LEON MICHAJLUK
PORÓWNANIE METOD ILOŚCIOWEGO OZNACZANIA PRÓCHNICY W GLEBACH
K ated ra G leb o zn a w stw a W SR P ozn ań
W celu scharakteryzowania gleb pod względem żyzności trzeba ko niecznie oznaczyć zawartość próchnicy. Sprowadza się to bądź do ilościo wego oznaczania С organicznego i przy użyciu odpowiedniego ściśle teoretycznego mnożnika do wyliczenia procentowej zawartości próchnicy, bądź też do oznaczenia próchnicy na drodze wyżarzenia badanej próbki.
Oznaczenie С organicznego jest oparte na dwóch wariantach. Pierw szy to oznaczanie С na drodze klasycznych metod analizy elem entarnej, to
znaczy oznaczeniu C 02 powstałego przy spalaniu na drodze suchej lub
mokrej bądź na zdolności utleniania się tych związków przy użyciu odpowiednich utleniaczy i w yliczeniu stąd zawartości С organicznego. Przy tej metodzie należy uwzględnić w pływ związków m ineralnych, m ogących ulegać utlenianiu, jak i charakter samej próchnicy, która za wierając poza С również N i S może zmieniać charakter utlenienia.
Druga metoda to bezpośrednie oznaczanie próchnicy na drodze ozna czenia strat przy żarzeniu. Jest to metoda bardzo przydatna do seryjnych oznaczeń i niejednokrotnie bardziej dokładna od innych metod oznacza nia C, jednakże nie dająca się zastosować przy obliczeniu stosunków C:N. Celem pracy było porównanie kilku m etod oznaczania С organiczne go, opartych na utlenianiu, do seryjnych oznaczeń w warunkach labora toryjnych oraz wyznaczenie metody najbardziej dokładnej i szybkiej w oznaczeniach oraz metodę żarzeniową z uwzględnieniem czasu, na- ważki i tem peratury żarzenia. Przy m etodach oksydom etrycznych za stosowano substancje wzorcowe o znanym składzie chemicznym.
Spośród różnych metod ilościowego oznaczania próchnicy wybrano kilka metod oksydom etrycznych, a mianowicie:
— metoda Liechterfelda z użyciem ln i 2n K2Cr207 jako środka utle
niającego. Stosunek K2Cr207 : H2S 04 jak 1 : 1. Ogrzewanie 2-godzinne
M etody ilościow ego oznaczania próchnicy w glebach 187
— metoda Reuterberga i Kremkusa. Środek utleniający 2n K2Cr20 7,
czas ogrzewania — 3 godziny, stosunek K2Cr207 : H2S 04 jak 1 : 1,6, od-
miareczkowanie siarczanem żelazawym;
— metoda Springera i K lee. Środek utleniający 2n K2Cr20 7, czas
ogrzewania — 10 minut na siatce w lekkim wrzeniu, stosunek K2Cr207 :
: H2S 04 jak 1 : 1,3;
— metoda W alkleya i Blacka. Środek utleniający ln K2Cr20 7, sto
sunek K2Cr207 : H2S 04 1 : 2 , w ykorzystuje się ciepło rozcieńczenia kwasu
siarkowego po 1/2 godzinie miareczkowania siarczanem żelazawym;
— metoda Iszczerikowa. Środek utleniający 0 ,ln K M n 04 w środo
wisku kwaśnym od H2S 0 4. Czas ogrzewania — 40 minut na siatce
w lekkim wrzeniu i 1 godzina na łaźni wodnej.
T a b l i c a 1
Skład mechaniczny Dadanych próbek glebowych w %
Woda h ig r . % Zawartość f r a k c j i w % c z .z ie m . Czę Czę Numer próbki G łębokość pobrania próbki Poziom 0,0 02 0,002-0,005 0,005-0,02 00 0 0 ГО 1 0 , 05- о д о д -1,0 ś c i s p ła -w ia l-ne ś c i Py ł o we P ia sek Grupa mechaniczna cm mm
1 0-4 Ao/A-j 1,43 n ie oznac:zano warstwa p r z e j
ściow a 2 4-8 A1 1,27 2,5 4 , 0 6,5 6,0 11,0 70,0 13,0 17,0 70,0 p ia s e k g l i n i a s t y le k k i 3 23-35 V A2 0,48 1,5 1,0 4 ,0 4 ,5 10,6 78,5 6,5 15,0 78,5 p ia s e k s ła b o - g l i n i a s t y 4 0-3 A1 1,32 6,0 4 ,5 9,5 9,5 15,5 55 ,0 20,0 25 ,0 55,0 g l . l e k . s i l n i e s p .p y l . 5 0-5 A1 1,98 4 ,0 6,0 7,5 10,5 17,5 54,8 17,5 28,0 54,5 p ia s e k g l i n i a s t y mocny p y l. 6 20-25 a1/ a 2 0,77 3 ,5 6,0 6 ,0 7 ,0 14,5 63,0 15,5 21,5 63,0 p ia s e k g l i n i a s t y mocny 7 0-5 A1 1,61 2,5 2,5 6,5 12,0 15,5 61,0 11,5 27,5 61,0 g l .l e k k a s i l n ie s p .p y l . 8 0-5 A1 1>30 7,0 3 ,0 8 , 0 11,0 21,0 50,0 18,0 3 2,0 50,0 p ia s e k g l i n i a s t y mocny p y l. Próbki pobrano w B iałow iesk im Parku Herodowym
Do wszystkich oznaczeń użyto 8 próbek glebowych bezwęglanowych
o różnym składzie m echanicznym (tabl. 1). W tych próbkach oznaczono niektóre własności chemiczne gleb. W wyciągu 20% HC1 .podano jedynie
zawartość F02O3 jako związku mogącego wpłynąć na wyniki oznaczeń
metodą oksydom etryczną (tabl. 2).
Do oznaczeń oksydom etrycznych użyto substancji wzorcowych o zna nej zawartości С i N, a mianowicie:
— benzydyna C12H i2N2 — С 78,23%, N 15,20% (p.a. Mercik),
— N -acetylo-p-toluidyna C9Hu ON — С 72,46%, N 9,31 (p. a. Mercik),
— sól zasadowa czterooctanu etylenodw uam iny Ci0H14O8N2Na22H2O — С 32,26%, N 7,52°/o (p.a. Mercik),
— syntetyczny kwas hum inowy z utleniania hydrochinonu С 56,7%. Uzyskane w yniki zestawiono w tablicach. Tablica 3 przedstawia rozkład substancji organicznej w różnych temperaturach. Jak widać, w tem pe raturze 300°C tylko część substancji organicznej ulega rozkładowi. Tem peratura 400°C zapoczątkowuje bardzo silny rozkład substancji organicz nej prowadzący przypuszczalnie do rozkładu humin. Przy temperaturze 500°C jedna godzina wystarcza dla prawie całkowitego rozkładu sub stancji organicznej w na ważkach około 2 g gleby. W ciągu 3 godzin temperatura ta powoduje rozkład substancji organicznej w naważkach większych bez względu na jej ilość.
Podwyższenie tem peratury bądź przedłużenie czasu daje wyniki różniące się nieznacznie, a różnice te mogą wynikać z rozkładu bądź zmian w substancji mineralnej gleby, a nie z niecałkowitego rozkładu substancji organicznej gleby.
Przy oznaczaniu węgla organicznego metodą oksydom etryczną stw ier dzono (tabl. 4) powtarzalność wyników przy czterech pierwszych m e todach. Metoda manganometryczna jedynie przy ogrzewaniu na łaźni wodnej daje w yniki powtarzalne. Przy ogrzewaniu na siatce w yniki nie są zgodne i przy dużych zawartościach węgla różnią się znacznie m iędzy sobą.
Porównując otrzymane wyniki dla substancji wzorcowych można stwierdzić, że najlepsze uzyskuje się przy metodzie Springera i Klee. Metoda W alkleya i Blacka daje wyniki niższe niż metoda Lichterfelda.
Wartości otrzym ane przy metodzie Lichterfelda są uzależnione od tem peratury łaźni wodnej i czasu ogrzewania, a nie zależą od normal ności K2Cr20 7.
T a o l i c a 2
H iektóre w ła sn o śc i ch ea iczn e о-оьпусп {.róDe* ^ eo o w y cn
188 L. M ichajluk Nr pró b- k i fH Ctjółea r e 2 0^ w HC1 г л - s у huißinov.e A.wasy nymatoiLe^a-nowe bitum iny i wosrfi H20 ŁC1 % 1 4 , 2 D tO 0 ,547 0 ,4 5 3 ,7 5 6 0 ,3 1 4 0 ,8 3 2 4 ,3 5 ,7 0 ,0 9 6 0 ,5 4 0 ,4 4 0 0 ,0 8 2 0 ,1 7 3 5 ,0 4 ,7 0,0 3 6 0 ,5 6 0, 1 0 6 0 ,0 0 9 0 ,0 9 4 4 ,7 •2 , 8 0 ,1 3 9 Д.О. 0 ,6 1 9 0 ,0 5 2 0 ,2 3 5 4 , 8 4 ,0 - 0 ,2 7 2 0 ,6 0 1, 0 0 6 0 ,1 4 1 0 ,2 6 6 5 ,2 4 ,o 0 ,0 3 3 0 ,9 0 0 ,0 9 4 0 ,0 0 2 0 ,0 7 7 4 , 2 3 ,7 0 ,189 0 ,7 3 0 ,6 8 0 0 ,0 4 1 0 ,2 4 8 4 , 1 3 ,4 0 ,Ъ 2 0 ,3 9 0 ,9 4 6 0 ,2 1 4 0 ,3 7
T a b l i c a 3 S tr a ty p rzy su sz e n iu i ż a rz e n iu w różnych tem peraturach i różnym c z a s ie
w p rocen tach p o w ie tr z n ie suchej g le b y
Próbka 100° 200° 300° 400° 500° 600° 1“ 2 h 3 h l h 2h 3h l h 2h 3h l h 2h 3 h l h 2h 3h l h 2h 3h 1 . 2 g 5 g 2 ,7 3 2 ,5 4 2 ,7 6 2 ,5 8 2 ,7 9 2,60 5 ,2 1 2 ,6 3 5 ,3 7 2 ,7 7 5 ,6 9 2 ,7 9 5 ,7 7 4 ,7 5 5 ,8 2 4 ,7 7 5 ,8 5 4 ,7 9 18 ,7 9 18,57 1 8 ,9 2 1 8 ,6 5 1 3 ,1 7 1 8 ,8 2 2 0 ,3 2 2 0 ,2 0 2 0 ,6 2 2 1 ,0 4 2 1 ,4 5 2 1 ,4 2 21 ,4 7 2 1 ,5 1 2 1 ,4 8 2 1 ,5 6 2 1 ,5 1 2 1 ,5 8 2 . 2 g 5 g 0 ,8 9 0 ,9 3 0 ,9 5 0 ,9 8 1,1 2 1 ,0 0 1 ,5 4 1 ,4 6 1 ,6 4 1 ,5 9 1 ,7 4 1,7 7 1,9 8 2 ,6 1 2 ,9 8 2 ,8 8 3 ,6 8 2 ,9 3 4 ,1 1 4 ,0 9 4 ,2 9 4 ,1 2 4 ,3 6 4 ,1 2 4 ,3 9 4 ,2 3 4 ,4 0 4 ,2 4 4 ,4 1 4 ,2 7 4 ,4 2 4 ,2 8 4 ,4 2 4 ,2 8 4 ,4 2 4 ,2 9 3 . 2 g 5 g 0 ,2 9 0 ,2 9 0 ,5 7 0 ,5 8 0 ,6 5 0 ,6 5 0 ,7 0 0 ,7 5 0 ,7 8 0 ,7 9 0 ,8 4 0 ,8 0 0 ,8 5 0,8 7 0 ,9 6 0 ,9 4 1 ,0 1 1 ,0 2 1 ,6 0 1 ,3 3 1 ,6 1 1 ,3 5 1 ,6 1 1,3 8 1,6 5 1 ,5 2 1 ,68 1,5 4 1 ,6 8 1 ,57 1 ,6 9 1 ,6 3 1 ,7 0 1 ,6 6 1 ,7 0 1 ,6 8 4 . 2 g 5 g 0 ,8 7 0 ,9 4 1 ,0 3 0 ,9 8 1,23 1,08 1 ,4 3 2 ,9 1 1 ,9 3 3 ,2 4 2 ,1 5 3 ,7 7 3 ,0 1 4 ,0 7 3 ,1 3 4 ,1 1 3 ,1 5 4 ,1 4 3 ,3 7 4 ,2 5 3 ,8 1 4 ,2 6 3 ,9 6 4 ,2 7 4 ,1 8 4 ,4 7 4 ,3 1 4 ,4 8 4 ,3 4 4 ,5 0 4 ,5 4 4 ,6 3 4 ,5 9 4 ,6 5 4 ,6 1 4 ,6 6 5 . 2 g 5 g 0 ,8 1 0 ,8 5 0 ,9 1 0 ,9 0 1 ,6 1 1,05 1 ,8 5 1 ,5 3 1 ,9 5 1 ,7 4 2 ,6 3 1 ,7 9 2 ,5 8 2 ,9 9 4 ,0 3 3 ,0 7 4 ,5 0 3 ,1 7 5 ,4 3 5 .4 7 6,06 5 ,7 1 6 ,1 7 5 ,8 3 6 ,3 5 6 ,1 0 6 ,3 7 6 ,1 4 6 ,4 6 6 ,1 6 6 ,5 2 6 ,2 4 6 ,5 9 6 ,3 2 6 ,5 9 6 ,3 4 6 . 2 g 5 g 0,60 0 ,5 9 0 ,6 6 0 ,6 2 0 ,6 9 0,6 5 0 ,7 4 0 ,7 5 0 ,7 9 0 ,7 8 1 ,1 9 0 ,8 1 1 ,3 1 0 ,9 2 1 ,3 5 0 ,9 7 1 ,3 6 1 ,0 5 1 ,5 9 1 ,1 5 1 ,6 2 1 ,1 7 1 ,6 7 1 ,1 9 1 ,8 5 1 ,4 1 1 ,8 7 1 ,4 4 1 ,8 9 1 ,6 2 1 ,9 7 1 ,8 0 2 ,0 1 1 ,8 7 2 ,0 2 1 ,8 8 7 .2 g 5 g 1 ,1 5 1 ,3 3 1 ,1 9 1 ,3 9 1,33 1,43 1 ,8 3 2 ,0 3 1 ,9 5 2 ,1 4 2 ,0 5 2 ,1 8 2 ,2 0 2 ,2 8 2 ,2 8 2 ,3 8 2 ,3 3 2 ,4 1 4 ,4 9 5 ,2 3 5 ,0 2 5 ,3 3 5 ,2 6 5 ,5 1 5 ,9 5 5 ,7 4 6 ,1 1 5 ,7 5 6 ,1 3 5 ,7 8 6 ,1 9 5 ,9 5 6 ,2 0 6 ,0 1 6 ,2 0 6 ,0 2 8 .2 g 5 g 1 ,0 0 1 ,2 6 1 ,1 2 1 ,3 1 1,13 1,34 1 ,7 4 1 ,8 7 1 ,7 6 1 ,8 8 2 ,0 7 1 ,9 9 2 ,7 4 1 ,9 2 2 ,8 1 1 ,9 4 2 ,8 5 1 ,9 6 4 ,7 7 4 ,7 0 5 ,0 5 5 ,2 2 5 ,2 1 5 ,3 7 5 ,5 8 5 ,5 0 5 ,5 9 5 ,5 8 5 ,8 0 5,58. 5 ,9 6 5 ,6 6 5 ,9 8 5 ,8 1 5 i 98 5 ,8 5 Metod y il o śc io w e g o o z n a c z a n ia p r ó c h n ic y w g le b a c h
Zawartość С w s ta n d a tc ie (A - E) oraz w różnych próbkach glebow ych metodami oksydometrycznymi w procen tach s.m . T a b l i c a 4 S u b s ta n cje wzorcowe lu b nr próbki Metoda L ic h te r fe ld a Metoda iiau tenber- ßa i kremku- sa Metoda Sp rin g e r a i Klee Metoda W alkleya i Blacka Metoda Iszczerik ow a Zawartość t e o r e t y c z ny С % ln 2п к2Or 2^7 40 minut na s i a t c e i godz ina na ła ź n i wodnej 1 ß 2 ß 1 ß 2 ß benzydyna 75,5Ь 7ь,Ь7 7 2 ,5 0 77,25 77,20 8 0 ,5 1 70,85 9 0 ,4 7 8 2 ,4 5 70,23 N -a c e ty lo -p -to lu id y n a 57,67 61;,80 5 9,14 66 ,5 3 0 8 ,5 0 75,15 5 8 ,8 3 79,14 7 6,35 72 ,4 6 L aktoza 5 6 ,3 6 58,24 56,89 58,91 40,96 42,22 5 4 ,6 2 4 9 ,3 0 4 6 ,4 8 4 2 ,1 0
W ersen ian sodu 24 26,72 24,77 26,9 6 51,17 3 5 ,4 0 26,62 5 9 ,5 4 5 5 ,4 5 3 2 , 2 6
Kwas huminowy sy n tety czn y 4 9 ,4 0 5 5 ,7 1 5 0 ,5 9 5 6 ,5 1 5 6 , 5 6 5 6 ,8 9 4 8 ,8 2 6 4 ,9 3 6 2 , 2 1 5 6 ,7 0
1 8 ,8 5 9 ,6 8 9 ,0 3 9 ,6 9 9 ,7 5 10,34 8 ,4 9 1 3 ,7 5 13 ,1 4 2 1 ,5 6 1 ,9 3 1 ,6 3 1 ,9 2 1 ,9 1 1,93 1 ,6 5 3 ,1 7 3 ,2 0 3 0,3 9 0 ,5 8 0,45 0 ,5 8 0 ,6 7 0 ,7 2 0 , 5 0 1 , 2 6 1 ,0 6 4 1 ,5 9 1 ,8 9 1,63 1 ,8 4 2 ,0 5 2, 16 1 , 6 6 3 ,2 3 2 ,8 9 i) 2,77 2 , 9 6 2 ,8 8 2 ,9 6 5 , 1 2 3 ,1 5 2 ,5 0 3 ,4 3 3 ,1 3 6 ' 0,87 1, 01 0, 8 6 1 ,0 5 0 ,9 8 1 ,1 3 0 ,8 4 1 ,8 7 1,63 7 2 ,8 6 3 ,0 9 2 ,9 3 3 ,2 5 3 ,1 5 3 ,3 2 2 ,9 4 4 ,3 7 3 ,6 7 8 1,8 8 2 ,1 5 1,97 2 ,3 9 2 ,6 9 2 ,7 9 2 ,2 5 3 ,4 2 3 ,2 0 19 0 L . M ic h a jl u k
Metody ilościow ego oznaczania próchnicy w glebach 191
Porównując oznaczenia węgla organicznego w glebach oksydom e- trycznie z wynikam i uzyskanym i metodą żarzeniową przy zastosowaniu mnożnika 1,72 można stwierdzić, że w e wszystkich prawie przypadkach wyniki są za niskie. Można to tłum aczyć bądź w ytw orzeniem związków organiczno-m ineralnych, odpornych na działanie środków utleniających, bądź nieodpowiednim mnożnikiem stosowanym przy przeliczeniu węgla na próchnicę, bądź rozkładem związków mineralnych przy żarzeniu i podwyższeniu przez to procentowej zawartości próchnicy.
W N IO SK I
1. Temperatura 500°C jest wystarczająca do rozkładu substancji
organicznej i w yniki uzyskane przy tej temperaturze mogą być porów nywane z wynikam i oksydom etrycznym i.
2. Przy dokładniejszym zbadaniu temperatur krytycznych wydaje się m ożliwe oznaczenie poszczególnych frakcji próchnicy metodą żarze niową przy stałej temperaturze.
3. Z metod oksydom etrycznych utlenianie za pomocą K2Cr207 daje
wyniki podobne i przy użyciu odpowiedniego mnożnika nadawałyby się do seryjnych oznaczeń w ęgla organicznego. Odmiareczkowanie niezu-
żytego K2Cr207 jodometrycznie bądź przy użyciu F e S 04 daje wyniki
zgodne.
4. Metoda manganometryczna z ogrzewaniem na łaźni wodnej przy odpowiednim mnożniku m ogłaby znaleźć zastosowanie do oznaczania
próchnicy, ze względu jednak na łatwość samoredukcji K M n 04 w ydaje
się, że trudne byłoby utrzym anie średniego współczynnika przelicze niowego. JI. М И Х А Й Л Ю К С РА В Н Е Н И Е М ЕТОДОВ КОЛ ИЧ ЕС ТВЕН Н О ГО О П РЕДЕЛЕН И Я ГУМУСА В ПОЧВЕ К а ф е д р а П о ч в о в е д е н и я П о з н а н с к о й С е л ь с к о - х о з я й с т в е н н о й А к а д е м и и Р е з ю м е С равнивали 5 ок си ди м етри ч еск и х (ок и сли тельно-востановительны х) методов количествен ного оп р едел ен и я гум уса с методом сухого сж игания. А н ал и зи р о вали 8 образцов почв и 5 вещ еств эталонов. С ухое сж и ган и е проводили в р азл и ч н ы х у сл о в и я х (температуры , время, н а в еск а почвы). Т ем пература 500° в теч ен и е 3 часов была вп олн е достаточн а для
192 L. Michajluk полного р а зл о ж ен и я органического вещ ества лю бой навески. П олучен н ы е р е зультаты ок азали сь сравнимы с определениям и по оксидим етрическим м ето дам. О кисление с помощ ью К0СГ-2О7 (в 4 м етодах) давало хор ош ую повторимость оп р едел ен и й и с х о ж и е результаты . Эти методы при соответственны х м н о ж и т е л я х пересч ета м огли -бы быть прим енены дл я сери й н ы х (массовы х) оп р едел ен и й органического углерода. О к исление с помощ ью КМПО4 при огревании на водяной бан е могло бы найти п рим ен ение в о п р едел ен и я х гумуса, однако ввиду сам овосстановлен ия КМПО4 бы ло бы слиш ком трудно сохранить средний м н ож и тел ь пересчета. L . M I C H A J L U K
C O M PA R ISO N OF Q U A N T IT A T IV E M ETH O D S OF H U M U S D E T E R M IN A TIO N
C h a i r o f S o il S c i e n c e , C o l l e g e o f A g r i c u l t u r e , P o z n a ń S u m m a r y
F iv e o x id im etric (i.e. ashing) m ethods fo r q u a n tita tiv e h um us d eterm in a tio n w ere com pared. In addition to the so il sam p les, 5 organ ic su b sta n ces of k n o w n com p osition w e r e used.
A sh in g w a s p erform ed un d er d iffe r e n t con d ition s (tem p eratu re, duration, sam p le w eig h t).
R ep rod u cib le resu lts w ere ob tain ed w ith chrom ate d eterm in a tio n , irrep ro d u - cib le on es w ith p erm a n g a n a te d eterm in ation .
A ch a ra cteristic tem p era tu re of 300° and 400° w a s esta b lish ed for ashing. T he tem p era tu re of ö0 0c w a s fou n d a b so lu tely su ffic ie n t fo r com p lete h u m u s d e com p osition w ith o u t regard to w e ig h t of sam p le.
