ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE Т. ХХШ , Z. 1, WARSZAWA 1972
A D A M FIR EK , M A R IA D R O ŻD Ż -H A R A
PRÓBY W YKORZYSTANIA ZW IĄZKÓW Al I Fe OZNACZANYCH W W YCIĄGU 0 ,ln HC1
DO CH ARAKTERYSTYKI GLEB BEZWĘGLANOWYCH
CZĘŚĆ I. ZWIĄZEK MIĘDZY ILOŚCIĄ A l I Fe A WŁAŚCIWOŚCIAMI GLEB
K atedra G leb o zn a w stw a W SR w K rak ow ie, k iero w n ik K atedry — prof. dr T. K om orn ick i
Do w yciągu glebowego 0 ,ln HC1, przygotow anego do oznaczania sum y zasad w ym ien ny ch w edług K appena, przechodzą różne ilości glinu i żelaza. K ationow ym form om glin u i żelaza (Al3+ i F e3+ w szczególności) przy p i suje bardzo w ielu autorów dom inującą rolę w kształtow aniu kwasowości potencjalnej gleby, a zwłaszcza kw asow ości w ym iennej. Dzieje się tak dzięki zdolności soli glinow ych i żelazowych do hydrolizy; pow stałe w jej w y n ik u w odorotlenki glinu i żelaza są bardzo słabo zdysocjow ane.
W ielu autorów [7, 9, 11] zw raca uwagę, że po przem yciu gleby roz cieńczonym HC1 w zrasta jej kwasowość w ym ienna, przede w szystkim w sk u tek uruchom ienia tą drogą glinu. Zjaw isko to m a m iejsce m im o tego, że kw as w ym yw a z gleby nieraz dość duże ilości glinu i żelaza. P raw do podobnie uru ch am ian e są w glebie pod w pływ em HC1 form y glin u i że laza, k tó re p otencjalnie m ogą m ieć c h a ra k te r kationów i d ają się oznaczyć m etodam i stosow anym i do oznaczeń kwasowości w ym iennej.
G dyby się okazało, że ilości glinu i żelaza znajdującego się w w yciągu 0 ,ln HC1 w form ie A1C13 lub FeCl3 są zależne od właściwości chem icz nych gleby lub są w ykładnikam i ch arak tery styczn ych procesów glebo- tw órczych, zyskałoby się nowy, łatw y do oznaczenia w skaźnik typolo giczny.
W naszych badan iach postanow iliśm y zaadoptow ać m etodę Sokołowa, stosow aną pow szechnie do oznaczania glinu ruchom ego [4, 8]. W e k stra k cie w 0 ,ln HC1 zn a jd u ją się A103 i FeC l3, k tó re w trak cie m iareczkow ania u legają hydrolizie w m yśl rów nania:
252 A. Firek, M. D rożdż-H ara
MeClg + 3H20 = Me(OH)3 + ЗНС1
gdzie Me = Al lub Fe, w w y n ik u czego w odorotlenki w y p ad ają z roztw o ru, a kw as odm iareczkow ujem y ługiem w ilościach rów now ażnych w y- w ydzielonym w odorotlenkom . Jeżeli w tak im roztw orze osadzić glin i że lazo na przykład fluorkiem sodu. jak to p roponuje Sokołow, to w tedy za chodzi n astęp ująca reakcja:
MeCl3 + 6NaF = Na.3M eF6 + 3NaCl
Jeżeli zatem przed m iareczkow aniem dodać do przesączu odpow iednią ilość flu o rk u sodu, to w czasie m iareczkow ania nie zachodzi hydroliza soli glinu i żelaza i w yn ikająca z niej ilość kw asu nie u jaw n ia się. Stąd można, w ykonując m iareczkow anie bez flu o rk u sodu i z fluorkiem , na podstaw ie różnicy w yników określić ilość A l3++ F e 3'b, czyli tzw . sum ę m etali atm osferycznych M e A w m.e./100 g gleby.
P rzy oznaczaniu glinu ruchom ego m etodą Sokołowa żelazo na ogół nie przechodzi do w yciągu In KC1. Jeślib y jed n ak ta k było, to au torzy zale cają usunięcie go z roztw oru, poniew aż przeszkadza ono w oznaczeniu glinu, lub oddzielne oznaczenie żelaza i stechiom etryczne odliczenie go od glinu. Z astrzegają się jednak, że ten ostatni w a ria n t może być nie dokładny. W celu spraw dzenia możliwości zastosow ania oddzielnego ozna czenia żelaza i odliczenia go od sum y M e A w ykonano szereg prób na czystych odczynnikach, ja k rów nież na przesączach glebow ych.
M ieszano roztw ory o znanym stężeniu soli glinow ych i żelazowych, oznaczano w nich kolejno sum ę Al + Fe w edług podanej wyżej zasady.
T a b e l a 1 W yniki p ró b n y c h o z n ac z e ń ż e l a z a i g l i n u proponow aną m etodą w ro z tw o ra c h m ie sza n y c h i p rz e s ą c z a c h
glebow ych /p r z y k ł a d y n a jw ię k sz y c h r o z b i e ż n o ś c i /
R e s u l t s o f t e n t a t i v e d e te r m i n a t i o n s o f i r o n and alum inium by t h e p ro p o se d m ethod i n mixed s o l u t i o n s and s o i l f i l t r a t e s /e x a m p le s o f t h e g r e a t e s t d i s c r e p a n c i e s / R oztw ory S o l u t i o n s P rz e s ą c z e F i l t r a t e s dodano mg z n a le z io n o mg dodano mg z n a le z io n o mg* added mg Hj 0 1 mg added mg fo u n d mg Al Fe Al Fe Al Fe A l Fe 5 ,5 0 5 ,5 0 5 ,5 0 2 ,0 0 5 ,5 5 2 ,0 6 5 ,5 0 0 ,2 0 5 ,4 5 0 ,1 9 5 ,5 0 2 ,0 0 5 ,4 0 1 ,9 5 5 ,5 0 0 ,6 0 5 ,6 0 0 ,5 7 5 ,5 0 2 ,0 0 5 ,5 0 2 ,0 5 5 ,5 0 1 ,0 0 5 ,5 0 1 ,0 3 5 ,5 0 2 ,0 0 5 ,5 0 2 ,0 0 5 ,5 0 2 ,0 0 5 ,5 0 2 ,0 0 5 ,5 0 2 ,0 0 5 ,6 0 2 ,0 0 5 ,5 0 3 ,0 0 5 ,4 5 2 ,9 7 5 ,5 0 2 ,0 0 5 ,4 5 1 ,9 8 * Po o d l i c z e n i u Al i Fe glebow ego A f t e r d e d u c t io n o f Al end Fe o f soiD
A l i Fe w ch a ra k tery sty ce gleb b e zw ęg la n o w y ch 253
N astępnie Fe oznaczano kolorym etrycznie z rodankiem am onu i obliczano ilość glinu z różnicy. Do przesączy glebow ych o znanych ilościach Al i Fe dodaw ano ściśle odm ierzone porcje roztw orów soli glinow ych i żelazo w ych i dokonyw ano oznaczeń wyżej opisanym sposobem (tab. 1).
J a k w idać z p rzedstaw ionych w yników , niedokładności w ykonanych ty m sposobem oznaczeń dotyczą drugiego m iejsca po przecinku. Może to pochodzić z błędów zw iązanych z w ykonaniem analizy, jak rów nież z in nych przyczyn technicznych. W praw dzie dokładności tej nie m ożna n a zwać idealną, nie jest ona jed n ak gorsza od uzyskiw anej przy oznaczaniu sum y zasad w ym iennych i kwasowości hydrolitycznej m etodą K appena.
W Y K O N A NIE A N A LIZ
40 g pow ietrznie suchej gleby, przesianej przez sito o oczkach 1 mm, um ieszczam y w butelce i zadajem y 200 m l 0 ,ln HC1, następn ie w y trz ą sam y 1 godzinę na m ieszadle ro tacy jn y m (40 obr/m in). Po w ym ieszaniu odstaw iam y na 20-24 godziny. Po odstan iu sączym y do suchej zlewki. Ściśle odm ierzoną ilość kw asu w ziętego do analizy po podgrzaniu m ia reczkujem y wobec fenoloftaleiny — a m l (ślepa próba).
Taką sam ą ilość przesączu um ieszczam y w kolbie stożkow ej, podgrze w am y w celu odpędzenia C 0 2 i m iareczkujem y wobec fenoloftaleiny b ml. P obieram y tak ą sam ą jako poprzednio ilość przesączu, podgrzew am y w kolbie do w rzenia, dodajem y 3,5% ro ztw o ru N aF (3 m l na każde 7,5 m l 0 ,ln NaOH, k tó re zeszły na m iareczkow anie poprzedniej próby). 3 m l 3,5% N aF stanow ią 166% ilości fluorku, potrzebnej na skom pleksow anie 0,75 m.e. A l3+ i F e 3+ [8]; n adm iar nie w pływ a na w y n ik m iareczkow ania. Zasadę tej reakcji omówiono w yżej.
OBLICZANIE WYNIKÓW
Jeżeli do m iareczkow ania w zięto 25 m l przesączu, to: 0 _ ( a ~ b ) F 2 0
10 m. e./100 g gleby
л/г _ (b — c)F20 /4ЛЛ
MeA — --- — m. e./100 g gleby gdzie:
S — sum a zasad w y m iennych w edług K appena,
a — ilość m l 0 ,ln NaOH zużyta na m iareczkow anie 35 m l kw asu,
w ziętego do analizy (ślepiej próby),
b — ilość m l 0 ,ln NaO H zużyta do pierw szego m iareczkow ania przesączu (bez NaF),
254 A. Firek, M. D rożdż-H ara
с — ilość ml 0,l n NaOH zużytego do m iareczkow ania przesączu zadanego przed m iareczkow aniem NaF,
F — m iano 0,1 n NaOH,
20 — w liczniku przeliczenie na 100 g gleby,
10 — w m ianow niku przeliczenie na m l 0 ,ln NaOH na m.e.,
Me A — m etale am foteryczne = A l3++ F e 3~.
W dalszym ciągu odm ierzam y 5 m l przesączu do probów ki na 25 m l i uzupełniam y do kreski 0 ,ln HC1 w ziętym do analizy; zabarw ienie w y w ołujem y 3 m l 20-procentow ego roztw o ru rod an k u am onow ego lub pota sowego, po czym kolory m etru jem y porów nując ze w zorcem [3].
W zorzec sporządzono następująco. Do analogicznych probów ek dodano kolejno: 0,5, 1,0, 1,5 itd. m l roztw oru zaw ierającego w 1 ml 0,1 mg F e3 + [3], następnie uzupełniano, jak poprzednio, kw asem w ziętym do analizy i w yw ołano zabarw ienie ja k w próbkach; w y niki naniesiono na w ykres, z którego odczytano w artości F e3+ przy danej ekstynkcji. W yniki p rzed staw iono w m.e./100 g gleby (m.e. F e 3+ w ynosi 18,6 mg). W rezultacie:
ilość A Ihci = (Me, - F e 3+) m .e./100 g gleby
P osługując się opisaną m etodą oznaczono M e A, Al^ci , F e^ ci w 11 pro filach różnych gleb pochodzących z terenó w południow ej Polski. Oznacze nia w ykonano n astępującym i m etodam i:
— skład m echaniczny m etodą Bouyoucosa w m odyfikacji C asagrande i Prószyńskiego,
— pH potencjom etrycznie elektrodam i szklaną i kalom elow ą,
— С org. m etodą T iu rin a w m odyfikacji K ated ry G leboznaw stw a W SR w K rakow ie,
— kwasowość hydrolityczną m etodą K appena, — kwasowość w y m ien n ą m etodą D aikuhary, — glin ruchom y w edług Sokołowa.
W spółczynniki korelacji m iędzy znalezionym i ilościam i A Ih ci, M e A, w yrażonym i w m.e./100 g gleby, a niek tó ry m i innym i cecham i badanych gleb (tab. 5) wyliczono w edług w zoru [12]:
S X Y
CHARAKTERYSTYKA MATERIAŁU
Z badane profile re p re z e n tu ją gleby użytkow ane rolniczo i pochodzą z okolic K rakow a (Bielany, G arlica M urow ana), Brzeska-O kocim ia (Porę ba Spytkow ska), Lim anow ej (Żmiąca), Nowego Sącza (Brzezna, C zarny P otok k. K rynicy) i Ja sła (Jareniów ka).
A l i F e w ch a ra k tery sty ce g leb b ezw ęg la n o w y ch 255
Skałam i m acierzystym i bad an ych gleb są:
— piasek fluw ioglacjalny głęboki n a w ap ien iu kredow ym (Bielany), — less (Garlica),
— py ły czw artorzędow e (Poręba Spytkow ska, Jareniów ka),
— piaskow ce fliszow e (ich zw ietrzeliny) (Czarny Potok, Żmiąca, Brze- zna),
— aluw ia (Czarny P otok — 15, Jareniów ka).
B adane gleby zaw ierały 5-23% iłu koloidalnego ( < 0,002 mm) w po ziom ach próchnicznych, a w głębszych — 3-42% i rep rezen tow ały piaski gliniaste lekkie, gliny lekkie, średnie i ciężkie oraz utw o ry pyłow e. Szcze gółow ą ch a ra k te ry sty k ę system atyczną b adanych gleb zaw iera część II niniejszej pracy.
A nalizow ane gleby zaw ierały w poziom ach próchnicznych od 0,6 do 4,1% m aterii organicznej, a w przejściow ych — od 0,3 do 1,9%; w głęb szych poziom ach m aterii organicznej nie oznaczono (tab. 2).
Odczyn badanych gleb m ieści się w granicach p H Hlo od 5,1 do 6,7 w poziom ach próchnicznych, a w głębszych — od 4,6 do 6,9; analogicznie p H Kci od 3,9 do 5,5 w poziom ach próchnicznych i od 3,7 do 5,9 w głęb szych (tab. 3).
Kwasowość h ydrolityczna nie przekracza 7 щ .е./lOO g gleby i ogólnie w y kazuje ten d en cję zm niejszania się w m iarę w zro stu głębokości. N aj w yższe w artości tej właściwości w y k azują gleby Czarnego P otoku i Żm ią- cej, po ty m Jaren ió w k i oraz P oręb y Spytkow skiej 2. N ajm niejszą kw aso wość w ykazała gleba z Bielan.
Kwasowość w ym ienna w y stęp u je w e w szystkich b adanych próbkach glebow ych, co oznacza, że w szystkie badane gleby podlegają procesow i ługow ania. Kwasowość w y m ien n a jest najm n iejsza w profilu B ielany 1, gdzie w ynosi 0,2 m.e./100 g gleby, a najw iększa w glebach Czarnego P o toku i Żm iącej, w których przekracza 2 m.e./100 g gleby. Kwasowość w y m ienna w y kazuje podobne rozm ieszczenie w profilach glebow ych ja k k w a sowość hydrolityczna. W artości obu form kwasowości w y kazu ją na ogół podobne rozm ieszczenie w profilach jak w artości pH zarów no w wodzie, ja k i w KC1.
O kwasowości w ym iennej, jak w yn ik a z tab. 3, decydują katio n y w o dorow e i glinowe, p rzy ty m m ożna by w prow adzić zasadę, że jeżeli gleba w ykazu je pH w wodzie 6,5 i wyższe, to w razie u jaw n ien ia się kw aso wości w ym iennej decydują o niej praw ie w yłącznie jony w odorow e; przy pH w wodzie 5,5 do 6,5 glin stanow i do 50% kwasowości w ym iennej. N a to m iast przy pH w w odzie niższym niż 5,5 glin stanow i ponad 50% tej fo r m y kwasowości, przekraczając często n aw et 90%.
Spostrzeżenie to jest zgodne z w y nik am i badań innych autorów [4, 7, 8]. Ilości glinu ruchom ego, znalezione w glebach Czarnego Potoku, Żm
ią-T a b e l a 2 S k ła d m e c h an ic z n y i z a w a rto ś ć m a t e r i i o r g a n i c z n e j b a d an y c h g le b M e c h a n ic a l c o m p o s itio n and o r g a n ie m a t t e r c o n t e n t o f t h e s o i l s i n v e s t i g a t e d M iejscow ość L o c a l i t y Nr p r o f i l u P ro f i l e No. Poziom H o riz o n cm S k ła d m e c h an ic z n y % M e c h a n ic a l c o m p o s itio n С o r g . O rg an . С M at. o r g . O rg a n . m a t t e r 1 , 0 -0 ,1 0 , 1 -0 ,-0 5 0 ,0 5 -0 ,-0 2 0 , 0 2 -0 ,-0 -0 5 0 ,0 0 5 -0 ,-0 -0 2 < 0 , 0 0 2 % B ie la n y 1 0 -3 4 70 8 9 3 4 6 0 ,4 0 ,6 3 4 -6 4 71 8 9 5 4 3 0 ,4 0 ,8 6 4 -1 2 0 46 9 23 9 5 8 - -120 35 6 15 10 12 22 n . o . n . o . B rz ez n a 2 0 -3 9 36 14 23 15 7 5 0 ,7 1 ,3 39 -5 2 34 14 20 15 7 10 0 ,3 0 , 4 52-86 34 24 24 12 5 11 n . o . n . o . 8 6 -1 4 0 30 11 26 14 6 13 n . o . n . o . B rz e z n a 1 0 -2 8 34 14 24 16 7 5 1 ,0 1 ,7 2 8 -6 1 33 14 21 15 5 12 0 ,4 0 ,7 6 1 -9 3 32 12 24 13 5 14 n . o . n . o . 9 3 -1 4 0 31 14 25 14 4 12 n . o . n . o . G a r l i c a 2 0 -2 8 10 9 36 23 8 14 0 ,9 1 ,5 28 -6 0 10 8 36 23 7 16 0 ,2 0 , 4 60 -1 1 9 10 6 44 20 7 13 n . o . n . o . 119 11 7 39 22 8 13 n . o . n . o . P o r ę b a 2 0 -2 1 8 8 45 25 2 12 0 ,7 0 ,3 Spytkow ska 2 0 -6 0 5 7 42 28 1 17 0 ,2 0 ,3 60 -1 2 0 5 8 39 24 7 17 n . o . n . o . 130 5 7 42 26 5 15 n . o . n . o . P o rę b a 6 0 -3 9 8 10 42 24 5 11 1 ,0 1 ,7 Spytkow ska 3 9 -5 9 5 10 42 24 5 13 0 ,2 0 ,4 5 9 -1 0 0 6 9 44 23 4 14 n . o . n . o . 100 6 11 42 24 3 14 n . o . n . o . Ja re n ió w k a 1 0 -3 0 23 12 36 14 10 5 1 ,1 1 ,8 3 0 -7 2 23 15 31 15 10 6 0 ,5 0 ,9 72-120 28 14 28 14 10 6 n . o . n . o . 120 25 18 22 15 7 13 n . o . n . o . C zarn y 9 0 -1 8 44 21 12 8 9 6 1 ,7 2 ,9 P o to k 1 8-27 42 15 15 10 10 8 1 ,1 1 ,8 2 7 -5 0 42 15 14 10 10 9 n . o . n . o . 5 0 -8 2 4 4 13 14 11 8 10 n . o . n . o . C zarn y 15 0 -1 3 35 15 18 11 11 10 1 ,7 2 ,8 P o to k 1 3 -2 8 35 13 18 13 10 11 1 ,1 1 ,9 2 8 -4 2 41 18 15 9 8 9 n . o . n . o . 4 2 -8 0 28 17 21 13 6 15 n . o . n . o . Żm iąca 4 0 -2 0 26 11 21 21 11 10 1 ,6 2 ,8 2 0 -4 3 29 10 22 20 11 8 0 ,7 1 ,3 4 3 -8 1 32 13 17 18 9 11 n . o . n . o . 8 1 -1 1 0 32 14 19. 19 6 10 n . o . n . o . Żm iąca 6 0 -1 8 21 10 18 15 13 23 2 ,4 4 ,1 1 8 -5 5 25 10 12 18 12 23 0 ,5 0 ,9 5 5 -1 0 0 21 5 4 15 13 42 n . o . n . o . n . o . = n o t d e te rm in e d
T a b e l a . 3 O dczyn 1 kwasowość b a d an y c h g le b R e a c tio n and a c i d i t y o f t h e s o i l s i n v e s t i g a t e d M iejscow ość i n r p r o f i l u Poziom pH Kwasowość w m .e./lO O g g le b y A c i d i t y i n m .e ./lO O g o f s o i l Alw5 .1 0 0 A l*** h y d r o l i wymienna ex ch an g e. mg/100 g L i c a l i t y and H o riz o n H2 ° KC1 ty c z n a h y d r o l . Kw g le b y p r o f i l e No* cm «h Kw * 4 s o i l B ie la n y p r o f i l 1 0 -3 4 5 4 -6 4 6 ,2 6 , 6 5 ,3 5 ,8 0 ,8 0 ,8 0 ,2 0 ,2 0 ,0 0 ,0 0 ,2 0 ,2 0 ,0 0 , 0 0 ,0 0 ,0 6 4 -1 2 0 6 , 6 5 ,9 0 ,8 0 ,2 0 ,0 0 ,2 0 ,0 0 ,0 120 6 ,6 5 ,9 0 ,9 0 ,0 0 , 0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 B rz e z n a p r o f i l 2 3 9 -5 20 -3 9 6 ,8 6 ,5 5 ,5 4 ,8 1 ,4 1 ,7 0 ,4 0 , 4 0 , 0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 52-86 6 , 4 4 ,7 1 ,7 0 ,4 0 ,0 0 ,0 0 ,0 0 ,0 8 6 -1 4 0 6 ,4 4 ,7 1 ,4 0 ,8 0 , 0 0 ,8 0 ,0 0 ,0 B rz ez n a p r o f i l 1 0 -2 8 2 8 -6 1 6 ,7 6 ,6 5 ,4 5 ,0 1 ,8 2 ,0 0 ,3 0 ,3 0 ,1 0 ,1 0 ,2 0 ,2 3 3 .3 3 3 .3 0 ,9 0 ,9 6 1 -9 3 6 ,0 4 ,7 1 .5 о . з 0 ,2 0 ,1 6 6 ,6 1 ,8 9 3 -1 4 0 6 ,1 4 ,5 1 .5 0 ,4 0 ,2 0 ,2 5 0 ,0 1 ,8 G a r l i c a p r o f i l 2 2 8 -6 00 -2 8 5 ,36 ,1 4 .04 ,6 3 ,6 1 ,5 1 ,6 0 ,2 1 ,0 0 ,0 0 ,6 0 ,2 5 5 ,0 0 ,0 9 ,0 0 ,0 6 0 -1 1 9 5 ,9 4 ,5 1 ,5 0 ,2 0 ,0 0 ,2 0 ,0 0 ,0 119 6 ,0 4 , 4 1 ,3 0 ,2 0 ,0 0 ,2 0 ,0 0 ,0 P o rę b a S py tk o w sk a p r o f i l 2 0 -2 1 2 1 -6 0 6 ,0 4 ,6 5 ,3 3 ,7 1 ,7 3 , 4 0 ,3 2 ,7 0 ,1 2 ,3 0 ,2 0 , 4 3 3 ,3 8 5 ,0 0 ,9 2 0 ,7 6 0 -1 2 0 5 ,0 3 ,7 4 ,1 2 ,2 1 ,9 0 ,3 9 3 ,0 1 7 ,1 120 5 ,* 4 , 0 2 ,9 1 .4 1 ,1 0 ,3 6 7 ,0 9 ,9 P o rę b a S p ytkow ska p r o f i l 6 0 -3 9 3 9 -5 9 6 ,7 6 , 1 5 ,5 4 ,8 1 ,5 1 ,4 0 ,4 0 , 4 0 ,0 0 ,0 0 , 4 0 , 4 0 , 0 0 , 0 0 ,0 0 ,0 50-100 6 ,2 5 ,1 1 ,2 0 ,2 0 ,0 0 ,2 0 ,0 0 ,0 100 6 ,6 5 ,1 0 ,8 0 ,2 0 ,0 0 ,2 0 ,0 0 , 0 J a ro n ió w k a p r o f i l 1 3 0-7 20 -3 0 6 ,6 5 .9 4 ,8 4 , 4 3 .0 3 .0 0 ,3 0 ,3 0 , 1 0 ,1 0 ,2 0 ,2 3 3 .3 3 3 .3 0 ,9 0 ,9 72 -1 2 0 6 , 0 4 ,6 2 ,2 0 ,3 0 ,1 0 ,2 3 3 ,3 0 ,9 120 5 ,9 4 ,6 2 ,0 0 ,3 0 ,1 0 ,2 3 3 ,3 0 ,9 C zarn y 0 -1 8 5 ,1 3 ,9 6 , 0 2 ,3 1 .8 0 ,5 7 9 ,0 1 6 ,2 P o to k p r o f i l 9 18 -2 7 5 ,2 4 .0 4 ,8 1 ,8 1 ,6 0 ,2 8 8 ,0 1 4 ,4 2 7 -5 0 5 ,6 4 ,2 3 ,0 1 ,5 0 ,8 0 ,5 6 1 ,0 7 ,2 5 0 -8 2 5 ,6 4 , 4 2 ,0 0 ,7 j 0 ,4 0 .3 5 7 ,0 3 ,6 C zarn y P o to k p r o f i l 15 0 -1 3 1 3 -2 8 28 -4 2 5 .2 5 .3 5 ,5 4 .2 4 .2 4 .3 5 .2 4 .2 2 ,7 1 .2 1 .0 1 ,2 0 ,7 0 .5 0 ,5 0 ,5 0 ,5 0 ,7 5 8 .0 5 0 .0 4 1 ,0 6 ,3 4 .5 4 .5 4 2 -8 0 5 ,7 4 ,3 2 ,1 0 ,8 0 ,4 0 , 4 5 0 ,0 3 ,6 Źm iąca p r o f i l 4 0 -2 0 20-43 5 ,8 5 ,5 <1.3 4 .2 5 .6 4 ,1 1 ,0 1 ,8 0 .5 0 .9 0 ,5 0 ,9 50 ,0 50 ,0 4 ,5 8 ,1 4 3 -8 1 6 ,0 4 ,2 3 .4 1 ,8 1 .4 0 , 4 7 8 ,0 1 2 ,6 Zm iąća p r o f i l 6 0 -1 8 18-55 5 ,4 5 ,6 4 ,3 4 ,2 6 ,4 2 .8 1 ,0 1 ,0 0 ,5 0 , 3 0 ,5 0 ,7 5 0 ,0 3 0 ,0 4 ,5 2 ,7 5 5 -110 6 ,9 5 .8 1 .2 0 ,2 0 ,0 0 ,2 0 ,0 0 ,0
258 A. F irek, M. D rożdż-H ara
cej, P oręby Spytkow skiej (profil 2), św iadczą o silnym uruch om ieniu glinu w skutek w zrostu zakw aszenia i obniżenia się pH w wodzie poniżej 6,0. Zjaw isko to m a m iejsce rów nież na glebach upraw nych, n aw et in ten sy w nie naw ożonych (Poręba Spytkow ska, profil 2). W glebach w ykazujących p H H2o w iększe od 6,5 nie stw ierdzono glinu ruchom ego, a n aw et niek tóre gleby o pH nieco niższym niż 6,5 nie w ykazały jego obecności. P rzy pH 5,5 i niższym gleby zaw ierały do 20 mg A l/l00 g gleby.
W ŁAŚCIW OŚCI CHEMICZNE GLEB OZNACZONE O P ISA N Ą METODĄ
Na ogół m niejsze ilości kationów Al, Fe oraz ich sum y w y kazują po ziom y próchniczne b adanych gleb (tab. 4); zaw ierają one odpow iednio
23-118 mg Al/100 g gleby lub 2.6-13,2 m.e. Al/100 g gleby. W głębszych poziom ach genetycznych na ogół znaleziono więcej A l3+ i F e 34' niż w po ziom ach próchnicznych. W glebach Czarnego Potoku, Żm iącej i Jaren ió w - ki najw ięcej M e A i Al znaleziono w poziom ach próchnicznych, a m niej w pozostałych poziomach. U żyty do analizy 0 ,ln HC1 w y ekstraho w ał nie znaczne ilości Fe 3 co jest zgodne z w ynikam i uzyskanym i przez S i u t ę
[9. 11]. W naszym przy p ad k u znaleziono 7,4-40,9 mg F e 3+/100 g gleby, czyli 0,4-2.2 m.e. Fe/100 g gleby.
Glin i żelazo należą do najbardziej ruchliw ych składników m ineraln ych gleby. W ystępują w niej w różnych form ach, od trw ały ch składników m i nerałów aż po form y rozpuszczone w roztw orze glebow ym , gdzie m ogą w ystępow ać w form ach kationow ych lub bezpostaciow ych koloidalnych w odorotlenków [5, 6]. W edług K i e l e r m a n n a i C j u r u p y [5] do starczycielam i w olnych form żelaza do gleby są zw iązki tego m etalu, m o gące przeprow adzać do roztw oru kation y Fe. Za kationow ą form ą wolnego żelaza w glebie przem aw iają w yniki bad ań w ielu autorów , obszernie omó w ione przez K o n e c k ą - B e t l e y [6]. Zjaw isko uruchom ienia żelaza zależy od bardzo w ielu czynników ; n ajw ażniejszą rolę w ty m procesie p rzyp isuje się przem ianom chem icznym [2], zjaw iskom o ksydoredukcyj- nym [9, 10], procesom glejow ym i red u k u jącem u działaniu niek tó ry ch drobnoustrojów [10].
G lin przechodzi do roztw oru w sk u tek zakw aszenia [4, 8-11J, w y nik a jącego m. in. z procesu p rzem yw ania [9, 11], w zrostu potencjału redokso- wego [2, 10] i z innych powodów. N iektórzy autorzy p rzy pisują zjaw isko akum ulacji i uw alniania się ruchom ych form glinu procesom biologicz nym . Można stw ierdzić, że uruchom ienie w glebie żelaza i glinu pow oduje zespół zjaw isk, k tóre ogólnie m ożna nazwać procesam i glebow ym i i gle- botw órczym i. Należy sądzić, że oznaczane w proponow anym przez nas sposobie żelazo i glin stanow ią ich kationow e form y, które w odpow
ied-A l i Fe w ch a ra k tery sty ce gleb b ezw ęg la n o w y ch 259
H ie k tó r e w ła s n o ś c i chem iczn e b ad an y c h g le b o zn aczo n e o p is a n ą m etodą w O ,l n EC1 Some c h e m ic a l p r o p e r t i e s o f t h e s o i l s i n v e s t i g a t e d , d e te rm in e d Ъу t h e d e s c r i b e d m ethod i n 0 .1 N HC1 e x t r a c t M iejscow ość 1 n r p r o f i l u L o c a l i t y and p r o f i l e Ho. Poziom H o riz o n cm a i* * Р е** A l * * Fe** MeA S Kappena S MeA A l KCl A l HCl w m g/100 g g le b y i n m g/100 g o f s o i l w m .e. i n ,/1 0 0 g g le b y m .e ./1 0 0 g o f s o i l B ie la n y 0 -3 4 2 3 ,4 1 1 ,3 2 ,6 0 ,6 3 , 2 2 ,0 0 ,6 2 n . o . p r o f i l 1 3 4 -6 4 2 6 ,1 1 6 ,7 2 ,9 0 ,9 3 ,8 2 ,2 0 ,5 8 n . o . 6 4 -1 2 0 3 9 ,6 2 2 ,3 4 , 4 1 ,2 5 ,6 4 ,8 0 ,8 6 n . o . 120 1 3 9 ,5 50,2 1 5 ,5 2 ,7 1 8 ,2 1 5 ,0 0 ,8 3 n . o . B rz e z n a 0 -3 9 6 4 ,8 1 1 ,3 7 , 2 0 ,6 7 ,8 5 ,2 0 ,6 7 n . o . p r o f i l 2 3 9 -5 2 7 1 ,1 2 4 ,2 7 , 9 1 ,3 9 ,2 5 ,2 0 ,5 6 n . o . 52-66 8 3 ,7 2 7 ,9 9 ,3 1 ,5 1 0 ,8 6 ,8 0 ,6 3 n . o . 8 6 -1 4 0 8 8 ,2 2 9 ,9 9 ,8 1 ,6 1 1 ,4 7 , 0 0 ,6 1 n . o . B rz e z n a 0 -2 8 4 9 ,5 4 0 ,9 5 ,5 2 ,2 7 ,7 8 ,1 1 ,0 5 0 ,0 2 p r o f i l 1 2 8 -6 1 7 5 ,6 4 4 ,6 8 , 4 2 , 4 1 0 ,0 9 ,0 0 ,8 3 0 ,0 1 6 1 -9 3 6 3 ,0 6 3 ,2 7 , 0 3 , 4 1 0 ,4 1 0 ,2 0 ,9 8 0 ,0 3 9 3 -1 4 0 6 8 ,4 6 3 ,2 7 , 6 3 , 4 1 1 ,0 9 ,6 0 ,8 7 0,03 G a r l i c a 0 -2 8 9 4 ,5 3 9 ,1 1 0 ,5 2 ,1 1 2 ,6 1 0 ,2 0 ,8 1 0 ,1 0 p r o f i l 2 2 8 -6 0 1 1 4 ,3 50,2 1 2 ,7 2 ,7 1 5 ,4 1 2 ,4 0 ,8 0 n . o . 6 0 -1 1 9 8 8 ,2 5 9 ,5 9 ,8 3 ,2 1 3 ,0 1 1 ,0 0 ,8 4 n . o . 119 1 0 6 ,2 5 9 ,5 1 1 ,8 3 ,2 1 5 ,0 1 2 ,6 0 ,8 4 n . o . P o rę b a 0 -2 1 6 3 ,9 2 4 ,2 7 ,1 1 ,3 8 , 4 3 ,6 0 ,4 3 0 ,0 2 S p y tk o w sk a p r o f i l 2 2 1 -6 0 8 9 ,1 4 0 ,9 9 ,9 2 ,2 1 2 ,1 5 ,2 0 ,4 3 0 ,2 8 6 0 -1 2 0 8 0 ,1 2 7 ,9 8 ,9 1 ,5 1 0 ,4 5 ,2 0 ,5 0 0 ,2 8 120 6 4 ,8 2 9 ,9 1 1 ,2 1 ,6 1 2 ,8 6 ,0 0 ,4 7 0 ,1 3 P o r ę b a 0 -3 9 72,0 1 1 ,3 8 ,0 0 ,6 8 ,8 9 ,8 1 ,1 3 n . o . S p y tk o w sk a p r o f i l 6 3 9 -5 9 9 9 ,9 2 4 ,2 1 1 ,1 1 ,3 1 2 ,4 9 ,4 0 ,7 6 n . o . 5 9 -1 0 0 9 4 ,5 2 7 ,9 1 0 ,5 1 ,5 1 2 ,0 1 1 ,2 0 ,9 3 n . o . 100 1 1 1 ,6 2 9 ,8 1 2 ,4 1 ,6 1 4 ,0 7 ,6 0 ,5 4 n . o . J a r e n ió w k a 0 -3 0 91,8 2 0 ,5 1 0 ,2 1 ,1 1 1 ,3 6 ,3 0 ,5 6 0 ,0 1 p r o f i l 1 3 0 -7 2 8 8 ,2 é l a d 9 ,8 ś l a d 9 ,8 6 ,3 0 ,6 4 0 ,0 1 72-120 9 9 ,9 2 0 ,5 1 1 ,1 1 ,1 1 2 ,2 3 ,9 0 ,3 2 0 ,0 1 100 8 1 ,0 2 4 ,2 9 ,0 1 ,3 1 0 ,3 6 ,9 0 ,6 7 0 ,0 1 C zarn y 0 -1 8 8 1 ,0 4 0 ,9 9 ,0 2 ,2 1 1 ,2 3 ,6 0 ,3 2 0 ,2 0 P o to k p r o f i l 9 18-2 7 6 8 ,4 4 4 ,6 7 ,6 2 ,4 1 0 ,0 3 ,0 0 ,3 0 0 ,2 1 2 7 -5 0 4 8 ,6 4 0 ,9 5 ,4 2 ,2 7 ,6 1 ,2 0 ,1 6 0 ,1 5 50-8 2 2 8 ,8 4 0 ,9 3 ,2 2 ,2 5 ,4 2 ,0 0 ,3 7 0 ,1 2 C zarn y 0 -1 3 1 1 8 ,8 2 0 ,5 1 3 ,2 1 ,1 1 4 ,3 6 ,3 0 , 4 4 0 ,0 6 P o to k p r o f i l 15 13t28 1 1 0 ,7 2 4 ,2 1 2 ,3 1 ,3 13,6 5 ,5 0 ,4 1 0 ,0 4 2 8 -4 2 7 9 ,2 4 0 ,9 8 ,8 2 ,2 1 1 ,0 4 ,5 0 ,4 1 0 ,0 6 4 2 -8 0 1 2 0 ,6 4 8 ,4 1 3 ,4 2 ,6 1 6 ,0 4 ,6 0 ,2 9 n . o . Zm iąća 0-20 9 3 ,6 7 , 4 1 0 ,4 0 ,4 1 0 ,8 7 ,6 0 ,7 0 0 ,0 5 p r o f i l 4 2 0-4 3 8 4 ,6 1 1 ,3 9 ,4 0 ,6 1 0 ,0 4 ,0 0 ,4 0 0 ,1 0 4 3 -8 1 6 0 ,3 1 6 ,7 6 ,7 0 ,9 7 , 6 2 ,8 0 ,3 7 0 ,2 1 8 1 -1 1 0 5 7 ,6 1 1 ,2 6 , 4 0 ,6 7 , 0 1 ,4 0 ,2 0 0 ,2 7 Z m iąća 0 -1 8 9 0 ,0 7 , 4 1 0 ,0 0 ,4 1 0 ,4 1 6 ,4 1 ,5 7 0 ,0 5 p r o f i l 6 1 8 -5 5 7 0 ,2 1 1 ,2 7 ,8 0 ,6 8 , 4 13,0 1 ,5 5 0 , 0 4 5 5 -1 0 0 8 4 ,6 1 4 ,8 9 , 4 0 ,8 1 0 ,2 2 2 ,2 2 ,1 7 n . o .
260 A. Firek, M. D rożdż-H ara
nich w aru n k ach m ogą się znaleźć w roztw orze pow odując przede w szyst kim kwasowość, zgodnie z teo rią glinu ruchom ego. Poniew aż 0 ,ln HC1, w edług poglądów autorów [9, 11], nie naru sza kon stru k cji p rzestrzenny ch m inerałów , należy się spodziewać, że przeprow adza do roztw oru stosun kowo słabo ze stałą fazą gleby zw iązane form y A l3+ i F e 3+.
W ynikałoby stąd, że znalezione w ty m w yciągu form y żelaza i glinu pow inny w ykazyw ać dość ścisłe zw iązki z takim i cecham i, jak pH, kw a sowość, glin w ym ienny, sum a kationów zasadow ych, ilość m aterii orga nicznej itp.
Sum a zasad w ym iennych w poziom ach próchnicznych b adanych gleb w ynosiła 2,0-16,4 m .e./100 g gleby (tab. 4). Pod tym w zględem poziom y próchniczne niew iele różniły się od głębiej zalegających w arstw . Stosunek sum y zasad do m etali am foterycznych (glin + żelazo w 0 ,ln HC1) w aha się w szerokich granicach: od 0,16 do 2,17, nie w ykazuje jed n ak c h arak terystycznego u kładu ani dla kolejności poziom ów genetycznych, ani in nych cech chem icznych gleb.
G lin ruchom y w edług Sokołowa stanow ił nieznaczną część glinu p rze chodzącego do 0 ,ln HC1. S tosunek ty ch dw u form w ah ał się w granicach od 0,0 do 0,28. Jednakże, jak w idać z tab. 4, do 0 ,ln HC1 przechodzi glin z gleb słabo kw aśnych, nie w ykazujących kwasowości w ym iennej.
ZW IĄZEK ILOŚCI A l I F e OZNACZONYCH W 0 ,ln HC1 Z NIEKTÓRYM I IN N Y M I CECHAMI GLEB
We w szystkich poziom ach zaw ierających m aterię organiczną zacho dzi stosunkow o słabo zaznaczony zw iązek ilości M e A (r = +0,204) oraz Al (KC1)
Al (HCI) = — 0.279) z ilością m aterii organicznej (rys. 1 i 2 oraz tab. 5). Niski w spółczynnik korelacji (r = +0,041) m iędzy ilością m aterii orga nicznej a Alb^ci w skazuje na b rak zależności. N atom iast sam e poziom y próchniczne w ykazu ją stosunkow o w ysoki w spółczynnik korelacji m ię dzy ilością m aterii organicznej a w yrażonym i w m .e./100 g gleby M e A
(r = +0,605) i AVltci (r = +0,654). Głębsze poziom y nie w ykazały w tym
względzie istotnej zależności. Istn ieje w ysoki w spółczynnik korelacji m ię dzy ilością m aterii organicznej a ilościam i ruchliw ych form glinu, a zatem i M e A (glin stanow i większość tej wielkości, co jest zgodne z danym i w ielu autorów [1, 2, 10], którzy znajdow ali znaczne ilości zarów no glinu, jak i żelaza w glebowej m aterii organicznej).
A kum ulacji m aterii organicznej przyp isuje J u s t e [2] głów ną rolę w grom adzeniu ruchliw ego glinu, przechodzącego do rozcieńczonych roz tw orów kw asów organicznych oraz l n KC1. W edług tego au to ra glin m
a-A l i F e w ch a ra k tery sty ce gleb b ezw ęg la n o w y ch 261
Rys. 1. Zależność między ilością materii organicznej a zawartością М е л w m.e./100 g gleby
А, В, C, D — k o lejn e poziom y w p ro filu glebow ym
Relationship between amount of organic matter and M e A content in m.e./100 g of soil
A, B, C, D — consecutive horizons in th e soil p ro file
Rys. 2. Zależność między ilością materii organicznej a zawartością Al3+ w m.e./100 g gleby
In n e opisy — jak na rys. 1
Relationship between amount of organic matter in per cent and Al3+ (HC1) content in m.e./100 g of soil
262 A. Firek, M. D rożdż-H ara
T a b e l a 5 Z a le ż n o ść m iędzy w ła śc iw o ś c ia m i oznaczonym i w w y ciąg u 0 , l n HC1 a n ie k tó ry m i
i n n y m i cecham i b ad an y cn g le b w p o s z c z e g ó ln y c h poziom ach g e n e ty c z n y c h
R e l a t i o n s h i p b etw een th e p r o p e r t i e s d e te rm in e d i n t h e O.IH EC1 e x t r a c t and some o t h e r f e a t u r e s o f t h e s o i l s i n v e s t i g a t e d i n s u c c e s s iv e g e n e t i c h o r iz o n s P r o c e n t m a t e r i i o r g a n ic z n e j O rg a n ic m a t t e r p e r c e n t pH / н 2о / Kwasowość h y d r o l i t y c z n ą H y d r o ly ti c a c i d i t y Ewasowość wymienna Exchange a c i d i t y k o r e l a c j a c o r r e l a t i o n c o r r e l a t i o nk o r e l a c j a c o r r e l a t i o nk o r e l a c j a c o r r e l a t i o nk o r e l a c j a ogółem
t o t a l w po zio m ie i n h o r iz o n ogółemt o t a l w pozio m ie i n h o r iz o n ogółemt o t e d w p o zio m ie i n h o riz o n ogółemt o t e d w p o zio m ie i n h o riz o n
* * * * lieA=Al5+ + F e3 * A + 0,605 A - 0 ,5 3 8 A +0,737 / 0 , 1 п НС1/ +0 ,2 0 4 В - 0 ,0 4 9 -0 ,1 7 1 В -0 ,5 3 4 ♦0 ,0 5 3 В + 0,222 w m .e ./1 0 0 g С -0 ,1 6 7 С - 0 ,1 1 0 g le b y - s o i l D +0,484 D -0 ,5 4 7 Ł l * A + 0 ,6 5 4 А -0 ,5 0 9 A + 0 ,7 3 4 0 , l n HC1 В +0,007 -0 ,1 4 9 В - 0 ,3 5 4 +0 ,2 2 0 B +0 ,4 1 0 w m .e ./1 0 0 g С - 0 ,1 1 6 С - 0 ,0 7 4 j g le b y - s o i l D + 0,479 D -0 ,4 7 4 A l3+ w KC1 A +0,170 А - 0 ,6 2 4 A + 0 ,4 9 0 A + 0 ,9 6 4 ! A l3+ w HC1 -0 ,2 7 9 В -0 ,3 9 9 -0 ,6 4 3 В С D -0 ,7 8 9 -0 ,7 9 2 -0 ,5 4 8 + 0,783 B С D + 0,145 + 0 ,8 7 6 + 0,102 +0,827 В С D +0,95'+! ,0 ,8 5 5 j + 0 ,9 5 6 j S___ А + 0,228 A -0 ,0 5 0 A - 0 ,3 5 5 UeA + 0,391 В С D +0,267 + 0 ,9 1 4 + 0,411 -0 ,1 9 2 B С D - 0,092 -0 ,5 8 3 -0 ,2 4 3 - 0 ,3 8 5 B С D -0 ,3 6 0 -0 ,5 1 9 ! -0 ,7 6 4 * K o le jn e poziom y w p r o f i l a c h bad an y ch g le b C o n se c u tiv e h o r iz o n s i n p r o f i l e s o f th e s o i l s i n v e s t i g a t e d
terii organicznej jest łatw o rozpuszczalny i urucham iany, w przeciw ień stw ie do żelaza. W edług F l o r i a ń c z y k a [1] glin jest luźniej w iązany z m aterią organiczną niż żelazo, które tw orzy z kw asam i próchnicznym i kom pleksow e i chelatow e połączenia. Z kolei w obecności m aterii orga nicznej zw iększa się dynam ika procesów oksydoredukcyjnych, dzięki któ rym uru ch am ia się żelazo [2, 6, 10]. Dane te uzasadniają w spółczynnik korelacji m iędzy ilością m aterii organicznej a zaw artością w glebie M e A i A Ihci w yrażoną w m .e./100 g gleby. N ieistotne w spółczynniki korelacji w poziom ach głębszych św iadczą o tym , że zależność tę m ożna ro zp a try wać tylko w poziom ach genetycznie jednoim iennych. Zjaw isko to w ydaje się świadczyć o tym , że procesy glebotwórcze, kształtujące poziom y ge netyczne gleby, w y w ierają isto tn y w pływ tnie tylko n a c h a ra k te r m a te rii organicznej akum ulow anej w glebie, lecz także n a k ształtow anie się w zajem nego układu : m ineralna faza— organiczna faza gleby, zw łasz cza n a odcinku m ate ria organiczna a kationow e form y żelaza i glinu.
A l i F e w ch a ra k tery sty ce g leb b e zw ęg la n o w y ch 263
3.! g i .
W pływ m aterii organicznej na w ielkość stosunku AlKci do AlHcb przedstaw iony w tab. 5 jako w spółczynnik korelacji, jest inny. W pozio m ie próchnicznym zw iązek ty ch dw u cech w yraża się niskim , ale dodat nim w spółczynnikiem korelacji (r = +0,170), w poziom ach przejściow ych o w iele wyższym, ale ujem ny m (r = —0,399). Oznaczać to może, że m a te ria organiczna poziomów podpróchnicznych, w przeciw ieństw ie do tego składnika poziom ów próchnicznych, m a zdolność u tru d n ia n ia przechodze nia ruchliw ych form glinu w form y pow odujące kwasowość w ym ienną. Zdolność ta jed n ak jest nieznaczna w poziom ach podpróchnicznych, a w próchnicznych dodatni w spółczynnik korelacji w skazuje na tendencję od w rotną.
Zależność m iędzy ilością m aterii organicznej a stosunkiem sum y zasad
była w yraźn a i w spółczynnika korelacji nie wyliczono.
We w szystkich zbadanych próbkach nie udało się w ykazać zależności m iędzy pH a ilościam i M e A i Al3+, w spółczynniki korelacji są bowiem nieistotne (—0,171 dla M e A i — 0,149 dla glinu). Inaczej jed n ak p rzed sta w iają się te zależności ro zp atry w an e oddzielnie dla poziom ów jednoim ien- nych. Poziom y próchniczne w y k azu ją w ysoki, ale u jem n y w spółczynnik ko relacji badanych cech; w ynosi on odpowiednio: —0,538 dla M e A i —0.509 dla glinu. Podobnie u jem ne w spółczynniki korelacji pH i M e A oraz Al w ykazały poziom y podpróchniczne (—0,334 dla M e A i —0.354 dla glinu). N atom iast w poziom ach najgłębszych, oznaczonych kolejnym sym bolem
D, znaleziono dość w ysoki dodatni zw iązek m iędzy om aw ianym i cecham i
(r = +0,481 dla M e A i + 0,479 dla glinu).
W spółczynnik korelacji zachodzących m iędzy pH w H 20 a ilościam i
M e A i A lHci w poszczególnych poziom ach genetycznych i całych profilach
św iadczą o tym , że odczyn jest tylko jed n y m z czynników decydujących o ilościach b adanych składników . W pływ odczynu na om aw iane cechy jest n iejednakow y w poszczególnych poziom ach genetycznych. N ajw yraźniej o bserw ujem y zm niejszenie się ilości M e A i A Ihci w m iarę w zrostu pH
w poziom ie próchnicznym . Zjaw isko tak ie jest zgodne z poglądem , że o u ru chom ien iu glinu d ecy d u je zakw aszenie gleby, a w ięc im niższe pH, ty m bardziej ruch liw y glin [4. 8, 9, 11]. Zakłócenie tej zależności w głęb szych poziom ach genetycznych, aż do dodatniej korelacji w poziom ie D, spow odow ane jest praw dopodobnie przez zjaw iska m igracji glinu w p ro filu glebow ym . M igracja ta, w edług S i u t y, zależy nie tylko od odczynu gleby, ale rów nież od w ielu właściwości całego p ro filu glebowego i może się odbyw ać zarów no jako przem ieszczenie zstępujące, jak i w stępujące w ym iennych do żelaza i glinu rozpuszczalnych
Oyûtem -To ta l
Aim AL
A l i F e w ch a ra k tery sty ce g leb b e zw ęg la n o w y ch 265
N ajw iększy w pływ na w ielkość stosunku A lKci • A lHci w yw iera pH za rów no w całych profilach, jak rów nież w poszczególnych poziom ach gene tycznych. W spółczynnik korelacji dla ty ch cech w ynosi odpowiednio: — 0,643 ogółem, a w poziom ach genetycznych od —0,548 do —0,792. Oznacza to, że o zdolnościach kw asotw órczych glinu decyduje odczyn gleby. Pogląd ten znajd u je potw ierdzenie w w ysokim w spółczynniku ko relacji m iędzy Al^ci • A lHci a kw asow ością hydrolity czną i w y m ien n ą (rys. 3 i 4 oraz tab. 5). Z analizy w spółczynników k orelacji m iędzy AIkci • AIhci a w ym ienionym i form am i kwasowości potencjalnej w ynika, że w jednoim iennych poziom ach genetycznych w y stę p u ją różne zależności w ym iennego stosunku z kw asow ością w ym ien ną (rys. 4) i hydrolityczną. Kwasowość hydrolityczną w y kazuje zdecydow anie w iększe zróżnicow anie istotności om aw ianej zależności w p ro filu glebow ym niż kwasowość w y m ienna, pom im o że w ujęciu g en eraln ym w y kazuje niew iele niższy w spół czynnik korelacji (r = 0,783 dla kwasowości hydrolitycznej i +0,827 dla kwasowości w ym iennej). Takie zróżnicow anie w ynikać może z nieco od m iennego c h a ra k te ru kwasowości hydrolitycznej i w ym iennej podkreśla nego przez K a c - K a c a s a [4].
W odniesieniu do stosunku sum y zasad w ym iennych do sum y żelaza i glinu (tab. 5) stw ierdzono w odniesieniu do całych profilów niew ysokie w spółczynniki korelacji dla S : M eA i p H r = +0,391, w odniesieniu zaś do kwasowości hydrolitycznej r = —0,192, a w ym iennej r = —0,385. W p rzy pad k u pH i kwasowości w ym iennej najw yższe w spółczynniki ko re lacji stw ierdzono w poziom ach С i D; i tak w p rzy pad ku pH w poziom ie С
r = +0,914, w D r = + 0,411; w p rzyp ad ku kwasowości w ym iennej w po
ziom ie С r = —0,519, w poziom ie D r = —0,764.
N atom iast dla kwasowości hydrolitycznej korelację stw ierdzono tylk o w poziom ie C, gdzie r = —0,583. W ynikałoby stąd, że poziom y te odzna czają się takim i procesam i glebow ym i, k tó re w bardzo isto tny sposób uza leżniają stosunek w ym iennych kationów zasadow ych do kationów żelaza i glinu od zakw aszenia gleby.
Rys. 3. Z ależność m ięd zy рНнгО a sto su n k iem A l3+ (KC1) : A l3+ (HC1)
Inne opisy — jak n a ry s. 1
R ela tio n sh ip b etw een рНнгО and A l3+ (KCl) : A l3+ (HCl) ratio
O ther den o tatio n s — as in Fig. 1
Rys. 4. Z ależność m ięd zy k w a so w o ścią w y m ien n ą a stosu n k iem A l3+ (KCl) : A l3+ (HCl)
In n e opisy — jak n a ry s. 1
R ela tio n sh ip b etw een ex ch a n g ea b le a cid ity and A l3+ (KC1) : A l3+ (HC1) ratio
2 6 6 A. F irek, M. D rożdż-H ara
A l i Fe w ch a ra k tery sty ce gleb b ezw ęg la n o w y ch 2 6 7
W pływ kwasowości hydrolitycznej na wielkość stosunku S : M eA jest szczególnie silny w poziom ach C; podobny w pływ na badaną cechę w y kazało pH. N atom iast in n y c h a ra k te r u jaw n ił się już przy om aw ianiu sto su n k u AIkci do AIhci.
Podobnie różny c h a ra k te r w ykazały te dw ie form y kwasowości p o ten cjalnej w procesie uru ch am ian ia glinu i żelaza, a w szczególności ozna czanych przez nas ich form . Kwasowość w y m ien na nie w ykazała zw iązku
Ol
m iędzy ilością M eA i A lHc i , wobec czego nie wyliczono dla niej w spół czynnika korelacji. N atom iast kwasowość h y drolityczną w podobny sposób
jak pH decydow ała o ilościach b adanych składników . M iędzy kwasow ością
31
hydrolity czną a M eA i A lHci znaleziono w ysokie dodatnie w spółczynniki korelacji w poziom ach próchnicznych (r = +0,737 i r = +0,734) oraz dość w ysokie ujem ne w poziom ach D (r = —0,547, tab. 5 i rys. 5 i 6).
Taki układ zależności świadczyć może o tym , że w pływ kwasowości h y drolitycznej na m echanizm przem ian m in eraln ej części gleby jest b a r dziej zbliżony do roli, jak ą odgryw a pH niż kwasowość w ym ienna.
Zależności m iędzy ilościam i oznaczonego ty m sposobem żelaza a in n y m i cecham i gleb nie udało się wykazać. Jeżeli przyjm iem y, że w proce sach u w aln ian ia żelaza biorą udział przede w szystkim przem iany oksy- doredukcyjne, to zjaw isko to nie będzie budzić w iększej w ątpliw ości, ty m bardziej że żadna z om aw ianych cech nie w iąże się bezpośrednio z proce sam i oksydo-redukcyjnym i. J e s t to ponadto zgodne z w ynikam i badań n ad przem yw aniem m ateriału glebowego rozcieńczonym i kw asam i m i n eralnym i i organicznym i [9, 11].
W N IOSK I
Analiza w ykonanych badań pozw ala w yciągnąć następujące wnioski: 1. Istn ieją możliwości w yk o rzy stan ia w yciągu w 0 ,ln HC1, stosow a nego w edług m etody K appena, do oznaczania ruchliw ych form żelaza i glinu w glebach nie zaw ierających w ęglanów.
Rys. 5. Z ależność m ięd zy k w a so w o ścią hyd rolityczn ą a za w artością M e A w m .e./100 g g leb y
Inne opisy — ja k na rys. 1
R elation sh ip b etw een h yd rolytic acid ity and M E A con ten t in m.e./100 g of soil
O ther den o ta tio n s — as in Fig. 1
R ys. 6. Z ależn ość m ięd zy k w a so w o ścią h yd rolityczn ą a za w artością A l3+ (HCl) w m .e./100 g gleb y
In n e opisy — jak na rys. 1
R elation sh ip b etw een h yd rolytic acid ity and A l3 + (HCl) con ten t in m .e./100 g of soil
2 6 8 A. F irek, M. D rożdż-H ara
2. Z aadaptow ana m etoda Sokołowa do oznaczania w ty m w yciągu sum y F e3+ i A l3+ z oddzielnym oznaczeniem żelaza i stechiom etrycznym odliczeniem go od sum y M eA jest bardzo pro sta w w ykonaniu, a w próbie odczynnikow ej w ykazała dokładność tego rzędu, jak ą m a m etoda K appe- na (dla sum y zasad w y m iennych i kwasowości hydrolitycznej).
3. Oznaczone w 0 ,ln HC1 ilości żelaza są niew ielkie i nie w y kazu ją zw iązku z innym i w łaściw ościam i gleb.
4. W zbadanych glebach znaleziono znaczne ilości glinu, różne w po szczególnych poziom ach genetycznych.
5. A naliza staty sty czn a (w spółczynniki korelacji) w skazuje na isto tn y w pływ c h a ra k te ru procesów glebotw órczych na ilość A l3+ + F e3+ oraz Al3+ przechodzące do 0 ,ln HC1, a w yrażonych w m .e./100 g gleby.
W pływ ten w yraża się przez różny stopień ścisłości zw iązku m iędzy om aw ianym i cecham i a pH, kw asow ością h y d rolityczną i m ate rią orga niczną w różnych poziom ach genetycznych.
6. Stosunek glinu ruchom ego w edług Sokołowa do glinu oznaczonego podanym sposobem w ykazuje w ysoki stopień korelacji z pH i kw asow ością potencjalną, w odniesieniu jed n ak do kwasowości h ydrolitycznej poziom y genetyczne znacznie różnią się m iędzy sobą w w ykazyw anej ścisłości zw iązku m iędzy om aw ianym i cecham i.
7. S tosunek sum y zasad w ym ienn y ch oznaczonych tą m etodą do sum y żelaza i glinu w ykazuje w ysoki w spółczynnik korelacji z pH oraz kw aso wością potencjalną, ale tylko w głębszych poziom ach (w szczególności dla pH i kwasowości w ym iennej).
LIT ER A TU R A
[1] F l o r i a ń c z y k S.: R ozd zielan ie tzw . k w a só w fu lw o w y ch na a n io n icie siln ie zasadow ym . Część I i II. Rocz. glebozn., t. 15, 1967, z. 2, s. 409-430.
[2] J u s t e C.: C ontribution à l ’étu d e de la d yn am iq u e de l ’alu m in iu m dans le s soils acid es du S u d -O u est A tlan tiq u e. A p p lica tio n à leur m ise en valeur. A nn. A gronom . Ser. A, t. 17, 1966, nr 2, 251-341.
[3] J u s t J., H e r m a n o w i c z W.: F izyczn e i ch em iczn e badania w o d y do p icia i potrzeb gospodarczych. WZWL, W arszaw a 1955.
[4] K a c - K a c a s M.: B ad an ia nad k w a so w o ścią p oten cja ln ą gleby. Pam . puł., P race IU N G , supl. do z. 24, 1967.
[5] К i e 1 e r m a n W. W., С j u r u p a: Istoczn ik i p od w iżn ow o żelieza w p oczw ie. P o czw o w ied ien ., nr 10, 1965, s. 53-61.
[6] K o n e c k a - B e t l e y K.: Z agad n ien ie żelaza w p rocesie gleb otw órczym . Rocz. glebozn., t. 19, 1968, z. 2, s. 51-96.
[7] M c L e a n E. О., H o u r i g a n W. R., S c h o e m a k e r H. E., B h u m b l a D. R.: A lu m in iu m in soils. V. Form of alu m in iu m as a cause of soil acid ity and com p lication in its m easurem ent. Soil Sei. t. 97, 1964, s. 119-126.
[8] M o s k a l S.: G lin ruchom y w gleb ach k w a śn y ch i m etod y jego oznaczania. Rocz. glebozn., t. 3, 1954, s. 154-175.
A l i F e w ch a ra k tery sty ce g leb b e zw ęg la n o w y ch 269
[9] S i u t a J.: W lija n ije w o ssta n o w itie ln y c h p rocessow i p od k islen ija na roztw ori- m ost m in iera ln y ch so jed in ien ji poczw y. P o czw o w ied ien ., nr 5, 1962, s. 62-73. [10] S i u t a J.: W p ły w procesu g lejo w eg o na k sz ta łto w a n ie się cech m orfologicz
n ych i w ła śc iw o śc i ch em iczn ych p rofilu gleb ow ego. Pam . puł., P race IU NG , z. 9, 1963, s. 123-149.
[11] S i u t a J., M o t o w i c k a - T e r e l a k T.: R ozpuszczalność niek tórych m in e raln ych sk ła d n ik ó w gleb pod w p ły w e m działan ia roztw orów HCl, C2H4O,, C6H80 7, C12H22Oii. Pam . puł., P race IU N G , z. 22, 1966, s. 81-101.
[12] S z u l c S.: M etody statystyczn e. PWE, W arszaw a 1967, w yd. IV.
А. Ф И РЕК , М. ДРО Ж Д Ж -Х А РА П О П Ы Т К А И С П О Л Ь ЗО В А Н И Я СОЕДИН ЕН ИЯ A l И Fe, ОП РЕДЕЛЯ ЕМ Ы Х В В Ы Т Я Ж К Е 0,1 н НС1, ДЛ Я Х А Р А К Т Е Р И С Т И К И Н Е К А РБ О Н А Т Н Ы Х ПО ЧВ ЧА СТЬ 1. СВЯЗЬ МЕЖДУ КОЛИЧЕСТВОМ А1 И Fe И СВОЙСТВАМИ ПОЧВ К аф ед р а П очвоведения В ы сш ей С ельскохозяйствен ной Ш колы в К р ак о ве Р е з ю м е Для проверки, доп усти м о-л и использовать изв л ек аем ое 0,1 н НС1 с о д е р ж а ни е А13+ и F e 3+ в качестве при зн ак а х ар ак тер и зую щ его почву, испы ты вали 14 п очвенны х р а зр езо в с территории ю ж н о й П ольш и. А лю м иний и ж е л е з о оп р ед ел я л и в в ы тяж к е ОДн НС1, готовленной дл я оп р ед ел ен и я суммы обм енны х оснований по К а п п ен у (соотнош ение почва: р а с твор = 1 : 5 , 1 час взбалты ван ия, 24 взаим одействие почвы с раствором). Д ве оди н ак овы е порции прозрач ной в ы тяж к и титровали в горячем ви де 0,1 н N aO H в присутствии ф ен о л ф т а л еи н а . П ри первом титровании н ей тр ал и зуется и збы ток НС1, а та к ж е НС1 образов авш ий ся в следстви е гидролитического р а с п ада солей А1 и Fe. К другим порциям ф и льтрата п ер ед титрованием при бав л ял и N aF, чтобы вы звать вы п аден и е А1 и F e в осадок: дается 3 мл 3,5% р а с твора N aF (pH = 8,2) на к а ж д ы е 7,5 мл 0,1 н N aO H и зр асход ов ан н ы е в п е р вом титровании. И з разни цы м е ж д у результатом первого и второго ти тров а н и я вы считы вается сумма A l + Fe = Мел- В третих п ор ц и ях ф и л ьтр ата о п р е д ел я л и ж е л е з о колорим етрически по роданистом у м етоду. К оличество алю м и ния вы считы вается по р азн и ц е М е л — Fe = Al. Этот метод отличается простотой и пригоден для потоковы х (массовы х) а н а лизов. О бозначаем ы й по дан н ом у м етоду алю миний обн ар уж и в ает тесную связь с другим и свойствами почвы, как: со д ер ж а н и е органического вещ ества, обм енная и гидролити ческая кислотность, а т а к ж е сод ер ж а н и е подв и ж н ого алю миния определяем ого по С околову (таб. 5, рис. 1-6). Облик эт и х за в и си мостей обусловлен почвенны м и процессами. Это проявляется зам етной д и ф ф ер ен ц и ац и ей генети ч еск и х горизонтов в отнош ении о б су ж д а ем ы х зав и си м о стей (таб. 5, рис. 1-6). Д и ф ф ер ен ц и а ц и я ген ети ческ и х горизонтов в данном отнош ении сказы вается не только на велич ине к о эф ф и ц и ен т а корреляции, но д а ж е на его зн ак е (таб. 5). Н аходи т это о т р а ж ен и е в и зм ен ен и и направления ф у н к ц и и на гр аф и к е (рис. 1-6).
270 A. Firek, M. D rożdż-H ara
О п ределяем ы е количества ж е л е за , вы р аж ен н ы е в м. экв. на 100 г почвы, равно как и алю миния и ж е л е з а в пересч ете на м. экв. в 100 г коллоидного ила, не вы являли связи с иными свойствами почв.
A. FIREK, М. DROŻDŻ-HARA
A N A TTEM PT ТО USE A l A N D Fe IN THE 0.1 N HCl EXTR AC T TO C H A RACTERIZE C AR BO N A TE-FR E E SOILS
PART I. RELATIONSHIP BETWEEN A1 AND Fe CONTENT AND SOIL PROPERTIES D epartm ent of Soil Science, College of A griculture in Cracow
S u m m a r y
To prove, w h eth er the p o ssib ility e x ists of usin g extra cted by 0.1 N HC1 A l3+ and F e3+ as ch aracteristic featu res of soils, 14 p rofiles from southern P olan d w are in vestigated .
A lu m in iu m and iron w ere d eterm in ed in th e 0.1 N HC1 etxract, prepared for determ in ation of total e x ch a n g ea b le bases according to K appen (soil : solu tion ratio of 1 : 5, 1 hour of shaking, 24 hours of so il con tact w ith solu tion ). T w o eq u al por tion s of filter ed ex tra ct are heated and titrated w ith 0.1 N N aO H again st p h en o l- phtalein. In th e first titration there are n eu tralized th e e x cess HC1 as w e ll as HC1 form ed in co n seq u en ce of h yd rolysis of A1 and F e salts. To th e second portion N aF is added before titration so as to p recip itate A1 and Fe, in particular: 3.5% N aF (pH 8.2) per ev ery 7.5 m l of 0.1 N N aOH in th e first titration. From th e d ifferen ce b etw een the fir st and the second titration the sum of A l+ F e = M e y i is com puted. From the third portion of th e filtr a te iron is d eterm in ed colorim etrically b y the rhodanide m ethod. T he am ount of alu m in iu m is com puted from th e difference:
М е л ~ F e = Al.
T his m eth od is sim p le and su ita b le for seria l an alyses. A lu m in iu m d eterm in ed by this m ethod sh ow s a close rela tio n sh ip w ith other so il p roperties, e.g. w ith organic m a tter content, pH, ex ch a n g ea b le and h y d ro ly tic acid ity, as w e ll as m o b ile alu m in iu m determ in ed according to S ok olov (Table 5, F igs 1-6).
T he character of th ese rela tio n sh ip s depends on so il processes. It is ex p ressed by a con sid erab le d ifferen tia tio n of g en etic horizons w ith resp ect to th e rela tio n sh ip s in q u estion (Table 5, F igs 1-6). The d ifferen tia tio n of g en etic horizons in th is resp ect concerns n ot on ly d iffe r e n t v a lu es of the correlation co efficien t, b u t also its sign (Table 5). It fin d s its ex p ressio n in a ch an ge of th e fu n ctio n direction in th e graph (Figs 1-6).
The d eterm ined iron am ounts ex p ressed in term s of m .e./100 g of soil, sim ila rly as those of alu m in iu m and iron re-ca lcu la ted in to m .e./100 g of co llo id a l clay, did not sh ow any rela tio n sh ip w ith other soil properties.
A d r e s W p ł y n ę ł o do P T G w k w i e t n i u 1970 r. m g r A d a m F irek
K a t e d r a G l e b o z n a w s t w a W S R K r a k ó w , M i c k ie w ic z a 21
