Wpływ procesów glebotwórczych na zawartość żelaza i glinu w kompleksach próchniczno-mineralnych

(1)

R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T . X X , Z . 1, W A R S Z A W A 1969

FR A N C ISZ E K K U Ź N IC K I, P IO T R SK Ł O D O W SK I

WPŁYW PROCESÓW GLEBOTWÓRCZYCH NA ZAWARTOŚĆ ŻELAZA I GLINU W KOMPLEKSACH

PRÓCHNICZNO-MINERALNYCH

Z akład G leb o zn a w stw a P o lite c h n ik i W arszaw sk iej

W ST ĘP

Rola, jaką żelazo i glin odgryw ają w procesach glebotwórczych, sta nowi tem at wielu rozpraw naukowych.

Badania zawartości różnych form związków tych dwóch składników i ich rozmieszczenia w profilu glebowym, podejmowane przez licznych autorów, są niew ątpliw ie celowe [4, 5, 7, 9, 10, 16]. Rzucają one nowe światło na tak złożone zjawisko, jakim jest kształtow anie się gleby w określonych w arunkach ekologicznych. Nasuwa się jednak uwaga, że rozwiązanie postawionego zagadnienia — w najszerszym jego ujęciu — wymaga przeprow adzenia wielu w stępnych prac metodycznych; w zależ ności bowiem od zastosowanej m etodyki uzyskuje się często nieporów ny w alne wyniki.

Ponadto należy podkreślić, że nazw y wydzielonych form związków żelaza i glinu, jak również związków próchnicznych przy zastosowaniu określonych ekstrakcji m ają charakter często umowny.

Celem niniejszej pracy jest ustalenie wzajem nej zależności między zawartością żelaza i glinu, skompleksowanych w glebie z próchnicą, a przebiegiem procesów glebotwórczych. Nawiązuje ona do ogłoszonej przez tych samych autorów publikacji pt. „Przem iany substancji orga nicznej w niektórych typach gleb Polski” [15]. Posłużono się w niej bo wiem m ateriałem uprzednio zanalizowanym pod względem zawartości form związków próchnicznych. W pracy ograniczono się do oznaczenia żelaza i glinu w poszczególnych ekstraktach frakcji lekkiej i frak cji cięż kiej substancji organicznej, ponieważ zbyt małe ilości ekstraktów nie

(2)

4 F. K u źn ick i, P. S k ło d o w sk i

pozwoliły na oznaczenie tych dwóch składników w kw asach hum inowych i fulwowych.

Należy również podkreślić, że tem at pracy mieści się w bardziej ogól nym problemie, jakim jest rola kompleksów próchniczno-m ineralnych w procesach glebotwórczych.

M ETO D Y K A B A D A Ń

M IN E R A L IZ A C J A W Y C IĄ G Ó W P R Ô C H N IC Z N Y C H

Pobierano 1 0 - 2 0 ml wyciągu do zlewki o pojemności 1 0 0 ml, doda

wano 1 ml stężonego ch. cz. H2SO4 i 1 m l stężonego ch. cz. HNO3 (na

10 m l wyciągu) i zlewki przykryw ano szkiełkami zegarkowymi. Zlewki w raz z zawartością umieszczano na siatkach azbestowych i spalano sub stancję organiczną. Po skończonym spalaniu zlewki chłodzono, dodawano ok. 50 m l wody destylowanej i ogrzewano w celu rozpuszczenia pow sta łych soli. Następnie zawartość sączono (sączki średnie) ze zlewek do kolbek m iarowych na 100 ml. Zlewki i sączki przem ywano niew ielkim i ilościami wody. Zaw artość w kolbkach po ostygnięciu w ypełniano wodą do kreski i dokładnie mieszano. Tak otrzym ane roztw ory służyły do oznaczania w nich żelaza i glinu.

O Z N A C Z A N IE Ż E L A Z A

W otrzym anych roztw orach żelazo oznaczano m etodą podaną przez

A r i n u s z k i n ę [2] przy użyciu kwasu sulfosalicylowego.

Kwas sulfosalicylowy w środowisku zasadowym (pH 8-11,5) tw orzy z żelazem w ew nętrznie kompleksowy jon w edług rów nania:

Żółte zabarwienie tego jonu odznacza się dużą trwałością, co pozwala określać intensywność zabarw ienia w kolory m etr ze.

P R Z E B IE G A N A L I Z Y

Pobierano pipetką 1-40 m l przesączu (w zależności od zawartości żelaza) do kolbki m iarowej o pojemności 50 ml. Dodawano 5 ml 25-procentowego kw asu sulfosalicylowego, a następnie 2-3 m l stężonego

(3)

amo-P ro c e sy g leb o tw ó rcze a F e i A l w p ró ch n icy g leb ow ej 5

niaku w celu neutralizacji roztw oru. W czasie tej neutralizacji kolor zmienia się od czerwonofioletowego do żółtego. Dodawano jeszcze 1 m l stężonego am oniaku, żeby reakcja była w yraźnie zasadowa, dopełniano roztw ór wodą destylowaną do kreski, mieszano i kolorym etrow ano przy niebieskim filtrze.

K rzyw ą wzorcową sporządzano w podobny sposób dodając do kolbek m iarowych o pojemności 50 ml zam iast roztw oru badanego następujące ilości roztw oru wzorcowego: 0,0, 1,0, 2,5, 5,0, 7,5, 10, 12,5 i 15 ml.

1 m l roztw oru wzorcowego zaw ierał 20 |xg Fe w postaci F e2(SC>4)3.

Zależność między stężeniem Fe a ekstynkcją jest liniowa.

O Z N A C Z A N IE G L IN U

Glin oznaczano metodą podaną przez M i n c z e w s k i e g o i M a r - c z e n k ę za pomocą alum inonu [17].

Aluminon (sól amonowa kwasu aurynotrójkarboksylow ego) w środo wisku słabo kw aśnym, zbuforowanym octanem, tw orzy z jonam i glinu trudno rozpuszczalny w wodzie różowoczerwony związek, pozostający w trw ałym rozproszeniu w obecności gumy arabskiej, jeżeli stężenie glinu jest odpowiednio małe. Intensyw ność zabarw ienia po w ywołaniu reakcji barw nej w zrasta w ciągu kilku m inut. Ogrzewanie roztw oru po dodaniu odczynnika przyspiesza osiągnięcie maksym alnego zabarwienia.

S P O S Ó B W Y K O N A N IA

Pobierano pipetą 1-20 ml badanego roztw oru (w zależności od zaw ar tości glinu) do kolbki m iarowej o pojemności 50 m l i dodawano 2 ml

1-procentowego roztw oru askorbinowego (w celu redukcji żelaza tró j

wartościowego do żelaza dwuwartościowego). Po upływie 5 m in doda wano 5 m l 1-procentowego roztw oru gumy arabskiej, 10 m l 25-procen-

towego roztw oru octanu amonowego, wody do objętości ok. 35 ml, 10 m l

roztw oru alum inionu, mieszano i wstawiano kolbkę na 10 m in do w rzą

cej łaźni wodnej. Po ostudzeniu kolbki roztw ór uzupełniano wodą do kreski, mieszano i wykonywano pom iar adsorpcji roztw oru. P rzy kolory- m etrow aniu stosowano filtr zielony i barw ny roztw ór „ślepej próby” jako odnośnik.

K rzyw ą wzorcową sporządzano w podobny sposób dodając do kolbek miarowych o pojemności 50 ml zam iast badanego roztw oru następujące

ilości roztw oru wzorcowego: 0,0, 1,0, 2,0, 4,0, 6,0, 8,0 i 10,0 ml. 1 ml

(4)

P R Z Y G O T O W A N IE R O Z T W O R Ó W S P E C J A L N Y C H

0,1-procentowy roztwór aluminonu. Rozpuszczano 0,1 g alum inonu

w wodzie, dodawano 10 ml 1-procentowego roztw oru kw asu benzoeso

wego w m etanolu i rozcieńczano roztw ór wodą do 100 ml. Odczynnika używano po upływ ie tygodnia od przygotowania (kwas benzoesowy utrw ala roztwór).

Roztwór wzorcowy glinu — 1 ml-1 m g Al. Rozpuszczano 17,59 g

ałunu KA1(SC>4)2 * I2H2O w wodzie z dodatkiem 2 ml stężonego H2SO4,

rozcieńczano roztw ór wodą w kolbie m iarowej do 1 litra. Roztwory ro bocze (1 ml-0,1 mg Al i 1 ml-0,01 mg Al) sporządzano przez odpowiednie

rozcieńczenie roztw oru podstawowego rozcieńczonym H2SO4 (ok. 0,0 1n).

OM Ó W IENIE W Y N IK Ó W

Przedstaw ione w yniki (tab. 1, 2, 3 )1 są rozpatryw ane kolejno w n a

w iązaniu do zbadanych profilów i przebiegu procesów glebotwórczych.

P r o f i l 1 — C h orzele (K urpie)

b ielica żela z isto -p ró ch n iczn a o g lejona, w y tw o rzo n a z p iask u zan d row ego lu źn ego (gleba le śn a — sied lisk o boru w ilg o tn eg o ).

Ogólna zawartość żelaza jest w całym profilu nieduża, natom iast ilość żelaza wolnego (tab. 1, 2) można określić jako m ałą [15].

Ogólna zawartość glinu jest w w ierzchnich poziomach genetycznych

(A1A2, A2) w porów naniu z ogólną zawartością żelaza nieco wyższa

i w zrasta w poziomie iluw ialnym blisko czterokrotnie (tab. 1, 2). Żelazo

wchodzące w skład połączeń organiczno-m ineralnych zarówno frakcji lekkiej, jak i związanej stanowi w poziomie A±A2 (tab. 2) ок. 15%, w poziomie A 2 ok. 11%, a w poziomie BFe ok. 18% w stosunku do ogólnej zawartości tego składnika.

1 O znaczenia tab. 3 w zięto z p racy K u ź n i c k i , S k ł o d o w s k i [15]. O gólną zaw artość żelaza i glin u , p od an ą w tab. 2, w zięto r ó w n ież z tej p racy, z w y ją tk ie m p r o filó w 1, 6, 7. O gólną zaw artość (°/o) g lin u (AI2O3) w p r o filu 1 oraz ogóln ą z a  w artość żelaza (ЕегОз) i ogóln ą za w a rto ść g lin u (AI2O3) w p ro fila ch 6 i 7 oznaczono w stop ach z Ш гСОз w ty g lu p la ty n o w y m .

P rzy o p ra co w y w a n iu w y n ik ó w tab. 1 i 2 posłużono się m a teria łem uprzed n io za n a lizo w a n y m pod w zg lęd em z a w a rto ści różn ych form z w ią z k ó w p róch n iczn ych [15].

W p racy p ow ołan ej rozd zielon o su b sta n cję organ iczn ą w e d łu g m eto d y D u c h a u - fou ra i Jacq u in , w p ierw szej k o le jn o śc i na p o d sta w ie jej g ęsto ści, na fra k cje le k k ą (w olną) i ciężką (zw iązaną), a n a stęp n ie sto so w a n o w o d n iesien iu do fra k cji ciężkiej trzy k o le jn e ek stra k cje u ży w a ją c n a stęp u ją cy ch ro ztw orów : 0,lm Ш4Р2О7 + -f7,5°/o N a2S0 4, pH = 7; 0 ,lm N a4P2 0?; 0 ,ln N aO H . N a to m ia st w o d n iesien iu do fra k cji lek k iej sto so w a n o tylk o d w ie p ierw sze ek strak cje.

(5)

P ro c e sy g leb o tw ó rcze a F e i A l w p ró ch n icy g leb o w ej 7

Glin wchodzący w skład połączeń organiczno-m ineralnych obu frakcji

stanowi w poziomie A1A2 ok. 30%, w poziomie A2 ok. 22%, a w poziomie

BFe ok. 15% w stosunku do jego ogólnej zawartości.

M ały procentowy udział żelaza, wchodzącego w skład połączeń orga

niczno-m ineralnych w poziomie A1A2, przy jednocześnie m ałym procen

towym udziale żelaza wolnego [15] wskazuje, że ok. 80% tego składnika znajduje się w tzw. reziduum (R), tj. w tej części frakcji lekkiej, która nie została w yekstrahow ana. Duża zawartość reziduum w tym pozio mie — ök. 58% w stosunku do С ogółem (tab. 3) — w skazuje również, że żelazo znajduje się głównie w słabo zhum ifikow anych częściach orga

nicznych. Należy ogólnie stwierdzić, że w poziomie A±Ä2 glin w porów

naniu z żelazem jest związany z tzw. frakcją ciężką próchnicy w nieco większym stopniu. M ała zawartość części koloidalnych w m ateriale tej

gleby (tab. 3) wskazuje, że głównym źródłem obu składników jest sub

stancja organiczna gleby; jej przem iany w pływ ają na przemieszczanie ruchliw ych form zarówno żelaza, jak i glinu łącznie z fulw okw asam i z w ierzchnich poziomów do poziomu iluwialnego. Ruchliwe form y tych połączeń ulegają w poziomie В stabilizacji w w yniku ich polim eryzacji pod w pływ em wodorotlenków żelaza i glinu. Ilość żelaza i glinu związa nych z fulw okw asam i i kw asam i hum inowym i frak cji ciężkiej (I, II i III ekstrakcja) w zrastają na ogół znacznie w poziomach B h i BFe w porów

naniu z poziomami A \ i A ^A 2 (tab. 1); natom iast ilości tych dwóch skład

ników tw orzących połączenia ze związkami próchnicznym i frak cji lekkiej (I i II ekstrakcja) w zrastają nieznacznie w poziomie iluw ialnym w po rów naniu z poziomem eluwialnym . Procentow y udział żelaza i glinu, wchodzących w skład połączeń próchniczno-m ineralnych frak cji lekkiej, w stosunku do ogólnej zawartości tych składników jest znacznie m niejszy

w poziomach B h i B Fe niż w poziomach A1A2 (tab. 2). Świadczy to, że

najbardziej ruchliw e związki próchniczne frakcji lekkiej (szczególnie I ekstrakcji), które przem ieszczają się w glebach bielicowych łącznie z że lazem i glinem z poziomów Ao, A±A2 i A 2 do poziomu B, ulegają w po ziomie iluw ialnym stosunkowo szybko przemianom. Tworzą się w nim pod w pływ em w odorotlenków żelaza i glinu trw ałe połączenia próch-

niczno-m ineralne (tab. 2).

Znaczny procentowy udział żelaza i glinu w niezhum ifikow anej części próchnicy surowej potw ierdza spostrzeżenie, że w bielicach nie tylko

poziom Aq, ale i A1A2 odznacza się słabą m ineralizacją substancji orga

nicznej. M ały stopień hum ifikacji oraz bardzo m ała m ineralizacja sub stancji organicznej w w ierzchnich poziomach genetycznych gleb bieli cowych stanow ią ich najbardziej istotną cechę. W glebach tych poziomy

A 0 i A \ odznaczają się słabą aktywnością biologiczną. Poziomy Bh i B Fe

(6)

P r o c e n to w a z a w a r to ś ć ż e l a z a i g l i n u kom pleksów I r o n and alu m in iu m p e r c e n ta g e i n hum us-Nr p r o  f i  l u P r o  f i l e N o. P o zio m H o r iz o n G łęb o k o ść p o b r a n ia p rób ki' S a m p lin g d ep th cm F r a k c j a L ig h t M ie js c o w o ś ć L o c a l i t y Nazwa g le b y - S o i l k in d 1 s t e x t r a c t i o nI e k s t r a k c j a С F e 2 °3 A12 °3 C h o r z e le 1 B i e l i c a ż e l a z i s t o - p r ó c h n i c z n a o g le j o n a w y tw o rzo n a z p ia s k u zand row ego lu ź n e g o / g l e b a l e ś n a / F e r r u g in e o u s -łm m ic g le y e d p o d z o l, d e v e lo p e d o f l o o s e s a n d r y s a n d / f о г б s t s o i l / Ao A1A2 k 2 Bh ^ e 1 4 -2 0 2 0 -5 0 3 0 - 5 0 5 0 - 7 0 7 0 - 9 5 1 , ICO 0 ,1 5 7 0 ,0 1 9 0 ,0 8 6 0 ,0 1 0 0 ,1 3 2 0 , 0 2 4 0 ,0 0 6 0 ,C 0 6 0 ,0 0 3 0 ,1 7 6 0 ,0 2 8 0 ,0 4 9 0 ,0 5 7 0 ,0 2 8

Dąbrowy 2 G le b a b r u n a tn a w yłu gow an a wy tw o r z o n a z p ia s k u zw ałow ego g l i n i a s t e g o / g l e b a u p ra w n a / L ea ch ed brown s o i l , d e v e lo p e d o f b o u ld e r loam y sa n d / c u l t i v a t e d s o i l / A1 /В /В ' 5 - 1 5 3 0 - 4 0 0 ,1 9 2 0 ,0 2 5 0 ,0 4 1 0 ,0 1 6 0 ,0 8 5 0 ,0 4 2 B ie r u t o w ic e 5 G leb a b r u n a tn a kw aśn a o l i g o - t r o f i c z n a w y tw o rzo n a z g r a n it u / g l e b a l e ś n a / O l ig o t r o p h ic a c i d brown s o i l d e v e lo p e d o f g r a n i t e / f o r e s t s o i l / Ao А д /В / /в/ 2 - 7 7 - 2 0 2 0 - 6 0 1 ,6 9 1 0 ,3 8 4 0 ,1 6 2 0 ,4 7 2 0 ,2 2 9 0 ,1 0 1 0 ,2 2 5 0 ,1 3 0 0 ,1 0 0

Ś w iera d ó w 4 G leb a o c h r o w o - b ie lic o w a wy _{Ao / f , h /} 3 - 7 1 ,9 7 3 0 ,2 8 2 0 ,4 3 1 tw o r z o n a z g n e j s u b io t y t o w e g o / g l e b a l e ś n a / O c h r e - p o d z o lic s o i l , d e v è - lo p e d o f b i o t i t e g n e i s s / f o r e s t s o i l / AoA2 B1 B2 7 - 1 0 1 0 - 1 6 2 0 - 3 5 0 , 7 5 5 1 ,2 6 9 0 ,8 1 0 0 ,1 7 0 1 ,0 7 2 0 ,4 9 6 0 ,2 5 1 0 ,3 6 3 0 ,4 2 3 Hachnów 5 R ę d z in a c z a r n o z ie m n a w y tw o rzo  n a z p o r o w a te j o p o k i k red o w ej / g l e b a u p ra w n a / C hern o zem ic r e n d z in a d e v e lo p e d o f p o r o u s c r e t a c e o u s r o c k / c u l t i v a t e d s o i l / A1 A1 0 - 1 0 3 0 - 3 5 0 ,0 1 9 0 ,0 3 6 0 ,0 0 9 0 ,0 0 7 0 ,0 2 6 0 ,0 3 2

M arkow ice 6 C zarn a z i e m ia w y tw o rzo n a z g l i  n y zw a ło w ej l e k k i e j / g l e b a up ra w n a / B la c k e a r t h , d e v e lo p e d o f b o u ld e r and l i g h t loam, / c u l t i v a t e d s o i l / Al . Ад/С 0 - 4 5 4 5 - 7 5 0 ,0 2 8 0 ,0 0 6 0 ,0 2 8

K lim on tów 7 C za rn o ziem zd egradow an y wy tw o r z o n y z l e s s u i l a s t e g o / g l e b a u p rą w n a / D eg ra d ed ch er n o z em , d e v e lo p e d ó f c l a y e y l o e s s / c u l t i v a t e d s o i l / A1 Ад/С 0 - 4 0 4 0 - 4 5 0 ,0 0 8 0 ,0 0 3 ' 0 ,0 2 3

(7)

P ro cesy g leb o tw ó rcze a F e i A l w p ró ch n icy g leb o w ej 9 p r ó c h n ic z n o -m in e r a ln y c h . w s to s u n k u do g le b y - m in e r a l c o m p le x e s i n r e l a t i o n t o s o i l le k k a f r a c t i o n F ra k c j a c i ę ż k a - H eavy f r a c t i o n I I e k s t r a k c j a l i n d e x t r a c t i o n 1 1 s t e k s t r a k c j a e x t r a c t i o n I I e k s t r a k c j a U n d e x t r a c t i o n I I I e k s t r a k c j a I l l r d e x t r a c t i o n С P e 2 ° 3 a1 20 5 0 F e 2 ° 3 a i2o5 С ï e 2°5 a i2o5 С F e2 ° 3 A i2 °3 1 ,0 3 0 0 , 1 6 0 0 ,0 0 6 0 ,0 3 7 0 ,0 1 2 0 ,0 2 1 0 ,0 0 6 0 ,0 0 1 0 ,0 0 3 0 ,0 0 3 0 ,0 7 9 0 ,0 1 2 0 ,0 1 5 0 ,0 2 6 0 ,0 1 5 0 ,0 4 3 0 ,0 9 6 0 ,0 4 9 0 ,3 6 6 0 ,1 7 4 0 , 0 2 4 0 ,0 2 1 0 ,0 1 7 0 , 0 4 0 0 ,0 5 7 0 ,0 6 6 0 ,0 5 3 ś la d y 0 ,1 4 9 0 ,1 3 4 0 , 0 4 4 0 ,0 5 7 0 ,0 2 7 0 ,1 1 5 0 ,0 6 4 0 , 0 1 4 0 ,0 0 7 0 ,0 1 7 0 ,0 3 3 0 ,0 3 6 0 ,0 6 8 0 ,0 6 2 0 ,0 9 3 0 ,1 8 5 0 ,1 3 2 0 ,0 5 2 0 ,0 7 4 0 ,0 2 4 0 ,0 6 0 0 ,0 2 4 0 ,0 2 1 0 ,0 1 3 0 ,0 1 9 0 ,0 3 9 0 ,0 3 0 0 ,1 2 7 0 ,1 0 4 ś la d y 0 ,1 3 0 0 ,1 5 1 0 ,1 3 2 o , o i 6 0,030 0 ,1 4 6 0 ,0 5 3 0 ,2 2 7 0 ,1 1 7 0 , 0 6 4 0 ,0 4 9 0 ,0 4 9 0 ,1 1 3 0 ,0 0 9 0 ,1 2 8 0 ,0 5 3 0 ,0 7 9 0 ,5 3 9 0 ,2 1 5 0 ,5 4 $ 0 ,1 7 3 0 ,0 5 3 0 ,1 1 9 0 ,2 7 7 0 ,3 2 5 0 ,4 8 6 0 ,5 1 1 0 , 1 5 4 0 ,1 1 0 0 ,1 5 7 0 ,0 8 6 0 ,1 1 6 0 ,0 7 5 0 ,0 5 1 0 ,0 8 3 ...0 ,1 3 3 0,302 0 ,4 4 9 0 ,1 0 3 0 ,5 1 0 0 ,3 0 7 0 ,1 1 0 0 ,1 9 6 0 ,4 4 2 0 , 0 9 0 0 ,1 5 6 0 ,3 4 7 0 ,0 7 6 0 ,2 9 2 0 ,8 0 9 0 ,1 1 5 0 ,2 1 0 0 ,6 4 3 0 ,0 9 5 0 ,1 1 1 0 ,1 9 8 0 ,0 4 0 0 ,0 6 3 0 , 0 6 4 0 ,1 3 4 0 ,2 1 3 0 ,3 4 2 1 ,3 0 4 0 , 3 3 1 0 ,2 6 3 0 ,2 1 0 0 ,0 3 7 0 , 0 3 6 0 ,1 3 9 0 ,1 8 6 0 ,2 7 0 0 ,2 2 3 0 ,1 5 7 0 ,1 3 0 0 ,0 3 3 0 ,2 1 2 1 ,2 9 7 1 ,1 9 7 0 ,0 1 7 0 ,1 2 1 1 , 3 5 4 1 ,0 2 9 0 ,0 7 2 0 ,2 5 0 0 ,4 7 2 0 ,9 9 2 0 ,0 2 7 0 ,1 1 5 0 ,3 3 1 0 , 4 4 4 0 ,0 2 6 0 ,0 4 6 0 ,3 2 0 0 ,7 2 6 0 ,0 7 7 0 ,1 7 8 0 ,3 0 0 C..7 5 2 0 ,0 4 3 0 ,1 7 7 0 ,3 6 4 0 ,1 6 7 0 ,0 3 0 0 ,1 0 0 0 ,1 1 4 0 ,0 7 0 0 ,1 7 8 0 ,5 9 0 0 ,2 6 3 0 ,2 4 9 0 ,0 3 7 0 ,0 3 6 0 ,0 1 6 0 ,0 5 3 0 ,0 4 9 0 ,0 9 4 0 ,1 8 0 0 ,1 6 3 0 ,0 4 1 0 ,0 2 1 0 ,0 9 8 0 ,1 0 0 0 ,2 1 6 0 ,1 7 4 0 ,3 4 5 0 ,3 2 7 0 ,3 1 2 0 ,2 9 7 0 ,2 5 2 0 ,2 0 9 1 ,0 4 1 0 ,8 0 9 1 ,4 8 5 1 ,3 3 6 0 ,0 2 9 0 ,0 0 6 0 ,0 4 5 0 ,2 1 7 0 ,0 5 2 0 , 0 5 4 0 ,0 3 3 0 ,0 9 8 0 ,1 3 0 0 ,2 3 1 0 ,0 5 5 0 ,1 1 7 0 ,1 0 0 0 , 2 0 4 0 ,2 0 8 * 0 ,2 0 8 0 ,1 0 0 0 ,1 8 2 0 ,8 2 9 0 ,2 5 7 1 ,2 9 6 0 ,0 2 5 0,003 0 ,0 4 5 0 ,1 8 3 0 ,0 8 4 0 ,0 4 0 0 ,0 3 0 0 ,1 9 1 0 ,1 2 3 0 , 2 2 4 0 ,0 6 9 0 ,1 2 9 0 ,1 1 0 0 , 2 3 4 0,225 0 ,2 2 7 0 ,1 1 1 0 ,2 8 9 0 ,8 2 5 0 ,5 4 0 1 ,3 4 4

(8)

T a b e l a 2

О

Procentowy u d z ia ł ż e la z a i g lin u skomploksowanyck z p róchnicą w o^ ó lra j za w a r to śc i ty c h składników Icon and aluLiir.iun p ercen tage in humus-mineral com plexes i n r e la t io n to t o t a l co n ten t o f th e s e elem en ts

Nr Głębo Posioir. _Fe2°3 ogólna zawar

AloO, Frakcja lekk a - L ight f r a c t io n F rakcja c ię ż k a - Heavy f r a c t io n pro f i  lu kość pobra n ia gen ety czny ogólna zawar I e k str a k c ja 1 s t e x t r a c t io n I I e k s tr a k c ja U n d e x t r a c t io n I ek s tr a k c ja 1 s t e x tr a c tio n I I ek str a k c ja U n d e x tr a c tio n I I I e k s tr a k c ja I l l r d e x t r a c t io n Pro f i  Sam p lin g depth Gene t i c to ść T o ta l Pe2°5 to ś ć Feo0z I

- ? ЛПГ Fco0- II - ? ,in nMoO, II 2 -100 F e ,0 , I Л1о0 , I2 з 1ЛАF°2 °5 ^ 0 0 AlpO, II100 Feo0 , I I I

2 3 eimA l-O , I I I^ p 100 l e

No. horizon a i2o. Fe2 < W Л12°5оg. Fe2 °3oG. Fe2 ° 5 oS . A12 °3oS . A12 ;>og.o0 7 Fe2 °5 o C. A12 °5og. cm /j /'o % 1 14-20 2 0-50 30-50 50-70 7 0-95 Ao A1A2 a2 Bh %е n . o . x 0 ,4 8 0 ,5 5 0,7 2 0,7 2 0 ,9 0 0 ,7 2 2 ,8 2 3 ,1 0 5 .0 1 .1 0 ,8 0 ,4 3 ,1 6 ,8 2 ,0 0 ,9 1 ,3 0 ,2 0 ,4 0 ,4 1 ,5 2 ,1 0 ,9 0 ,5 4 ,4 5 ,1 5 ,6 7 ,9 5 ,9 0 ,0 5 .3 4 .3 1 .5 5 ,1 4 .6 5 ,0 6 ,9 1 2 ,9 6 ,5 4 ,2 2 ,7 5 ,5 5 ,4 4 ,2 11, G 0 ,0 4 ,6 4 ,9 2 5-15 50-40 A1/ В / В 3 .1 0 3 .1 0 5 ,7 5 6 ,9 5 1 ,3 0 ,5 1 ,5 0 ,6 1 ,0 4 7 0 ,9 5 ,5 1 ,6 1 ,6 2 ,0 0 ,1 2 ,5 1 7 ,4 3 .7 7 .8 5 ,8 9 ,0 5 ,7 7 ,0 3 2-7 7-2 0 20-60 Ao Ах/Е / / в / n .o . 2 ,8 8 2 ,8 8 n .o . 16,27 13 ,62 7 ,9 3 ,5 0 ,8 0 ,7 3 .0 4 .0 0 ,5 0 ,6 1 0 ,7 1 0 ,6 1 ,2 3 ,2 1 0 ,1 2 8 ,0 1 ,5 4 ,7 2 ,2 2 ,2 1 .3 2 .4 4 3-7 7-10 10-16 20-35 Ao AoA0 ®i B2 n .o . 2 ,4 ? 4 .5 0 4 .5 0 n .o . 1 0 ,08 1 1 ,6 0 1 2 ,7 0 6 ,9 2 5 ,8 1 1 ,0 2 .5 5 ,1 5 .5 1 ,5 5 .1 4 . 1 2 ,2 l , ^ 1 ,0 4 ,9 5 0 ,1 2 2 ,9 2 ,5 4 ,1 7 ,8 1 ,9 7 ,1 1 6 ,1 1 ,8 2 ,6 6 ,0 4 ,0 1 ,6 5 .9 2 ,3 1 .9 5 0-10 30-35 A1 A1 3 ,8 0 5 ,1 0 3 ,8 0 7 ,7 0 0 ,2 0 ,1 0 ,7 0 ,4 0 ,4 1 ,0 1 ,5 1 ,2 1 ,1 0 ,4 2 ,6 1 ,3 9 ,0 6 ,4 8 ,2 5 ,9 2 7 ,4 1 5 ,9 3 9 ,0 1 7 ,3 6 0-45 45-75 A1 A1C 2 ,5 7 2,9 7 3 ,7 7 9 ,1 7 0 ,5 0 ,0 0 ,7 0 ,0 0 ,5 0 ,0 1 ,2 0 ,0 2 ,3 1 ,1 2 ,6 1 ,4 4 ,9 5 ,5 5 ,4 2 ,2 7 ,7 2 7 ,9 6 ,8 1 4 ,1 7 0 -4 0 40-45 A1 A^C 3 ,0 9 3 ,2 9 9 ,3 8 1 0 ,7 9 0 ,1 0 ,0 0 ,2 0 ,0 0 ,1 0 ,0 0 ,5 0 ,0 1 ,3 0 ,9 2 ,0 1 ,1 4 ,1 3 ,5 2 ,5 2 ,1 9 ,4 3 ,3 5 ,8 1 2 ,5 x / n .o . = indeterm ined K u ź n ic k i, P . S k ło d o w s k i

(9)

T a b e l a 3

N ie k tó r e w ła ś c iw o ś c i fis y k o -c h e m ic -e n e i chem iczne badanych g le b Some p h y s ic o - c h e m ic a l and c h e m ic a l p r o p e r t i e s o f t e s t e d s o i l s Nr p r o  f i l u P ro f i l e No. G łęb okość p o b r a n ia •p rób ki S am pling d ep th cm 'Poziom g en e ty c z n y G e n e tic h o r iz o n

S k ła d m ech an iczn y M ech a n ica l c o m p o s itio n ? pH Ogółem С T o t a l С F r a k c ja le k k a L ig h t f r a c t i o n Pr a k c ja c ię ż k a Heavy f r a c t i o n S t o p ie ń h u m if ik a c j i H u m ific a tio n d eg re e S to su n ek R a t io S to su n ek R a tio < 0 , 0 0 2 mm < 0 , 0 2 . jnm H20 KC1. * Reziduum /R / % С ogółem R e s id u e /R / i n % o f t o t a l С Huminy /Н / % С ogółem Humin /Н / i n % o f t o t a l С V F2+ F3 + V F5+ + Нд+ H2+ H5+ H^+ Hcj + /Н / H/F C/N 1 1 4 -2 0 Ao 3 , 6 3 , 0 1 2 ,9 5 7 9 ,8 0 , 4 1 8 ,0 1 ,2 0 3 5 ,3 ' 2 0 -J 0 _{Al h .} 3 , 0 5 , 0 3 , 9 3 , 2 1 ,5 1 5 7 ,8 6 , 9 4 2 ,9 0 ,6 7 1 9 ,1 ' 3 0 -5 0 a2 1 ,0 2 , 0 5 , 9 4 , 0 0 ,1 4 7 , 6 8 ,7 9 2 ,1 0 ,4 8 7 , 4 5 0 -7 0 »h 1 ,5 2 , 0 5 ,5 4 , 5 0 ,7 9 6 , 0 9 ,5 9 3 ,7 0 ,4 2 1 3 ,1 7 0 -9 5 _®Fe 1 ,0 1 ,0 6 ,2 4 ,7 0 ,3 4 3 , 0 8 ,8 9 5 ,2 0 ,4 6 1 1 ,9 2 5 -1 5 _A1 5 ,0 1 3 ,5 5 , 9 5 , 4 1 ,5 5 3 4 ,8 21 2 7 0 ,3 0 ,6 5 1 3 ,2 3 0 -4 0 /В /В 1 3 ,0 1 9 ,5 6 , 8 5 , 5 0 ,2 9 1 6 ,6 1 3 ,7 8 6 ,4 0 ,4 1 8 ,3 3 2 - 7 Ao 4 , 0 3 , 4 7 ,2 8 6 2 ,7 1 ,1 3 5 ,6 0 ,5 5 2 5 ,3 7 -2 0 A ,/B / 1 4 ,0 2 6 ,5 4 , 2 3 , 6 2 ,7 7 4 2 ,9 1 3 ,1 5 3 ,0 0 ,3 4 1 9 ,5 * 2 0 -6 0 / В / 8 ,0 1 4 ,0 4 , 5 4 , 1 1 ,9 6 2 4 ,4 1 2 ,7 7 7 ,2 0 ,1 6 1 6 ,2 4 3 -7 Ao n .o . n . o . 3 ,3 2 , 7 3 0 ,3 0 8 6 ,6 0 , 4 1 1 ,4 0 ,3 5 1 9 ,9 7 -1 0 AoAp n . o . n . o . 3 , 4 2 , 7 7 ,5 8 6 6 ,2 1 2 ,1 3 2 ,9 0 ,3 4 n . o . 1 0 -1 6 2 3 ,0 4 2 ,0 3 , 5 3 , 1 7 ,6 2 3 0 ,6 2 3 ,4 6 9 ,5 0 ,3 5 2 0 ,0 2 0 -3 5 _B2 2 3 ,0 4 5 ,0 4 , 2 4 , 0 4 ,4 2 1 7 ,2 1 9 ,9 8 3 ,8 0 ,2 2 1 6 ,4 5 0 -1 0 _A1 2 8 ,0 6 6 ,0 7 , 4 6 , 8 1 ,9 4 7 , 7 5 6 ,5 8 7 ,3 0 ,7 6 9 ,6 3 0 -3 5 3 1 ,0 6 0 ,0 7 , 7 6 ,7 1 ,3 9 2 5 ,1 2 8 ,5 7 2 ,8 0 ,6 7 1 0 ,0 6 0 -4 5 _A1 8 ,0 2 4 ,0 7 ,9 1 ,8 1 9 , 8 5 6 ,1 9 5 ,5 0 ,9 4 7 , 2 4 5 -7 5 Ах/С 1 8 ,0 3 5 ,0 7 , 8 0 ,3 8 - 4 6 ,6 9 9 ,0 0 ,5 0 3 , 9 7 0 -4 0 _A1 1 3 ,0 4 6 ,0 8 ,1 6 ,7 1 ,5 8 5 , 6 5 5 ,1 9 7 ,4 0 ,9 7 8 , 1 4 0 -4 5 Ax/C 1 8 ,0 5 0 ,0 8 ,1 6 ,6 0 ,4 1 - 3 5 ,9 1 0 0 ,0 0 ,7 0 6 ,2 P r o c e sy g le b o tw ó r c z e a Fe i A l w p r ó c h n ic y g le b o w e j

(10)

w odróżnieniu od poziomów Aq i A iA 2i znacznie większą aktywnością

biologiczną, w yrażającą się dużym stopniem hum ifikacji substancji orga nicznej. Z ogólnego bilansu żelaza i glinu w poszczególnych poziomach genetycznych profilu zbadanej bielicy w ynika, że składniki te w poziomie iluw ialnym (Bh i B Fe) są w znacznym stopniu związane z h u m in a m i2.

Badania te potw ierdzają tezę [6], że przez hum iny bielic należy rozu

mieć kwasy huminowe, silnie spolimeryzowane, tworzące trudno rozpu szczalne związki kompleksowe z w odorotlenkam i żelaza i glinu. Stopień scem entow ania poziomu В w tych glebach zależy więc od ilości silnie spolim eryzowanych związków próchnicznych, uw arunkow anych z kolei zawartością związków żelaza i glinu. P rzy m ałych ilościach bezwzględ nych tych składników (np. w słabo próchnicznych i słabo żelazistych bielicach w ytw orzonych z piasków) bielicowanie, mimo że zaznacza się dość w yraźnie pod względem niektórych cech morfologicznych, nie po woduje jednak wyraźnego scem entow ania poziomu B. Zjawisko to w y stępuje natom iast w yraźnie w niektórych bielicach silnie oglejonych, gdzie żelazo nagrom adza się w poziomie В nie tylko w w yniku właści wego procesu bielicowania, ale i procesu glejowego. Uruchomione bo wiem w tym przypadku związki żelaza (Fe3+ -> Fe2+) przemieszczają się w różnych kierunkach, a między innym i i do poziomu B, gdzie ulegają utlenieniu i strąceniu.

P r o f i l 2 — D ą b ro w y

gleb a b ru n atn a w y łu g o w a n a , w y tw o rzo n a z p iask u z w a ło w eg o g lin ia steg o (gleba u praw na).

Ogólna zawartość żelaza, jak również glinu jest dość znaczna w w ierzchnich poziomach genetycznych profilu tej gleby (A± i (B)B)y natom iast ilości tych dwóch składników związane z różnymi form am i związków próchnicznych frakcji lekkiej (I i II ekstrakcja) i frakcji ciężkiej (I, II i III ekstrakcja, tab. 1, 2) są na ogół małe. Należy więc i w tym przypadku przypuszczać, że znaczne ilości żelaza i glinu pozo stają w reziduum (R) substancji organicznej oraz że są w pewnym stopniu związane z hum inam i (tab. 3). W poziomie (B)B nie zaznacza się w porów naniu z poziomem A± wzrost ani żelaza, ani glinu, tw orzą cych połączenia z najbardziej ruchliw ym i form am i związków próchnicz nych (I ekstrakcja). Mniejsze nieco ilości tych dwóch składników w łatwo rozpuszczalnych związkach próchnicznych I ekstrakcji frakcji lekkiej przy jednocześnie mniejszej ilości kwasów fulw ow ych [15] w poziomie

(B)B niż w poziomie A± w skazują między innym i na brak oznak

bielico-2 P rzez h u m in y rozu m ie się w tej p racy n ierozp u szczaln ą część fra k cji ciężkiej (zw iązanej) su b sta n cji organicznej w w y n ik u trzech k o lejn y ch ek stra k cji: I — N a4P2 0 7+ N a2S0 4 o p H -7 ; II — N a4P2 0 7 o p H 9,8 i III — 0 ,ln N aOH.

(11)

P ro cesy g leb o tw ó rcze a F e i A l w p róch n icy g leb o w ej 13

wania tej gleby z punk tu widzenia jej cech fizykochemicznych. Należy natom iast podkreślić, że w yraźnie w zrasta (1,5-krotnie) ilość żelaza wol nego w poziomie (B)B w porów naniu z poziomem A± profilu, co wskazuje na zaawansowany w pew nym stopniu tzw. proces ługowania (lessivage), zachodzący w tej glebie [15]. Ilości zarówno żelaza, jak i glinu, związane z częściami organicznymi, uw alnianym i we frakcji lekkiej w w yniku II ekstrakcji, a we frakcji ciężkiej — w w yniku II i III ekstrakcji, są znacznie większe (2-7-krotnie) w poziomie (B)B niż w poziomie A±, co wskazuje na tworzenie się trw ałych połączeń związków próchnicznych z uw alnianym i w w yniku w ietrzenia w odorotlenkam i żelaza i glinu. Ze względu na ilości części koloidalnych, wynoszące w poziomie (B) ok. 13%, można również przypuszczać, że tw orzą się w nim trw ałe związki kompleksowe żelazisto-próchniczno-ilaste.

P r o f i l 3 — B ie r u to w ic e

g leb a b ru n atn a k w a śn a oligotroficzn a, tzw . gleb a bru n atn a ochrow a, w y tw o rzo n a z g ra n itu (gleba leśn a).

W glebie tej, w poziomach A^(B) i (B) ogólna zawartość żelaza wynosi ok. 3%. Znaczne ilości wolnego żelaza w skazują na duży stopień u ru chomienia tego składnika w w arunkach odczynu silnie kwaśnego i przy bardzo dużej kwasowości zarówno hydrolitycznej, jak i w ym iennej [15].

Ogólna zawartość glinu wynosi w poziomie A^B ok. 16%, a w po ziomie (B) ok. 14%, przewyższa zatem ok. 5-krotnie zawartość żelaza.

Związki próchniczne uw alniane w w yniku I ekstrakcji (frakcja lekka

i ciężka) w ystępują w poziomie genetycznym Aq tej gleby w ilościach

przew yższających blisko 3-krotnie związki próchniczne pozostałych ekstrakcji [15].

W poziomie (B) żelazo, skompleksowane ze związkami próchnicznymi II ekstrakcji frakcji ciężkiej, stanowi 28% jego ogólnej zawartości (tab.

2). Znaczna zawartość żelaza w związkach próchnicznych frak cji ciężkiej

II ekstrakcji (poziomy A±(B) i (B)) świadczy najpraw dopodobniej o tw o rzeniu się w nich trw ałych kompleksów próchniczno-żelazistych pod wpływ em wodorotlenków żelaza. Stosunkowo mniejsze ilości żelaza i gli nu w ystępują w związkach próchnicznych frakcji ciężkiej, uw alnianych w w yniku III ekstrakcji.

Z ogólnego bilansu tych dwóch składników w zbadanej glebie wynika, że znaczne ilości żelaza i glinu tw orzą trw ałe połączenia z hum inam i, których ilość wynosi w tych poziomach ok. 13% w stosunku do С ogółem (tab. 3).

Ja k w ynika z przytoczonych danych, gleby bru n atn e kwaśne oligo- troficzne, zwane również glebami bru natnym i ochrowymi, odznaczają się z jednej strony dużym stopniem uruchom ienia związków żelaza i gli

(12)

nu [15], z drugiej zaś tw orzeniem przy udziale wodorotlenków żelaza i glinu trw ałych kompleksów próchniczno-m ineralnych bezpośrednio pod poziomem A 0) w poziomach Ai(B) i (B). Gleby te z p u n k tu widzenia cech fizykochemicznych — bardzo niskiego pH i dużej kwasowości w y m iennej w całym profilu — są bliskie glebom bielicowym, mimo że morfologicznie nie w ykazują cech zbielicowania. Od gleb bielicowych różnią się przede wszystkim większą aktywnością biologiczną, co, między innym i, w yraża się wyższym stopniem hum ifikacji substancji organicznej w w ierzchnich w arstw ach. Dalszym, przejściowym do gleb bielicowych, stadium rozwojowym gleb brun atn y ch kw aśnych oligotroficznych (bru natnych ochrowych) są tzw. gleby ochrowo-bielicowe, które w ykazują już pewne cechy morfologiczne zbielicowania.

P r o f i l 4 — Ś w ie r a d ó w

gleb a o c h ro w o -b ielico w a , w y tw o rzo n a z g n ejsu b io ty to w e g o (gleba leśna).

W glebie tej w poziomie AqA 2 na ogólną ilość żelaza, wynoszącą ok.

2,5%, ok. 20% tego składnika w ystępuje w różnych form ach związków próchnicznych tworząc ruchliw e lub trw ałe połączenia organiczno-mi- neralne. Ponieważ poziom ten zaw iera znaczne ilości substancji organicz

nej świeżej nie zhum ifikow anej (ok. 6 6%) oraz znaczne ilości hum in

(ok. 12%) w stosunku do С ogółem (tab. 3), należy przypuszczać, że duże ilości żelaza pozostają w nie w yekstrahow anym reziduum (R) frakcji lekkiej (tzw. wolnej) substancji organicznej, jak również, że pewne ilości żelaza są związane z hum inam i. Należy tu podkreślić, że uruchom ienie związków żelaza w tym poziomie jest znaczne, żelazo wolne stanowi bowiem ok. 20% ogólnej zawartości tego składnika [15].

Na ogólną zawartość w tym poziomie ok. 1 0% glinu tylko ok. 15%

znajduje się w połączeniach z w yekstrahow anym i form am i związków próchnicznych, a więc i w odniesieniu do tego składnika należy sądzić, że jego znaczne ilości są związane z reziduum substancji organicznej oraz z hum inam i.

W poziomie AqA 2 zaw arte są w poszczególnych ekstrakcjach, z w y

jątkiem III ekstrakcji frakcji ciężkiej, na ogół mniejsze ilości żelaza i glinu w porów naniu z poziomami B± i Bo, co świadczy z jednej strony o przemieszczeniu z tego poziomu do poziomu iluwialnego bardziej ruchliw ych form próchniczno-m ineralnych, z drugiej zaś — o tw orzeniu się w poziomie iluw ialnym trw ałych połączeń niektórych form związków

próchnicznych z w odorotlenkam i żelaza i glinu (tab. 1, 2).

Należy bardzo mocno podkreślić, że w yraźny w zrost żelaza i glinu w poziomie Bi i B 2 w porów naniu z poziomem AoA2 jest uw arunko w any wzrostem w tych poziomach fulwokwasów zarówno frakcji lekkiej, jak i ciężkiej, uw alnianych w w yniku I ekstrakcji [15]. W poziomach

(13)

P ro cesy g leb o tw ó rcze a F e i A l w p ró ch n icy gleb o w ej 15

Bi i B2 w porów naniu z poziomem Aq i AqA 2 [15] zaw arte są ponadto

znacznie większe (5-krotnie) ilości żelaza wolnego. Powyższe cechy gleby świadczą o zaawansowanym w niej pod względem fizykochemicznym procesie bielicowania, mimo że nie zaznacza się on zbyt w yraźnie m or

fologicznie. Wybielenie poziomu AqA 2 jest maskowane obecnością w nim

substancji organicznej świeżej, słabo zhum ifikowanej. Specyficzną cechą tej gleby jest bardzo duże uruchom ienie w poziomach B± i B 2 żelaza; ilość żelaza wolnego stanow i tu taj ok. 55% ogólnej zaw artości tego składnika [15]. Znaczna zawartość w poziomach Bi i B 2 hum in (ok. 20-23% w stosunku do С ogółem, tab. 3), wskazuje, że pewne ilości żelaza i glinu w form ie w odorotlenków tw orzą z tą form ą związków próchnicznych trudno rozpuszczalne i trw ałe kompleksy.

P r o f i l 5 — M ach n ów

ręd zin a czarn oziem n a w y tw o rzo n a z porow atej opoki k red ow ej (gleba upraw na).

W glebie tej żelazo i glin są głównie związane z form am i związków próchnicznych frakcji ciężkiej, uw alnianym i w w yniku III ekstrakcji, jak również z hum inam i (tab. 1, 2). Bardzo małe ilości tych składników są związane z frakcją wolną, co w skazuje na tw orzenie się trw ałych kompleksów próchniczno-ilastych, w skład których wchodzą żelazo i glin.

W poziomie A± na głębokości 0 - 1 0 cm zawartość żelaza związanego

z frak cją ciężką próchnicy stanowi ok. 37%, a związanego z frakcją lekką zaledwie 0,6% żelaza ogółem. W tym samym poziomie, na głębo kości 30-35 cm, żelazo związane z frakcją ciężką próchnicy stanowi ok. 23%, a z frakcją lekką — 1,1% w stosunku do ogólnej zawartości tego składnika (tab. 2). Jeśli weźmie się pod uwagę, że żelazo wolne stanowi w obu poziomach tej gleby ok. 7,5% ogólnej zawartości żelaza [15], można stwierdzić, że żelazo jest w przew ażającej części związane z tym i form am i związków próchnicznych frakcji ciężkiej, które po zastosowa niu trzech kolejnych ekstrakcji pozostają nie w yekstrahow ane tzw. h u - minami, a również w pew nym stopniu z reziduum frak cji wolnej [15].

Należy podkreślić, że ilości hum in stanow ią na głębokości 0 - 1 0 cm ok.

56%, a na głębokości 30-35 cm — ok. 28% w stosunku do С ogółem oraz że reziduum frakcji lekkiej po zastosowaniu kolejnych dwóch ekstrakcji wynosi na głębokości 30-35 cm ok. 25% w stosunku do С ogółem (tab. 3); w skazuje to, że substancja organiczna ze względu na jej silne powiązanie z częściami ilastym i jest słabo na ogół przekształ cona mikrobiologicznie. Części ilaste działają tu w pewnym stopniu

w sposób ochronny. Tezę tę [6] potw ierdzają w yniki uzyskane w poprzed

niej pracy: przew aga kwasów fulw ow ych nad hum inowym i w obu fra k cjach oraz znaczna zawartość reziduum frakcji lekkiej [15]. Z powyż szych rozważań wynika, że pewne ilości związane z reziduum frak cji

(14)

wolnej pozostają w częściach organicznych nie w yekstrahow ane. We frakcji ciężkiej, w jej częściach w yekstrahow anych, żelazo jest związane w przew ażającej części z kw asam i hum inowym i III ekstrakcji (tab. 1, 2). Ze względu na znaczną ilość części koloidalnych oraz duży procentowy udział w ęglanów aktyw nych w ogólnej ich zawartości [15] tw orzą się w tej glebie kompleksy żelazisto-próchniczno-ilaste, które decydują 0 trw ałości jej stru k tu ry .

W odniesieniu do glinu należy stwierdzić, że zachodzą podobne za leżności: m inim alne jego powiązanie z w yekstrahow anym i form am i związków próchnicznych frak cji lekkiej, natom iast silne powiązanie z form am i związków próchnicznych spolim eryzowanych w III ekstrakcji

(tab. 1, 2). Glin związany z tym i form am i stanowi na głębokości 0-10 cm

39%, a na głębokości 30-35% ok. 17% w stosunku do ogólnej zawartości tego składnika.

Jak w ynika z ogólnego bilansu glinu w tej glebie, znaczne jego ilości są związane z hum inam i (tab. 1, 2, 3). W kompleksach żelazisto-próch- niczno-ilastych, odznaczających się w rędzinach dużą trwałością, glin jako składowa część m inerałów ilastych odgrywa dużą rolę.

P r o f i l 6 — M arkow i ce

czarna ziem ia w y tw o rzo n a z g lin y zw a ło w ej lek k iej (gleba upraw na).

W poziomie A± tej gleby, na głębokości 0-45 cm, tylko m inim alne ilości żelaza i glinu są związane z częściami w yekstrahow anym i frakcji lekkiej, k tó ra w porów naniu z frakcją ciężką próchnicy stanow i tylko jej drobną część. W ynika to z aktywności biologicznej w ierzchniej w arstw y gleby i związanej z nią praw ie całkowitej hum ifikacji świeżej substancji organicznej oraz silnego powiązania niektórych form związków próchnicznych z częściami m ineralnym i. Na głębokości 40-75 cm zupełnie b rak frak cji lekkiej substancji organicznej, wobec czego żelazo 1 glin są związane wyłącznie z jej frakcją ciężką. W obu poziomach znacznie większe ilości żelaza i glinu są związane z form am i związków próchnicznych frakcji ciężkiej, uw alnianym i w w yniku ekstrakcji II i III, w porów naniu z ekstrakcją I (tab. 1, 2). W ynika to z daleko posu niętej w tej glebie polim eryzacji kwasów hum inowych i przewagi kw a sów hum inowych szarych nad brunatnym i. Największe jednak ilości tych dwóch składników są związane z hum inam i, których ilości w w arstw ie w ierzchniej przekraczają 50% w stosunku do С ogółem (tab. 3).

Specyficzną cechą tej gleby jest trw ałe powiązanie związków próch nicznych silnie spolim eryzowanych z częściami ilastymi. Udział w tych kompleksach żelaza i glinu jest bardzo duży, na co w skazuje ogólny bilans tych dwóch składników w glebie.

(15)

P ro cesy g leb o tw ó rcze a F e i A l w p ró ch n icy gleb ow ej 17

P r o f i l 7 — K lim o n tó w

czarn oziem zd egrad ow an y w y tw o rzo n y z le s s u (gleba upraw na).

Własności fizykochemiczne zbadanego czarnoziemu są bardzo zbliżone pod w zględem zawartości próchnicy, stopnia hum ifikacji, stosunku H :F, zawartości węglanów i. odczynu do własności opisanej czarnej ziemi [15]. Żelazo i glin są praw ie wyłącznie związane ze związkami próchnicznymi frakcji ciężkiej: z silnie spolim eryzowanymi tzw. kwasam i hum inowym i szarym i (II i III ekstrakcji) oraz z hum inam i (tab. 1, 2). Na tworzenie się w tej glebie trw ałych kompleksów próchniczno-m ineralnych w pływa znaczna w niej zawartość spław ialnych części oraz obecność węglanów [15].

Z podobieństwa pod względem całokształtu własności fizykochemicz nych oraz składu frakcjonow anej próchnicy tych dwóch gleb nie w ynika, aby stanow iły one jeden typ, ponieważ ogólnie należy stwierdzić, że czarne ziemie różnią się od czarnoziemów nie tylko genezą, ale i w łas nościami fizycznymi, a przede wszystkim hydrologicznymi. Analogia własności fizykochemicznych tych gleb przem aw ia natom iast za słusz nością koncepcji umieszczania czarnoziemów strefy leśno-stepowej oraz czarnych ziem w ytw orzonych w w arunkach dużej, lecz nie nadm iernej wilgotności (w odróżnieniu od czarnych ziem pochodzenia bagiennego) łącznie w jednej klasie gleb czarnoziemnych.

W N IO SK I

1. Ilości żelaza i glinu związane w glebach z różnymi form am i związków próchnicznych i ich rozmieszczenie w profilu glebowym zależą zarówno od skały m acierzystej i jej stopnia zwietrzenia, jak również od przem ian substancji organicznej w w yniku określonego procesu glebo- twórczego.

2. Istnieje współzależność między zawartością żelaza i glinu w po

szczególnych ekstraktach frakcji lekkiej (wolnej) i ciężkiej (związanej) a typem gleby.

3. W profilu bielicy w ytw orzonej z piasku najbardziej ruchliw e związki próchniczne (frakcji lekkiej — I ekstrakcji) przemieszczają się łącznie z żelazem i glinem z poziomów w ierzchnich do poziomu iluw ial- nego, w którym ulegają daleko idącym przemianom.

4. Wzrost tych dwóch składników, związanych z różnym i form am i związków próchnicznych (I, II i III ekstrakcji frak cji ciężkiej) w po ziomie В bielicy w porów naniu z poziomem A 2, świadczy o tw orzeniu się w nim trw ałych połączeń próchniczno-m ineralnych.

5. Z ogólnego bilansu żelaza i glinu w zbadanej bielicy w ynika, że

(16)

duże ilości tych dwóch składników pozostają w nie zhum ifikow anej części próchnicy surow ej (poziomy Ao i A \A 2) oraz że pewne ich ilości są zwią zane w głębszych poziomach genetycznych z hum inam i.

6. W profilu gleby b ru natn ej w yługow anej, w ytw orzonej z zandro-

wego piasku gliniastego, tw orzą się w poziomie B(B) trw ałe połączenia żelaza i glinu z form am i związków próchnicznych frakcji ciężkiej II i III ekstrakcji.

7. W glebie b runatnej kw aśnej oligotroficznej, w ytworzonej z grani tu, tw orzą się w w yniku dużego uruchom ienia związków żelaza i glinu trw ałe kom pleksy próchniczno-m ineralne w poziomie (В), o czym świad czy znaczna zawartość w nim tych składników w związkach próchnicz nych II ekstrakcji frakcji ciężkiej. Pew ne ilości żelaza i glinu są zwią zane w profilu tej gleby (poziomy A \B i (B)) z hum inam i.

. 8. W profilu gleby ochrowo-bielicowej, w ytw orzonej z gnejsu bioty-

towego, zaznacza się bardzo w yraźne przemieszczenie z poziomów A^Ao

do poziomów Bi i В2 żelaza i glinu, tw orzących połączenia z ruchliw ym i

form am i związków próchnicznych I ekstrakcji frakcji lekkiej; jednocześ nie w poziomie iluw ialnym tw orzą się trw ałe połączenia niektórych form związków próchnicznych, a między innym i i hum in z w odorotlenkam i żelaza i glinu.

9. W rędzinie czarnoziemnej, w ytw orzonej z porow atej opoki kredo wej, odznaczającej się dużym stopniem zw ietrzenia skały macierzystej i dobrym powiązaniem zw ietrzeliny z próchnicą, należy stwierdzić, że żelazo i glin są praw ie wyłącznie związane w poziomie A \ z form am i związków próchnicznych frakcji ciężkiej; szczególnie duże ilości tych dwóch składników są związane ze związkami próchnicznymi silnie spoli- meryzowanym i III ekstrakcji. W glebie tej przy udziale węglanów aktyw nych tw orzą się bardzo trw ałe kompleksy żelazisto-próchniczno-ilaste. 10. Zarówno w czarnej ziemi, w ytw orzonej z gliny zwałowej, jak i w czarnoziemie zdegradowanym , w ytw orzonym z lessu, żelazo i glin są głównie związane z silnie spolim eryzowanymi kw asam i hum inow ym i II i III ekstrakcji frakcji ciężkiej oraz z hum inam i.

Na trw ałość kompleksów próchniczno-m ineralnych w pływ a w tych glebach — podobnie jak w rędzinach — znaczna w nich zawartość części spławialnych.

L IT E R A T U R A

[1] A l e k s a n d r o w a L. N.: O p rim ien ien ii p irofosfora natria dla w y d ie le n ija iz .p o c z w y sw ob od n ych g u m u so w y ch w ie sz c z e s tw i ich o rg a n o m in iera ln y ch so jed in ien ij. P o czw o w ied ien ., 10, 1965.

(17)

P ro cesy g leb o tw ó rcze a F e i A l w p ró ch n icy g leb o w ej 19

[2] A r i n u s z k i n a E. W.: R u k o w o d stw o po ch im iczesk o m u a n a lizu p oczw . M o- sk o w sk i U n iw iers., 1961, 193-196.

[3] B o r a t y ń s k i K. , W i l k K.: N o w a m eto d a a n a lizy fra k cjo n o w a n ej z w ią zk ó w p ró ch n iczn y ch w gleb a ch m in era ln y ch . K o m isja C h em ii G leb PT G , z. 1, W ar sza w a 1963.

[4] D u c h o u f o u r Ph.: N ote sur le rô le du fer dans les co m p lex es a r g ilo -h u m i- ques. C .R . A cad . Sei., t. 256, 1963, s. 2657-2660.

[5] D u c h a u f o u r Ph.: E v o lu tio n de l ’a lu m in iu m et du fer co m p lex es par la m a tiè r e organ iq u e dans certain s sols. E x tr a it de S c ie n c e du S ol, nr 2, 1964. [6] D u c h a u f o u r P h., J a с q u i n F.: N o u v e lle s rech erch es sur l’e x tra ctio n et,

le fra ctio n n em en t des com p osés h u m iq u es. E x tr a it d u B u llet, de l ’É cole Supér. A gronom , de N a n cy , t. 8, F ase. I, 1966, s. 24.

[7] D o m m e r g e u e s Y., D u c h a u f o u r Ph.: É tude com p a ra tiv e d e la d égra d a tio n b io lo g iq u e des co m p le x e s o rg a n o -ferriq u es dans q u elq u es ty p es de sols. E xtr. de S ei. du Sol, t. 1, 1965, 43-59.

[8] J a c q u i n F., M a n g e n o t F.: F o rm a tio n de com p osés de ty p e s h u m iq u es à p artir d ’x tr a its fo lia ires, Offpr. from T rans. C om in. II, Inst. Soc. Sei., A b erd een 1966, s. 53, 57.

[9] К 1 e s z с z у с к i A ., R о s o c h a c k a J.: Z a sto so w a n ie k w a su sa lic y lo h y d r o k sa - m o w ego do o zn aczan ia jo n ó w żela z o w y c h w g leb a ch . R oczn. gleb ozn ., t. 18, z. 1, 1967, 3-17.

[10] K o n e c k a - B e t l e y K.: Z a g a d n ien ie żela za w p ro cesie gleb o tw ó rczy m . R oczn. glebozn., t. 19, 1968, z. 1.

[1 1] K o n o n o w a M. M.: O rga n iczesk o je w ie sz c z e s tw o p o czw y . A N S S S R , M oskw a 1963.

[12] K o n o n o w a M. M. , B i e l c z i k o w a N . P.: U sk o rien n y je m ie to d y o p rie- d ie le n ija so sta w a gu m u sa m in iera ln y ch p o czw . P o czw o w ied ien ., 10, 1961.

[13] K o w a l i ń s k i S., D r o z d J.: W p ły w sposobu w y tr ą c a n ia k w a só w h u m in o  w y ch na w artość w sk a źn ik a C h /C f. R oczn. glebozn., t. 15, d odatek, 1965, 2 1 9 -2 2 2 .

[14] K o w a l i ń s k i S., D r o z d J.: W p ły w n iek tó ry ch z a b ie g ó w a g ro tech n iczn y ch na sk ład p ró ch n icy g le b m u rsza sty ch . Z eszy ty nauk. W SR W rocław , nr 60, R o ln ictw o , z. 19, s. 131-138.

[15] K u ź n i c k i F., S k ł o d o w s k i P.: P rzem ia n y su b sta n c ji organ iczn ej w n ie  k tórych ty p a ch g leb P o lsk i. R oczn. gleb ozn ., t. 19, z. 1, 1968, s. 3-25.

[16] L o s s a i n t P.: C o m p lex a tio n s du fe r par le s p e r c o la ts d ’un h u m u s brut d ’ép icéa s in cu b é à d iffé r e n te s tem p éra tu res. C. R. A cad. Sei. P a ris, 262, 1966, 1673.

[17] M i n c z e w s k i J., M a r c z e n k o Z.: C h em ia a n a lity czn a . PW N , W arszaw a 1965, 608-609.

[18] M u s i e r o w i c z A.: P róch n ica gleb . W yd. II. PW R iL, W arszaw a 1964, s. 106. [19] M u s i e r o w i c z A. , C z e r w i ń s k i Z., S k o r u p s k a T., S y t e k J.: F ra k  cjo n o w a n ie z w ią z k ó w h u m u so w y ch g leb m eto d a m i I. W. T iurina i p ir o fo sfo r a - n o w ą M. M. K o n o n o w e j-N . P. B ie lc z ik o w e j. Roczn. N au k roln., 9 2 -A -l, 1966, 1-25.

[2 0] P r u s i n k i e w i c z Z.: B io lo g ic z n e a sp e k ty za g a d n ien ia ży zn o ści gleb . Zesz. p rob lem . P ost. N a u k roln., nr 40a, 1963, 295-312.

[21] T u r s k i R.: B a d a n ia nad su b sta n cją organ iczn ą w ty p o w y c h g leb a ch W yżyn y L u b elsk iej. Cz. II. R ęd zin y i „rędziny rz e k o m e ”. A n n a les UM CS, t. 19-E, s. 43.

(18)

20 F. K u źn ick i, P. S k ło d o w sk i Ф . К У З Ь Н И Ц К И , п. склодовски В Л И Я Н И Е П О Ч В О О Б РА ЗО В А Т Е Л Ь Н Ы Х ПРОЦЕССОВ Н А С О Д Е РЖ А Н И Е Ж Е Л Е З А И А Л Ю М И Н И Я В О РГА Н О -М И Н ЕРА Л Ь Н Ы Х К О М П Л Е К С А Х К а ф е д р а П о ч в о в е д е н и я 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 Ц елью н астоящ его труда бы ло устан ов л ен и е зак он ом ерн остей м е ж д у с о д ер  ж ан и ем ж е л е з а и алю миния в и х к ом плексн ы х соеди н ен и я х с почвенны м гум у сом и х одом п оч в ообразов ател ьн ы х процессов. Т р уд составляет п р о д о л ж ен и е р а  н ее опубликованной авторами статьи [15] о ф о р м а х гум усовы х соединен ий, так к ак зд есь авторы восп ользов али сь п р ед ы д у щ е анализованны м материалом. Д о полнительн о проведены лиш ь оп р едел ен и я ж е л е з а и алю миния в отдельны х эк страк тах ф р ак ц и и лёгк ой (т. наз. свободной) и ф р ак ц и и т я ж ел о й (т. н аз. свя занной) органического вещ ества. П осле м и н ерализации гум усовы х в ы тя ж ек ж е л е з о оп редел ял и в отдельны х растворах по м етоду А р и н у ш к и н о й [2] при употреблен и и сул ь ф осал и ц и л о- вой кислоты а алю миний оп р едел ял и по М и н ч е в с к о м у и М а р ч е н к о [17] с прим енением алю минона. В труде, на которы й ссы лаю тся авторы, органическое вещ ество р аздел я л ось по м етоду D u ch au fou r и Jacquin в первую очередь согласно плотности (применяя смесь бром оф орм а и этилового спирта с плотностью 2) на ф р ак ц и и Лёгкую (свободную ) и т я ж ел у ю (связанную ), д а л е е дл я расчлен ен и я тя ж ел о й ф р а к ц и и прим ен ялись три оч ередн ы е экстракции с употреблением сл е ду ю щ и х растворов: — 0,1м N a4P207 + 7,5% N a2S 0 4} р Н = 7 , —• 0,1м N a4P2 0 7, — 0,1н N aOH, дл я р асчлен ен и я легкой ф р ак ц и и прим ен ялись только две перв ы е экстракции. В итоге п р ов еден н ы х исследован ий установлено, что количества ж е л е з а и алюминия, свя зан н ы х в п оч в ах с разны м и ф орм ам и гум усовы х соединен ий и и х расп р едел ен и е по почвенном у п р оф и л ю оказы ваю т зависим ость так от м атерин ской п ороды и степени е е вы ветривания, к ак и от п ревращ ений органического вещ ества в р езул ь тат е данного почвообразовательного процесса. С ледовательно сущ ествует взаим озависим ость м е ж д у содер ж ан и ем ж е л е з а и алю миния в отдель  ны х эк страк тах легкой и тя ж ел ой ф р ак ц и и а типом почвы. П ри веден н ы е р е зу л ь  таты рассм атриваю тся поочередн о в соп оставлении с исследован ны м и п р о ф и л я  ми и протеканием поч в ообразов ател ьн ы х процессов. В п р о ф и л е п одзол а, образованного и з зан дров ого песка, наи бол ее п од в и ж н ы е гум усовы е соеди н ен и я (I экстракция легкой ф ракции) м игрирую т совместно с ж е  л езом и алю минием и з п ов ер хн остн ы х горизонтов в иллю виальны й горизонт, в котором подвергаю тся дал ек о идущ им изм енениям . Рост эт и х д в у х элем ентов, свя зан н ы х с разны м и ф орм ам и гум усовы х соединен ий (I, II м III экстракции тя  ж ел о й ф рак ц и и ), в горизонте В п о дзол а, п о сравнению с горизонтом Аг, св и де тельствует о обр азовании в нем м ен ее и л и б ол ее устой ч и в ы х ор ган о-м и н ер ал ь - н ы х соединен ий. И з общ его баллан са ж е л е з а и алю миния в и зуч аем ом п о д зо л е сл ед ует, что больш ие количества эт и х д в у х элем ентов остаю тся в негум и ф и ц и ров ан н ой части

(19)

P ro c e sy g leb o tw ó rcze a F e i A l w p róch n icy g leb o w ej 21 сы рого гум уса (горизонты Aq и Ai A2) и что нек оторы е и х количества прочно свя зан ы в г л убок и х ген ети ч еск и х гор и зон т ах с гуминами. В п р о ф и л е бур ой вы щ елочен ной почвы , обр азов авш ей ся и з зан др ов ого с у  глинистого песка, образую тся в гори зон те (В) В соеди н ен и я ж е л е з а и алю миния с ф орм ам и гум усовы х соеди н ен и й тя ж ел о й ф р а к ц и и II и III экстракции. В бур ой к и сл ой оли готроф н ой почве, образов анной и з гранита, создаю тся орган о-м и н еральн ы е ком плексы в горизонте (В), о чем сви детельств ует зам етное с о д ер ж а н и е в нем эт и х элем ентов в гум усовы х соед и н ен и я х II экстракции т я ж е  лой ф р ак ц и и . Н ек оторы е количества ж е л е з а и алю миния в п р о ф и л е этой п оч  вы — горизонты А±В и (В) — прочно св я зан ы с гуминами. В п р о ф и л е охр ов о -п о д зо л и ст о й почвы , образов анной и з биотитового гнейса, отм ечается очень отчетливая миграция и з горизонта AqA 2 в горизонты В А и В2 ж е л е з а и алю м иния состоящ и х в соеди н ен и и с п одв и ж н ы м и ф орм ам и гум уса I экстракции легкой ф р ак ц и и ; одноврем енно в иллю виальном гори зон те о б р а зу  ю тся устойчивы е соеди н ен и я н ек отор ы х ф ор м гум уса, м е ж д у прочими и гуминов, с годроокисью ж е л е з а и алю миния. В черн озем н ой р ен дзи н е, образов ан н ой и з пористой м еловой породы , ж е л е з о и алю м иний почти исклю чительно свя зан ы в гори зон те А \ с ф орм ам и гум усовы х соеди н ен и й т я ж ел о й ф р ак ц и и ; особо больш и е к оличества эт и х д в у х элем ентов состоят в св я зи с вы соко полим еризованны м и гум усовы м и соеди н ен и ям и III эк с тракции. В этой п очве п ри уч асти и ак тивн ы х карбонатов обр азую тся очень проч ны е ж ел ези ст о -гу м у со в о -и л и сты е ком плексы . К а к в тем ноцветной (черной) почве, образов ан н ой и з в ал ун н ы х глин, так и в деградированном чер н озем е, обр азов анном и з лёссов, ж е л е з о и алю миний свя зан ы преи м ущ ествен н о с гуминовы ми кислотам и II I-й экстракции т я ж ел о й ф р а к ц и и и с гуминами. Н а устойчивость ор ган о-м и н ер ал ь н ы х ком плексов вл и  яет в эт и х п оч в ах — аналогично к ак и в р ен д зи н а х — довольно вы сок ое сод ер  ж а н и е или сты х частиц. F . K U Ż N IC K I, Р . S K Ł O D O W S K I IN FLU E N C E OF SO IL -F O R M IN G P R O C E SSE S U P O N IR O N A N D A L U M IN IU M C O N T E N T IN H U M U S -M IN E R A L C O M PLE X ES D e p a r tm e n t o f S o i l S c ie n c e , W a r sa w T e c h n ic a l U n i v e r s i t y S u m m a r y

T he aim o f th e p resen t w o rk w a s to fin d r e la tio n sh ip s b e tw e e n th e c o n te n t of iron and alu m in iu m , fo rm in g th e co m p le x e s w ith h um us, and to d eterm in e th e course o f so il-fo r m in g p rocesses. It refers to an oth er w ork of th e sa m e au th ors [15], co n cern in g fo rm s of h u m u s com pounds, sin c e in it p r e v io u s ly a n a ly se d m a te r ia l w a s u sed. In th e p r e se n t w o rk th e au th ors r e str ic te d th e m se lv e s o n ly to iron and a lu m in iu m d eterm in a tio n in p a rticu la r e x tr a c ts of lig h t (so -c a lle d free) and h e a v y

(so -c a lle d bounded) fr a c tio n o f organ ic m a tter.

U p on re a c h in g m in e r a liz a tio n of h um us e x tr a c ts, ir o n w a s d eterm in ed in p a rticu la r so lu tio n s b y th e A r U u s h k i n . a m eth o d [2], u sin g s u lp h o -sa lic y lic acid, a lu m in iu m b ein g d eterm in ed a ccord in g to M i n t s h e v s k i and M a r t s h e n