R O C Z N I K I G L E B O Z N A W C Z E T . X I I I , Z . 2, W A R S Z A W A 1963
H E N R Y K P A N A K
FORMY FOSFORU W OBORNIKU I WARTOŚĆ NAWOZOWA OBORNIKA PRZEFERMENTOWANEGO Z DODATKIEM NAWOZÓW
FOSFOROWYCH
K ated ra C hem ii R olnej W SR O lsztyn. K iero w n ik — prof. dr M. K oter
P R Z E G L Ą D L IT E R A T U R Y
Pomimo licznych prac dotyczących obornika posiadamy stosunkowo skąpe wiadomości o rodzajach związków fosforowych w tym nawozie. W badaniach przeprowadzonych dotychczas ograniczano się na ogół do oznaczeń fosforu ogółem. Na podstawie krajowych w yników otrzym anych z analiz obornika [18, 20, 57] jego charakterystyka pod względem zasob ności w fosfor przedstawiona jest w tabl. 1. Do zestawienia tego włączono również w yniki 200 analiz S a u e r l a n d t a [60], które odnoszą się do północno-wschodnich wojew ództw naszego kraju. Analizy te dotyczą głów nie gospodarstw chłopskich i zgadzają się z aktualnym i analizami obornika z tego typu gospodarstw.
T a b l i c a 1
Zasobność obornika w fo sfo r Phosphorus content in farmyard manure
Rodzaj gospodarstw Farm type Ilo ś ć zbadanych prób Tested sampels number
Procentowy u d ział obornika o zasobności PpOc Percentage o f manure with P20^ content
0,20% 0,21-0,30% 0,30* Uspołecznione S o c ia liz e d Indywidualne In d ivid u al 245 327 1 5.9 (39)* 5 6 .9 (186) 29 .0 (71) 3 3 .0 (108) 5 5 .1 (135) 1 0 .1 (33)
* W naw iasie podano ilo ś d prób reprezentujących daną grupę
Humber of samples rep resen tin g the r e sp e c tiv e group given in parentheses
N ależy pamiętać, że w skali krajowej gospodarstwa indywidualne produkują około 90% obornika, w którym średnia zawartość kwasu
514 H. P a n a k
sforowego w ydaje się kształtować poniżej 0,25%. Produkowany obornik jest w ięc bardzo ubogi w kwas fosforowy i wzbogacenie go w ten składnik w formie dodatku mineralnych nawozów fosforowych m oże przyczynić się z jednej strony do lepszego wykorzystania zawartych w nim pozostałych składników pokarmowych, z drugiej zaś strony, jak podkreślono na w stę pie, zwiększyć efektyw ność samego kwasu fosforowego.
Wśród liicznych badań, dotyczących w pływ u związków próchniczych na odżywianie się roślin, dominują prace nad efektem próchniczno-fo- sforowym.
Zdania, co do sposobu oddziaływania związków próchnicznych na za chowanie się fosforu w glebie, jak również na pobieranie tego składnika przez rośliny, są różne. Mimo to na podstawie w~ielu prac m echanizm od działywania m aterii organicznej na związki fosforowe w glebie można sprowadzić do następujących procesów:
— działania ochronnego związków próchnicznych przed uw steczm e- niem fosforu w glebie przez kationy Са,++, А1++ ь i Fe+++ [7, 13, 42, 51];
— rozpuszczania trudno rozpuszczalnych związków fosforowych
i utrzymania ich w tej formie w glebie [13, 21, 64, 69, 77];
— wypierania do roztworu glebowego kw asu fosforowego z ilastych cząstek gleby przez rozpuszczalne zwuązki hum usowe [35]:
— wytwarzania z materii organicznej pod w pływ em działalności m i kroorganizmów kwasu węglowego, który tworząc w ęglany przeprowadza na drodze w ym iany jonowej zasorbowany przez glebę kwas fosforowy do roztworu glebowego [34, 35].
Ponadto w g badań T i u l i n a [71] kw asy hum inowe zwiększają zdol ność gleby do sorbowania fosforu w formie wym iennej.
Takie zachowanie się kwasu fosforowego pod w pływ em związków or ganicznych nie pozostaje bez w pływ u na odżywianie się roślin. S с h e f- f e r [65] podaje, że wzbogacenie roślin w kwas fosforowy na glebach źle zaopatrzonych w humus, biologicznie mało czynnych, jest m ożliwe dopie ro w obecności nawożenia organicznego.
Dlatego też wykonano w iele doświadczeń, w których badano w p ływ torfu, obornika, kom postów i węgla brunatnego na zwiększenie przyswa- jalności fosforu z m ączek fosforytow ych.
W kraju zagadnieniem kompostowania torfu z fosforytam i zajm ował się M u s i e r o w i c z [50]. Stwierdził on, że pod w pływ em kom postowa
nia fosforytu rachowskiego z torfem w ysokim (pH w H2O = 4,2) w sto
sunku 1 : 80 rozpuściło się w wodzie 21,6% P 2 O 5 , a z fosforytem niezw i- skim rozpuszczalność ta wynosiła 15,99%. Natomiast kompostowanie tych
fosforytów z torfem niskim o pH w H2O = 6,6 nie w płynęło na rozpusz
czalność fosforu w wodzie. M y s ł a k o w s k i , badając w doświadczeniach wazonowych (kultury piaskowe) w p ły w w ym ieszania fosforytu niezw
iskie-P w ob orn ik u p r z eferm en to w a n y m z d od atk iem n a w o zó w fo sfo ro w y ch 515
go z torfem pochodzącym z warstw y ornej w Dublanach, otrzymał korzyst ne dzriałanie tego nawozu na plon roślin.
Z licznych prac zagranicznych należy w ym ienić badania P r i a n i s z - n i k o w a [54], który kompostując fosforyt riazański z torfem m szystym (pH = 6,6) w stosunku 1 : 32 otrzym ał 29% fosforu rozpuszczalnego w w o dzie, podczas gdy przy ekstrakcji cytrynianem amonu (odczynnik Peter-
menna) przeszło do roztworu 49,4°/o P2O5, a przy stosunku 1 : 100 uzyskał
w tych warunkach całkowite rozłożenie fosforytu.
Z badań J u r k o w s k i e j [22] wynika, że kompostowanie mączki fo
sforytowej z w ęglem brunatnym w stosunku 1 : 1 w nieznacznym stopniu
w płynęło na zwiększenie rozpuszczalności kw asu fosforowego mączki fo sforytow ej. W doświadczeniu wazonowym, przeprowadzonym na glebie kwaśnej z kukurydzą i rajgrasem włoskim, autorka stwierdziła podobnie niew ielki w p ływ przekompostowania mączki fosforytowej z w ęglem bru natnym na plon roślin oraz na pobranie przez nie kwasu fosforowego.
Badania przeprowadzone w Związku Radzieckim w ykazały również wzrost plonów roślin od kilku do kilkudziesięciu procent pod w pływ em
kompostowania mączek fosforytow ych z obomiikiem [8, 27, 37, 38]. Obor
nik był także w ykorzystyw any do sporządzania m ieszanin organiczno-m i- neralnych. W ydaje się, że mieszanina taka zwiększa produktywność nie tylko superfosfatu, ale i mączek fosforytow ych, gdyż otrzym ane zwyżki plonów dochodziły niekiedy do 'kilkudziesięciu procent [1, 33, 53, 78, 80]. Prace te budzą jednak zastrzeżenia m etodyczne (brak opracowań staty stycznych, ilość powtórzeń itp.), choć w zasadzie nie neguje się dodatnie go w pływ u obornika na zwiększenie działania nawozów fosforowych, ob serwowanego i przez innych badaczy [10, 11, 25, 30, 31].
K r e y b i g [30] podaje, że na Węgrzech na oborniku przeferm ento w anym z mączką fosforytową otrzym ywano w pierw szym roku o 50% w yższe plony niż na samym oborniku. Podobne wyniki otrzym ał D ö r i n g
[10, 11], przy czym obornik przekompostowany z mączką fosforytową nie
ustępował w działaniu nawozowym obornikowi przekompostowanemu z superfosfatem. Natomiast K a i l a [25], chociaż otrzym ał korzystny w p ływ przefermentowania superfosfatu z obornikiem, wykazał, że zmie szanie superfosfatu z obornikiem uprzednio przeferm entowanym dało jeszcze lepszy rezultat. Zdaniem autora to korzystne działanie superfo sfatu zmieszanego z obornikiem przeferm entowanym tuż przed w y w ie zieniem na pole po-lega na lepszym um ieszczeniu gniazdowym kwasu fo sforowego w glebie.
Na podstawie 4-letnich doświadczeń wazonowych i polowych R a u h e i H e s s e [56] nie stw ierdzili korzystnego działania fosforytów przefer- m entowanych z obornikiem. Zwyżki plonów pod w pływ em obornika
przeferm entowanego z fosforytam i w ynosiły zaledwie 3—5%, podczas
516 H. P a n a k
gdy na oborniku przeferm enlowanym z superfosfatem średnio około I0°/o. Również F u l l e r i N i e l s e n [14] nie stw ierdzili korzystniejszego
działania K H 2 P O 4 , przekompostowanego ze słomą.
Kompostowanie obornika z mączką fosforytową, a szczególnie z super fosfatem powoduje również znaczne zm niejszenie strat azotu i substancji organicznej. Na przykład w badaniach К o r o w k i n a [27] przy kom postowaniu samego obornika straty azotu w ynosiły 32,6%, gdy z mączką fosforytową tylko 16%. Do podobnych wniosków doszli K r e y b i g [31, 32], S a r k a d i [59] d C z e k a ł o w [8], którzy przeprowadzili w ieloletnie badania nad ferm entacją obornika z fosforytam i i superfosfatem . M a ni e z e n к o w [40] przytacza w yniki badań przeprowadzonych przez W IUAA, w g których straty azotu w oborniku przechowywanym z różnymi dawka mi superfosfatu kształtow ały się następująco: przy dawce 0, 1, 2, 3 i 4% superfosfatu straty w ynosiły 46,4, 31,5, 11,3, 3,l'°/o. Natomiast w edług K r a m e r a [29] straty azotu w~ oborniku pod w pływ em dodatku super fosfatu w ilości 2% zm niejszyły się o około 10°/o, a dawka 4% nie obniży ła dalej strat azotu, chociaż zmniejszyła straty substancji organicznej 0 4— 5%. W badaniach M i s t e r s k i e g o i L o g i n o w a [46] kompo stowanie św ieżego obornika z dodatkiem superfosfatu powodowało zm niejszenie strat azotu, w innych badaniach jednak dodatek superfosfa tu do stosu obornikowego z wapnem lub gliną zwiększył straty azotu [47]. W pływ materii organicznej na zwiększenie przyswajalności fosforu przez rośliny z naw ozów fosforowych starano się wykorzystać również przy granulacji superfosfatu. M iędzy innym i badania B i e r o z o w e j 1 R i e m p a [2] oraz К r e y b i g a [32] w ykazały wyższość tej formy su perfosfatu nad granulatami m ineralnymi. K r e y b i g [31, 32] nawet z fo sforytami granulowanym i z substancją organiczną otrzym yw ał bardzo dobre wyniki, niejednokrotnie lepsze od granulowanego superfosfatu. W przeciw ieństw ie do tego badania przeprowadzone przez В i г e с к ą i współpracowników [3, 4] nad stosowaniem organiczno-m ineralnych gra nulatów superfosfatu wykazały, że działanie jego było bądź m niejsze, bądź takie samo jak i m ineralnych granulatów superfosfatu. Podobne w yniki otrzym ał L e h n e [36].
Dobre działanie mączek fosforytow ych oraz superfosfatu, przekom postowanych z obornikiem, lub też granulatów organiczno-m ineralnych ma polegać, w g w ielu badaczy [2, 27, 31, 32, 73], na przeprowadzeniu m i neralnych związków fosforowych w formę organiczną pod w pływ em dzia łalności mikroorganizmów. Forma ta wskutek zachodzącej w glebie m ine
ralizacji staje siię źródłem łatwo dostępnego kwasu fosforowego dla
roślin.
Natom iast w yniki uzyskane przez innych badaczy [26, 74] wskazują na niewielką m ożliwość przeprowadzania fosforu mineralnego w formy
or-P w o b orn ik u p r z eferm en to w a n y m z d od atk iem n a w o z ó w fo sfo ro w y ch 517
ganiczne podczas rozkładu m aterii organicznej przez mikroorganizmy. Na przykład w g badań W a k s m a n a [74] grzyby, przy całkow itym rozkła dzie substancji organicznej, reasym ilują przeciętnie około 40% zawartego w niej węgla, bakterie natomiast około 10%, prom ieniowce zaś około 20%. Zawartość fosforu w różnych mikroorganizmach waha się w szerokich granicach. W zależności od zawartości tego składnika w substracie w su
chej m asie grzybów znajduje się 0,5— 1,5% P2O5, a w bakteriach i pro
m ieniowcach 1,5— 2,5% P2O5 [7, 23, 68, 70]. Z danych tych wynika, że
przy całkowitym rozkładzie 100 g suchego m ateriału organicznego pow sta jąca masa komórkowa grzybów będzie prawdopodobnie zawierać 0,2— 0,6 g fosforu, bakterii 0,15— 0,25 g, a promieniowców 0,3— 0,5 g. Przy tym zało żeniu mikroorganizmy rozkładając materię organiczną będą reasym ilować z niej 0,15— 0,6% fosforu. W edług К a i 1 a [25] w norm alnych warunkach wartość ta wynosi najczęściej 0,3%. Zdaniem tego badacza nie należy li czyć się z poważniejszym m ikrobiologicznym u wstecznieniem m ineralnych związków fosforowych, jeżeli w m ateriale organicznym znajduje się już 0,2% fosforu organicznego.
Wyniki badań nad formami fosforu w oborniku rzucają pewne światło na zagadnienie przekształcania przez mikroorganizmy fosforu m ineralnego w formy organiczne w czasie przechowywania na gnojowni. Badania te zapoczątkował w 1908 r. F u n a t s u [15]. Oznaczył on w guanie następu jące frakcje fosforu:
— rozpuszczalną w kw asie solnym (obejmowała ona fosfor nieorganicz ny, fitynow y i niektóre inne jego organiczne formy),
— rozpuszczalną w eterze i alkoholu (fosfor fosfatydowy) oraz — wynikającą z różnicy (fosfor nukleinowy). W 1909 r. T s u d a [72] m odyfikując m etodę Funatsu frakcjonował również form y fosforu w gua nie. Fosfor rozpuszczalny w ekstrakcie kwasu solnego rozdzielił on na or ganiczny i m ineralny i stwierdził, że w guanie około połowa fosforu znaj dowała się w formie organicznej. Ponad 30 lat później G h a n i [16] pod jął frakcjonowanie związków fosforu w m ieszanym oborniku gospodars kim oraz w odchodach drobiu przy użyciu tego samego sposobu ekstrakcji, jaki zastosował T s u d a [72]. W w yniku tych badań stw ierdził, że w obor niku m ieszanym znajdowało się 24% fosforu w formie organicznej, w od chodach drobiu zaś około 50%, przy czym udział frakcji rozpuszczalnej w kwasie solnym w odniesieniu do ogólnego fosforu organicznego w yno sił w pierwszym przypadku 40%, w drugim zaś 86%, natom iast w posta ci kwasu nukleinowego znajdowało się odpowiednio 59 i 13% fosforu. W obu typach obornika frakcja fosfolipidów stanowiła tylko 1% organicz nego fosforu.
Mc A u l i f f e ii P e e c h [43] przeprowadzili również badania nad formami fosforu w oborniku ow czym i bydlęcym . W oborniku pierwszym
518 H. P a n a k
znaleźli oni 18% fosforu organicznego, w drugim zaś 50%, przy czym za wartość fosforu rozpuszczalnego w kwasie, alkoholoeterze oraz w e frakcji kwasu nukleinow ego wynosiła w oborniku owczym 20, 2 i 78%, w obor niku zaś bydlęcym 22, 2 i 76% w stosunku do ogólnego fosforu orga nicznego.
W latach 1948— 1949 K a i l a [23, 24] na podstawie analiz obornika końskiego, bydlęcego, trzody chlewnej i odchodów kurzych stwierdził, że fosfor organiczny stanowi od 26 do 67% ogólnego fosforu, przy czym naj bogatszy w organiczne związki fosforowe był pomiot kurzy, a najuboższy obornik koński i świński. Frakcja fosforu nukleinow ego była w e w szyst kich rodzajach obornika duża i obejmowała od 45 do 78% fosforu orga nicznego z w yjątkiem odchodów kurzych, gdzie ilość ta wynosiła tylko
11—23%. W tym ostatnim nawozie główna ilość fosforu organicznego w y stępowała w e frakcji rozpuszczalnej w kwasie, a m ianowicie 76—88% w przeciw ieństw ie do pozostałych rodzajów obornika, gdzie ilość ta wyno siła 20— 48%. Udział fosforu rozpuszczalnego w alkoholu w e wszystkich obornikach b y ł m ały i stanowił 1— 7% ogólnej zawartości fosforu orga nicznego.
R a t h e r [55] analizował dużą ilość próbek kału pochodzącego od świń, które żywiono zbożem lub produktami zbożowymi i znalazł w nim 75— 100% fosforu w formie nieorganicznej. Na uwagę zasługuje tutaj fakt, że autor nie stw ierdził obecnośoi fityny, która stanowi głów ny skład nik fosforu w ziarnie.
Ostatnio ukazała się praca P e p e r z a i k a i współpracowników [52], którzy na podstawie analiz 49 próbek obornika różnego pochodzenia stwierdzili, że ilość organicznego fosforu wahała się od 5% w próbce obor nika końskiego od 47% w nawozie od kur, a w oborniku bydlęcym w yno siła od 12 do 40%. Średnia dla wszystkich badanych rodzajów obornika wynosiła 29% fosforu organicznego oraz 71% nieorganicznego. W anali zowanych obornikach największą część fosforu organicznego (4— 76%) stanowi fosfor nukleinowy. Dalszym głów nym składnikiem był fosfor щ е- inozytoiowy, który w ynosił 12— 75% fosforu organicznego. Sześciofosfo- ran inotyzolu stanowił zaś 2— 60%, najmniej było fosforu fosfatydo- wego, bo tylko 0— 17%.
W oborniku bydlęcym największa część fosforu organicznego przypa da na fosfor nukleinow y (27— 75%). Drugim głów nym składnikiem był fosfor nieinozytolow y, rozpuszczalny w kw asie solnym i stanowił 15— 59% fosforu organicznego. Sześciofosforan inozytolu był frakcją znacznie m niejszą i w ynosił 3— 28% fosforu organicznego, a fosfor fosfatydow y tylko 3— 6%.
Z przytoczonych badań wynika, że zagadnienie dodatniego w pływ u przefermentowanego obornika z nawozami fosforowym i na plonowania
P w ob orn ik u p rzeferm en to w a n y m z d o d a tk iem n a w o zó w fo sfo ro w y ch 519
roślin jest dotychczas sprawą nie rozstrzygniętą. Niektórzy badacze uw a żają, że taki sposób wprowadzania nawozów fosforowych do gleby jest ko rzystny, bo pozwala w czasie ferm entacji obornika na przejście fosforu z form y m ineralnej w formę organiczną. Inni natomiast sądzą, że proces ten może m ieć m iejsce tylko wówczas, gdy obornik jest bardzo ubogi w organiczne związki fosforowe i nie przypisują m u w iększego znaczenia.
Ta sprzeczność poglądów skłoniła nas do zajęcda się bliżej tym prob lem em.
B A D A N IA W Ł A SN E
Pierwsza część badań obejmuje pracę nad w p ływ em przeferm entowa- nia obornika z dodatkiem m ineralnych naw ozów fosforowych w warun kach laboratoryjnych oraz w pryzmach na form y fosforu. Natomiast w drugiej części w doświadczeniach wazonowych i polowych badano war tość nawozową przygotowanego w ten sposób obornika.
с z ę s с i
B A D A N I A L A B O R A T O R Y J N E
W badaniach tych starano się ustalić, czy fosfor mączek fosforytow ych d superfosfatu przechodzi w połączenia organiczne w czasie ferm entacji
z obornikiem,
— jak dalece ulega zmianom rozpuszczalność kwasu fosforowego na w ozów m ineralnych przeferm entowanych z obornikiem,
— jak w pływ a dodatek mączek fosforytow ych i superfosfatu na straty azotu i substancji organicznej w czasie przechowywania obornika.
Badania nad ferm entacją obornika w warunkach laboratoryjnych P r z e p r o w a d z e n i e d o ś w i a d c z e n i a . W celu zbadania w y żej w ym ienionych zagadnień kompostowano obornik wzbogacony w kw as fosforowy w postaci krajowej i afrykańskiej mączki fosforytow ej oraz su perfosfatu w ilości 0,3, 0,6 i 0,9% P2O5 w przeliczeniu na jego świeżą ma
sę. W yższe dawki fosforu (0,6 i 0,9% P 2 O 5 ) zastosowano w celu lepszego
uchwycenia procesów zachodzących w czasie ferm entacji obornika.
Krajowa mączka fosforytowa użyta do badań zawierała 14,89% P2O5
ogółem , w tym kwasu fosforowego rozpuszczalnego w 2% kwasie cytry
now ym 6,54%. Afrykańska mączka fosforytowa zawierała ogółem 31,08%
P2O5, w tym kw asu fosforowego rozpuszczalnego w 2% kwasie cytryno
w ym 10,00%. Mączka krajowa różniła się również od mączki afrykańskiej stopniem rozdrobnienia. W edług danych Dyrekcji Kopalni Fosforytów"
520 H. P a n a k
„Annofos” mączka krajowa przechodziła w 81,4% przez sito o 10 000
oczek na 1 cm2 (średnica oczek = 0,06 mm). Natomiast mączka afrykańska
w całości przechodziła tylko* przez sito o średnicy oczek 0,16 mm. Super-
fosfat zawierał 18,22% P2O5 ogółem, z czego rozpuszczalnego w wodzie
17,99%.
Ferm entację obornika przeprowadzono w następujący sposób: z dw u dniowej produkcji o'bornika uzyskanego od czterech jednakowo żywionych krów, pod które dawano dziennie na sztukę 3,5 kg słom y żytniej pociętej na sieczkę długości około 15 cm, otrzymano 245 kg świeżego obornika. Stosunek słom y do odchodów zwierzęcych w ynosił w tym doświadczeniu
jak 1 : 8,8. Stosunek ten był zatem nieco większy, niż podaje K r e y -
b i g [31]. Według niego stosunek słom y do odchodów zwierzęcych powi nien wynosić 1 : 10. Taka m ieszanina ma zapewniać najkorzystniejszy rozwój mikroorganizmów biorących udział w procesie ferm entacji obor nika z nawozami fosforowym i.
Aby uzyskać m ożliwie jednorodny m ateriał, świeżą masę obornika do kładnie wym ieszano i napełniono nim blaszane słoje emaliowane o śred nicy 40 cm i wysokości 30 cm, po 13 kg każdy. Doświadczenie założono 24.IV.1958 r. Do słoi obornik dawano warstwam i i posypywano badanym nawozem fosforowym , a następnie dwukrotnie mieszano ręcznie. Fer mentacja oborndka w słojach odbywa się w ciągu 62 dni w temperaturze pokojowej. W celu zabezpieczenia nawozu przed powierzchniowym w y sychaniem przykryto każdy słój m etalową siatką obciągniętą płótnem, na
którą dano po 1 kg torfu przesianego przez sito o średnicy oczek 2 mm.
W celu przeprowadzenia pomiarów tem peratury w oborniku do każdego naczynia wm ontowano rurki szklane, w których umieszczono termometry. Temperaturę obornika miierzono codziennie. Podczas ferm entacji najniż sza temperatura wynosiła 19 °C, najwyższa 29 °C; były one uzależnione w głównej mierze od wahań tem peratury otoczenia.
W dniu 24.VI zakończono doświadczenie i pobrano próbki do dalszych
badań. Obornik przeniesiono na płytę szklaną i pocięto na 8 mniej więcej
równych części. Co drugą część odrzucono, a pozostałość starannie w ym ie szano i po odważeniu do kolb próbek obornika na oznaczenie azotu roz łożono obornik cienką warstwą na papierze w celu wysuszenia go pod lampami podczerwonymi (temperatura około 55 °C), a następnie zmielono. W tak uzyskanym m ateriale przeprowadzono analizy oraz użyto go do doświadczenia wazonowego z gorczycą białą.
M e t o d y a n a l i t y c z n e . Formy fosforu w oborniku oznaczono w edług m etody W e n z l a [75, 76]. Wprawdzie wskutek procesów roz kładu obornik przedstawia przeobrażoną substancję roślinną, to- jednak wydaje się bardziej słuszne zastosowanie m etody opracowanej do ozna czania form fosforu w masie roślinnej, aniżeli m etody opracowanej do
P w ob orn ik u p rzeferm en to w a n y m z d o d a tk iem n a w o zó w fo sfo ro w y ch 521
oznaczania organicznego kwasu fosforowego w glebie, jaką np. zastosował K r e y b i g [30].
Metoda Wenzla polega na zimnej ekstrakcji substancji organicznej al koholem m etylow ym , a następnie 2,5n kwasem solnym. Fosfatydow y kwas fosforowy przechodzi w czasie ekstrakcji do metanolu. Między innym i ba dania W e n z l a [75] w ykazały jednak, że w ekstrakcie m etanolow ym w ystępuje zazwyczaj także fosfor nieorganiczny i nukleinowy. Jednak z uwagi na niew ielkie ilości tych form fosforu nie wyodrębniono ich, lecz zaliczono do frakcji fosfatydowej.
Kolejna ekstrakcja 2,5n kwasem solnym przeprowadza do roztworu nieorganiczny i estrowy kwas fosforowy oraz pewną część fosforu związa nego z białkami. Białkową część fosforu oddziela się na w ęglowej kolum nie adsorpcyjnej, a nieorganiczny i estrowy kwas fosforowy przechodzi do roztworu. W części tego roztworu po uprzednim zobojętnieniu nadmiaru kwasu solnego wodorotlenkiem potasu oznacza się nieorganiczny fosfor metodą wanadowo-m olibdenową [28]. W drugiej części filtratu w ęglow ego oznacza się zawarty w mim kwas fosforowy po uprzednim zm ineralizowa- niu go mieszaniną kwasu azotowego^ i nadchlorowego. Z różnicy tych dwóch oznaczeń otrzym ujem y ilościowo fosfor estrowy. Rozpuszczalną w ekstrakcie kwasu solnego białkową frakcję fosforu oznaczono przez zmineralizowanie określonej ilości tego ekstraktu przed przepuszczeniem
go przez w ęgiel. Różnica powstała pomiędzy znalezioną ilością P2OD
w tym roztworze a ilością określoną w zmineralizowanym filtracie w ęglo w ym daje część fosforu związanego z białkiem.
Substancja po ekstrakcji m etanolem i kw asem solnym zawiera jeszcze fosfor nukleinowy, który można oznaczyć albo przez, zmineralizowanie jej, albo z różnicy m iędzy ogólną zawartością fosforu i jego sumą w oz naczonych frakcjach.
Po sprawdzeniu całej procedury analitycznej na kilku próbkach obor nika ograniczono się do oznaczenia nieorganicznego, estrowego i fosfa- tydow ego kwasu fosforowego, a fosfor nukleinow y obliczono z różnicy pom iędzy ogólną zawartością fosforu a sumą poszczególnych frakcji. W m e
todzie tej bardzo istotne znaczenia ma fakt, czy otrzym any w ęgiel adsorp- cyjny z cukru konsumpcyjnego po zw ęgleniu stężonym kw asem siarko w ym nie sorbuje m ineralnego fosforu. W celu sprawdzenia tego zjaw is ka w niniejszej metodzie przepuszczono przez otrzym any w ęgiel zakwa
szony roztwór K H 2 P O 4 . Z przeprowadzonych oznaczeń okazało się, że
stężenie fosforu w roztworze po przepuszczeniu przez w ęgiel było takie sa mo jak i przed przepuszczeniem, co dowodzi, że w ęgiel ten nie sorbuje m ineralnego kw asu fosforowego. Badania W e n z l a [76] w ykazały, że otrzymany w ten sposób w ęgiel przepuszcza również całkowicie estrowe związki fosforu, a sorbuje jedynie fosfor nukleinowy.
522 H. P an ak
Zastosowaną przez nas m etodę można przedstawić schem atycznie w na stępujący sposób:
O bornik ek stra h o w a n y m eta n o lem
I I
p o zo sta ło ść e k str a h o w a - filtr a t = P2O5 fo s ta ty
-na 2,5n HC1 i p rzesą czo - dow y
n a przez ty g ie l G 3 I filtr a t = P2O5 m in e r a l n y + e str o w y + n u k le i n o w y I
filtr a c ja ad sorp cyjn a
zaso rb o w a n y p rzez w ę - filtr a t
g ie l = P0O5 n u k le in o w y j j
I po zm in era lizo w a n iu b ezp ośred n io sk o lo r y m e -p o zo sta ło ść na ty g lu = sk o lo ry m etro w a n y — tro w a n y = P2O5 m in e
--- P2O5 n u k lein o v /y = P2O5 estr o w y + m i- raln y n era ln y
Fosfor ogółem rozpuszczalny w 2% kw asie cytrynow ym oznaczono metodą Lorenza. Ogólną zawartość kwasu fosforowego oznaczono po zmi neralizowaniu obornika mieszaniną kwasu azotowego i nadchlorowego. Fosfor rozpuszczalny w 2°/o kw asie cytrynow ym określono przy stosunku powietrznie suchego obornika do roztworu jak 1 : 100, a w ięc takim, jaki jest ogólnie przyjęty do oznaczeń kw asu fosforowego w nawozach fosfo rowych. Fosfor ogólny rozpuszczalny w wodzie oznaczono kolorym etrycz nie metodą wanadowo-molibdenową [28] po uprzednim zmineralizowaniu wodnego w yciągu na mokro. Natomiast m ineralny fosfor rozpuszczalny w wodzie oznaczono po przepuszczeniu zakwaszonego roztworu wodnego przez kolumnę adsorpcyjną z w ęglem , zastosowanym do oznaczania form fosforu. Stosunek powietrznie suchego obornika do roztworu w ynosił tu jak 1 : 50. Azot oznaczono metodą Kjeldahla.
P r z e m i a n y różnych fo r m k w a s u fo sforowego podczas p r z e c h o w y w a n ia obornika Ze w zględu na m ożliwość powstawania większych błędów analitycz nych przy badaniu m ieszaniny obornika z nawozami fosforowym i w szyst kie oznaczenia wykonano w 4 powtórzeniach, a w niektórych przypad
kach (przy w iększym dodatku P 2 O 5 ) w 8 powtórzeniach. Otrzymane w y
niki analiz zestawiono w tabl. 2. Otrzymane w yniki przeliczone na w y jś ciową masę obornika przedstawia tabl. 3.
W yniki analiz (tabl. 2) wykazały, że obornik św ieży zastosowany do badań zawierał 0,33% kw asu fosforowego, a po przeferm entowaniu 0,52%
P w ob orn ik u p rzeferm en to w a n y m z d od atk iem n a w o zó w fo sfo ro w y ch 523
w przeliczeniu na obornik o wilgotności 75°/o. Z badań okazało się, że w oborniku fosfor w ystępuje w formie nieorganicznej, bow iem udział or ganicznego fosforu w m ateriale w yjściow ym w ynosił 32%, a w oborni ku rozłożonym 17%. W idzimy więc, że nastąpiła silna mineralizacja or ganicznych związków fosforowych. M ineralizacji uległa głównde frakcja estrowa (tabl. 3). Nastąpił również wyraźny rozkład połączeń fosfatydo- wych, jakkolwiek w znacznie m niejszym stopniu niż w estrach. W prze ciw ieństw ie do tego w zawartości fosforu nukleinowego nie w ystąpiły w iększe zmiany.
T a b l i c a 2
Formy kwasu fosforowego w oborniku świeżym i przefermentowanym z nawozami fosforowymi Phosphoric - acid forms in fresh and fermented manure with phosphate f e r t i l i z e r addition
Rodzaj obornika lin d of manure
P20^ w suchej masie in dry matter
ogółem t o t a l mineralny mineral f o s f a ty -dowy phospha-tid e s estrowy e s te r s nukle inowy n u cleic razem organi czny to ta l organic Obornik świeży Fresh manure 13,3 9 ,1 0,24 2,22 1,74 4 ,2 Obornik przefermentowany Fermented manure 20,8 17,3 0,22 0,48 2,80 3 ,5
Obornik przefermentowany z dodatkiem krajowej mączki fosforytow ej Fermented manure with ad d ition of lo c a l ground rock phosphate
0,3 35,5 3 2 ,1 0,21 0,45 2,74 3 ,4
% P205 0 .6 4 6 ,4 4 3 ,2 0,19 0,48 2,53 3 ,2
0 ,9 54,7 51,7 0,18 0,53 2,29 3 ,0
Obornik przefermentowany z dodatkiem afrykańskiej mączki fosforytow ej Fermented manure with ad d ition of A frican ground rock phosphate
0,3 39,4 3 6,0 0,21 0,48 2 ,71 3 ,4
% p20c 0 ,6 51,5 48,3 0,19 0,58 2,43 3 ,2
0 ,9 62,9 59,8 0,20 0,60 2 ,30 3 ,1
Obornik przefermentowany z dodatkiem su p erfosfatu Fermented manure with superphosphate add ition
0 ,3 35,8 32,4 0,25 0,60 2,55 3 ,4
% P205 0 ,6 4 4 ,6 4 1,3 0,50 0,75 2,05 3 ,3
0 ,9 5 2,9 4 9 ,2 0,97 0,88 1,85 3 ,7
P rzed zia ł u fn ości Confidence in te r v a l P - 0,01
1,06 1,20 0,03 0,17 -
-U w a g a : P 20 _ w s u c h e j m a s i e p o d a n o w N o t e : P 20 . in d r y m a t t e r i s g i v i n g in %o.
524 H. P a n a k
T a b 1 i c a 3
Formy kwasu fosforowego w p r z e lic z e n iu na wyjściową masę obornika P hosphoric-acid forms reduced to i n i t i a l manure matter
P2O5 w suchej masie in dry matter Rodzaj obornika
lin d o f manure ogółem to t a l mineralny mineral f o s f a ty -dowy phospha-tid e s estrowy e s te r s nukle inowy n u c le ic razem organi czny t o t a l organic Obornik świeży Fresh manure 13,3 9,1 0,24 2,22 1,74 4,2 Obornik przefermentowany Fermented manure 13,3 11,1 0,14 0,31 1,78 2,2 Obornik przefermentowany
Fermented manure with addz dodatkiem krajowej mączki fosforytow ej i t ion o f lo c a l ground rock phosphate
0,3 26,0 23,5 0,16 0,33 2,00 2,5
% Р20с 0,6 38,6 36,0 0,18 0,40 2,11 2,6
0,9 51,0 48,2 0,17 0,49 2,13 2,8
Obornik przefermentowany z dodatkiem afrykańskiej mączki fosforytow ej Fermented manure with ad d ition of African ground rock phosphate
0,3 26,9 24,6 0,14 0,33 1,85 2,3
* P205 0,6 38,6 36,2 0,14 0,43 1,82 2,4
0,9 51,3 48,8 0,16 0,49 1,88 2,5
Obornik przefermentowany z dodatkiem
Fermented manure with superphosphate su p erfosfatua d a itio n
0,3 26,3 23,8 0,18 0,44 1,88 2,5
* p205 0,6 39,0 36,1 0,44 0,66 1,79 2,9
0.9 51,4 47,8 0,94 0,85 1,80 3,6
U w a g a : P .,0 _ w s u c h e j m a s i e p o d a n o w % o .
N o t e : P 0O . in d r y m a t t e r i s g i v i n g i n %o.
Podobnie w oborniku przeferm entowanym z dodatkiem nawozów fos forowych zostały wyraźnie zmineralizowane organiczne związki fosfo rowe. Wynika z tego, że fosfor m ineralny dodany do obornika tylko w n ie znacznym stopniu w pływ a na zwiększenie fosforu organicznego. Otrzy mane różnice nie są jednak istotne i na ich podstawie można m ówić je dynie o tendencji zahamowania rozkładu organicznych form fosforu w oborniku pod w pływ em ferm entacji z nawozami fosforowym i. Istotne zm niejszenie rozkładu związków estrowych okazało się tylko przy dodat ku do obornika 0,6 i 0,9% P2O5 w formie superfosfatu.
Na uwagę zasługuje również fakt, że pod w pływ em dodatku superfos fatu, szczególnie większych jego ilości, wzrosła bardzo silnie zawartość
P w ob orn ik u p rzeferm en to w a n y m z d od atk iem n a w o zó w fo sfo ro w y ch 525
fosforu frakcji m etanolowej naw et w odniesieniu do obornika w yjściow e go. Może to być spowodowane zdolnością przeprowadzania do roztworu
fosforu m ineralnego przez same związki fosfatydowe rozpuszczalne w eks trakcie alkoholowym, na co wskazał W e n z e l [75] i inni.
Rozpuszczalność z w i ą z k ó w fo sfo ro w y ch w 2°/o k w asie c y t r y n o w y m oraz w w odzie w p r z e f e r m e n t o w a n y m oborniku
Pew ne św iatło na wartość nawozową obornika przefermentowanego z dodatkiem m ineralnych naw ozów fosforowych mogą rzucić badania
nad rozpuszczalnością tego składnika w 2°/o kwasie cytrynow ym oraz
■w wodzie. W yniki analiz podano w tabl. 4.
T a b l i c a 4
Rozpuszczalność kwasu fosforowego w oborniku S o lu b ility o f phosphoric acid in manure
% P2O5 w suchej masie - in dry matter Względna rozpuszczalność P2°5 R ela tiv e P20^ s o lu b ilit y in Rodzaj obornika ogółem t o t a l rozpuszczalny w so lu b le in Kind o f manure wodzie water 2% kwasie cytrynowym 2% c i t r i c acid w wodzie water 2% kwasie cytrynowym 2% c i t r i c acid Obornik świeży Freeh manure 1,33 0 ,4 2 0,95 31,5 71,4 Obornik przefermentowany Fermented manure 2 ,08 0 ,5 2 1,73 25,0 8 3 ,2
Obornik przefermentowany z dodatkiem krajowej mączki fosforytow ej Fermented manure with addition of lo c a l ground rock phosphate
0 ,3 3,55 0,53 2,96 14,9 8 3,4
* P2O5 0 ,6 4 ,6 4 0,46 3,74 10,3 8 0,6
0, 9 5 ,47 0 ,4 1 4 ,20 7,5 76,8
Obornik przefermentowany z dodatkiem afrykańskiej mączki fosforytow ej Fermented manure with addition o f African ground rock phosphate
0 ,3 3 ,94 0,52 2,96 13,2 75,1
%p2o5 0 ,6 5 ,15 0,44 3,86 8 ,5 74,9
0 ,9 6,29 0,43 7,70 6 ,8 74,7
Obornik przefermentowany z dodatkiem su p erfosfatu Fermented manure with superphosphate addition
0,3 3 ,58 0,55 3 ,17 15,4 88,5
% P2 O5 0 ,6 4 ,4 6 0,70 4 ,1 2 15,7 92,4
0 ,9 5,29 0 ,8 2 4 ,9 2 15,5 93,0
P rzed zia ł u fn ości *
Confidence in te r v a l 0,106 0,058 0,131 .
526 H. P a n a k
Liczby zestawione w tabl. 4 wskazują na bardzo wysoki udział fosfo
ru rozpuszczalnego zarówno w wodzie, jak i w 2% kwasie cytrynow ym .
Podobnie B o r a t y ń s k i stw ierdził bardzo wysoką rozpuszczalność
w 2% kwasie cytrynow ym fosforu zawartego w oborniku, dochodzącą
w niektórych przypadkach nawet do 95% (wg głosu w dyskusji na kon ferencji ,,Nawozy Organiczne” w Szczecinie w 1959 r.). W przeciw ieństw ie do tego K r e y b i g [31] podaje, że udział kwasu fosforowego rozpusz czalnego w kwasie cytrynow ym w ynosił w jego badaniach około 30%, R a u t e r b e r g [57] znalazł natomiast 50%, a R a u h e i H e s s e [56] — 70%. R a u t e r b e r g znalazł w oborniku również około 10%
P0O5 rozpuszczalnego w wodzie. Tak sprzeczne w yniki wydają się być
w yw ołane różną metodyką badań, jak i bardzo różnorodnym m ateriałem doś wi ad cza 1 ny m .
Jakkolwiek w czasie ferm entacji obornika miała m iejsce znaczna m i neralizacja organicznych związków fosforowych, to jednak udział roz
puszczalnego w wodzie fosforu nie zw iększył się, lecz zmalał o ponad 10%
w stosunku do produktu w yjściow ego. Wskazuje to na zwiększenie m ożli wości sorpcyjnych rozłożonego obornika.
Natomiast frakcja fosforu rozpuszczalnego w 2% kwasie cytrynow ym wraz z procesami mineralizacji obornika wzrosła z 71% do 83%. Dodatek nawozów m ineralnych zarówno w formie mączek fosforytowych, jak i su perfosfatu w płynął bardzo silniie na zm niejszenie względnej rozpuszczal
ności fosforu w wodzie. Natomiast rozpuszczalność tego składnika w 2°/o
kwasie cytrynow ym znacznie wzrosła. Fosfor dodany do obornika w for mie superfosfatu prawie całkowicie przechodzi do rozpuszczalnika. Duża była również rozpuszczalność fosforu mączek fosforytow ych przeferm en- towanych z obornikiem w porównaniu do rozpuszczalności samych m ą czek fosforytowych.
W p ł y w su p e rfo sfa tu i m ą c z e k fo s fo r y to w y c h na str a ty substancji organicznej i azotu w o b o rnik u
Z danych zawartych w tabl. 5 wynika, że dodatek superfosfotu powo duje zm niejszenie strat suchej m asy obornika. Straty te wyraźnie m aleją w miarę zwiększającego się dodatku superfosfatu. Natomiast nie można tego powiedzieć z całą pewnością o dodatku m ączek fosforytow ych, po nieważ znaczniejsze zahamowanie rozkładu suchej m asy obornika uw i dacznia się tu dopiero przy większej dawce.
Straty azotu uległy również zm niejszeniu pod w pływ em zastosowanych
nawozów fosforowych (tabl. 6). Najm niejsze straty azotu w ystąpiły
w oborniku przeferm entowanym z superfosfatem . Jak wynika z danych
Straty suchej masy obornika (przy założen iu niezm ienności suchej masy dodatków mineralnych) Loseee in manure dry-matter (assuming s t a b i l i t y of dry matter o f mineral addition)
Kombinacja Treatment Forma dodanych nawozów mineralnych Mineral f e r t i l i z e r added
Obornik przed fermentacją Manure befor fermentation
Obornik po ferm entacii
Manure a fte r ferm entation Stratysuchej masy Dry matter lo s s e s % świeża
fresh suchadry
dodatki mineralne w s.m. mineral addition d.m. ё świeża fresh s ucha dry sucha masa minus dodatki mineralne d.m. with no mineral addition H masa matter kg masa matter kg Obornik - Manure - 13 3,082 - 11,25 1,980 1,980 35,7
Obornik ♦ Р20з ♦ 0,3 % kra iowa mączka 13 3,082 261,9 11,93 2,259 1,997 3 5,2
Manure fosforytow a
0,6% lo c a l ground rock 13 3,082 523,7 11,53 2,569 2,045 33,7
0,9 % phosphate 13 3,082 785,6 12,65 2,892 2,102 31,8
Obornik + РоОс ♦ 0 ,3 % afrykańska mączka 13 3,082 123,9 12,01 2,112 1,989 35,6
Manure Ł 3 fosforytowa
0,6% African ground rock 13 3,082 247,8 11,94 2,314 2,066 33,0
0 ,9 % phosphate 13 3,082 371,7 11,88 2,515 2,143 30,5 Obornik + P«0c ♦ 0 ,3 % su p erfosfat 13 3,082 214,4 11,34 2,266 2,052 33,4 Manure Ł 5 л , „ 0,6% superphosphate 13 3,082 428,9 12,7 2,673 2,264 26,5 0,9% 13 3,082 643,3 12,78 2,990 2,347 23,8 CM N3-o P w ob or ni ku p r z e fe r m e n to w a n y m z d o da tk ie m na w o zó w fo s fo r o w y c h
528 H. P a n a k
Bilans azotu w oborniku przefermentowanym z różnymi nawozami fosforowymi
Nitrogen balance in manure fermented with addition of d iffe r e n t phosphate f e r t i l i z e r doses
Rodzaj przefermentowanego obornika Kind of fermented manure N I lo ś ć N - g N amount Straty w suchej masie N in dry matter przed fermentacją befor ferm entation po fermentacj i a fte r ferm entation N N lo s s e s % obornika manure % Obornik n ie przefermentowany Unfermented manure 1,55 - -
-Obornik bez dodatku P20^
Manure with no P20^ ad d ition 1,68 47,77 33,26 30,4
Obornik z dodatkiem krajowej mączki fosforytow ej Manure with ad d ition of lo c a l ground rock phospnate
0,3 1,53 47,77 34,56 27,6
% P205 0 ,6 1,35 47,77 34,68 27,4
0 ,9 1,31 47,77 37,88 20,7
Obornik z dodatkiem afrykańskiej mączki fosforytow ej Manure with ad d ition of African ground rock phosphate
0,3 1,81 47,77 38,23 2 0,0
% P205 0 ,6 1,71 47,77 39,56 1 7 ,2
0 ,9 1,76 47,77 42 ,0 0 1 2,1
Obornik z dodatkiem su p erfosfatu Manure with superphosphate addition
0 ,3 1,88 47,77 42,60 10,8
% p2o5 0,6 1,59 47,77 42,50 1 1,0
0 ,9 1,45 47,77 43,35 9 ,2
P rzed ział u fn ości p - о 01
Confidence in te r v a l 0,102
T a b l i c a 7
Zmiany pH w oborniku przefermentowanym z doda'tkiem różnych nawozów fosforowych pH changes in manure fermented with addition o f various phosphate f e r t i l i z e r s
pH w - in Bez dodatku P2°5 So P205 add ition F osforyt krajowy Local phosphate Fosforyt afrykański A frican phosphate Superfosfat Superphosphate
dodatek P20c do nieprzefermentowanego obornika ^ P205 ad d ition to unfermented manure *
0,3 0 ,6 0 ,9 0 ,3 0 ,6 0 ,9 0,3 0 ,6 0 ,9
HgO 8 ,2 8 ,2 8 ,2 8 ,2 8 ,0 8 ,1 8 ,2 6 ,5 5 ,9 5 ,6
P w ob orn ik u p rzeferm en to w a n y m z d od atk iem n a w o zó w fo sfo ro w y ch 529
azotu. Natomiast zwiększony dodatek kw asu fosforowego w postaci super- fosfatu, jakkolwiek obniżył znacznie straty substancji organicznej, to jed nak nie m iał istotnego w pływ u na dalsze zm niejszenie strat azotu.
Na zatrzymanie azotu w oborniku w płynęła także afrykańska mączka fosforytowa. To zmniejszenie strat azotu zaznaczyło się przy w szystkich dawkach kw asu fosforowego, przy czym straty te m alały z ilością doda nego fosforu. W przeciwieństw ie do tego obornik wzbogacony w fosfor
w ilości 0,3 i 0,6ft/o P2O5 w formie krajowej mączki fosforytowej w yka
zał nieznaczne obniżenie strat azotu, podczas gdy przy 0,9% dodatku fos foru straty te wyraźnie zmalały.
Zm niejszenie strat azotu przy oborniku z dodatkiem mączek fosforyto w ych może polegać na zwiększonym wiązaniu azotu przez mikroorganiz my. Natomiast zredukowanie strat azotu i substancji organicznej przy fer m entacji obornika z superfosfatem znajduje po części w yjaśnienie w zmia nie odczynu środowiska (tabl. 7).
Superfosfat spowodował znaczne zakwaszenie środowiska (pH w ln KCl = 6,3) już przy najm niejszym dodatku kwasu fosforowego, a przy
dodatku 0,9% P2O5 pH w KCl wynosiło 5,5, podczas gdy obie mączki fos
forytow e nie spowodowały większych zmian w odczynie obornika.
B A D A N I A N A D F E R M E N T A C J Ą O B O R N I K A W P R Y Z M A C H
W celu przeprowadzenia ferm entacji obornika w warunkach zbliżo nych do przechowywania go w praktyce rolniczej założono w dniach 18— 19.VII.1958 r. doświadczalne pryzmy obornikowe w Rolniczym Zakładzie Doświadczalnym Bałcyny przy WSR w Olsztynie.
Ze w zględów technicznych zastosowano tutaj obornik gromadzony
w ciągu około 6 tygodni w oborze wgłębionej. Obornik ten był w ięc —
zwłaszcza w głębszych warstwach — częściowo rozłożony. Dlatego też przed przystąpieniem do zakładania stosów zwieziono go na jedną pryzmę i dokładnie wym ieszano, aby otrzymać m ożliwie jednorodny materiał. Otrzymany w ten sposób nawóz układano warstwami w poszczególne pryz m y i dobrze udeptano. Na każdą warstwę przypadało po 5 q obornika. Na wozy m ineralne starannie mieszano z każdą partią obornika przed daniem do pryzmy. Pryzm y te założono w klatkach po tzw. zimnym w ychow ie cie ląt. Każda klatka oddzielona była deskami, tak że pryzmy obornikowe by ły zabezpieczone przed bocznym przewietrzeniem i wysychaniem .
Do obornika dodano po 0,35% i 0,70% P2O5 w formie krajowej mącz
ki fosforytowej i superfosfatu. Ponadto wprowadzono nową kombinację dodając siarczan amonu do obornika przechowywanego z krajową mączką fosforytową celem zwiększenia stosunku N : P.
Ilość obornika i nawozów m ineralnych danych do poszczególnych sto sów podano -w tabl. 8.
сл СаЭ
О
Bilans suchej masy obornika (przy założen iu niezm ienności suchej masy dodatków mineralnych) Nitrogen balance in manure dry-matter (assuming s t a b ilit y of dry matter of mineral ad d ition s)
T a b l i c a 8
Kombinacja - Treatment
Obornik przed fermentacją
Łianure befor fermentation Manure a fte r fermentationObornik po ferm entacji
Straty suchej masy Dry matter lo se e s świeża fresh sucha dry dodatki mineralne mineral addition świeża fresh sucha dry sucha masa minus dodatki mineralne d.m. with no mineral addition masa w pryzmie - matter in prisms - kg
Obornik - Manure 4250 1239,7 - 2557 722,1 722,1 41,8
Obornik + 0,35% P20^ krajovej niteczki fosforytow ej
Manure + 0 , 35% P20^ from lo c a l ground rock phosphate 2350 685,5 55,2 1585 461,9 40б,7 40,7
Obornik + 0,70% P20(j krajowej mączki fosforytow ej Manure + 0,70% P20^ from lo c a l ground rock phosphate
2350 685,5 110,4 1661 515,5 405,1 40,9 Obornik + 0,35% P20^ superfosfatu Manure + 0,35% P20^ superphosphate 2350 685,5 42,8 I 606 467,0 424,2 38.1 O loriik + 0,70% P20.j superfosfatu Manure + 0,70% P2 0c) superphosphate 2350 685,5 85,6 1623 492,1 406,5 40,7
Obornik + 0,35% P20^ krajowej mączki fosforytow ej + lNH4 ) 2S04 Manure + 0,35% P20tj from lo c a l ground rock phosphate + (NH4 )2so4 1850 539,6 61,9 1089 316,0 254,1 52,9 P a n a k
P w ob orn ik u p rzeferm en to w a n y m z d od atk iem n a w o zó w fo sfo ro w y ch 531
W y n ik i p o m ia ró w te m p e r a tu r y
W każdym stosie obornikowym umieszczono trzy termometry, a m ia now icie w górnej warstw ie stosu, środkowej i dolnej. Otrzymane wyniki pomiarów, jako średnie dla całych stosów, przedstawiono graficznie na rys. 1. Z przebiegu krzywych wynika, że najwyższe tem peratury były
R ys. 1. P rzeb ieg tem p era tu ry podczas fer m e n ta c ji ob orn ik a w pryzm ach
1 — o b o r n i k b e z P q 0 5 , ? — o b o r n i k + 0,35% P2 ° 5 s u p e r f o s f a t u , 3 — o b o r n i k + 0,70% P2 ° 5
s u p e r f o s f a t u , 4 — o b o r n i k -f- 0,35% P205 f o s f o r y t u , 5 — o b o r n i k + 0,70% P20 - f o s f o r y t u ,
6 — o b o r n i k 4- 0,35% P205 f o s f o r y t u + 0,25% N
T em p eratu re m arch in ferm en ta tio n of m a n u re in prism s
1 — m a n u r e w i t h n o P20 ~ , 2 — m a n u r e + 0.35% P2O s f r o m s u p e r p h o s p h a t e , 3 — m a n u r e
+ 0.70% P205 f r o m s u p e r f p h o s p h a i t e , 4 — m a n u r e + 0.35% P205 f r o m g r o u n d r o c k p h o s p h a t e ,
5 — m a n u r e + 0.70% P205 f r o m g r o u n d r o c k p h o s p h a t e , 6 — m a n u r e + 0.35% P*>05 f r o m g r o u n d r o c k p h o s p h a t e + 0.25% N
w oborniku z dodatkiem superfosfatu, a najniższe w oborniku bez dodat ku nawozów m ineralnych. Temperatura obornika w kombinacjach z do datkiem mączki fosforytowej była pośrednia. Dalej okazało się, że w pierwszych dwóch tygodniach ferm entacji temperatura we wszystkich stosach obornikowych silnie wzrosła, a następnie powoli malała osiąga jąc pod koniec ferm entacji i w przybliżeniu temperaturę wyjściową.
P obieranie p ró b ek
W naszym doświadczeniu pobieranie próbek przeprowadzono w na stępujący sposób: w szystkie stosy przecięto pionowo na dwie m ożliwie równe części i po zważeniu obornika z pierwszej połowy stosu
532 H. P an ak
no go na poletka doświadczalne. Następnie z drugiej połowy stosu w ycię to pionowo z trzech m iejsc próbki w formie prostopadłościanu o podsta w ie 15 X 10 cm. Otrzymane próbki przecięto na dwiie połowy, po jednej z nich odrzucono, a pozostałe dobrze ze sobą zmieszano i pobrano próbkę na oznaczenie azotu do herm etycznie zamykającego się słoja i dobrze ubite. Do pozostałych badań odważono 5 kg próbki obornika i rozłożono go cienką warstwą na woskowanym papierze aż do uzyskania powietrznie suchej masy. Dalszy tok postępowania był taki sam jak przy oborniku z doświadczenia laboratoryjnego.
W p ł y w m ą c z k i f o s f o r y to w e j i sup e rfo sfa tu na str a ty substancji organicznej oraz azotu w oborniku
W yniki zestawione w tabl. 8 nie potwierdziły dodatniej roli zastosowa nych nawozów fosforowych na straty suchej m asy obornika, jak to miiało m iejsce w doświadczeniu laboratoryjnym. Na taki stan rzeczy miała za pewne w p ływ bardzo wysoka temperatura podczas ferm entacji obornika, zwłaszcza w kombinacjach z dodatkiem superfosfatu. Wprawdzie straty są i tutaj nieco m niejsze, jednak różnica ta jest tak mała, że nie pozwala na wyciągnięaie wniosku o dodatnim w pływ ie nawozów fosforowych na zmniejszenie strat m aterii organicznej w oborniku. Natomiast dodatek siarczanu amonu wyraźnie zwiększył straty suchej masy obornika.
Jakkolwiek straty suchej masy obornika nie uległy zmiame pod w p ły wem dodanych nawozów fosforowych, to straty azotu zm niejszyły się w y raźnie (tabl. 9). Działanie to nie może być uwarunkowane nieścisłością w pobraniu próbek do analiz, gdyż przy wszystkich dodatkach nawozów fosforowych obserwuje się dość dużą zgodność. Należy przy tym zazna czyć, że w działaniu naw ozów fosforowych nie było specjalnych różnic. Największe straty azotu nastąpiły w oborniku przeferm entowanym z dodatkiem siarczanu amonu i mączki fosforytow ej. Takie zachowanie się m ateriału bogatego w azot jest zgodne z wynikam i prac Ż ó ł c i ń s k i e g o i M u s i e r o w i i c z a [81, 82]. Wprawdzie z góry liczono się z możliwością nieco większych strat azotu, w oparciu jednak o dane z li teratury [12, 30] chciano zbadać, czy zwiększony w ten sposób stosunek N : P w płynie na uruchomienie kwasu fosforowego mączki fosforytowej. Jednak już na podstawie strat azotu i substancji organicznej można stw ier dzić, że tego rodzaju koncepcja nie zawsze może prowadzić do lepszego wykorzystania fosforu z mączek fosforytowych.
Na podkreślenie zasługuje również fakt, że pod w pływ em superfosfatu nie w ystąpiło obniżenie alkaliczności środowiska (tabl. 10). Wprawdzie i tutaj dodatek superfosfatu do obornika obniżył nieco wartość pH, ale nieznacznie w porównaniu do doświadczenia laboratoryjnego. Natomiast
Bilans azotu w oborniku przefermentowanym z dodatkiem nawozów mineralnych Nitrogen balance in manure fermented with mineral f e r t i l i z e r ad d ition
N w św ieżej masie N in fresh matter I lo ś ć N - N amount - kg Straty N
Rodzaj obornika - Kind ó f manure przed - befor po - a fter N
lo s s e s % % ferm entacji - fermentation
Obornik nieprzefermentowany - Unfermented manure 0,49 - -
-Obornik bez dodatku - Manure with no P20^ addition 0,64 20,83 16,36 21,5
Obornik + 0,35% kr®j°wej mączki fosforytow ej
Manure ♦ 0,35% P20ij from lo c a l ground rock phosphate 0,62 11,52 9,83 14,7
Obornik + 0,70% P20tj krajowej mączki fosforytow ej
Manure + 0,70% P20^ from lo c a l ground rock phosphate 0,60 11,52 9,97 14,5
Obornik + 0,35% P20tj su perfosfatu
Manure + 0,35% P20c, superphosphate 0,64 11,52 10,28 10,7
Obornik + 0,70% P20tj su p erfosfatu
Manure + 0,70% P20^ superphosphate 0,61 11,52 9,89 14 ,2
Obornik + 0,35% P20^ krajowej mączki fosforytow ej + (NH4 ) 2S04 Manure + 0,35% P20^ from lo c a l ground phosphate + (NH4 ) 2S04
0,88 13,70 9,58 30,1 P rzedział ufności P - 0,01 Conlidence in te rv a l 0,038 P w obo rn ik u p r z e fe r m e n to w a n y m z do d a tk ie m n aw oz ó w fo s fo r o w y c h
534 H. P a n a k
T a b l i c a 10
Zmiany pH z obornika к pryzmach pod wpływem ferm entacji z nawozami fosforowymi pH changes in manure prisms due to ferm entation with phosphate f e r t i l i z e r s
pH Bez dodatku p205 No ad d ition Superfosfat
Superphosphate Ground rock phosphateUączka fosforytow a
w - in dodatek P20^ do nie przefermentowanego obornika
P20(j ad d ition to unfermented manure “ *
0,35 0 ,7 0 0,35 0 ,7 0 0,35+0,25% H
н2о 8,60 8,35 8,25 8 ,8 0 8,75 8 ,1 0
ln KC1 8,15 8,00 7,65 8,23 8,25 7,95
mączka fosforytowa nieco podniosła pH obornika. Wynika z tego, ze w miarę rozkładu obornika zakwaszające działanie superfosfatu zostaje neutralizowane, a mączka fosforytowa działa nieco alkalizująco. Stw ierdze nie to pokrywa się z wynikam i badań K r e y b i g a [30].
F o rm y fo s fo r u w ob o rn ik u p r z e f e r m e n t o w a n y m z n a w o z a m i fo s fo r o w y m i
W yniki analiz na zawartość różnych form kwasu fosforowego w obor niku podano 'w tabl. 11, a w przeliczeniu na m ateriał w yjściow y w tabl. 12. Obornik przeferm entowany w stosach charakteryzował się według
dotychczas przyjętych norm średnią zawartością fosforu (0,28% P2O5
przy 75% wody). Podobnie jak w oborniku z doświadczenia laboratoryj nego i tutaj nastąpiła znaczna mineralizacja organicznych związków fos forowych pomimo odmiennych warunków rozkładu (znacznie wyższa temperatura i mmiejsza zawartość fosforu). Organiczne związki fosforo we stanowiły bowiem w oborniku w yjściow ym 34%, a w rozłożonym ma
teriale 22%, przy czym najsilniejszej mineralizacji uległy również związ
ki estrowe (78%), a następnie fosfatydowe. Frakcja nukleoproteidowa wykazała natomiast raczej tendencje wzrostowe.
Dodatek fosforu do obornika zarówno w postaci superfosfatu, jak i krajowej mączki fosforytowej spowodował zahamowanie rozkładu es trowych związków fosforowych.
Rozpuszczalność k w a s u fosforowego w o bornik u p r z e fe r m e n t o w a n y m z d o d a tk ie m n a w o z ó w fo sfo ro w y ch
W tak przeferm entowanym oborniku oznaczono rozpuszczalny fosfor w 2% kw asie cytrynow ym oraz w wodzie. Otrzymane w yniki podano w tabl. 13.
T a b l i c a 11
Formy fosforu w oborniku przefermentowanym z nawozami fosforowymi Phosphorus forms in manure fermented with phosphate f e r t i l i z e r s
R o d z a j o b o r n i k a - K in d o f m a n u r e % *P2 0 ^ w s u c h e j m a s i e - i n d r y m a t t e r o g ó łe m t o t a l m i n e r a l n y m i n e r a l f o s f a -t y d o w y p h o s p h a -t i d e s e s t r o w y e s t e r s n u k l e i n o w y . n u c l e i c r a z em o r g a n i c z n y t o t a l o r g a n i e O b o r n ik p r z e d f e r m e n t a c j ą - M a n u r e b e f o r f e r m e n t a t i o n 7 , 2 4 , 7 0 , 3 0 1 , 3 5 0 , 8 5 2 , 5 O b o r n ik p o f e r m e n t a c j i - M a n u r e a f t e r f e r m e n t a t i o n 1 1 , 3 8 , 8 0 , 3 1 0 , 6 6 1 , 5 3 2 , 5 O b o r n ik + 0 ,3 5 % P 2 0 ^ m ą c z k i f o s f o r y t o w e j M a n u r e + 0 ,3 5 % P 2 0tj f r o m g o u n d r o c k p h o s p h a t e 2 7 , 2 2 4 , 8 0 , 2 9 0 , 7 5 1 , 3 6 2 , 4 O b o r n ik + 0 ,7 0 % P2 0^ m ą c z k i f o s f o r y t o w e j M a n u r e + 0 ,7 0 % P 2 0^ f r o m g o u n d r o c k p h o s p h a t e 3 7 , 2 3 4 , 9 0 , 2 9 0 , 7 5 1,26 2 , 3 O b o r n ik + 0 ,3 5 % P 2 0 ^ s u p e r f o s f a t u M a n u r e + 0 ,3 5 % P 2 0 j s u p e r p h o s p h a t e 2 7 , 4 2 5 , 1 0 , 3 0 0 , 7 1 1 , 2 9 2 , 3 O b o r n ik + 0 ,7 0 % P 2 0^ s u p e r f o s f a t u M a n u r e + 0 ,7 0 % P 2 0«j s u p e r p h o s p h a t e 3 9 , 8 3 7 , 4 0 , 3 6 0 , 8 0 1 , 2 4 2 , 4 O b o r n ik + 0 ,3 5 % P 2 0 ^ m ą c z k i f o s f o r y t o w e j + (N H ^ ^ S O ^ M a n u r e + 0 ,3 5 % P Ą f r o m g r o u n d r o c k p h o s p h a t e + ( N H ^ )2 S 0 4 2 3 , 0 2 0 , 4 0 , 2 9 0 , 8 0 1 , 5 1 2 , 6 P r z e d z i a ł u f n o ó c i p - 0 0 1 C o n f i d e n c e i n t e r v a l 0 , 7 9 0 , 7 4 0 , 0 2 0 , 0 9 - -P w o bo rn ik u p r z e fe r m e n to w a n y m z d o d at ki em na w o zów fo sf o r o w y c h 53 5
