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
O LG IERD N O W O SIEL SK I, PIO T R SK Ł O D O W SK I
ŁĄCZNE OZNACZANIE DOSTĘPNYCH PIERWIASTKÓW W GLEBIE ZA POMOCĄ ASPERGILLU S NIGER. MAGNEZ I CYNK
Z akład C hem ii R oln iczej SGGW W arszaw a
W poprzedniej pracy stwierdzono, że stosując pożywkę nie zawiera jącą jednocześnie fosforu i potasu można za pomocą jednej próby z A s pergillus niger oznaczać zasobność gleb w dostępne formy obu tych pier wiastków [1]. Jeśli plon grzybni na takiej pożywce z badaną glebą jest du ży, wówczas gleba jest zasobna w oba pierwiastki, jeśli zaś jest mały, wówczas gleba jest uboga w jeden lub oba pierwiastki. Po w yglądzie grzyb
ni i zarodnikowaniu można poznać, który pierwiastek bardziej ogranicza plon, a z krzywej wzorcowej można odczytać, ile zawiera go gleba.
Sądzono, że w analogiczny sposób można będzie oznaczyć zasobność gleb w mikroskładniki. W tej pracy zajęto się m ożliwością łącznego ozna czania dostępnego m agnezu i cynku. W zwiiązku z tym przeprowadzono badania nad metodyką łącznego oznaczania tych pierwiastków, prześle dzono współdziałanie różnych ich stężeń na wzrost i wygląd grzybni oraz porównano w yniki łącznego oznaczania tych pierwiastków w glebie z w y nikami oznaczania ich oddzielnie.
B A D A N IA N A D SK Ł A D E M PO ŻY W K I DO ŁĄC ZNEG O O Z N A C Z A N IA M A G N EZ U I C Y N K U
Aby móc oznaczać w jednej próbie oba pierwiastki, należy uzyskać pożywkę nie zawierającą ich. W w yniku przeprowadzenia licznych prób usta'lono, że pożywkę dostatecznie wolną od magnezu i cynku można spo rządzić rozpuszczając w litrze wody redystylowanej w szkle:
— 50 g sacharozy cz., — 2,5 g K N 0 3 d.a., — 2,5 g KH2P 0 4 d.a., — 1,0 g N a2S04 d.a.,
440_______________________ O. N o w o sie lsk i, Р. S k ło d o w sk i
— 1,0 g kwasu cytrynow ego d.a.,
— 2,5 ml mikropożywki wolnej od cynku [2].
Zależność m iędzy plonamd grzybni a stężeniem magnezu i cynku w tej pożyw ce przy 50 jej ml ii naczyniach o 0 5 cm (rys. 1 b i 2 b) przedstawia się podobnie jak w przypadku pożywek tylko dla magnezu lub tylko dla cynku [2, 3]. Wzrost plonów grzybni pod w pływ em wzrostu stężenia m
ag-R ys. 1. C zułość i zakres m eto d y ozn acza nia M g w za leżn o ści od stę ż e n ia p o ż y w
ki i śred n icy n aczyn ia
a — 0 7 c m — 2 - k r o t n e s t ę ż e n i e , b — 0 5 c m , 1 - k r o t n e s t ę ż e n i e
S e n sitiv ity and range of Mg d e te r m i n ation m ethod as in flu en ced by n u trien t so lu tio n con cen tration and con tain er d ia
m eter
a — 0 7 c m , c o n c e n t r a t i o n 2 X , b — 0 5 c m , c o n c e n t r a t i o n I X
R ys. 2. C zułość i zakres oznaczania c y n ku w za leżn o ści od s tę ż e n ia p o ży w k i
i śred n icy n aczyn ia
O b j . p a t r z r y s . 1
S e n s itiv ity and ran ge of Zn d ete r m in a tion m ethod as in flu en ced by n u tr ie n t so lu tio n co n cen tra tio n and co n ta in er'd ia -
m eter
E x p l . s e e F i g . 1
nezu i cynku w pożywce uznano za niedostateczny dla łącznego oznacza nia i dlatego spróbowano zwiększyć czułość i zakres m etody przez zasto sowanie pożywki o podwójnym stężeniu składników d naczyń o w iększej średnicy (zlewki Schotta — 7 cm). W w yniku tego zakres m etody i czu łość wzrosły niem al dwukrotnie (rys. 1 a i 2 a). Przyjęto więc, że do łącz nego oznaczania należy stosować pożywkę dwukrotnie stężoną i naczynia 0 0 7 cm.
D ostęp n o ść p ie r w ia s tk ó w w g leb ie u sta la n a m eto d ą A. ni ger 441
Wzorzec do łącznego oznaczania sporządzono zwiększając w pożywkach wzorca jednocześnie stężenie m agnezu i cynku w takim stopniu, aby stę żenia obu pierw iastków powodowały podobny wzrost plonów grzybni. P o niżej zamieszczono przykład takiego wzorca:
S tężen ie w p ożyw ce P lon s. m .
Mg Zn grzybni m g/50 m l y/50 m l m g 0 0 0 0,05 0,5 282 0,1 1,0 405 0,2 2,0 761 0,4 3,0 1210 0,6 5,0 1736 W SPÓ Ł D Z IA Ł A N IE R ÓŻNYCH STĘZEN M A G N EZ U I C Y N K U N A P L O N Y G R ZY B N I
Aby poznać możliwość ilościow ego oznaczania pierwiastka ograniczają cego plony usiłowano stwierdzić, czy ogranicza on plon jednakowo, nieza leżnie od stężenia drugiego pierwiastka nie będącego w minimum. W tym
T a b l i c a 1
Wpływ różnych wzajemnych stężeń magnezu i cynku w pożywce na plon grzybni A. niger
Influence of d iffe r e n t re c ip r o c a l magnesium and zinc concentrations in n u trien t so lu tio n on the y ie ld s of
A. n iger mycelium Do 50 ml pożywki dodano: To 50 ml o f n u tr. so lu tio n was added: Plon s.m. grzybni •Dry mycelium y ie ld s mg Zn /ig Mg "mg 0 ,0 0,5 361 - 414 0,5 0,075 257 - 335 0,5 0 ,5 582 - 582 1 ,0 0 ,1 376 - 395 2 ,0 0,2 753 - 759 3 ,0 0,4 1216 - 1259 5 ,0 0 ,0 0 - 0 5 ,0 0 ,1 403 - 409 .5,0 0,5 1438 - 1453
celu badano w p ływ różnych wzajem nych stężeń magnezu i cynku w po żyw ce na plony grzybni rozwijającej się w warunkach opisanych wyżej. Z uzyskanych danych, których część dla przykładu przedstawiono w tabl. 1,
442 O. N o w o sie lsk i, Р. S k ło d o w sk i
wynika, że plon grzybni zależy wyłącznie od pierwiastka znajdującego się w minimum.
Wniosek ten potwierdziły także wyniki doświadczenia, w którym grzyb rósł na pożywce ze wzrastającymi stężeniam i magnezu przy m ałym i du żym stężeniu cynku w pożywce. Okazało się, że jeśli cynk ograniczał plon grzybni, to niezależnie od stężenia magnezu w pożywce plon był jednako wo m ały — około 300 mg (rys. 3).
R ys. 3. W p ły w w z ra sta ją cy ch stężeń m agn ezu na plon grzyb n i A . niger przy
m a ły m (0,5 y/50 ml) i dużym (10.0 y/50 m l) stężen iu cy n k u w p o ży w ce In flu en ce of in crea sin g Mg c o n cen tra tion s on m y c e liu m -y ie ld s of A . niger at
la w (0,5 y/50 ml) and high (10,0 y/50 m l)
Zn con cen tration in n u trien t so lu tio n Na podstawie uzyskanych w yników można przypuszczać, że (ilościowe oznaczanie pierwiastka ograniczającego plon grzybni jest, przynajmniej w przypadku pożywek bez gleby, możliwe.
W SP Ó Ł D Z IA Ł A N IE RÓŻNY CH STĘŻEŃ M A G N EZU I C Y N K U N A W Y G LĄD G R Z Y B N I
Wygląd grzybni przy niedoborach tylko m agnezu lub tylko cynku opi sano już w poprzedniej pracy [4]. W niniejszej pracy obserwowano w pływ wzajem nie różnych niedoborów m agnezu i cynku jednocześnie na wygląd grzybni rozwijającej się w warunkach ustalonych dla łącznego ozna czania.
Przy m ałych stężeniach cynku a w iększych m agnezu obserwuje się typowe objawy głodu cynku (grzybnia śluzowata, pokryta czarnymi w y sepkami zarodników). Przy małych stężeniach m agnezu i dużych stęże niach cynku w pożywce grzybnia jest szaromatowa, zupełnie pozbawiona zarodników. Przy m ałych stężeniach jednocześnie magnezu i cynku grzybnia jest szaromatowa, ale pokryta nieco zarodnikami. Jeśli pożywka
D o stęp n o ść p ie r w ia s tk ó w w g leb ie u sta la n a m etod ą A. ni ge r 443
zawiera jednocześnie dużo magnezu i cynku, wówczas grzybnia jest gru ba, pomarszczona i mocno zarodnikuje.
W ydaje się, że po wyglądzie grzybni można rozpoznać pierwiastek ograniczający plon, a przy pewnej wprawie także zorientować siię, jakie jest stężenie pierwiastka niedeficytow ego (duże czy małe).
Badania nad łącznym oznaczaniem dostępnego magnezu i cynku w glebie Aby dowiedzieć się, czy jest m ożliwe łączne oznaczanie zasobności gleb w dostępny magnez i cynk za pomocą jednego testu z A. niger, oznaczono w w ielu glebach dostępny magnez i cynk łącznie oraz dla porównania od dzielnie dostępny magnez i dostępny cynk.
Pożywka do w szystkich tych oznaczeń była jednakowa o podwójnym stężeniu składników, z tym że przy oznaczaniu magnezu dodano do niej optymalną ilość cynku (10 y na 50 ml), a przy oznaczaniu cynku — opty malną ilość magnezu (1 mg na 50 ml). Łączne i oddzielne oznaczenie tych pierw iastków w ykonano w jednym czasie w tym samym termostacie — 35 °C, stosując w e wszystkich przypadkach 1 g odważkę gleby na 50 ml pożywki i jednakowe zarodniki do szczepienia.
Plon grzybni na pożywce bez magnezu i cynku oraz pożywce tylko bez m agnezu i tylko bez cynku zamieszczone w tabl. 2. Zawartość dostępnego m agnezu i cynku odczytać można z wzorców (rys. l a i 2 a). Obok plonów z pożywki bez magnezu i cynku podano także pierwiastek, którego obja w y głodu obserwowano na grzybni.
Plon grzybni na pożywce bez magnezu i cynku jest w przypadku wszystkich gleb podobny do m niejszego z plonów na pożywkach tylko bez m agnezu i tylko bez cynku; na podstawie w yglądu grzybni można tym łatw iej zidentyfikować pierwiastek ograniczający plon im mniej zawiera go gleba.
Można w ięc uważać, że także w przypadku łącznego oznaczania dostęp nego m agnezu i cynku w glebie pierw iastek znajdujący się w minimum ogranicza plon w stopniu niezależnym od zawartości w glebie dostępnych form drugiego w yłączonego z pożywki pierwiastka. Ilościowe oznaczanie zawartości w glebie dostępnych form pierwiastka ograniczającego plon grzybni w ydaje się zatem m ożliwe. M ożliwe też okazało się zidentyfiko w anie go na podstawie wyglądu grzybni.
Natomiast ilościowo nie można oznaczyć drugiego wyłączonego z po żyw ki pierwiastka nie będącego w minimum. Z wzorca dla tego pierw iast ka można jednak odczytać, że gleba zawiera co najmniej taką jego ilość, na jaką wskazuje plon grzybni, zaś z w yglądu grzybni można określić z bardzo małą dokładnością, o ile zawiera go więcej niż na to wskazuje plon grzybni.
444 O. N o w o sie lsk i, Р. S k ło d o w sk i
Liczne i oddzielne oznaczanie dostępnego magnezu i cynku w różnych glebach za pomocą A .niger Join t and separate determ ination of a v a ila b le magnesium and zin c in d iffe r e n t s o i l s
using A. n iger Gleba - S o il Głę bokość Depth cm Oznaczanie - Determination
oddzielne - separate łączne - jo in t
Mg pożywia bez Mg-nutr. s o l . without Mg Zn pożywka bez Zn-nutr. s o l . without Zn Mg - Zn pożywka bez Mg i Zn - nutr. s o l . without Mg and Zn plon s.m .grzybni - dry m ycel.y ie ld s
mg objawy głodu na grzybni-de- f iciency sympt Gl. brun.ciężka Brown s o i l heavy 20 125-136 748-756 118-122 Mg P ia s .s ł . g l i n . z b i e l i c . S lig h tly loamy sand pods.
10 152-175 1236-1240 162-171 Hg
Pi a s . g l i n .m.z b i e l . Loamy sand pods.
20 191-203 981-987 175-197 Mg
G l.b iel.w y tw .z g lin y z w a l.l. Podsol.frcm lig h t boulder loam 10 202-224 1090-1120 180-200 Mg 70 382-399 739-777 315-322 Mg Czarna z ie m .le k . Black earth l i g . 15 536-551 1133-1220 500-613 ug
G l.brun.wytw.z g lin y lek k iej Brown earth from .l.bould.loam
10 668 1610-1754 662-681
-G l.b ie l.le k k a Podsol lig h t
20 800-837 1210-1254 773
-P ia s .s ł . - g lin .b r . S lig h .loamy sand
15 831-853 1510-1555 800-810
-Czarna z ie m .c ię ż . Black earth h.
10 919-980 710-757 780-800
-G l.brun.średn. Brown earth med.
15 981-1005 798-855 753-774
-G l.brun.średn. Brown earth med.
30 1041-1077 366-395 455 Zn
Czarna z ie m .c ię ż . Black earth heavy
10 1034-1112 976-1073 953-980 -90 1095-1132 900-917 923-940 -Czarna ziem.pyłowa Black earth s i l t y 20 1120-1174 798-823 780-801 -P ia s .g lin .m .z b ie l. Loamy sand pods.
90 1250-1272 651-708 725-750 Zn
50 1496-1604 1295-1340 1247-1253
-10 1574-1777 1590-1714 1600-1620
-Czarna z ie m .ila s ta Black earth clay
D o stęp n o ść p ie r w ia s tk ó w w g leb ie u sta la n a m etod ą A. ni ge r 445
O PIS M ETO DY ŁĄC ZNEG O O Z N A C Z A N IA D O STĘPN EG O M A G N EZ U I C Y N K U W G LEBIE
Pożywką bez magnezu i cynku (o podwójnym stężeniu składników, -tzn. zawierającą w 1 litrze 100 g sacharozy, 5 g KNO-* d.a., 5 g KH2PO4 <ł.a., 2 g N a 2 S 0 4 d.a., 2 g kwasu cytrynowego, 5 m l mikropożywki wolnej od cynku) w ilości 50 ml zalewa sdę 1-gramową odważkę badanej gleby w naczyniu o 0 7 cm. Pożyw kę szczepi się zarodnikami A. niger i po 3 do bach wzrostu w temperaturze 35 °C obserwuje się w ygląd grzybni, po czym suszy się ją i waży.
Na podstawie w yglądu grzybni rozpoznaje się pierwiastek ogranicza jący plon grzybni, a na podstawie plonu odczytuje się z krzywej wzorco w e j jego zawartość w glebie. Zawartość drugiego pierwiastka w yłączo nego z pożywki jest co najmniej taka, jak wskazuje na to plon grzybni.
Na podstawie wyglądu grzybni można p r z y pewnej wprawie określić
z małą dokładnością, o ile zawiera go gleba więcej.
Wzorzec można sporządzić wg schem atu podanego uprzednio albo po- miższego : S tężen ie w p o ży w ce Mg Zn Mg Zn (JLg/50 m l (i.g/50 m l [ig/50 m l 00^ r >1 0 0 0 200 3 50 1 200 5 50 3 500 1 50 5 500 3 200 1 500 5 W N IO SK I
1. Sporządzenie pożywki wolnej jednocześnie od m agnezu i cynku jest stosunkow o łatwe.
2. Można zwiększyć czułość i zakres m etody oznaczania dostępnego m agnezu i cynku m. in. przez stosowanie pożywki o w iększym stężeniu składników oraz naczyń o większej średnicy.
3. Pierw iastek będący w minimum ogranicza plon grzybni niezależnie lub prawie niezależnie od stężenia w pożywce drugiego pierwiastka nie będącego w minimum; dzięki temu można ilościowo oznaczyć zawartość w glebie dostępnych form pierwiastka ograniczającego plon grzybni.
4. W ygląd grzybni zmienia się w sposób specyficzny w zależności od w zajem nego stężenia w pożywce m agnezu i cynku; dzięki tem u można zi dentyfikow ać pierw iastek ograniczając plon grzybni i przy pewnej wpra w ie oceniiać, o ile w ięcej zawiera gleba pierwiastka nie będącego w m ini m um niż na to wskazuje plon grzybni.
446 ______ O. N o w o sie lsk i, Р. S k ło d o w sk i
5. Łączne oznaczanie w glebie dostępnego cynku .i magnezu daje po dobny obraz zasobności w te składniki, co oznaczanie ich oddzielnie.
6. Łączne oznaczanie dostępnego magnezu i cynku w glebie jest znacz nie mniej pracochłonne niż oznaczanie każdego z tych pierwiastków osob no i przypuszczalnie może być przydatne do odróżniania gleb ubogich od zasobnych w te składniki.
7. Wydaje się, że powinno się prowadzić dalsze badania nad m ożliwoś cią łącznego oznaczania większej liczby mikroskładników i opracowania m etody rozróżniania m iędzy glebami, w których istnieje i w których nic istnieje problem nawożenia mikroskładnikami.
L IT E R A T U R A
[1] N o w o s i e l s k i O.: Ł ączne ozn aczan ie d ostęp n ych p ie r w ia s tk ó w w g leb ie za pom ocą A . niger. F osfor, potas. R oczn. N auk R oln., t. 87-A -2, 1963, 33— 45.
[2] N o w o s i e l s k i I.: U p roszczon a m etod a ozn aczan ia m ik ro sk ła d n ik ó w za p o m ocą A. niger. R oczn. G lebozn., 10, 1961, s. 151— 163.
[3] N o w o s i e l s k i O.: O znaczanie m agn ezu za p om ocą u proszczonej m eto d y
A. niger. Roczn. G lebozn. t. 9, I960, s. 89—102.
[4] N o w o s i e l s k i O.: W ła ściw o ści b io lo g iczn e grzyba A. niger a jego p rzy
d atność do ozn aczan ia p ie r w ia stk ó w . R oczn. N au k R oln. 87-A -2 , 1963, 229— 249. [5] N o w o s i e l s k i O.: Ilo śc io w e ozn aczan ie fo sfo ru i potasu za pom ocą A. niger.
R oczn. G lebozn., t. X II, 1962, 269— 279.
О. Н О В О С Е Л Ь С К И , П . С К Л О Д О В С К И СОВМ ЕСТНОЕ О П РЕДЕЛЕН И Е Д О С ТУ П Н Ы Х ЭЛЕМ ЕН ТО В В ПО ЧВЕ П О СРЕДСТВОМ A S P E R G I L L U S N I G E R , М АГНИЙ И Ц И Н К К а ф е д р а А г р о х и м и и В а р ш а в 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 И ссл едов али возм ож н ость совместного оп р едел ен и я обеспечен ности почв д о ступны м магнием и цинком посредством одного оп р едел ен и я с Aspergillus niger, прим ен яя для этой ц ели п итательную смесь свободн ую одноврем енно от о бои х эти х элем ентов. У становлено, что возм ож н о к оличествен но определить со д ер ж а н и е в почве элем ента ограничиваю щ его у р о ж а й м ицелия, так как элем ент н а ходя щ и й ся в минимуме п одав ляет разв и ти е м ицелия н езависим о или почти независим о от конц ентрац ии в смеси второго элем ента не н аходя щ егося в м ини м ум е (табл. 2 и 3, рис. 3). По вн еш н ем у ви ду мицелия м ож н о различи ть элем ент ограничиваю щ ий у р о ж а й и при некотором опы те оценить на сколько больш е со д ер ж и т почва э л е мента не н аходя щ егося в минимуме, чем на это ук азы в ает у р о ж а й мицелия: (табл. 3).
D o stęp n o ść p ie r w ia s tk ó w w g leb ie u sta la n a m eto d ą A. ni ge r 447 Совместное о п р едел ен и е доступного магния и цинка в п очве дает п одобное и зо б р а ж е н и е обесп еч ен н ости почв этими элментами как и и х отдельн ое о п р ед е ление. С овместное оп р дел ен и е знач и тельн о м енее трудоем ко и по всей в ер о ятности м ож ет быть пригодно для разгран и ч ен и я почв бед н ы х и обесп еч ен н ы х этими элем ентам и. П одана пропись метода совместного оп р едел ен и я доступного дл я растений магния и цинка в почве; установлено, что приготовление смеси без магния и цинка не трудн о (2-к ратн ая дести л ля ц и я воды , ректавы ч.д.а.) и что дл я со вм естного оп редел ен и я л уч ш е применять питательную см есь с двой ной к он ц ен трацией реактивов и стекло больш его диам етра, благодаря чем у ув ел и ч и вается почти в дв ое п р едел и чувствительность м етода (рис. 1а и 2а, т а к ж е 16 и 26). К а ж ет ся , что ц ел есообр азн о дал ьн ей ш ее и зу ч ен и е возм ож н ости совместного оп р едел ен и я больш его числа дост уп н ы х м икроэлем ентов в почве и вы дел ен и е таким образом почв, в к оторы х сущ ествует и не сущ ествует вопрос удобр ен и я м икроэлем ентам и. О. N O W O S I E L S K I , Р . S K Ł O D O W S K I
JO IN T D E T E R M IN A TIO N OF A V A IL A B L E SO IL E LEM ENTS B Y M EA N S OF
A S P E R G I L L U S NIG E R. M A G N ESIU M A N D ZINE
C hair of S oil S cien ce, W arsaw A g ricu ltu ra l U n iv e r sity S u m m a r y
P r a c tic a b ility o f jo in t d eterm in a tio n of soil co n ten t in a v a ila b le m a g n esiu m and zinc by m ea n s of a sin g le A. niger te st w as in v estig a ted , u sin g to this aim a cu l
tu re m ed iu m free of both ele m e n ts. It w a s fou n d th a t it is p o ssib le to d eterm in e q u a n tita tiv e ly th e so il con ten t of the e le m e n t restrictin g th e m y celiu m crop, sin ce th e e le m e n t b ein g in m in im u m restricts th e crop in d ep en d en tly (or a lm ost in d e p en d en tly ) on th e co n cen tra tio n in th e n u trien t m ed iu m o f th e ele m e n t w h ich is n ot in m in im u m (tabs. 2, 3, and fig. 3).
The cr o p -r e str ic tin g e le m e n t m ay be d istin g u ish ed by th e ap p earan ce of th e m y celiu m ; w ith so m e rou tin e it is p o ssib le to estim a te h o w m uch m ore of th e e le m e n t n ot b ein g in m in im u m is co n ta in ed in th e so il th an w ou ld appear from th e m y celiu m crop (tab. 3).
Jo in t d eterm in a tio n o f a v a ila b le m a g n esiu m and zinc in so il g iv es a sim ilar p ictu re of th eir ab u n d an ce as th eir sep arate d eterm in a tio n . S in ce jo in t d eterm in a tion sa v es m uch labour, it m ay p resu m a b ly be su ita b le for d istin g u ish in g b etw een soils poor and rich in th ose elem en ts.
A d escrip tion of th e m eth od of jo in t m ag n esiu m and zinc d eterm in a tio n in so il is g iv en . It w as fou n d th a t p rep aration of a n u trien t m ed iu m free of m a g n esiu m and zinc (red istilled w a ter and rea g en ts p. a. is easy, and th a t in jo in t d eterm in a tio n it is b etter to use a m ed iu m w ith double elem en ts con cen tration and v e ss e ls w ith grea ter d ia m eter sin ce range and s e n s itiv ity of th e m eth od is th ereb y n ea rly d oubled (fig. 1 a, 2 a and 1 b, 2 b).
F u rth er research on th e p o ssib ility of jo in t d eterm in a tio n of a greater num ber of a v a ila b le m icro elem en ts in so il w o u ld seem a d v isa b le sin ce th is m ay a llo w to d istin g u ish b e tw e e n soils in w h ich th e p rob lem of fe r tiliz in g w ith m ic r o e le m e n ts does or does n ot e x is t.
