R O C Z N I K I G L E B O Z N A W C Z E T . X I , W A R S Z A W A 1962
A L E K SA N D E R M A K SIM Ó W , FR A N C ISZ E K M A C IA K
W PŁY W TEM PERA TU RY NA PR ZEM IA N Y AZOTOW E W ZŁOŻU TO RFU N ISK IEG O
K ated ra T o rfo zn a w stw a SGG W W arszaw a
A zot w to rfie stanow i jeden z najw ażn iejszy ch elem entów chem icz nych. W ynika to z jego w ysokiej zaw artości w torfach, w k tó ry ch osiągać może 3, a n a w e t 4% N ogólnego.
J e s t to znaczna ilość w p o ró w n an iu do zaw artości innych składników odżywczych, tak ich jak potas i fosfor, k tó re z n a jd u ją się w torfie w dzie siątych i setnych p rocentu. Z pow yższych w zględów p rz y jm u je się często zasadę tra k to w a n ia to rfu bądź jako m asy crg anicznc-azotow ej, m ogącej służyć do naw ożenia gleb m in eraln ych , bądź też jako gleby zasobnej w azot, n a k tó re j bez znacznego naw ożenia azotow ego m ożna otrzym ać w ysokie p lony roślin. Oba założenia nie są słuszne z uw agi na to, że w y soka zaw artość azotu ogólnego nie św iadczy jeszcze o jego przysw^ajal-
ności dla rośliny. Azot w to rfie istn ieje bow iem w spec3-ficznych połą
czeniach, k tó re bardzo tru d n o u leg ają rozkładow i. O dużej odporności zw iązków azotow ych m ówi rów nież fakt. że w m iarę rozkładu m asy o rg a nicznej to rfu obok zaniku różnych połączeń w ęglow ych ty p u celulozy, chem iceluloz [4, 16] azot w połączeniach organicznych zw iększa się p ro
centow o. Pow yższe połączenia posiadają przew ażnie c h a ra k te r b iałkow y [7], p rzy czym znaczna część azotu białkow ego zw iązana jest połącze
niam i hu m usow ym i m aterii organicznej [1].
W a k s m a n i I y r e [15] dużą odporność białk a gleby na rozkład p rzy p isu ją tem u, że jest ono połączone z ligniną. P e w n a ilość azotu zw ią
zana je st także w postaci am inocukrów [2], część w postaci grup am i
dow ych i w olnego am oniaku [7].
Do czynników p ow odujących stopniow y rozkład połączeń azotow ych n ależy zaliczyć p rzed e w szystk im m ikroorganizm y, k tó re za pom ocą sw oistych enzym ów m in e raliz u ją zw iązki organiczne do d w u tle n k u w ęgla, a azotow e do am oniaku i azotanów . M om entem p rzy spieszającym d zia
46 A. Maksimów, F. Maciak
łanie m ikroorganizm ów w glebie obok w ielu czynników jest przede w szy stk im te m p e ra tu ra .
D ziałanie te m p e ra tu ry , jako czynnika pow odującego przyspieszenie
ro zk ładu m asy organicznej, je st ogólnie znane [6, 8, 14], p rz y czym w p ro
cesie ro zkład u te m p e ra tu ry rzęd u 20— 35 °C w p ły w a ją najszyb ciej na procesy a m c n ifik acy jn e i n itrifik a c y jn e. M asa organiczna to rfu ulega rozkładow i znacznie w olniej od in n ych rod zajó w su b sta n c ji organicznej
[4, 8, 14]. W ynika to z w iększej odporności to rfu bogatego w zw iązki h u
m usow e, ligninow e, b itum iczne itp. Ale te m p e ra tu ra m a znaczny w pływ
na rozkład torfu. К a i 1 a i w spółpracow nicy [6] b adając w w a ru n k a ch
la b o ra to ry jn y c h w pływ te m p e ra tu ry w gran icach 5— 65 °C na to rf sfag- no w o -tu rzy ccw y i m szy sto -tu rzy cow y k w aśn y oraz w ap n o w an y stw ie r dzili najw y ższy u b y tek organicznej m asy w te m p e ra tu rz e 65 °C, n ie w ielką zaś różnicę w stra ta c h suchej m asy m iędzy w pływ em te m p e ra tu ry 20 i 35 °C. Ze w zrostem te m p e ra tu ry w z ra sta ła w to rfie także zaw artość
azotu amonowego, a n itry fik a c ja lepiej zachodziła w te m p e ra tu rz e 2 0°.
Podobne re z u lta ty o trzym ał M a c i a k [8] z to rfem niskim w czasie
4-m iesięcznej inkubacji. B adania w ym ienionego a u to ra prow adzone b yły na to rfie z w ierzch n iej w arstw y , znacznie u tlenionej, bogatej w życie biologiczne. Rów nież w większości przy p ad k ó w w y nik i innych bad a czy dotyczące zachodzących zm ian w zw iązkach azotow ych i w ęglo w ych, czy to w w a ru n k a ch lab o ra to ry jn y c h , czy polow ych odnoszą się do
badań w ierzch nich w a rstw [5, 8, 10]. In te re su ją c ą rzeczą jest stw ie rd z e
nie, jak procesy rozkładow e pod w p ły w em różnych te m p e ra tu r p rze b ie g ają dla w a rstw głębszych to rfu . W ażne to je st zarów no p rzy w y k o rz y stan iu to rfu z różnych głębokości dla celów naw ozow ych, jak i p rzy głębokich orkach torfow isk. W celu w y ja śn ie n ia tych zagadnień p rz e p ro
w adzone zostały 6-m iesięczne b ad ania la b o ra to ry jn e nad w p ływ em te m
p e ra tu r 5, 2 0, 35 i 60 °С na zm iany w zw iązkach azotow ych i w ęglow ych
z trzech w a rstw złoża to rfu niskiego.
B A D A N IA W Ł A SN E
Sposób w y k o n a n ia doświadczeń. Do dośw iadczeń użyto to rfu z trzech
w a rstw p ro filu to rfow isk a ,,K am pinos" (woj. w arszaw skie) z głębokości 0,0— 0,25 m, 0,25— 0,50 m i 0,50— 0,75 m (tabl. 1). Po ro zd ro b n ien iu to rf
p rzesiano przez sito o 0 oczek 5 m m, n astę p n ie po 6 g suchej m asy to rfu
o w ilgotności 70% H 20 włożono do 50 m l zlew ek. Zlew ki z to rfe m w ilości
7 sztuk um ieszczono w 2-litro w y ch słojach. P od w ójne słoje z to rfem
poszczególnych głębokości b y ły in k ub o w ane przez 6 m iesięcy w każdej
T a b l i c a 1 S k ł a d b o t a n i c z n y i che m ic z ny t o r f u B o t a n i c a l and c h e m i c a l c o m p o s i t i o n o f p e a t G ł ę b o k o ś ć D ept h Ш Sk}ad b o t a n i c z n y B o t a n i c a l c o m p o s i t i o n G a tu n e k t o r f u P e a t t y p e S t o p i e ń r o z k } a d u Decompos i t i on d e g r e e % pH W % s u c h e j masy - I n % d r y m a t t e r W % b e z p o p i e l n e j с . з . In % a s h f r e e d . u . R o ś l i n a - P l a n t % pop iół
ash CaC U&0 p2°5 N og. N o g. С o r g . C:ïï
0 ,0 -0 ,2 5 Phra gm. com. Са ге х ( r o s t r . c a e s p .} A ln u s g l u t . B r y a l e e , E r i o p h ; a n g . i i n n e - and o t h e r s 30 55 5 10 t r z c i n o w o - t u r z y c o w y r e e d - s e d g e 45 5,3 17,42 5,70 0.63 0,13 3,20 3,90 55,06 14,1 0 ,2 5 -0 ,5 0 P hr agm .c om . C a r o i ( r o s t r . , c e e e p . ) A ln u s g l u t . i in ne - and o t h e r s 6 0 30 10 t r z c i n o w y r e e d 35 5,7 12,00 7,50 0 , 4 4 0,13 3,15 3,60 56,15 1 5 , 6 0 ,5 0 -0 ,7 5 Phr agm . com. A l n u s g l u t . Са ге х r o z s t r a t a B r y a l e s , E r i o p h . ang. i i n n e - and o t h e r s 75 10 15 10 t r z c i n o w y r e e d 40 5,7 10,90 7,20 0,33 0,09 3,13 3,50 57,17 16,3 -л P r z e m ia n y a z o to w e w zło żu to rf u n is k ie g o
48 A. M aksimów, F. Maciak
W czasie ink u b acji oznaczano w y d zielający się C 02 oraz po bierano
w odstępach m iesięcznych 2 rów noległe p róbki (zlew ki z torfem )
i oznaczano w nich N am onow y i azotanow y przeliczając na 1 kg suchej m asy (w edług ilości suchej m asy um ieszczonej początkow o w zlew kach).
M eto d y ka badań. Poszczególne oznaczenia przepro w adzano n a s tę p u
jący m i m etodam i:
— skład botaniczn y i stopień ro zk ład u to rfu oznaczono m eto dą m i- kroskopow o-procentow ą,
— w ęgiel organiczny m etodą K noppa,
— d w u tlen e k w~ęgla w yd zielający się z torfów przez ch w y tan ie za pom ocą NaOH i m iareczkow anie [9],
— azot ogólny m etodą K jeld ah la,
— azot am onow y przez w y trząsan ie to rfu z 2,5% K2S 04 i oznaczanie
w przesączu N H3 ko lo ry m etry czn ie m etodą N esslera,
— azot azotanow y w ty m sam ym przesączu ko lo ry m etry czn ie za po mocą kw asu fenolc-dw usiarkow cgo,
— popiół surow y przez spalanie m a te ria łu w te m p e ra tu rz e 550 °C,
--- P0O5 m etodą Lorenza,
— CaO m etcd ą kom ploksom etryczną,
— MgO rów nież rnetcdą kom ploksom etryczną, —• pH m etcdą po ten cjo m ctry czn ą z chinhydronem ,
— ilość am cn ifik ato ró w 1 m etodą m iana w hodow li w pożywce p ły n
nej na bulionie mięsnym, w te m p e ra tu rz e 30 cC.
T a b l i c a 2
Wzrost za w a rtoś ci popi o łu я t o r f i e pod ;-;p t es pé ra tury In c re a se of ash c o n te n t under in flu e n ce of t ^ rn s rs t.u rs
Głębokość Depth Ш W p ro c c n c is u stosunku do Z i - n r t o ś c i po F sr cc n r a t i o to i n i t i a l co nten t czatii csej o .u 5 20 35 6o Gs00-0,25 0,45 7,34 6,20 12,50 0,25 -0 ,5 0 0,80 3,33 5,80 10,00 0 , 5 0 -0 ,7 5 0,00 2,70 5,50 8,20
W y n i k i badań. W ciągu kilkum iesięcznego okresu in k u b acji torfów
w różnych te m p e ra tu ra c h n astąp iło w nich szereg zm ian chem icznych, w yw ołan y ch działalnością m ikroorganizm ów , a niew ątp liw ie tak że pod w pływ em sam ej te m p e ra tu ry . R ezu ltatem ty ch zm ian b y ły m iędzy in nym i zw yżki popiołu (tabl. 2). M inim alny w zro st popiołu w idoczny jest
Przemiany azotowe w złożu torfu niskiego 49
w te m p e ra tu rz e 5 °C, co w sk azu je n a to, że procesy ro zk ład u w tej tem p e ra tu rz e o d b y w ają się w n iew ielkim stopniu. Z nacznie w iększy w zrost popiołu w y stę p u je pod w pływ em te m p e ra tu r 20 i 35 °C. E fekty d ziałania ty ch dw óch te m p e ra tu r w m ały m sto p n iu różnią się m iędzy sobą. W ska zyw ałoby to na to, że w obrębie ty ch te m p e ra tu r d ziałają b a k te rie m ezo-
filne. R ów nież badacze fińscy [6] otrzy m ali podobne s tra ty suchej m asy
to rfu w zak resie ty ch dw óch te m p e ra tu r. N ajw iększe zw yżki popiołu w y stę p u ją p rzy te m p e ra tu rz e 60°C, p rzy czym dla te m p e ra tu ry 60, 35
i 20°C czym głębsza w arstw a, ty m m niejsza zw yżka popiołu (tabl. 2).
W raz z ogólną ten d e n c ją zw iększania się popiołu w czasie ink u b acji to rfu n a stę p u je rów nież znaczne w ydzielanie się C 0 2. Ilość otrzym anego
C 02 św iadczy o intensyw ności ro zk ład u m ate rii organicznej to rfu . Tu
z kolei n a jw ięk szy w pły w n a zachodzące procesy biologiczne m a tem p e ra tu ra . J a k w sk a z u ją k rzy w e (rys. 1), te m p e ra tu ra 60 °C w y k azu je n a j w iększy wTpływ na szybkość i ilość w ydzielanego C 0 2. Z powyższego w ynika, że działanie b a k te rii term o filn y ch je st silniejsze od działania
b a k te rii m ezofilnych (te m p e ra tu ra 20 i 35 °C), a ilość w ydzielonego C 02
w te m p e ra tu rz e 60 °C jest dw a razy w iększa. D uży w pły w te m p e ra tu r
rzęd u około 60 ° na ilość w ydzielonego C 02 tłum aczy nam w pew nej
m ierze rozkład w ierzchnich w a rstw torfow isk, szczególnie w ciepłych rejo n a ch klim atycznych, gdzie te m p e ra tu ra to rfu m oże się znacznie pod nieść i w rez u lta c ie spow odow ać zm niejszenie złoża. T ak np. w w a ru n kach k lim aty czny ch F lo ry d y w ciągu 20 la t złoże to /f u zm niejszyło się o 1,5 m [13].
J a k w sk azu ją w ykresy, dla te m p e ra tu r 20 i 35 cC w ilościach w y
dzielonego C 02 nie m a znaczniejszych różnic. W y stęp u ją n a to m ia st w y
raźne różnice w rozkładzie to rfu pochodzącego z poszczególnych głęboko ści. Z nacznie w o lniejszy ro zkład to rfu w sto su n ku do górnej w a rstw y w y stę p u je w w a rstw ie 0,25— 0,50 m, a n a jb a rd zie j w w a rstw ie 0,50— 0,75 m. w te m p e ra tu rz e 5 °C rozkład to rfu n a stę p u je w m inim aln ym stopniu.
Na ry su n k u 1 podano także krzy w e ilu stru ją c e w ydzielanie się C 02
w poszczególnych okresach dośw iadczenia. Dla te m p e ra tu r 60 °C i 35 °С n a jin te n sy w n ie jsz y rozkład w e w szystkich trzech w a rstw ac h to rfu w y stę p u je w p ierw szy m m iesiącu, później zaś w y stę p u je stopniow e obniża nie się w ydzielającego C 0 2. D la te m p e ra tu ry 20 ° С m aksim um w y dzie
lan ia C 02 p rzy p a d a n a późniejszy okres, tj. n a p ią ty m iesiąc. Ta niezgod
ność w yw ołana jest być m oże tym , że te m p e ra tu ra pokojow a ± 20°C w ty m okresie uległa podw yższeniu.
W pow yższych krzy w y ch w idać rów nież w yraźnie, że torf z w a rstw głębszych ro zkład a się tru d n o . W zw iązku z ty m w y d aje się, że p rzy u p raw ie torfow isk, a tak że p rz y w y k o rz y sty w an iu to rfu dla celów naw o zowych, ten czynnik p o w inien być zawsze uw zględniany.
Rys. 1. a) W yd zielan ie C 0 2 w p oszczególn ych okresach in k u b acji, b) Sum a nagrom ad zon ego CO-2 w czasie in k u b a cji to rfó w
G ł ę b o k o ś ć : 1 — 0.00 — 0.25 m . ? — 0,25 — 0,50 m . 3 — 0.50 — 0.75 m
a) E volu tion of COo in the in d iv id u a l periods of incubation; b) T otal CO* accu m u lated during in cu b a tio n of peats
D e p t h : 1 — 0.00 — 0,25 m , 2 - - 0.25 — 0.50 m . 3 — 0,50 — 0.75 m .. M a k si m ó w , F . M a ç ia k
Przem iany azotowe w złożii torfu niskiego 51 T a b l i c a 'j Stosunek С : В « t o r f i e - С : H r a t i o in p eat Głębokość Depth в • Początkowo I n i t i a l С : H C:N po 6 m iesiącach in k u b a c ji C:N a f t e r 6 month in w t.°C 5 20 35 60 0 ,0 0 -0 ,2 5 14,1 14,1 13,6 12,8 12,3 0 ,2 5 -0 ,5 0 15,6 15,6 15,3 . 15.8 14,5 0 ,5 0 -0 ,7 5 16,3 16,3 16,1 15.4 15,4
W raz ze stopniow ym w yd zielaniem się C 02 w to rfa ch n a s tę p u ją zm ia
n y w w ęglu i azocie. Tablica 3 p rzed staw ia stosunek С : N w poszczegól
nych w a rstw ac h to rfu przed i po 6 m iesiącach inkubacji.
W te m p e ra tu rz e 5 °C stosun ek С : N nie uległ zm ianie i to w e w szy st kich w arstw ach , n a to m ia st istn ieje ten d e n c ja do zm ian w te m p e ra tu ra c h w yższych. N ajw iększe zw ężenie С : N n astąpiło w te m p e ra tu rz e 60 °C,
co spow odow ane zostało u b y tk ie m w ęgla w postaci C 02 oraz zw iększe
niem azotu. W pływ te m p e ra tu r spow odow ał bow iem zw iększenie m in e raln y c h form azotu. R ysu nek 2 ilu s tru je nag rom adzen ie azotu am onow e go i azotanow ego w torfach w poszczególnych okresach inkubacji.
J a k z powyższego w ynika, ilość am oniaku uk ład a się różnic i tu ta j
n iezm iern ie w ażny m czynnikiem okazała się te m p e ra tu ra (pH jz 6,0).
W te m p e ra tu rz e 5 °C po m iesiącu zaw artość am o niak u w e w szystkich trzech głębokościach ulega zm niejszeniu, a w p iąty m m iesiącu znów się
zwiększa, osiągając po 6 m iesiącach p raw ie liczbę w yjściow ą. Je d y n ie
w a rstw a górna to rfu po 6 m iesiącach c h a ra k te ry z u je się zaw artością
m n iejszą od w yjściow ych. Spow odow ane to je st n itry fik a c ją azotu am o nowego. Dla te m p e ra tu r 20 °C i 35 °C rów nież po m iesiącu n a stę p u je
obniżenie się azotu am onowego, po 5 i 6 m iesącach zaś o bserw u je się w y
raź n ą zw yżkę tej fo rm y azotu.
W zaw artości am oniaku w to rfie nie m a zbyt w ielkiej różnicy dla tem
p e ra tu ry 5 °C: w a rstw y górne to rfu za w iera ją po 6 m iesiącach n a w e t
nieco m niej am oniaku od w a rstw y głębszej, co je st w yw ołane znaczną opornością tych w a rstw na n itry fik a cję . Dla te m p e ra tu r 20 °C i 35 °C po
6 m iesiącach w idoczne są jed n a k różnice. N astąpiło tu zw iększenie ilości
azotu am onow ego w w a rstw ie górnej. W zakresie działania w ym ienionych trzech te m p e ra tu r udział am o n ifik atoró w nie ulega k w estii n ato m ia st w te m p e ra tu rz e 60 °C, w obec n ag ro m ad zen ia dużych ilości azotu am o nowego i to w w a rstw ac h ze w szystkich głębokości, należy się liczyć
ЬЭ
m
iesiące- m
onths'
Rys. 2. a) N agrom adzenie N a zo ta n ó w w torfach , b) N agrom ad zen ie N a m o n o w eg o w torfach
G ł ę b o k o ś ć : 1 — 0.00 — 0.25 m , 2 — 0.25 — 0,50 m , 3 — 0,50 — 0,75 m
a) N accum ulation from n itra tes in p eats, b) N accu m u la tio n from am m onia in peats
D e p t h : 0,00 — 0,25 m , 2 — 0,25 — 0,50 m , 3 — 0,50 — 0,75 m >.. Maksim ów , F . M a c ia k
Przemiany azotowe w złożu torfu niskiego S3
przede w szystkim z fizyko-chem icznym działaniem tem peratury na roz kład. W ydaje się, że już temperatura 35 °C może sprzyjać hydrolizie po łączeń białkowych, gdyż nagromadzenie azotu amonowego w tej tem pe raturze jest znacznie w yższe niż w tem peraturze 20 °C. Prawdopodobnie działanie podwyższonych temperatur w pierw szym rzędzie sprowadza się do przyspieszenia hydrolizy amidów kwasów dwukarboksylowych, w ynikiem czego będzie odczepienie grup NH3. W edług M i s z u s t i n a [12] w tworzeniu się amoniaku w takich warunkach mogą brać udział mikroorganizmy z grup term ofilnych; stąd wniosek, że m am y do czynie nia i z czynnikami biologicznymi. Przeprowadzone po 1 m iesiącu inku bacji oznaczania na ogólną ilość amonifikatorów (tabl. 4) wykazały, że przy tem peraturze 35 °C i 60 °C w próbkach torfu znajdują się w yłącznie form y przetrwalnikowe amonifikatorów, przy czym jest ich najmniej w temperaturze 60 °C.
T a b l i c a 4 Zawartość amoni f ikatorów w t o r f i e w 1 g e.m.
Content of ammonifiere in p e a t per 1 g d. m.
Głębokość Deptb o Tem peratura Tem perature °C Liczba Amount am onifikatorów of ammonifier8 ogółem t o t a l formy p rz e trw a ln e * enduring forme 0 ,0 0 - 0,25 100 000 10 0,2 5 - 0,50 5 10 000 10 0,50 - 0,75 1 000 000 0 ,1 0,0 0 - 0,25 10 000 100 0,25 - 0 ,5 0 20 100 000 1 0 ,5 0 - 0,75 10 000 10 0,0 0 - 0 ,25 10 000 100 0,25 - 0 ,5 0 35 1 000 100 0 ,2 5 - 0,75 10 ООО 100 0 ,0 0 - 0 ,25 1 000 100 0 ,25 - 0 ,5 0 60 1 000 100 0 ,5 0 - 0,75 1 000 100
W pływ w yższych temperatur rzędu 35— 65 °C na zw iększenie się azo tu am onowego w glebach podkreśla w ielu badaczy [6, 8]. Szczególnie duży
A. M aksimów, F. Maciak
w p ły w m a k ró tk o trw a łe działan ie p a ry w odnej [5, 10, 14, 16], k tó ra nie ty lko uw aln ia am oniak, ale tak że u d o stęp nia znaczne ilości: in n ych skład nikó w chem icznych.
Z aw arto ści am on iak u w poszczególnych k o m binacjach są skorelow ane z odbyw ającą się n itry fik a c ją , ja k to w idać z w y kresów (rys. 2). W tem p e ra tu rz e 5 °C zachodzi jeszcze n itry fik a cja , podczas gdy w głębszych w a rstw ac h tru d n o ją już uchw ycić. Duże nagro m adzenie azotanów w to r
fach o bserw ow ane je s t p rz y 20 ° i 35 °C, p rz y czym przew agę m a ta
pierw sza te m p e ra tu ra . J e s t to zgodne z w y nik am i otrzy m an y m i w innych
naszych pracach [6, 8]. Jeśli nie m a zbyt w y raźn y ch różnic w przebiegu
am onifikacji dla poszczególnych w a rstw w te m p e ra tu rz e 20 i 35 °C, to
w yraźnie różnice te z ary so w u ją się w p rzeb ieg u n itry fik a c ji. P ró b k i z głębszych poziom ów c h a ra k te ry z u ją się znacznie w iększą opornością na procesy n itry fik a c y jn e od w a rstw w ierzchnich. Z k rzy w y ch w y n ik a także,
że po 6 m iesiącach in ku b acji o b serw o w an y je s t spadek azotu azotano
wego na korzyść zw yżki azotu am onowego.
W n iew ielkim sto pniu w y stę p u ją p rocesy n itry fik a c y jn e w to rfach p o ddaw anych d ziałan iu te m p e ra tu ry 60 °C. F a k t ten je st sp o ty k an y ró w nież w’ p rzy p ad k ach ste ry liz ac ji gleb, gdzie n itry fik a c ję notow ano do
piero po 2 m iesiącach po stosow anym zabiegu [5, 8, 10, 11, 16]. W idocznie
w ysoka te m p e ra tu ra , a także znaczne nagro m ad zen ie się azotu w form ie am onow ej ham o w ały n itry fik a cję .
N a ry su n k u 3 przed staw io no w y k re sy ilu stru ją c e zaw artości azotu m ineralneg o (sum a N am onow ego i azotanow ego) w poszczególnych o k re sach dla różnych te m p e ra tu r. W te m p e ra tu rz e 5 °C azot m in e ra ln y został u ru ch o m io n y w ilości kilkudziesięciu m g/kg suchej m asy dla w a rstw y 0,25— 0,50 m, i k ilk u n a stu m g dla w a rstw y 0,00— 0,25 m. Z nacznie w ięcej azotu m in eraln eg o w idoczne je st w te m p e ra tu rz e 20 i 35 °C: ilość azotu
m in eraln eg o w w a rstw ac h górnych po 6 m iesiącach zw iększyła się o oko
ło 2°/o, w w a rstw ac h 0,25— 0,50 m cd 1 do 1,3% i w w arstw ach 0,50—
0,75 m od 0,3 do 0,4%. W pływ te m p e ra tu ry 60 °C na w a rstw ę górną to rfu
po 6 m iesiącach spow odow ał zw yżkę azotu m in eralnego o 5,1%, w w a r
stw ie 0,25— 0,50 m o 4,4°/a, w w a rstw ie 0,50— 0,75 m o 4,3% N. Z p rz y to czonych liczb w ynika, że azot w to rfie istn ieje w połączeniach organicz nych, k tó ry c h rozkład m im o d łu g otrw ałeg o działania w yższych te m p e ra tu r przechodzi wolno, stąd też m im o w ysokiej zaw artości azotu ogólnego gleby torfow e w y m ag ają ciągłego naw ożenia azotowego. Sądząc z tego m ożna przypuszczać, że i p rzy kom postow aniu to rfó w procesy roz kładow e m asy organicznej i p o w staw an ia azotu m in eraln eg o będą p rz e biegać powoli. S tw a rza jąc n a w e t odpow iednie w a ru n k i do działania b
a-Rys. 3. Sum a n agrom adzonego N azotan ow ego i am on ow ego w torfach
G ł ę b o k o ś ć : 1 — 0,00 — 0,25 m , 2 — 0,25 — 0,50 m , 3 — 0,50 — 0,75 m
T otal a ccu m u la tio n of N n itra tes and N am m onia in p eats
D e p t h : 1 — С,СО — 0,25 m , 2 — 0,25 — 0,50 m , 3 — 0,50 — 0,75 m P r z e m ia n y a z o to w e w zł oż u to rf u n is k ie g o
56 A. Maksimów, F. Maciak
k te rii term o filn y c h i w y w o łu jąc podw yższenie te m p e ra tu ry , m ożna w n ie w ielkim sto p n iu zw iększyć rozkład połączeń azotow ych.
O trzy m an e w y nik i z 6-m iesięcznych lab o ra to ry jn y c h b adań n ad w p ły
w em te m p e ra tu r 5, 20, 35 i 60 °С n a rozkład to rfu z głębokości 0,000— 0,25 m, 0,25— 0,50 m i 0,50— 0,75 m p o zw alają na w ysunięcie n a s tę p u ją cych w niosków .
1. Rozkład m asy organicznej to rfu niskiego o sto p n iu ro zk ład u 35—
45% p rze jaw ia ją cy się w postaci n ag ro m adzen ia d w u tle n k u w ęgla oraz zw iększonej popielności n astęp o w ał n a jin te n sy w n ie j w te m p e ra tu rz e 60 °C; p raw ie o połow ę w olniej w y stęp o w ał w te m p e ra tu rz e 20 i 35 °C, w m in im aln y m stop niu w te m p e ra tu rz e 5 °C.
2. We w szystkich te m p e ra tu ra c h n a jła tw ie j ulegał rozkładow i to rf
z w a rstw y w ierzchniej, znacznie w olniej to rf z w a rstw y 0,25— 0,50 m i n ajo p o rn iej z w a rstw y 0,50— 0,75 m.
3. N ajw iększe nagrom ad zenie am o n iak u zanotow ano w to rfe pod w pływ em d ziałania te m p e ra tu ry 60 °C. N ajw iększe zaś nagrom adzenie azotanów zanotow ano pod w p ły w em te m p e ra tu ry 20 °C, p rzy czym w a r stw a górna to rfu c h a ra k te ry z o w a ła się w yższą zaw artością ty ch form azotu od w a rstw głębszych, gdzie n itry fik a c ja przebiegała opornie.
4. A nalizy m ikrobiologiczne w ykazały, że p rzy te m p e ra tu ra c h 35 °C
i 60 °С po 1 m iesiącu zn ajdow ały się w to rfie w yłącznie fo rm y p rze -
trw aln ik o w e am onifikatorów , p rzy czym n ajn iższa ich liczba w y stę p o w a ła w te m p e ra tu rz e 60 °C.
5. W niew ielk im stopn iu nagro m ad zen ie azotanów n astąpiło w te m
p e ra tu ra c h 60 i 5 °C.
6. Po 6 m iesiącach in k u b acji w te m p e ra tu rz e 60 °C u ruch om iony zo
stał azot w ilości 3— 5,1% N ogólnego; w te m p e ra tu rz e 20 i 35 °C —
0,3— 2,0% N ogólnego, p rzy czym n ajw yższe u rucho m ienie N n astąp iło
w pró bkach to rfu w a rstw y górnej złoża. W te m p e ra tu rz e 5 cC p raw ie nie w y stąp iło uruch om ienie azotu.
7. T e m p e ra tu ra 60 °C w yw ołała n ajw ięk sze zw ężenie stosun ku С : N w torfach, w te m p e ra tu ra c h 35 i 20 ° С było ono nieco m niejsze.
ST R E SZC ZEN IE
P rzeprow adzono 6-m iesięczne b ad ania la b o ra to ry jn e n ad w p ły w em
te m p e ra tu r 5, 20, 35 i 60 °C n a rozk ład su b sta n c ji organicznej to rfu , szczególnie połączeń azotow ych. W pow yższym dośw iadczenu p rób ki to rfu
(o rozkładzie 35—45% ) pobrano z trzech w a rstw p ro filu torfow ego: 0,0—
Przemiany azotowe w złożu torfu niskiego 57
W czasie przeprow adzonego dośw iadczenia n ajw ięk szy rozkład to rfu , p rz e ja w ia ją c y się przez w ydzielanie C 0 2 i zw iększoną zaw artość popiołu, znaleziono w te m p e ra tu rz e 60 °C, o połow ę w olniej rozkład w y stęp ow ał w te m p e ra tu rz e 20 i 35 °C, w m in im aln y m zaś stopniu w te m p e ra tu rze 5 °C.
R ozkład to rfu z w a rstw y w ierzch n iej odbyw ał się b ardziej in te n sy w n ie od w a rs tw głębszych złoża torfow ego.
N ajw iększe nagro m adzenie azotu am onow ego zanotow ano w tem p e ra tu rz e 60 °C. N ajlepsze w a ru n k i do n ag ro m adzenia się azotu azotano wego m iały m iejsce w te m p e ra tu rz e 20 °C. Pod w p ływ em te m p e ra tu ry 5 i 60 ° С tw o rzen ie się azotu azotanow ego w pró bk ach to rfow y ch odby w ało się bardzo powoli. Znaczne zw iększenie zaw artości azotu azotano wego w ystępow ało w p róbkach z głębokości 0,0— 0,25 m, w próbkach zaś z w a rstw głębszych złoża tw o rzen ie się azotanów było znacznie w o lniejsze n a w e t w te m p e ra tu rz e 20 °C.
M ikrobiologiczne an alizy na zaw artość am o niakalny ch fo rm b a k te rii oznaczonych po 1 m iesiącu in k u b acji w ykazały, że w prób kach to rfu pod d an y ch działan iu te m p e ra tu r 35 i 60 °C z n a jd u ją się tylko fo rm y p rze - trw aln ik ó w am onifikatorów . Po 6 m iesiącach najw iększe uru chom ienie azotu m in eralnego było w te m p e ra tu rz e 60 °C i w ynosiło 4,3 do 5,1% azotu ogólnego, w te m p e ra tu rz e 20 °C i 35 °C — 0,3— 2,0% azotu ogól nego.
We w szystkich te m p e ra tu ra c h n ajw ięk sze u ruch om ienie azotu m iało m iejsce w p rób kach to rfu z w ierzch n iej w a rstw y złoża.
W p ł y n ę ł o w m a j u 1961 r.
L IT E R A T U R A
[1] B r e m n e r J. М.: The n ature of so il-n itr o g e n co m p lex es. J. S ei. Food Agr., v. 11, 1952.
[2] B r e m n e r J. M.: S tu d ies on soil hum ic acids. I. The ch em ical n ature o f h u m ic n itrogen . J. Agr. Sei., 1955.
[3] C h r o b o c z e k E., M a k s i m ó w A.: W p ły w p arow an ia to r fó w na ich w a rto ść p rod u k cyjn ą. R oczn. N auk R oln. (w druku).
[4] D а с h n o w s к i- S t о к e s A. P.: G rades of p eat and m u ck for soil im p ro v em en t. U .S .D .A . W ash in gton D.C., 1933.
[5] D a v i s F. I., O v e n I.: S o il steriliza tio n . III. T he e ffe c t of c u ltiv a tio n an am m on ia and n itra te p rod u ction in g la sh o u se so il steam sterilized in situ . J. S ei. Food A gr., v. 5, 1954.
[6] K a i l a A. , J a a k o K. , E r k k i K.: In flu en ce of tem p eratu re upon th e m o b iliza tio n of n itro g en in peat. J. S ei. A gr. Soc. of F in lan d , v. 25, 1953.
58 A; M aksimów, Fv Maciak
[ 7 f K o j i m a R.: S o il organ ic n itrogen : N a tu re of th e organic nitrogen in a M uck S o il form G en ev a , N e w Y ork. S o il S ei., v. 64, 1947,
[8] M a c i a k F.: P rzeb ieg p ro cesó w ro zk ła d o w y ch w to rfa ch su row ych i a k ty w o w a n y c h . R oczn. N au k R oln. (w druku).
[9] M a c i a k F.: P rzeb ieg p ro cesó w ro zk ła d o w y ch w torfach su ro w y ch i a k ty w o w a n y ch oraz w p ły w ich na w a rto ść n a w o zo w ą (praca d ok torsk a, 1960, b i b lio tek a SGG W W arszaw a).
[10] M a c i a k F.: S te r y liz a c ja g leb y czy n n ik iem p rzyw rócen ia jej p ro d u k ty w n o ści. P o st. N au k Roln., nr 4, 1959.
[11] M a t k i n O. A. , C h a n d l e r P. A.: N itrogen in n u rsery soils. M ann. 23 Col. Agr. Exp.. S ta tio n E xt. S erv ice , 1957.
[12] M i s z u s t i n E. N.: T erm o filn e m ik ro o rg a n izm y i ich ro zp ra stra n ien ie w prirodie. Izd. A. N. SSS R , M osk w a, 1950.
[13] N e l l e r I. R.: O x id a tio n loss of lo w m oor p ea t in field s w ith d iffe r e n t w a ter tab les. S oil Sei., v. 53, 1949.
[15] W a k s m a n S .A ., l y r e K. R. N.: C on trib u tion to our k n o w led g e of th e ch em ica l n atu re of orgin of hum us. I. S o il Sei., v. 34, 1932.
[16] W a k s m a n S. A. , S t e v e n s K. R.: C h em ica l com p osition of p eat. S o il S ei, v. 26, 1928. А . М А К С И М О В , Ф . М А Ц Я К В Л И Я Н И Е Т Е М П ЕРА Т У РЫ Н А И ЗМ ЕН ЕН И Я П РО И С ХО ДЯЩ И Е В А ЗО Т Н Ы Х С ОЕДИ Н ЕН И Я Х Н И ЗИ Н Н О ГО Т О РФ А Р е з ю м е П роведены 6-м еся ч н ы е лабораторн ы е опыты над воздейств ием оказы ваем ы м тем пературам и ряда: 5 °С, 20 сС и 60 °С, на р а зл о ж ен и е органического вещ ества т о р ф а вообщ е и его азот н ы х соеди н ен и й — в частности. В эти х опы тах образцы т ор ф а (со степенью р а зл о ж ен и я 35— 45°/о) отобраны с 3 горизонтов т о р ф я ного п роф ил ль 0,0— 0,25 м; U.25— 0,50 м; 0,50— 0,75 м. В о время пров еден и я опытов сам ое интенсивное р а зл о ж е н и е торф а, вы р а зи в ш и еся в ви де вы деления СО-> и роста сод ер ж а н и я золы , отм ечено при т ем п е р атур е 60 °С, тогда как скорость р а зл о ж ен и я тор ф а при 20 °С и 35 °С бы ла зн а чительн о (на 50%) меньш е; при тем пературе 5 °С степень р а зл о ж ен и я была м и ним альна. И н тенсивность р а зл о ж ен и я тор ф а, отобранного из вер хн его горизонта, зн а ч ительн о п р ов осходи ла скорость р а зл о ж ен и я тор ф а, отобранного из н и ж е л е ж а щ и х горизонтов т ор ф я н ой за л еж и . Самое больш ое н акоп лен ие амминачного азота о б н а р у ж ен о при тем пературе 60 °С. У словия для накоп лен ия нитратного азота всего благоп риятнее при тем п ер атур е 20 °С. П од в оздей ств и ем тем пературы 5 °С и 60 °С обр азов ан и е иитрат- иого азота в о бр азц ах т о р ф а протекало весьма м едленно. Зн ачи тельн ы й рост со д е р ж а н и я нитратного азота о б н а р у ж ен в о бр азц ах отобранны х из глубины 0,0— 0,25 м, тогда как в обр а зц а х и з л е ж а щ и х н и ж е горизонтов за л е ж и процесс обр а зов ан и я нитратов протекал много м едлен н ее, д а ж е при тем пературе 20 °С.
Przem iany azotowe w złożu torfu niskiego 59 М икроби ологическ ие ан ал и зы показали , что ам миачны е ф орм ы бактерий н аходи л и сь исклю ч ительно в ви де спор в об р а зц а х тор ф а, п одв ергн уты х и н к у бации в п р о д о л ж ен и е месяца, при тем п ературе 35 °С и 60 °С. По истечении 6 м е сяцев отмечена наибольш ая активация м инерального азота: при т ем п ературе 60 °С она равн ялась 4,3— 5,1°/о валового азота, а при т ем п ературе 20 °С и 35 °С — 0,3— 2°/о валового азота. При в сех тем п ер атур ах отмечена наибольш ая активация в о б р а зц а х тор ф а, отобранны х из в ер хн его горизонта за л еж и . A . M A K S I M Ó W , F . M A C I А К
IN FLU E N C E OF T EM PER A TU R E U PO N THE C H A N G E S IN N ITRO G EN OF LOW P EA T
C hair of P e a t S cien ce, C entral S ch o o l of A g ricu ltu re, W arsaw S u m m a r y
S ix m on th s la b o ra to ry in v e s tig a tio n s w e r e conducted to d eterm in e th e in flu e n c e of tem p eratu re (5, 20, 35 and 60 °C) on th e d ecom p osition of organic p eat m atter, e x p e c ia lly of th e n itrogen com pounds. The sam p les of d ecom p osition about 35—4 5'Vo fo r th is e x p e r im e n t w ere ta k en from th ree p eat layers: 0,0— 0,25, 0,25— 0,50 and 0,50— 0,75 m .
In the icu b a tio n ex p erim en t the h igh est decom p osition rate of p eat (as e v id e n ced by th e r e le a se of C 02 and in crea se of ash con ten t) w a s ob served at 60 °C; at
35 and 20 °C th e rate d ecrea sed to a p p ro x im a tly one h alf, and w a s m in im al at 5 °C. T he d eco m p o sitio n of p eat from th e su rfa ce la y er (0r0— 0,25 m) w a s m ore in te n siv e th a n from lo w er parts of th e p ea t d ep o sit. T he la rg est a ccu m u la tio n o f a m m o n ia w a s noted at 60 °C. T he m ost fa v o u ra b le con d ition fo r a ccom u lation of n itra te w e r e at 20 °C. A t th e tem p era tu res of 5 and 60 °C th e fo rm a tio n of n itra te in the p ea t sa m p les w a s v e r y slow . C on sid erab ly h ig h er form ation o f n itrate occurred in th e sa m p les from th e 0,0— 0,25 m la y er, w h e r e a s in th o se from deep er p ea t la y ers it w a s m uch slo w er e v en at a tem p era tu re of 2 0 °C. M icrob iological a n a ly sis of th e co n ten t of th e am m on ia form s of b acteria, p erform ed a fter one m onth of in c u bation, sh ow ed th a t in p ea t sa m p les k ep t at 35 °C and 60 °C o n ly spores of b acteria w e r e p resen t. A fte r s ix m onth, th e m o b iliza tio n of m in era l n itrogen w a s h ig h er at 60°C, am o u n tin g from 4,3 to 5,l°/o of total nitrogen ; at 20 and 35cC it w a s 0,3 to 2,0°/» o f to ta l n itrogen . H ig h est m o b iliza tio n of n itro g en occured at all tem p era tu res in th e sa m p les from the su rfa ce layer.
