BR O N ISŁA W JA B Ł O Ń SK I
ZA STOSOW AN IE M IK RO SKO POW Y CH PR EPA R A TÓ W GLEBOW YCH DO OZNACZANIA PO ROW A TOŚCI GLEBY
K ated ra O gólnej U p raw y R oli i R oślin W SR — W rocław K iero w n ik — prof. dr B. Ś w ię to c h o w sk i
Jeszcze do n ied aw n a m ikroskop nie znajd o w ał w badaniach glebow ych w iększego zastosow ania. G łów ną p rzy czy ną tego b y ły tru d n o ści zw iązane ze sporządzeniem p re p a ra tó w n ad ający ch się do obserw acji gleby w sil n iejszy m pow iększeniu. T rudności te zostały rozw iązane przez zastosow a n ie żyw ic sy n tety czn y ch do u tw a rd z a n ia p róbek glebow ych. M etoda ta je s t już na dużą skalę stosow ana za g ran icą przez n iek tó ry ch gleboznaw ców w bad aniach g enetycznych (np. K u b i e n a i A l t e m ü l l e r [1] w NRF, P a r f i e n o w a [ 3 ] w ZSRR). W Polsce zain teresow ał się nią K o w a l i ń s k i [2].
W K a te d rz e O gólnej U p raw y Roli i Roślin W SR w e W rocław iu od d w u la t k o rzy sta się z m ikroskopow ych preparatów^ glebow ych m iędzy in n y m i w b ad an iach m ik ro s tru k tu ry w a rstw y ornej. D okonane tą drogą obserw acje o b ejm u ją n ajro zm aitsze gleby. W glebach lekkich cząstki fazy sta łe j o d gran iczają się pod m ikroskopem ostro od p rzestw orów glebow ych (rys. 1). Na ty m tle pow stało pytan ie, czy m ożna w yk orzystać p re p a ra ty te do oznaczania porow atości ogólnej gleby na drodze bezpośredniego obliczania w ielkości pow ierzchni w olnych przestw orów . W ty m celu n a m adzie u p raw n ej lekkiej przep ro w ad ziłem b ad an ia p rzedstaw ione po niżej.
M ETODA B A D A Ń
P re p a ra ty m ikroskopow e gleby sporządzane b y ły w edług m etod y sto sow anej przez K ub ienę i A ltem ül lera, k tó ra w ogólnych zarysach p rze d staw ia się n astęp ująco. P ró b k i gleb y um ieszcza się w kapslach stanio lo w ych i nasyca pod pró żnią p ły n n ą żyw icą p o liestrow ą z d o d atk iem
R ys. 1. F ra g m en t preparatu m ik ro sk o p o w eg o z w a r stw y 5— 10 cm u p raw n ej m ady lek k iej. M iejsca białe: gru b sze frak cje g leb y i p rzestw o ry g leb o w e; m iejsca czarne: siln ie rozdrobniona część fa zy stałej (frakcje p y la ste i sp ła w ia ln e, su b stan cja orga
niczna, k oloid y). P o w ięk szen ie 25-krotne
F ra g m en t of a m icro sco p ic p rep aration from th e 5— 10 cm la y er of lig h t a llu v ia l so il un d er cu ltiv a tio n . L igh t sposts: coarser soil fraction s and soil pores; dark spots: h igh ly d isp ersed part of the sta b le p h ase (silt and clay, organic su b stan ce, colloids).
M a g n ifica tio n 25 X
a k ty w a to ra i k atalizato ra. Po 2— 3 dniach żyw ica p o lim ery zu je sta ją c się tw ard ą, przezroczy stą m asą, w y p ełn iającą w szy stkie p rzestw o ry glebow e, silnie zw iązaną z cząstkam i fazy stałej. U tw ardzo ne próbki przecina się p iłk ą d iam entow ą n a dw ie części, szlifuje płaszczyznę przecięcia jednej z nich coraz d robniejszym i proszkam i ściernym i, p o leru je i p rzy k le ja żyw icą do szkiełka m ikroskopow ego. Z kolei odcina się szkiełko w raz z cienką w a rstw ą utw ard zo n ej p róbki i ponow nie szlifuje aż do o trz y m ania p re p a ra tu żądanej grubości.
W swoich badaniach zastosow ałem do u tw a rd z a n ia pró bek polską ży w icę poliestrow ą P o lim al 100, jako n a jb a rd zie j zbliżoną w łaściw ościam i do zalecanej przez A ltem ü lle ra żyw icy ,,V estopal H ?\ W celu zachow ania n a tu ra ln e j b udow y u tw a rd z a n y c h prób ek glebow ych pobierałem próbki w ielo kro tn ie większe, w y cinając je nożem w postaci prostopadłościanów i po w y su szen iu w y łam y w ałem w łaściw ą próbkę. W ten sposób w y elim i now ałem m ożliw ość odkształceń, jak ie zachodzą pod w p ływ em k ra ja n ia
gleby. Z p re p a ra tó w sporządzałem zdjęcia m ikroskopow e p rzy ró żn ym pow iększeniu, z k tórych obliczałem porow atość.
W celu porów n an ia u zy skanych w yn ik ów oznaczyłem ogólną p o ro w atość gleby w bezpośrednim sąsiedztw ie m iejsca p o b ran ia próbek m e todą K cpeckyego i p ik n cm e tre m P olikeita.
O B L IC Z A N IE P O R O W A T O Ś C I Z M IK R O S K O P O W Y C H P R E P A R A T Ó W G L E B Y
Ze w zględu na trudn o ści w p o sługiw aniu się siatk ą p rzy bezpośrednim oglądaniu p rep a ra tó w pcd m ikroskopem posługiw ałem się zdjęciam i fo tograficznym i z frag m en tó w p rep a ra tó w i siatk ą w y konaną n a płytce pleksiglasu. S iatk a sk łsd a się z rów nobocznych tró jk ą tó w o boku 5 mm.
Rys. 2. F ragm en t fo to g ra fii m ik rosk op ow ej preparatu g leb o w eg o upraw nej m ady lek k iej (w a rstw a 5— 10 cm), z nałożon ą siatk ą trójk ątn ą 5 m m
P a rt of th e m icrop h otograp h of a soli p rep aration from lig h t a llu v ia l so il u n d er c u ltiv a tio n (5— 10 cm layer) w ith su p erim p osed tria n g u la r 5 m m n et
Po um ieszczeniu p ły tk i na zdjęciu (rys. 2) liczy się p u n k ty w ierzchołkow e tró jk ą tó w , p rzy p ad ające na p rze stw o ry glebow e, a n a stęp n ie ich sum ę dzieli przez ogólną ilość p u n k tó w p rzy p a d a ją c y c h na całą pow ierzchnię zdjęcia. O trzy m an y iloraz pom nożony przez 100 p rzy ję to za porow atość ogólną w y rażoną w procentach.
O bliczenia porow atości ze zdjęć fo rm a tu 18 X 27 cm, w yk on any ch p rz y pow iększeniu 75-kro tn y m w sześciu pow tórzeniach, dały w yniki zbliżone do w y ników oznaczeń cy lin d erkam i K opeckyego i p ik n o m etrem P olik eita, co ilu s tru je tablica.
Porowatość ogólna warstwy 5 -1 0 cm uprawnej mady le k k ie j oznaczone trzema różnymi metodami
T o ta l p o ro s ity of the 5-10 cm a ra b le la y e r of li g h t a l l u v i a l s o i l determ ined in th re e d i f f e r e n t ways
Pow tórzenie R e p e titio n
Uetoda - Method
Kopeckyego P o lik e it a mikroskopowa
1 35,0 4 1,0 35,9 2 42,2 43,0 36,7 3 4 0,9 43,0 40,0 4 38,5 4 2,0 37,9 5 38,4 4 3,0 36,1 6 39,7 4 4 ,0 39,2 7 41,5 4 5,0 -8 4 0,2 4 2 ,0 -9 38,4 4 2 ,0 -10 37,3 4 3,0 -śred n io - mean 39,2 42,8 37,7
P rz ec iętn a w arto ść porow atości ogólnej obliczona z p rep a ra tó w m i kroskopow ych, była o 1,5% niższa cd porow atości obliczonej m etodą K o peckyego i o 5,1% niższa od w yników o trzy m an ych p ik n o m etrem P o li keita. Niższe w artości porow atości o trzy m an e m etodą zdjęć m ikroskopo w ych w y d a ją się oczyw iste w obec faktu , że p rzy d w u pozostałych m etodach próbki glebow e, k tó re w chw ili p o b ierania m iały objętość po 100 cm ;!, sku rczy ły się pcdczas suszenia, co p rzy stałej objętości cylin- d erk ó w spow odow ało po zorny w zro st porow atości. Na uw agę zasługuje też i to, że różnice m iędzy sk ra jn y m i w arto ściam i są p rzy m etodzie m ikroskopow ej p cdobne lub n a w e t m niejsze niż przy m etodach pozosta łych. Ta zgodność w yn ikó w je st zask aku jąca w obec analizow ania bardzo m ałej pow ierzchni pola w idzenia m ikroskopu.
P oniew aż p rzy stałej w ielkości siatk i tró jk ą tn e j stopień pow iększenia o brazu m ikroskopow ego p re p a ra tu glebow ego n iew ątp liw ie w pły w a na w artość u zyskiw anych w yników , p rzep row ad ziłem porów naw cze oblicze nia z tego sam ego fra g m e n tu p re p a ra tu p rzy pow iększeniu 50- i 25-krot- nym . P rz y pow iększeniu 50-kro tny m (form at zdjęcia 12 X 18 cm) w yniki leżały w p rzedziale 36,4— 43,0%, a w ięc b y ły podobne do u zyskanych p rzy pow iększeniu 75-krotnym . N atom iast p rzy pow iększeniu 25-krotnym (fo rm at 9 X 1 1 cm) w artości w yników by ły już całkow icie różne (19— 23%). W ydaje się więc, że pow iększenia 50— 8 0-krotne m ożna uznać za
R ys. 3. F ragm en t „czarnej p l a m y ” z rys. 1 p ow ięk szon ej 700 razy D eta il of a ,,black sp o t” from fig. 1 m a g n if 700 X
w y starczające do obliczenia porow atości podobnych gleb p rzy posłu g iw a niu się siatką tró jk ą tn ą 5 mm. Z astosow anie d ro bn iejszej siatk i p rzy m niejszych pow iększeniach je st tru d n e ze w zględu na to, że liczenie p u n k tó w w ierzchołkow ych jest bardzo męczące.
Pow ażną tru d no ść p rzy oznaczaniu porow atości z fotografii p re p a ra tów m ikroskopow ych stw a rz a ją części p y laste i spław ialne oraz su b sta n cja organiczna o różnym stop n iu rozkładu. Na zdjęciach są one w idoczne jako jednolite, czarne i n ie re g u la rn e p lam y (rys. 1), chociaż w rzeczy w istości różnią się zab arw ien iem i zw artością. Ich w e w n ętrzn ą budow ę m ożna obserw ow ać dopiero p rzy znacznie silniejszy m pow iększeniu ( > 500), n a bardzo cienkich p re p a ra ta c h (rys. 3). N a zdjęciach k tó ry m i się posługiw ałem , ,,czarne p la m y ” zajm o w ały 24— 28% całej pow ierzchni. Poniew aż ustalen ie ich porow atości je st p rzy stosow anym pow iększeniu
niem ożliw e, postanow iono ogólną ilość punktów , p rzy p ad ający ch na „czarne p lam y ” , dzielić na dw ie rów n e części i zw iększać o nie pow ierzch nie zarów no fazy stałej, jak i gazow ej. Oczywiście tak ie postępow anie w prow adza błąd o niezn an ej wielkości, toteż w y daje się, że w p rzy pad ku w iększej zaw artości fra k c ji d ro b n y ch obliczanie porow atości gleby z p re p a ra tó w m ikroskopow ych p rzy stosow anym pow iększeniu nie m oże dać zadow alających w yników . Sądzę, że p rzy glebach zw ięźlejszych n a le żałoby obliczyć osobno przeciętn ą porow atość „czarnych p la m ” przez k il k a k ro tn y pom iar w y b ranych m iejsc, sto su jąc bardzo siine pow iększenie, porow atość pozostałej pow ierzchni n ato m ia st m ożna by obliczyć już p rzy pow iększeniu m niejszym . W ym aga to jed n a k osobnych m etodycznych bad ań na bardzo cienkich p rep a ra ta c h .
Podobne tru d n o ści jak „czarne p lam y ” sp ra w ia ją przy obliczaniu rów nież ciem ne sm ugi w y stęp u jące na g rubszych p re p a ra ta c h zw ykle w zdłuż n iek tó ry ch boków cząstek fazy stałej. P rz ed sta w iają one boczne płaszczyzny ty ch cząstek, przebiegające poprzez grubość p re p a ra tu skoś nie do jego pow ierzchni. Są one ty m bard ziej w idoczne, im g rubszy jest p re p a ra t i im w iększe sto su je się pow iększenie. Tego ro d zaju czarne smugi p ow inny być zaliczane oczywiście do fazy gazow ej. Na p re p a ra ta c h cien kich ( < 20 u) p rzy pow iększeniu 8 0 -k ro tn ym nie są one widoczne.
Z tych k ilk u uw ag w ynika, że oznaczający porow atość m usi mieć m ożliwość k o n tro lo w ania w czasie p rac y o brazu pod m ikroskopem i zda wać sobie spraw ę z tego, co oznaczają poszczególne jego elem enty. Pozw oli to na u niknięcie błędów w y n ik ający ch z grubości p re p a ra tu i u łatw i zakw alifikow anie n iek tó ry ch w ątp liw y ch frag m en tó w do fazy stałej bądź gazow ej.
Mimo ty ch niedogodności i ograniczonego zastosow ania m etoda obli z a n ia porow atości z fotografii p re p a ra tó w m ikroskopow ych m oże być jed y n ą w przy pad ku , gdy d y sp o n u jem y tylk o gotow ym i p re p a ra ta m i lub d ro b n y m i g ru d k am i gleby i gdy z tak ich czy in nych w zględów nie m o żem y zastosow ać m etody prostszej. A p rzy p ad k i tak ie p rzy m asow ym p osługiw aniu się p re p a ra ta m i m ikroskopow ym i gleby nie należą do rza d kości. Poza ty m an alizu jąc porow atość n a m ikroskopow ych p re p a ra ta c h glebow ych m am y m ożność bezpośredniego zbadania ro d zaju p rzestw o rów i ich rozm ieszczenia, co pozw ala w nikn ąć w w e w n ętrzn ą budow ę m ik re - i m ak ro ag reg ató w glebow ych.
W N IO SK I
P rzed staw io n e badan ia upo w ażn iają do n a stęp u jący ch w niosków :
1. O pisana m etoda oznaczania porow atości gleby z fotografii p rep a
rató w m ikroskopow ych jest w y starczająco d okładna dla gleb lekkich o m ałej zaw artości fra k c ji p y lasty ch i spław ialnych.
2. S tosow anie różnych pow iększeń w g ranicach 50— 80 p raw d op o dobnie nie w p ły w a na w artość w yników .
3. O kreślanie porow atości m etcd ą obliczania ze zdjęć m ikroskopow ych p re p a ra tó w glebow ych pow inno być w y ko n y w an e przez pracow ników k w alifiko w any ch, zaznajom ionych z m ikroskopow ą obserw acją p re p a ra tów. J e s t to konieczne ze w zględu na w łaściw e zakw alifikow anie n iek tó ry ch spornych p u n k tó w do fazy stałej bądź gazowej.
STR ESZC ZEN IE
P ra c a p rzed staw ia m etodę obliczania porow atości ogólnej gleb lek kich z m ikroskopow ych p re p a ra tó w glebow ych. O bliczenia dokonuje się na foto grafiach p re p a ra tó w (pow iększenie 50— 80, fo rm a t zdjęcia 18 X X 27 cm) za pom ocą siatk i tró jk ą tn e j (5 mm) na płytce z pleksiglasu. P rz y k ła d a ją c siatkę do fotografii oblicza się ilość pu n k tó w w ierzchołko w ych tró jk ą tó w p rzy p ad ający ch na p rzestw o ry glebow e. S tosu nek o bli czonej ilości p u n k tó w do ogólnej sum y p u n k tó w w y rażony w p rocentach o b razu je porow atość ogólną gleby. Tak u zyskane w yniki zbliżone są do w artości o trzy m yw any ch m etodą K opecky'ego i P olikeita.
W p ł y n ę ł o w s t y c z n i u 1961
L IT E R A T U R A
[11 A l t e m ü l l e r H. J.: M ik rosk op isch e U n tersu ch u n g ein ig er L össb od en typ en m it H ilfe von D ü n n sch liffen . Z eitsch . f. P fla n z. D üng., B odenkun., B erlin 1956, t. 72, z. 2, s. 152— 167.
[2] К o w a l i ń s k i S.: Z różn icow an ie w ła śc iw o ś c i m o rfo lo g iczn y ch fizy czn y ch i ch em iczn y ch czarn ych ziem pod w p ły w e m zm ian y ich u ży tk o w a n ia . Z eszy ty N a u k o w e W SR W rocław , nr 29, 1960, s. 103— 117.
[3] P a r f i e n o w a J., J a r i ł o w a J.: K ’w oprosu o le s siw a ż e i o p od zoliw an ii P o czw o w ied ien ., M oskw a I960, nr 9, s. 1— 15.
Б . Я Б Л О Н Ь С К И П РИ М ЕН ЕН И Е П О Ч ВЕ Н Н Ы Х М И К РО М О РФ О Л О ГИ Ч ЕС К И Х П РЕ П А РА Т О В , ДЛЯ О П РЕДЕЛЕН И Я ПОРОЗЫ ОСТИ ПОЧВЫ К а ф ед р а общ ей агротехни ки и растениеводства В ы сш ей С ельск охозяй ствен н ой Ш колы, Вроцлав Р е з ю м е В статье п редставлен метод вы числения общ ей порозности легк и х почв в почвенны х м и к р см ср ф сл огк ч сск п х ш л ;:ф ах. В ы числения проводятся на ф о то г р а ф и я х препаратов (ув ели чение 50— 80,
ф ор м ат снимка 18 X 27 см), при помощ и треугольной сетки (5 мм), на плитке из плексигласа. К оли чество пунктов верш ин треугольников, п р и х о д я щ и х ся на п очвенны е поры, вы числяется путем н а л о ж ен и я сетки на ф отогр аф и ю . С оотно ш ен и е м еж д у вы численны м количеством пунктов и общ ей сз^ммой пунктов, вы р а ж ен н о е в °/о в ы р аж ает общ ую порозн ость почвы. П ол уч ен н ы е таким путем р езул ьтаты близки и ци ф рам полученн ы м по м етоду К опецк ого и П оликейто. На основании резул ьтатов п ол уч ен н ы х опытов автор п ри ходи т к сл ед у ю щим заклю чениям : 1. П редставленн ы й метод оп р едел ен и я п орозн ости почвы по ф отогр аф и я м м икром орф ологи ческ и х препаратов, достаточн о точен для л егк и х почв с малым содер ж ан и ем ф рак ц и й с диам етром 0,1— 0,05 мм и ф рак ц и й с диаметром < 0,01 мм. 2. П ри м енение р азл и ч н ы х ув ел и ч ен и й в п р ед ел а х от 50 до 80 вероятно не влияет на велич ину р езультатов. 3. О п ределен и е порозн ости посредством метода вы числения со снимков почвенны х м и к ром орф ологи ческ и х препаратов, д о л ж н о проводиться к в а л и ф и цированны ми работниками, ознаком ленны м и с м икроскопической техникой. Это н еобходим о для правильной квали ф и к ац и и некоторы х спорны х пунктов к по стоянной или газообразн ой ф а зе . В. J A B Ł O Ń S K I A PP L IC A T IO N OF M IC RO SCO PIC SO IL PR E P A R A T IO N S TO D ET E R M IN A TIO N OF SO IL PO R O SIT Y S u m m a r y
A m ethod for d eterm in a tio n of total p o ro sity of lig h t soils from m icroscop ic soil p rep aration s is p resen ted . C alcu lation of p ores is m ade on p h otograp h s of th e sa m p les (m a g n ifica tio n 50— 80, size 18 X 27 cm) by m ean s of a trian gu lar net (5 mm ) on a sm all p le x ig la s s p late. P la cin g th e la tter on th e ph otograp h the num ber of v e r te x p oin ts of th e tr ia n g le s corresp on d in g to th e soil in te r stic e s is counted. T he ratio of cou n ted p oin ts to th e to ta l num ber of p oin ts ex p r e sse s soil p orosity in p er cent. The r e su lts obtained in th is w a y a p p ro x im a te th o se obtained by th e m ethod of K op eck y and P o lik eit.
A uthor d ed u cts from th is in v e s tig a tio n s th e fo llo w in g con clu sion s:
1. T his m ethod of d eterm in a tio n of soil p orosity from p h otograp h s of m ic r o sc o pic p rep aration s is su ffic ie n tly a ccu rate in th e case of lig h t so ils w ith lo w co n ten t of silt and clay fraction s.
2. A p p lica tio n of d iffe r e n t m a g n ifica tio n in the lim its 50 to 80 x does p resu m a b ly n ot in flu e n c e th e v a lu e s of th e fin d in g s.
3. D eterm in a tio n of p o ro sity by m ea n s of th e m ethod of cou n tin g pores on photograp h s of m icroscop ic soil p rep aration s should be p erform ed on ly by q u a lified w o rk ers fa m ilia r w ith th e ob serv a tio n of m icroscop ic p rep a ra tio n s, sin ce in som e c a ses arises th e q u estion of proper attrib u tio n of d u b iou s p oin ts to eith er th e sta b le or th e g a seo u s phase.
