ogół w porównaniu z rędzinam i węglanowym i silniej przekształcona.
WNIOSKI
Badania przedstawione w tej pracy należy traktow ać jako wstępne. W ykazały one, że substancja organiczna rędzin może stanow ić kryterium
Formy próchniczne w rędzinach w porównaniu do innych.., 199
ich odrębności typologicznej. W celu bliższego scharakteryzow ania próch nicy rędzin należy przeprowadzić badania w zależności od pochodzenia i wieku oraz typu skały m acierzystej, ze specjalnym uwzględnieniem rędzin terenów górskich. Profile rędzin w ytypow ane do badań powinny reprezentow ać zarówno gleby upraw ne, jak i gleby pod n aturalnym i ze społami roślinnym i.
LITERATURA
[1] D u c h a u f o u r P., J a c q u i n F .: Nouvelles recherches sur l’extraction et le fractionnement des composés humiques. E x tra it du Bulletin de l’École Supérieure Agronomique de Nancy t. 8, 1966, fase. I, 24.
[2] D u c h a u f o u r P.: L ’Évolution des sols Essai sur la dynamique des profils Masson et Cie. Éditeurs, Paris 1968, 91.
[3] J a c q u i n F., L e T a с o n F. : Influence des formes de calcium sur l’évolution des résidus ligneux sous climat tempéré. E x tra it du Bulletin de l’École Supérieure Agronomique de Nancy t. 12, 1970, fasc. I-II, 12 - 20.
[4] J a c q u i n F. : Contribution à l’étude des processus de formation et d’évo lution de divers composés humiques. Thèse Docteur ès Sciences, Bull. ENSAN, V, 1963, 1 - 156.
[5] K u ź n i c k i F .: Właściwości i typologia gleb wytworzonych z kredowej opoki odwapnionej Roztocza w nawiązaniu do charakterystyki i genetycznego po działu rędzin. Rocz. glebozn. 15, 1965, 2, 345 - 406.
[6] K u ź n i c k i F., S k ł o d o w s k i P. : Przemiany substancji organicznej w nie których typach gleb Polski. Rocz. glebozn. 19, 1968, 1, 3 - 25.
[7] K u ź n i c k i F., S k ł o d o w s k i P .: Wpływ procesów glebotwórczych na za wartość żelaza i glinu w kompleksach próchniczno-mineralnych. Rocz. glebozn. 20, 1969, 1, 3 - 23.
[8] K u ź n i c k i F., К o n e с к a - B e 1 1 e y K., K o w a l k o w s k i A., B i a-ł o u s z S.: Przewodnik konferencji terenowej zjazdu naukowego: „Geneza i typologia gleb Polski środkowej”, 14 - 22 września 1970 r. Maszynopis. W ar szawa 1970, s. 40, 29 tabel, 10 barwnych profilów.
[9] К u b i e n a W. : Bestimmungsbuch und Systematik der Böden Europas. F e r dinand Enke Verlag, Stuttgart 1950, 392.
[10] K o n o n o w a M.: Substancje organiczne gleby, ich budowa, właściwości i metody badań. PW RiL, 1968, 390.
[11] M ü c k e n h a u s e n E .: Entstehung, Eigenschaften und Systematik der Böden der Bundesrepublik Deutschland. DLG Verlag Fran k fu rt (Main) 1962. [12] M u s i e r o w i c z A. S k o r u p s k a T .: Frakcje związków humusowych
czar-noziemu, czarnych ziem i rędzin. Rocz. Nauk roi. 91-A -l, 1966, 1 - 56.'
[13] S t r z e m s k i M.: Rędziny i borowiny gipsowe okolic Buska i Wiślicy. Rocz. Nauk roi. 54, 1950, 437 - 483.
[14] S t r z e m s k i M.: Rędziny węglanowe woj. kieleckiego. Rocz. Nauk roi., 81-D, 1958, 118.
[15] T u r s k i R.: Badania nad substancją organiczną w typowych glebach Wyżyny Lubelskiej. Cz. II. Rędziny i „rędziny rzekome”. Ann. UMCS, 19-E, 43.
ф. к у з ь н и ц к и, п. склодовски СОДЕРЖАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМ ГУМУСОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ В РЕНДЗИНАХ ПО СРАВНЕНИЙ С ДРУГИМИ ТИПАМИ ПОЧВ О т д е л е н и е п о ч в о в е д е н и я , Ф а к у л ь т е т г е о д е з и и и к а р т о г р а ф и и В а р ш а в с к о й п о л и т е х н и к и Р е з ю м е Проведенные исследования проливают свет на специфику превращений органического вещества в рендзинах по сравнении с другими типами почв, а также указывают на некоторые различия в содержании форм гумусовых сое динений, обусловленные генезисом и типом материнской породы. Количества гуминовых кислот, освобожденных в результате как второй экстракции связанной фракции при ее обработке раствором ОД М пирофос фата натрия с pH 9,8, так и третей экстракции при употреблении раствора О,ln NaOH, являются в общем высшими в черноземе, чем в карбонатной рен-дзине и в третичной ренрен-дзине. Это составляет подтверждение тезиса о более сильной полимеризованности гумусовых соединений в черноземах, чем в кар бонатных рендзинах. Соотношение гуминовых кислот к фульвовым заметно выше в черноземе, чем в карбонатной и третичной рендзинах. Это тоже указывает на более силь ную эволюцию гумусовых соединений черноземов в соотношении с карбонат ными рендзинами [2. 12]. В типичной бурой почве, образованной из лесса, аккумуляционный гори зонт характеризуется высокой степенью гумификации органического веще ства. В отличие от чернозема и гипсовой рендзины соотношение в ней Г : Ф значительно ниже. Преобладание фульвовых кислот над гуминовыми скла дывается в этой почве аналогично как и в рендзинах. Следует подчеркнуть с особым натиском, что превращение органического вещества в кислых оли-готрофных бурых почвах горных территорий [6] по сравнении как с типич ными бурыми эвтрофными почвами, так и с рендзинами протекает совершен но иначе. Оно характеризуется высоким содержанием в поверхностных слоях неэкстрагируемого остатка свободной фракции, относительно невысокой сте пенью гумифицированности, отчетливым преобладанием фульвовых кислот над гуминовыми и высоким, неоднократно превышающим 20, соотношением С : N. С точки зрения превращений органического вещества бурые кислые олиго-трофные почвы горных территорий сходны в некоторой степени с подзолисты ми почвами [6]. Сульфатные рендзины в сопоставлении с карбонатными рендзинами х а рактеризуются высшим участием в гумусовых соединениях кислот гуминовых, чем фульвовых, а также высшим содержанием гуминовых кислот экстрагируе мых из связанной фракции при очередном употрбелении раствора 0,1 M, NaéP207 с pH 9,8 и раствора 0,ln NaOH. Кроме того сульфатные рендзины, как правило, характеризуются высоким содержанием общего С. Значительное со держание коллоидных частиц в гипсовой выветрелости указывает между про чими на образование прочных гумусово-илистых комплексов в верхних слоях сульфатных рендзин. В карбонатных рендзинах превращение органического вещества зависит в высокой степени от вида материнской породы и от со держания в ней активных карбонатов. Значительное наличие активных кар бонатов с одной стороны ускоряет гуминификацию свежего органического ве
Form y próchniczne w rędzinach w porównaniu do innych.., 2 0 1 щества, а с другой влияет стабилизирующе на сформированные гумусово-ми неральные соединения. Сходное содержание гуминовых кислот в третей очередной экстракции свя занной фракции и гуминов в отдельных почвах не является удовлетворитель ным критерием при идентификации отдельных гумусовых соединений, так как эти экстракты могут содержать гумусовые соединения неодинаковой степени полимеризации, в зависимости от темпов эволюции свежего органического ве щества [2, 3, 4]. Оптические свойства гуминовых кислот в испытуемых почвах указывают на то, что органическое вещество как в черноземе так и в гипсовой рендзине подвергалось в общем более сильному, по сравнении с карбонатными рендзи-нами, преобразованию. F . K U Ż N I C K I , Р . S K Ł O D O W S K I
CONTENT OF VARIOUS FORMS OF HUMUS COMPOUNDS IN RENDZINA SOILS AS COMPARED WITH OTHER SOIL TYPES
D e p a r t m e n t o f S o il S c i e n c e F a c u l t y o f G e o d e s y a n d C a r t o g r a p h y W a r s a w T e c h n i c a l U n iv e r s it y
S u m m a r y
The respective investigations enlight the specificity of organic matter transfor mation in rendzina soils as compared with other soil types, as well as indicate some differences occurring with regard to content of various forms of humus com pounds in rendzina soils depending on genesis and type of parental rock.
The quantities of humic acids released in consequence of both the second extraction of heavy fraction at use of the solution of 0.1 M sodium pyrophosphate with pH 9.8, and the third extraction of this fraction at use of the solution of 0.1 N NaOH, are, as a rule, higher in chernozem as compared with Cretaceous and Tertiary rendzina soil. It confirms the thesis about wider advanced polymeri zation of humus compounds in chernozems than in carbonatic rendzina soils.
The ratio between humic and fulvic acids is much higher in chernozem than in Cretaceous and Tertiary rendzina soil. It bears also evidence about a further advance of evolution of humus compounds in chernozems than in carbonatic ren dzina soils [2, 12].
In proper brown soil developed of loess the accumulation horizon A 1 cha
racterizes itself with a high degree of organic matter humification. Contrary to chernozem and gypseous rendzina soils, the H :F ratio is much lower here. A pre-valence of fulvic acids over humic acids is in these soils similar as in carbonatic rendzina soils. It is to stress that the organic matter transformations in oligo-trophic acid brown soils of mountain regions [6] are quite different here as com pared with both eutrophic proper brown soils and rendzina soils. They show a high content of non-extracted particles of light fraction in upper layers, a relatively low humification degree, a distinct prevalence of fulvic acids over humic acids and a high C:N ratio, öfter of over 20. From the viewpoint of organic matter transformations, oligotrophic acid brown soils of mountain areas approximate, to a certain extent, podzolic soils [6].
rendzina soils, with higher percentage of fulvic than humic acids and higher con tent of humic acids extracted from heavy fraction at subsequent use of 0.1 M Na4P20 7 solution with pH 9.8 and 0.1 N NaOH solution. Sulphatic rendzina soils show’ also, as a rule, a high content of total C. A considerable content of colloidal particles in a weathered gypsum proves, among other things, a formation of per manent humous-clayey complexes in upper layers of sulphatic rendzina soils. In carbonatic rendzina soils the organic matter transformations depend to a conside rable extent on the parental rock type and on content in it of active carbonates. A high content of the latter contributes to quicker raw organic matter humifica tion on the one hand and to stabilization of the remaining humous-mineral com pounds on the other.
An approximate content of humic acids of the third subsequent extraction of heavy fraction as well as of humines in particular soil types, does not constitute any satisfactory critérium for identification of particular humus compounds, as in these extracts humus compounds with different polymerization degree can be contained, depending on evolution rate of fresh organic matter [2, 3, 4].
Optical properties of humic acids of the soils investigated prove that organic matter both in chernozem and gypseous rendzina soils is transformed stronger than in carbonatic rendzina soils.
A d res W p ły n ęło do PTG w lipcu 1971 r.
P ro j. dr F ra n c is z e k K u ź n ic k i Z esp ól G leb oz n a w stw a In stytu tu G e o d ez ji G o s p o d a rc z ej i K a rto g ra fii P o lite c h n ik i W a r sz a w sk ie j
