Zmiany zawartości azotu w związkach próchnicznych gleb murszowych wytworzonych w różnych warunkach hydrologicznych

ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE T. XXXVII, NR 2—3, S. 195—203, WARSZAWA 1986

JERZY DROZD

ZM IANY ZAW ARTOŚCI AZOTU W ZW IĄZK ACH PR ÓCH NICZN YCH

GLEB M URSZOW YCH W YTW ORZONYCH W RÓŻNYCH

W ARUNKACH HYDROLOGICZNYCH

Katedra Gleboznawstwa Akadem ii Rolniczej w e W rocławiu

WSTĘP

E w olucja gleb pochodzenia organicznego w sk u te k zm iany ich w ilg o t­

ności stano w iła p rzed m io t zain tereso w ań w ielu a u to ró w [1, 2, 7,

8

, 9, 10,

11

,

12

]. Zachodzące w nich p rzy ró żnej w ilgotności przeobrażenie m a te ­

rii organicznej odbyw a się głów nie n a drodze biologicznej i pow oduje

z m ian y jej b udow y chem icznej oraz s tru k tu ry . Z n a jd u je to sw oje odz­

w iercied lenie w procesie h u m ifik acji, w w y n ik u k tó rego p o w sta ją zw iąz­

ki pró ch n iczn e o zróżnicow anej budow ie [

2

, 3, 4]. W yrazem odm iennej

ich b u do w y m ogą być zm iany w poszczególnych g ru p ach zw iązków

próchniczn ych i zaw artości w y stęp u jąceg o w nich azotu, k tó ry stanow i

bardzo isto tn y sk ład n ik m asy glebow ej [5].

W dotychczasow ych p racach [1, 2, 3] pośw ięcano zb yt m ało uw agi

zależności, jak a k sz ta łtu je się m iędzy składem jakościow ym zw iązków

próchnicznych, tw orzących się w odm iennych w a ru n k a ch w ilgotnościo­

w ych, a zaw artością w nich azotu [5].

C elem n iniejszej p rac y było o kreślenie k ie ru n k u p rzem ian m ate rii

organicznej w glebach m urszow ych w y tw o rzonych w różnych w a ru n ­

kach w ilgotności, ze szczególnym u w zg lędn ieniem zaw artości azotu w

poszczególnych fra k c ja c h zw iązków próchnicznych.

OBIEKTY I METODYKA BADAŃ

O biektem b ad ań b y ły 4 p ro file gleb m urszow ych leżące w bliskim

sąsiedztw ie, k tó re ró żn iły się głębokością zalegania w ody g ru n to w ej (ryc.

1

). Z poziom ów pow ierzchniow ych At Mi i A ±M 2 lub M 2T w ym ienionych

pro filów pob ran o próbki glebow e, w k tó ry c h oznaczono: С ogółem m eto

-196 J. Drozd

Rye. 1. Schem at budowy profilowej badanej .kateny gleb murszowych 1 — poziom w ody gruntow ej, 2 — piasek luźny

Fig. 1. Schem e of the profile structure of the catena of muok soils investigated 1 — ground w ater level, 2 — loose sand

dą Aliisona, skład fra k c y jn y zw iązków próchnicznych w edług zm odyfiko­

w anej m eto dy T iu rin a, N ogółem i jego zaw artość w poszczególnych fra k ­

cjach zw iązków próchnicznych m etodą K iejdah la.

OMÓWIENIE WYNIKÓW

W yrazem odm iennych w aru n k ó w w ilgotności w p rofilach om aw ianej

k a te n y gleb m urszow ych jest zróżnicow ana ogólna zaw artość С i N w po­

ziom ach pow ierzchniow ych (tab. 1, 2 i 3). K ieru n ek ty ch zm ian w skazu ­

je, że w a ru n k i sprzy jające in ten sy fik acji procesów aerobow ych, k tó re p a ­

n u ją w glebach o głębiej zalegającej wodzie gru n to w ej, sp rz y ja ją obni­

żeniu ogólnej zaw artości С i N oraz zm niejszeniu sto su n k u C:N [1, 3, 5,

8

]. Ogólna zaw artość bitu m in jest nieznaczna (tab.

1

), n ato m iast azot w y ­

stęp u je w nich w ilościach śladow ych, tru d n y c h do ilościowego oznacze­

nia. Św iadczy to, że w ich składzie p rzew ażają związki bezazotowe, ro z-

7

puszczalne w^ m ieszaninie alkoholu i b enzenu [

6

]. P ro cento w y w zrost

ud ziału b itu m in w poziom ach A 1M 1 w po rów n aniu z poziom am i głębiej

położonym i, sug eru je, iż w iększy dostęp p o w ietrza sp rz y ja grom adzeniu

ty ch połączeń [9].

B adane gleby m urszow e odznaczają się nieznaczną zaw artością С i N

w grupie połączeń niskocząsteczkow ych, w ydzielonych w czasie dek alcy-

tac ji (tab. l i

2

). S tosunek C:N (tab., 3) w te j g ru p ie zw iązków próchnicz­

nych jest najw ęższy spośród w szystkich w ydzielonych fra k c ji i w z ra sta

w glebach o w yższym poziom ie w o dy g ru n tow ej. Św iadczy to, że p rz y

w iększym dostępie p o w ietrza azot m a w iększy udział w niskocząsteczko­

w ych połączeniach próchnicznych.

i a o e l a i

Skład frakcyjny związków próchnicznych — -- Fractional composition of humus compounds —

---% С ogołem /о ^ total mg C/100 g gleby „ . . , ... r . . m 8 C/100 g o f soil Nr profilu Profile No. Poziom genetyczny Genetic horizon С ogółem Total С С wyekstrahowany — С extracted N w pozo­ stałości N in residue mieszaniną alkoholu i benzenu alkohol- benzene mixture С bitumin С of bitumens 0,05 M h2s o4 frakcja la fraction la 0,1 M NaOH (frakcja 1) 0.1 M NaOH (fraction 1) 0,1 М NaOH po kwaśnej hydrolizie (frakcja 2) 0.1 M NaOH after acid

hydrolysis (fraction 2) С wydzielony С separated Скь CKf 1 C wydzielony 1 С separated CKh CKf 5410 252 74 3830 2977 853 168 117 51 1095 2 _{l o ö 4,6 1,4 70,8 ~~55ДГ 15,8 3,1} 2,2 T fl 20,2 5843 165 47 4212 3214 998 218 155 63 1155 АуМ г 100 2,8 0,8 72^1 ~17Д 3/7 2^~ Т Г 13954 464 151 9598 6853 '2745 608 458 150 3380 1 A iA ft 100 ~ 3 ,3 ~

“

~

~

_

Zawartość N w glebie i w wydzielonych frakcjach związków próchnicznych T a b e l a 2 mg N/100 g gleby

% N ogólny

N content in soil and in separated fractions of humus substances mg N /100 g of soil % N total Nr profilu Profile No. Poziom genetyczny Genetic horizon N ogółem Total N wyekstrahowany —-N extracted N w pozostałości N in residue 0,05 M h2s o4 frakcja 1 fraction 1 0,1 M NaOH (frakcja 1) 0.1 M NaOH (fraction 1) 0,1 M NaOH po kwaśnej hydrolizie (frakcja 2) 0.1 M NaOH after acid

hydrolysis (fraction 2) N wydzielony N separated NKh NKf N wydzielony separated NKh NKf 2 A \M i 465 10 365 235 121 20 16 4 87 100 ~2Л 76,5 50,5 26,0 4,3 0,9 18,7 AxM2 508 7 386 ** 258 128 28 20 8 93 100 1,4 75,9 50,8 25,T 5,5~ 3,9 18,3 1 A ,M X 1141 18 888 571 317 67 54 13 170 100 Ü 6" 77,8 50,0 27,8 5,9 "4/Г 1,1 14,9 M 2T 2030 21 1750 1150 600 78 60 18 181 100 1,0 ~86^2~ 56^6 29,6 _ ~здГ 8,5 3 1250 21 957 600 357 87 73 14 185 100 1,7 76,5 ~48^ 28,5 7,0 5,8 14,8 M 2T 1967 35 1596 1026 570 174 149 25 162 100 U i r r 52,1 29,0 8,8 7,6 Т Г 8,2 5 A\Mi 1869 28 1477 980 497 101 92 9 240 100 T 5 ~ 79,5 52,Г 26,6 5,4 4,9 ~ 0 J 12,8 M 2T 2240 35 1904 1310 594 70 59 11 224 100 1,6 85,0 ~58^5 26,5 3,1 2,6 0,5 10,0

T a b e l a 3 Stosunek С do N w glebie i w poszczególnych frakcjach zw iązków próchnicznych

C: N ratio in soil and in particular fractions o f hum us substances

Nr profilu Profile No. Poziom genetyczny Genetic horizon W glebie przed eks­ trakcją In soil before extraction 0,05 M h2s o4 (frakcja la) (fraction la) 0,1 M NaOH (frakcja 1) 0.1 M NaOH (fraction 1) 0,1 M NaOH (frakcja 2)

0.1 M NaOH (fraction 2) W pozostałości gleby In residual soil w ekstrakcie in extract Kh Kf w ekstrakcie in extract Kh Kf 2 A tM L 11,6 7,4 10,7 12,7 7,0 8,4 7,3 12,7 12,6 AiM2 11,5 6,7 10,9 12,4 7,8 7,8 7,9 7,9 12,4 1 AiMi 12,2 8,4 10,8 12,0 8,6 9,1 8,5 11,9 19,9 M^T 14,3 9,7 10,9 11,9 9,1 8,6 8,2 9,7 50,5 3 AyMi 12,9 9,9 11,2 12,6 8,9 10,6 10,4 11,0 21,2 M XT 14,5 9,9 11,1 12,1 9,5 7,4 6,9 10,4 54,4 4 A iM x 13,7 9,8 12,7 12,6 8,9 10,9 10,0 20,7 25,7 M 2T 16,5 9,9 J 12,5 13,3 10,7 9,5 8,9 12,7 52,0

200 J. Efcrozd

Zw iązki próchniczne w ydzielone 0,1 M NaOH po d ekalcytacji (frak­

cja

1

) re p re z e n tu ją najw iększe zasoby azotu i w ęgla w om aw ianej k a te -

nie gleb m urszow ych (tab. 1 i 2). P ro cento w a zaw artość w ęgla tej fra k c ji

w zrasta w profilach w ytw orzonych p rzy w iększym dostępie pow ietrza,

n atom iast udział azotu zwiększa się w glebach sp rzy jający ch przebiego­

w i procesów anaerobow ych.

Udział N w g rupie kw asów h um inow ych i fulw ow ych tej fra k c ji jest

zróżnicow any (tab. 2). K w asy h um inow e odznaczają się szerszym i b a r­

dziej w yró w nany m stosunkiem Ć:N w p o ró w naniu z fulw okw asam i (tab.

3). W pływ wyższego poziom u w ody g ru n to w ej zaznacza się szczególnie

w śród kw asów fulw ow ych w ydzielonych z poziomów głębiej leżących, na

p rzy k ła d M 2T . Połączenia w ydzielone 0,1 M NaOH po hydrolizie kw aśnej

(frakcja

2

) m ają niew ielki udział w zw iązkach próchnicznych (tab.

1

i

2

),

ale c h a ra k te ry z u ją się nieznacznie w ęższym stosunkiem C:N w p o rów na­

n iu do fra k c ji

1

(tab. 3). Może to św iadczyć, że azot m a w iększy udział

w stru k tu rz e ich drobin. Rozkład azotu nie jest jed nak ow y w grupie k w a ­

sów hu m in ow y ch i fulw ow ych.

Szczegółowa analiza w yników pozw ala sądzić, że kw asy hum inow e

silnie zw iązane zaw ierają w sw ych d robinach w ięcej azotu w p orów na­

n iu z kw asam i fulw ow ym i tej fra k c ji. U dział azo tu w K h zw iększa się ze

w zrostem dostępu pow ietrza, a w y razem tego jest w ęższy stosunek C:N

(tab. 3). Z arów no w K h ja k K f te j fra k c ji o bserw uje się zw ężenie sto­

su n k u C:N w poziom ach głębszych w y stęp u jący ch pod A iM 1} co może

w skazyw ać na w iększy udział w ich budow ie azotu w form ie na p rzy k ład

pierścieni heterocyklicznych.

N ierozpuszczalne połączenia próchniczne (frakcja С nie h y d ro liz u ją -

cego) stanow ią d ru gą co do w ielkości g ru p ę zw iązków p róchnicznych (tab.

1 i

2

). Rów nocześnie stosunek C:N m a w nich n ajw yższe w artości (tab. 3)

spośród w szystkich frak cji, co w sk azuje n a m niejszy udział azotu w te j

grupie połączeń próchnicznych. Z jaw isko to szczególnie w yraźnie zazna­

cza się w poziom ach M 2T profilów 1, 3 i 4, w ytw orzonych p rzy w yższym

poziom ie w ody gru n to w ej. Na te j podstaw ie m ożna sądzić, że p rzy w ięk­

szej w ilgotności fra k c ja С nie hydrolizującego zaw iera m niej azotu, k tó ­

r y rów nocześnie jest silnie zw iązany w s tru k tu rz e drobinow ej ty ch po­

łączeń.

Przed staw ione w yn iki w skazu ją n a zróżnicow anie zaw artości azotu w

poszczególnych gru p ach zw iązków próchnicznych, czego w y razem jest od­

m ienny stosunek C:N. D okładne w y jaśn ien ie udziału С i N w połącze­

niach próchnicznych w zależności od czynników siedliskow ych m a duże

p rak ty czn e znaczenie i pow inno być p rzed m iotem dalszych badań glebo­

znaw czych.

N w związkach próchnicznych gleb murszowych

₂₀₁

WNIOSKI

— Poszczególne g ru p y zw iązków próchnicznych w glebach m urszo­

w ych różnią się u działem w ęgla i azotu, czego w y razem jest zróżnicow a­

n y stosunek C:N.

— B itu m in y w b ad anych glebach m urszow ych re p re z e n tu ją p ra k ty c z ­

nie zw iązki bezazotowe.

— Połączenia próchniczne niskodrobinow e, w ydzielone 0,05 M N

2

SO

4

,

m ają najniższy stosu nek С : N, k tó ry św iadczy o w iększym w nich ud zia­

le zw iązków azotow ych.

— K w asy hum inow e i fulw ow e, rep re z en tu ją c e fra k c je różnie zw ią­

zane, odznaczają się odm iennym i stosunkam i С : N.

— S tosunek С : N w połączeniach niskocząsteczkow ych (frakcja la),

kw asach fulw ow ych (frakcja

1

) oraz w pozostałości po e k stra k cji w zrasta

w m iarę zw iększania się w ilgotności gleby.

LITERATURA

[1] C z e r t ó w O. G.: К charaktieristikie organiczeskowo w ieszczestw a osuszen- nych torfiano-bołotnych leśnych poczw Leningradskoj obłasti. Poczwowied. 1969, 3, 44—50.

[2] D r o z d J.: Studia nad w łaściw ościam i chem icznym i i fizykochem icznym i zw iązków próchnicznych niektórych jednostek system atycznych gleb. Zesz. nauk. AR Wrocł. Rozprawy 13, 1978.

£3] K o w a l i ń s k i S.: Gleby m urszowe i ich przeobrażenia pod w pływ em upra­ w y płużnej. PWN, W rocław 1974.

[4] K w i n i c h i d z e M.: Zagadnienie próchnicy i degradacji gleb uformowanych z torfów niskich. ZPPNR 1957, 10, 165—178.

[5] M a r c i n e k J.: Badania nad składem chem icznym substancji organicznej gleb torfowych. ZPPNR 1962, 34, 127—138.

[6] M u c h a W., L a c h o w s k i HŁ: С i N oraz stosunek С : N w różnych frak­ cjach substancji organicznej gleby. Rocz. glebozn. dod. do t. 15, 1965, 241—246. [7] O k r u s z k o H.: Zagadnienie degradacji torfowisk na tle w łaściw ości fizycz­

nych oraz żyzności torfu. ZPPNR, 1957, 10, 37—72.

[8] S t i e p a n o w W. W.: W zaim odiejstwije hum inowych kisłot z niekotorym i azotosodierżaszczimi sojedinienjam i. Poczwowied. 1969, 3, 37— 43.

[9] S k r y n n i k o w a I. N.: Poczw iennyje processy w okulturiennych torfianych poczwach. Izd. AN SSSR, M oskwa 1961.

[101 T i u r e m n o w S. N.: Złoża torfu i ich rozpoznawanie. Wyd. Geol., W arszawa 1957.

[111 T o m a s z e w s k i J.: Gleby łąkowe. PWRL, Warszawa 1969.

[12] T o m a s z e w ski J.: Gleby błotne Polesia. M ateriały do poznania gleb pol­ skich. W arszawa 1935.

202 J. Drozd E. ДРОЗД ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ АЗОТА В ГУМУСОВЫХ СОЕДИНЕНИЯХ МУРШЕВЫХ ПОЧВ, ОБРАЗОВАННЫХ В РАЗНЫХ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ Кафедра почвоведения Сельскохозяйственной академии во Вроцлаве Р езю м е Целью исследований было определение направления превращений органических веществ в муршевых почвах, образованных в условиях дифференцированного уровня грунтовой воды, Из горизонтов A iM u AiM 2 или М 2Т 4 профилей муршевых почв отобрано образцы- из которых выделено гумусовые соединения модифицированным методом Тюрина. В полу­ ченных фракциях определено содержание С и N и вычислено соотношение С/N. На основе полученных результатов констатовано, что в условиях низшего уровня грунтовой Н20 выступало меньшее содержание С и N общего и суживалось соотношение С/N. Фракция битуминов содержала ничтожные количества N, что свидетельствует о том, что практически она представляет безазотистые соединения. Наименыше С и N содержала фракция 1а (вы­ делена 0.05 М H2S 0 4, во время декальцитации), а наиболыие гуминовые кислоты фракции 1 (экстрагированные 0,1 M NaOH после декальцитации). Наиболее узким соотношением C/N характеризовались фракция 1а (6,7-9,9) и фракция 2 (выделена 0,1 M NaOH после кислого гидролиза), в которой С/N колебалось с 7,4 до 10,9. Группа гумусовых соединений остав­ шихся в почве после экстракции имела наиболее широкое соотношение C/N (12,4-54,4), а его величина возрастала во влажных почвах. Проведенные исследования показали, что содержание N в гумусовых соединениях зависит от гидрологических условий, в которых происходит процесс гумификации. J. DROZD

CHANGES OF NITROGEN CONTENT IN HUMIC COMPOUNDS OF MUCK SOILS FORMED UNDER DIFFERENT HYDROLOGICAL CONDITIONS

Department of Soil Science, A gricultural U niversity of Wroclaw

S u m m a r y

The work was aimed at estim ation of the direction of changes of organic sub­ stance in m uck soils form ed under different ground w ater levels. Out of the AiM i,

A ±M2 or M2T horizons the sam ples of 4 muck soil profiles have been taken, out of

w hich the humic compounds have been separated using a m odofied Tiurin’s m e­ thod. In the separated fractions, the С and N contents have been estim ated and the ratio C/N has been calculated. Basing on the obtained results it has been stated, that under lower ground H2O level conditions low er content of total С and N has been present and the ratio C /N has been narrower.

The bitum ent fraction contained trace quantities of N, w hat is an evidence that it represents practically the nitrogen free compounds. The low est С and N con­ tents w as contained in fraction la (separated 0,05 M H2S 0 4 during decalcitation), and the highest occurred in the humic acids of fraction 1 (extraced w ith 0.1 M NaOH after decelcitation), and the highest occurred in the humic acids of fraction 2 (extracted w ith 0.1 M NaOH after decalcitation). The follow ing fractions w ere cha­ racterized by the narrowest C/N ratio: fraction la (6.7—9.9) and fraction 2 (sepa­

N w związkach próchnicznych gleb m urszowych

₂₀₃

rated 0.1 M NaOH after acid hydrolysis), in w ich the C/N ratio rangad betw een 7.3 and 10.9. The group of humic compounds rem aining in the soil after extraction showed the w idest C/N ratio (12.4—54.4) and its value increased in m ore w et soils.

The work shown that the N content in humus compounds depends upon the hydrological conditions under w hich the hum ification process takes place.

Doc. dr hab. J erzy D rozd K atedra G leboznaw stw a AR W roclaw , ul. G runw aldzka 53