B A R B A R A W O Y T O W IC Z
WSPŁYW O Ł O W IU N A A K U M U L A C J Ę A Z O T A N Ó W W G LE B IE
Zakład M ik ro b io lo gii Instytutu G leboznaw stw a i Chem ii R olnej A R w Lu blin ie
W S T Ę P
Działalność człowieka pow oduje zwiększanie się zawartości metali ciężkich w glebach. Głów nym źródłem skażenia gleby ołowiem jest gór nictwo metali, hutnictwo, nawożenie gleb ściekami oraz gazy spalinowe. O łów występuje w glebie w form ach mało ruchliwych i akumuluje się w powierzchniowych warstwach gleby. R i i h l i n g i T y l e r [3] w y kazali, że akumulacja m etali ciężkich może powodować wypieranie z kompleksów glebow ych i wypłukiwanie z gle b y m etali biologicznie czynnych, stwarzając ich niedobór w środowisku. Te niekorzystne fiz y kochemiczne zmiany gleby, a także bezpośrednie oddziaływanie form rozpuszczalnych m etali ciężkich na w rażliw e na nie drobnoustroje mogą zakłócać przebieg różnych procesów mikrobiologicznych.
Celem przeprowadzonych badań m odelowych było określenie stopnia akumulacji azotanów w glebach, do których wprowadzono ołów. N agro madzenie się azotanów było miarą intensywności procesów n itryfik acji i am onifikacji.
M A T E R IA Ł I M E T O D Y
Do doświadczeń użyto pięciu gleb pochodzących z różnych rejonów lubelszczyzny (tab. 1).
Glebę do doświadczeń modelowych, pobraną z w arstw y powierzch niowej (0-20 cm), suszono na powietrzu i przesiewano przez sito
0 0 1 mm. Do 20 g gleby wzbogaconej 0,2-procentową Dl-asparaginą
lub (N H 4)2S 0 4 dodawano ołów w form ie cetanu w ilości 10, 100 i 1000 ppm Pb. Inkubację prowadzono w ciągu 5 dni w 200-mililitrowych kol bach stożkowych w temperaturze 22°C przy 60% pojemności wodnej gleby, w trzech powtórzeniach. Po inkubacji dokonywano ekstrakcji azo tanów za pomocą 2-procentowego wodnego roztworu siarczanu glino- wo-potasowego (na 1 g gleby 5 ml roztworu). Po 1 godzinie wytrząsa nia ekstrakt sączono i oznaczano w nim azotany metodą brucynową [2].
T a b e l a 1
C h arak tery sty k a badanych g le b C h a r a c t e r is t ic s o f the s o i l s i n v e s t ig a t e d Nr p ro f i l u P ro f i l e No. Pochodzenie g le b y S o i l o r ig i n wytworzona z le s s u develo ped from lo e s s wytworzona z piask u developed from sand wytworzona z u - tv/orow le s s o w a - tych developed from lo e s s form ation s pH. KC1 4,9 5 ,4 5,6 4,0 6 ,7 5,5 Pojemność s o r p c y jn a - me/100 g g le b y S o rp tio n capacity-m e/100 g o f s o i l kwasowość h y d r o l i -tyczna h y d r o ly t ic a c i d it y 0,794 0,950 0,557 1,209 0,569 0,557 suma k a t i o nów zasad o wych sum o f b a s ic c a t io n s 7,933 8,250 5,267 1,433 5,583 4,850 c a łk o w ita pojemność so rp c y jn a t o t a l s o rp tio n c a p a c it y 8,721 9,200 5,824 2,642 6,152 5,537 Zaw artość w g le b i e Content in s o i l o f Pb ppm 22 23 56 42 15 N ogółem t o t a l N % 0,09 0,07 0,07 0,05 0,0 7 0,05 0,876 0 ,8 8 8 0,840 0,528 0,780 0,756 C:N 9 ,7 12,6 12,0 10,5 11,1 15,1
Próbka pobrana z p o le tk a d o św iad czaln ego Zakładu A g r o f iz y k i PAN, na którym zastosowano 18 kg/ha M agnaflocu /środek stru k tu ro tw ó rc zy /
The 3ample was taken from the ex p e rim e n ta l f i e l d o f the I n s t i t u t e o f A g ro p h y sic s, P o li s h Academy o f S cie n ce , on which 18 kg/ha o f U a g n a flo c / s t ru c tu r e -fo r m in g p r e p a r a tio n / were a p p lie d
W Y N I K I B A D A Ń I D Y S K U S J A
Poziom azotanów w badanych glebach z dodatkiem ołowiu był miarą intensywności procesów m ikrobiologicznych zachodzących w glebie w czasie je j inkubacji z substratem azotowym . N ajw iększe przyrosty azo tanów stwierdzano w glebach lessowych (tab. 2). Gleba piaszczysta (pro fil 4), mimo przyrostu azotu w czasie inkubacji, wykazała po zakończe niu doświadczenia najmniejsze ze wszystkich gleb bezwzględne w ar tości N 0 3“ . W yd aje się, że przyczyną małej wydajności badanych prze mian m ikrobiologicznych był kwaśny odczyn tej gleby. W glebie w y tw orzonej z utworów lessowatych (profil 6) przyrosty azotanów po in kubacji b yły niew ielkie, a w kombinacjach z w yższym i dawkami ołowiu obserwowano nawet zmniejszanie isię poziomu azotanów. Być może w y soki poziom w próbce w ziętej do inkubacji, pochodzącej spod sadu na wożonego mocznikiem, powodował zahamowanie nitryfikacjd w czasie doświadczenia. W glebie lessowej (p rofil 3) i piaszczystej (p rofil 4) aspa- ragina okazała się lepszym substratem dla produkcji azotanów niż siar czan amonu.
M odyfiku jący wypływ gleby na działanie ołowiu przedstawiają rys. 1 i 2. Po inkubacji z (N H 4) 2S 0 4 (rys. 1) w próbkach gleby lessowej
(pro-T a b e l a 2
Poziom azotanów w g le b a c h inkubowanych z /NH^/gSO^, a s p a ra g in ą i różnymi dawkami o ło w iu
L e v e l o f n i t r a t e s in s o i l s in cu bated w ith /NH^/gSO^, asp a ra gin e and v a rio u s do ses o f le a d
Hr p ro Pochodzenie Poziom w yjściow y / m Ą/ ^ 0 Ą A sp a ra g in a - A sp aragin e f i l u P ro f i l e No. g le b y O r ig i n o f NO" Ug/g g le b y */ I n i t i a l NO" jig / g o f s o i l dawki o ło w iu - ppm
le a d do ses in ppm dawki o ło w iu - ppm le a d do ses i n ppm s o i l 0 10 100 1000 0 10 100 1000 1 wytworzona z le s s u 7 ,3 119,0 213,5 204,5 182,0 8 3,7 95,2 72,2 66,8 2 developed from lo e s s 10,8 124,0 192,0 16 8 ,0 16 6 ,0 104,6 112,5 80,6 57,4 3 14,5 8 0 ,5 90,0 7 8,5 68,0 123,7 140,5 68,9 57,5 4 wytworzona z p iask u developed from sand 5,5 49,0 47,5 45,5 43,0 66,8 71,6 6 7 ,3 48,8 5 wytworzona z utwóróv/ l e s -12,3 165,0 172,5 159,0 145,0 107,3 125,3 100,9 91,5 6 sowatych developed from lo e s s form ation s 115,2 118,5 128,5 126,5 111,0 118,0 132,9 112,7 105,0
file 1 i 2) wszystkie dawki ołowiu stym ulowały tworzenie się azotanów,
coraz jednak słabiej w miarę wzrostu stężenia ołowiu. W pozostałych glebach ołów we wszystkich dawkach w yw ierał nieznaczny w p ływ na proces nitryfikacji. Dawka 10 ppm Pb powodowała na ogół słabą sty mulację, natomiast dawki 100 i 1000 ppm — niew ielkie zahamowanie nitryfikacji.
W e wszystkich glebach inku'bowanych z asparaginą (rys. 2) tw orze nie się azotanów było stymulowane (7-25% ) przez najmniejszą dawkę ołowiu. Dawki 100 i 1000 ppm Pb ham owały ten proces.
W próbkach inkubowanych z asparaginą ołów w w yższych dawkach powodował zawsze większe zahamowanie produkcji azotanów niż w kombinacjach z siarczanem amonu. W glebie lessowej (p rofile 1 i 2), gdzie proces n itry fik a c ji (N H 4)2S 0 4 był wyraźnie stym ulow any przez ołów, stwierdzono znaczne zahamowanie tego procesu w obecności aspa- raginy. Na podstawie tych zależności można przypuszczać, że wyższe dawki ołow iu -powodowały obniżenie alktywności am inofikatorów, przy czym wielkość tego działania uzależniona była od właściwości gleby. O hamowaniu przez ołów procesów m ineralizacji azotu w glebach do noszą także L i a n g i T a b a t a b a i ,[1].
O łów w form ie jonow ej w ystępu je w glebie o niew ielkich stężeniach, nawet gd y dostaje się do n iej w form ie rozpuszczalnej. T y 1 e r i in. [4] stw ierdzili, że w przybliżeniu 1/1000 część ołowiu dodanego do gleby
Rys. 1. Stym ulacja lub zaham owanie akum ulacji azotanów w glebach inkubow a- nych z (N H 4)2S 0 4 w obecności różnych dawek ołow iu
p r o f ile 1, 2 i 3 — g le b y w y t w o r z o n e z lessu , p r o f il 4 — g le b a w y t w o r z o n a z p ia sk u , p r o f il 5 — g le b a w y t w o r z o n a z u t w o r ó w le s s o w a ty c h
N ie uwzględniono w artości dla gleb y w ytw orzon ej z utw orów lessowatych (p ro fil 6), bow iem stężenie azotanów po inkubacji z w yższym i daw kam i ołow iu było
m niejsze niż w yjściow a ilość azotanów w glebie
Stim ulation or inhibition of the accumulation o f nitrates in soils incubated w ith (N H 4)2S 0 4 in presence of various lead doses
p r o file s l, 2 and 3 — so ils d e v e lo p e d fr o m loess, p r o f ile 4 — s o il d e v e lo p e d fr o m sand, p r o f ile 5 — so il d e v e lo p e d fr o m loe ss fo rm a tio n s . In F ig u r e s t h e r e w e r e n o t t a k e n in to c o n s id e ra tio n va lu e s fo r so il d e v e lo p e d fr o m loess fo rm a tio n s ( p r o f ile 6, as th e a c c u m u la tio n o f n itra te s
a ft e r in c u b a tio n w it h h ig h e r le a d doses w a s lo w e r th a n an in it ia l v a lu e o f n itr a te s
gliniastej jako octan występuje w form ie rozpuszczalnej, a więc prawie całkowicie zostaje wym ieniona na inne kationy. Pow oduje to wzrost pH.
W związku z tym, że następuje sorbcja ołowiu na cząstkach gleby, znaczna część jego jonów szkodliwie działających na komórki drobno ustrojów zostaje w yelim inowana z roztw orów glebowych. Dlatego dzia łanie ołowiu na przemiany biologiczne w glebie odbywa się w dużym stopniu w drodze pośredniej, przez zm iany fizykochem iczne środow i ska. Reakcja poszczególnych grup drobnoustrojów glebow ych na zm ia ny w środowisku zależeć będzie od ich właściwości fizjologicznych.
Rys. 2. Stym ulacja lub zaham owanie akum ulacji azotanów w glebach in k u b ow a- nych z asparaginą w obecności różnych daw ek ołow iu
Stim ulation or inhibition of the accumulation o f nitrates in soils incubated with, asparagine in presence of d ifferen t lead doses
Interesujące w ydaje się zjawisko zwiększonego nagromadzenia się azotanów w glebie lessowej (profile 1 i 2) po dodaniu do niej ołowiu. Zjaw isko stym ulacji n itry fik a cji przez duże dawki ołowiu (10 i 25 tys. ppm) obserwował T y l e r i in. [4] w gliniastej glebie łąkowej. Na pod stawie doświadczeń m odelowych autor ten przypuszcza, że powodem wzm ożonego gromadzenia się azotanów może być w ypieranie przez ołów jon ów amonowych z kompleksów sorpcyjnych gleby, a tym samym leps'ze zaopatrzenie w substrat n itryfikatorów .
W zm ożenie aktywności n itryfik atorów po dodaniu do gleby ołow iu może być także w yw ołane faktem, że metal ten, wchodząc w kom plek sy z minerałami ilastym i i substancją organiczną gleby, powoduje uwal nianie się kationów stym ulujących proces n itryfikacji.
L IT E R A T U R A
,[1] L i a n g C. N., T a b a t a b a i M. A .: E ffects o f trace elements on nitrogen m ineralisation in soils. Environ. Pollut. 12, 1977, 141-147.
;[2] N o w o s i e l s k i О.: M etod y oznaczania potrzeb nawożenia. P W R iL , W arsza w a 1974, 176.
J3] R ü h 1 i n g A., T y 1 e r G.: H e a v y m etal pollution and decom position o f spruce needle litter. O IK O S , 1973, 24, 402-416.
[4] T y l e r G., M ö r n s j ö B., N i l s s o n B.: E ffects o f cadmium, lead, and sodium on nitrification in a m ull soil. Plan t and S oil 40, 1974, 237-242.
Б. В О Й Т О В И Ч В Л И Я Н И Е С В И Н Ц А Н А А К К У М У Л Я Ц И Ю Н А Т Р А Т О В В П О Ч В Е Лаборатория микробиологии Института почвоведения и агрохимии, Сельскохозяйственная академия в Лю бли не Р е з ю м е В м одельны х опытах исследовано влияние свинца на образование нитратов •в пяти обрабатываемых почвах. Образцы почвы бы ли обогащ ены сульф атом аммония или аспарагином и к ним добавляли ацетат свинца в дозах эквива лентн ы х 10, 100, 1000 мкг Рв почвы. Свинец оказы вал незначительное влияние на аккум уляцию нитратов, если внесен бы л сульф ат аммония. В присутствии органического вещества (аспараги на) свинец при повыш енных дозах тормозил накопление нитратов. В . W O Y T O W IC Z L E A D E F F E C T O N T H E A C C U M U L A T IO N OF N IT R A T E S IN S O IL La b ora tory of M icrobiology, Departm ent of Soil Science and A gricu ltu ra l
Chem istry, A gricu ltu ra l U n iversity of Lublin
S u m m a r y
In m odel experim ents the lead effe c t on the form ation of nitrates was in v e stigated in fiv e cultivated soils. Soil samples w ere enriched in ammonium sulphate or asparagine and lead acetate was added to them in the doses corresponding w ith 10, 100 and 1000 ppm o f Pb.
Lead exerted an insignificant effe c t on the accumulation o f nitrates, when the substrate was ammonium sulphate. In presence of an organic substrate (asparagine) lead applied in higher doses inhibited the accumulation of nitrates.
JDr Barbara W o y to w lcz In sty tu t G lebozn a w stw a 1 C h em ii R o ln e j A R Lu blin , ul. Leszczyń skiego 7
