HENRYK OKRUSZKO
CHANGES IN PH O SPH O R U S CONTENT OF ORGANIC
H Y D RO M O RPH IC SO ILS DUE TO DRAINA GE
A gricultural M eliorations and Grasslands Institute in WarsawBy organic h yd ro m o rp h ic soils w e u n d e rsta n d all soils developed
from form atio ns a rise n in conditions of excessive m o isture, w hich p re s e r
ves org anic m a tte r. T hey include this, firs t of all, th e soils developed
from p eats an d organ ic m u ds w ith p ro p ertie s d ifferin g from those of
m in e ra l soils. T hese soils are rich in n itro g e n due to th e ir high co n ten t
of organic m a tte r, b u t poor in potassium , w hich is rea d ily w ashed o u t in
consequence of its slig h t fix atio n by org anic m a tte r. As to th e phosp ho ru s
content, th is p rob lem had n o t been fu lly solved h ith e rto . T h ere a re o rg a
nic soils w ith high p h o sp ho rus content, occuring o fte n in th e form of
deposits and sm all la y e rs of h y d ro u s ferro u s phosphate, k no w n as vivia-
nite, as w ell as soils on w hich it is im possible to o b tain average yields of
c u ltiv a te d crops w ith o u t phosp ho rus fertilizatio n .
The aim of th is paper, w hich gives som e so rt of syn th esis of th e p re
vious w ork of th e a u th o r o n th is problem , is d e te rm in a tio n of p hosphorus
a b u n d an ce in organic soils, special consideration being paid to changes
in ph ospho rus co n te n t re su ltin g fro m d rainage of sw am py areas.
I n th e in v estig ation s carried o u t by th e a u th o r (3, 4, 5,
6,
8), 570 soil
sam ples fro m 14 larg e are a s w ith org an ic soils w ere an alysed fo r to ta l
p h o sp ho rus co n tent. T h ey in clu d ed sam ples of v ariou s organic form ations,
fro m p eats w ith sm all ash co n te n t and 90%, org anic m a tte r to m u d d y
fo rm atio n s co ntaining up to 90%, of m in e ral p articles. O n th re e o b jects
fro m fo u rteen , th e occurence of v iv ian ite has been stated .
T otal P
20
5co n te n t v a rie d as follows: in soil sam ples fro m objects
w ith o u t v ivian ite: — from 0,01%) to 0,60%, m ea n valu e 0,174 + 0,033 in
soil sam ples fro m objects w ith v iv ian ite: — fro m 0,06 to 5,15%, m ean
v a lu e 0,418 + 0,062.
T he p resence of v iv ia n ite in hy d ro m o rp h ic soil causes a v e ry distin ct
in crease in p h ospho rus con tent. V iv ian ite occurs as a ru le in th e u p p e r
184 H. Okruszko
lay ers of th e soil profile, reach in g m o st o fte n to a d e p th of 0,5—
0,7m.
In m u d d y fo rm ation s it lies co n sid erably d eeper — to 1,5 m (5).
To te s t c o rre la tio n — if a n y — b etw e en thickness and p ho spho rus
co n te n t of th e organic lay e r, sam ples of 25 soils profiles, ta k e n from
lay e rs a t in te rv als of 0,5 m of th e w hole profile, w ere analysed. T he
th ick n ess of lay ers w ith phosp h o ru s c o n ten t ran g ed w ith in
1— 4 m, de
pen din g on profile. The resp ectiv e d a ta are q u o ted in Tab. 1.
Ï a b 1 e 1 Phosphorus d istr ib u tio n in the p r o f ile s o f organic hydromorphic formations
Depth cm.
Number of samples
T otal P2O5 content in % of dry matter
min- - max mean
(x ± t 0.05 Sx) о i о 25 0.07 - 0.45 0.213 ± 0.039 0 .5 - 1 .0 25 0.09 - 0.44 0.159 - 0.033 1 .0 - 1.5 20 0.01 - 0.44 O .I52 t 0.042 i го о 12 0.03 - 0.33 0.146 t 0.055 2 .0 - 2.5 8 O.O6 - 0.60 0.238 ± 0.134 2.5 - 3 .0 5 O.O6 - 0.28 0.200 ± 0.118 3 .0 - 3 .5 5 0.08 - 0.28 0.184 t 0.113 3 .5 - 4 .0 1 0.20 -
-T hey show th a t in general, th e re are no sig n ificant d ifferences in
ph o sp ho rus d istrib u tio n w ith in th e p e a t soil profile, ex cep t the top layer,
w hich contains som ew hat m ore of th is ele m en t th a n th e d eeper lay ers.
In o u r inv estig atio n s on th e soil-form ing process, w hich occurs in
consequence of p e a tla n d d rainag e (
6), w e re g u la rly o bserved considerably
g re a te r pho sp h oru s am o un ts in th e m u ck la y e rs of th e p e a tlan d su rface
th a n in th e d eep er p e a t lay ers from w hich th e m uck la y e r h ad developed.
B asing o n differences in th e soil p ro file m orphology, five d iffe re n t
lay e rs w ere d istin g u ish ed from w h ich th e firs t th re e m uck lay ers w e re
sited in th e u p p e r p a rt of th e soil profile, from th e su rface to 0,3—
0 ,6m.
d ep th . Two deep er lay ers (to a d e p th of 1,5 m.l) c o n stitu te d th e low er p a rt
of th e soil profile, w hich rem a in e d u n affe c te d by d rain ag e. A nalysis r e
s u lts of p h o sp ho rus c o n ten t in th e p a rtic u la r lay ers of 13 profiles a re
p rese n ted in Tab. 2.
T h ey in d icate in th e te ste d soils a c e rtain re g u la rity in p h o sp h oru s
d istrib u tio n , to ta l phosph o rus co n te n t in th e m uck lay e r being g e n e ra lly
th re e tim es h ig h er th a n in th e su b ja c e n t p e a t layers. O ur findings [
6]
lead to th e assu m p tio n th a t th e phosp ho rus accu m u latio n in th e su rfa c e
la y e r is due to m in e raliz a tio n of th e org an ic m a tte r and also to an in cre a
se in m in e ral c o n ten t of th e soil caused by iro n p h o sp hate c a rrie d u p
P transform ations dn organie soils 185
w ard s b y risin g g ro u n d w a te r as w aterso'luble ferrous, an d p rec ip ita te d
in th e zone of a e ra tio n in th e fo rm of insoluble fe rric phosphate. In con
sequence of iro n tra n sfo rm a tio n from b iv ale n t to triv a le n t Fe, a p rec i
p ita tio n of inso lu b le ph osph o ru s com pounds an d th e ir g rad u a l accum u
latio n in th e soil occurs w hich causes an in crease of to ta l pho sp h o ru s
c o n te n t in th e course of y ears of d rain e d soil utilizatio n.
T a b l e 2 Phosphorus d istr ib u tio n in the muck and peat s o i l p r o f ile s
S o il p r o f ile la y er Average thickness of layer in cm
Together with v iv ia n ite samples Without v iv ia n ite samples
number of samples
t o ta l P2O5 content in % of
dry matter number
of samples
to ta l P2ÛfjContent in % of dry matter
min - max mean
lx t t 0.05 Sx) min - max mean lx t t 0.05 Sx) “ i 0-10 13 0.28 - 4 .11 1Л0 Г'-о +» a 0 »— t 10 0.28 - 0.87 0.468 t 0.140 10-25 13 0 .18 - 2.89 O.69I - 0.498 10 0.18 - 0.65 О.З21 ± 0.102 25-50 13 0.11 - 5.19 0.638 t 0.832 10 0 .1 1 - 0.59 0.190 ± 0.032 »1 75-100 13 0.09 - 0 .82 0.21b t 0.115 12 0.09 - 0.32 0.166 t 0.044 b 125-150 13 0.06 - 0.25 0.140 ± 0.032 13 O.O6 - 0.25 0.140 ± 0.032
This assu m p tio n w as confirm ed by te s t re su lts on th re e batch es of
soil sam ples, ta k e n fro m areas in d iffe re n t stages of th e m u ck -fo rm in g
process, i.e. w ith d iffe re n t d u ra tio n of o x y d atio n processes effected by
drainage. The resp ectiv e re su lts a re p re se n te d in Tab. 3.
T a b l e 3 T otal P20^content in organic s o i l s with d iffe r e n t drainage in te n s ity , i . e . with d iffe r e n t advance o f the muck-forming
process S o il c h a r a c te r is tic s Number of samples ^ 2 ^ content in % of dry matter of s o i l ± t 0.05 Sx) I . Mud and peat s o i l s 6 0.190 i 0.039 I I . Peaty muck s o i l s 21 0.246 ± 0.032 I I I . Muck s o i l s 2;> ~ o l 9 - 0.054
S ta tistic a l analysis show ed th e significance of th e d ifferen ces a t th e
confidence in te rv a l of 99% in com parison of soil group I. w ith soil group
III, an d a t in te rv a l 95°/oi in com parison of soil group I. w ith II., an d soil
gro u p II. w ith III.
T he in crease in to tal ph o sp ho rus of m uck soils, beginning a t th e
in s ta n t of d rain ag e an d p ro g ressin g w ith tim e of utilizatio n, is n o t accom
-186 H. Okruszka
p a n ie d b y a c o rre sp o n d in g ris e in p la n t — a v a ila b le p h o s p h o ru s. N u
m e ro u s fie ld in v e s tig a tio n s h a v e p ro v e d t h a t fie ld cro p s o r p e r m a n e n t
g ra s sla n d o n p e a ts sh o w ed in th e f ir s t y e a rs a f te r d ra in a g e g e n e ra lly
low re sp o n se to p h o s p h o ru s fe rtiliz a tio n , w h ile re a c tio n in c re a s e d p ro
g re s siv e ly in s u b s e q u e n t y e a rs. T h is le a d s to th e a s s u m p tio n t h a t p h o s
p h o ru s a c c u m u la tio n o c c u rs in th e u p p e r la y e rs o f d ra in e d s w a m p y soils
in fo rm of s p a r in g ly so lu b le co m p o u n d s, u n a v a ila b le to p la n ts . F ro m th e
a g r ic u ltu r a l p o in t of v ie w it is th e r e f o r e im p o r ta n t to d e te r m in e in o rg a
n ic soils n o t o n ly t h e ir to ta l p h o s p h o ru s c o n te n t, b u t also p la n t-a v a ila b ili-
t y of its co m p o u n d s a n d th e fa c to rs in flu e n c in g a b u n d a n c e a n d a v a ila b ili
t y o f th e soil p h o sp h o ru s.
T h e in v e s tig a tio n s o n th e ab o v e s u b je c t w e re c a rrie d o u t b y us on
a la rg e o b je c t (3500 h a) w ith ty p ic a l o rg a n ic soils, d e v e lo p e d m a in ly fro m
p e a ts d ra in e d m a n y y e a rs ago a n d u s e d as g ra s sla n d [9]. A s ta tis tic a lly
ju s tif ie d n u m b e r o f s a m p le s (in to ta l 64), n e c e s s a ry fo r c h a ra c te riz a tio n
of th e w h o le a re a in r e s p e c t to p h o sp h o ru s c o n te n t, w a s ta k e n . T o ta l
p h o sp h o ru s w as d e te r m in e d b y e x tra c tio n w ith 0,5 N HC1 fro m th e
s a m p le s a s h e d a t 600°C. S im u lta n e o u s ly w as d e te r m in e d th e so -c a lle d
m in e ra l p h o sp h o ru s, i.e. p h o s p h o ru s e x tr a c te d w ith 0,5 n HG1 fro m
sa m p le s in n a tu r a l co n d itio n s. T h e d iffe re n c e b e tw e e n to ta l a n d m in e ra l
p h o s p h o ru s g av e th e o rg a n ic c o n te n t. T h is m e th o d o f m in e ra l a n d o rg a n ic
p h o s p h o ru s d e te rm in a tio n , th o u g h co n v e n tio n a l, is w id e ly a p p lie d in
in v e s tig a tio n s [1]. F u r th e r m o r e , so -c a lle d re a d ily s o lu b le p h o s p h o ru s w as
d e te r m in e d b y T ru o g ’s m e th o d [10]. T h e re s u lts a re p re s e n te d in T ab. 4.
T a b l e 4 Content o f various phosphorus forms in muck s o i l s (n - 64)
Form min - max Mean
(x i t 0.05 Sx) Total P2O5 % Mineral ^ 0 ^ mg/kg Organic P20ij mg/kg Readily so lu b le “ê A g 0.134 - 1.628 70 - 1240 1250 - 15410 18 - 285 0.295 ± 0.051 248 t 54 2681 ± 483 4 9 .6 t 12.7
T h e re s p e c tiv e d a ta sh o w ed t h a t a t a v e ra g e c o n te n t o f 0,295% o f to ta l
p h o s p h o ru s in th e soils in v e s tig a te d , th e r e w e re o n ly 8%, of p h o s p h o ru s
in m in e ra l co m p o u n d s a n d re m a in in g 92% in o rg a n ic co m p o u n d s. T h e
c o n te n t o f re a d ily so lu b le p h o s p h o ru s a m o u n te d , o n a n a v e ra g e to 1,7%.
of to ta l P 20 5, i.e. to 20%, o f m in e ra l p h o s p h o ru s c o n te n t.
F u r t h e r a n a ly sis o f d e ta ile d d a ta fro m o u r in v e s tig a tio n s [9], n o t-
-d isc u ss e d in th is p a p e r, sh o w ed t h a t p h o s p h o ru s a p p e a re d g e n e ra lly in
th e fo llo w in g q u a n titie s :
P transform ations in organic soils 187
a) to ta l P 20 5: 0,1— 0,4% o f d r y soil m a t t e r (in 9 0 ,8 % of sam p les),
i.e. 600— 1500 k g ./h a in th e 0,2 m . la y e r ;
b) m in e ra l P 20 5: 50— 350 m g ./k g . soil (78,5% o f sam p les), o r 25—
2215 k g ./h a , i.e. 2— 10% of to ta l P 20 5;
c) re a d ily so lu b le P 20 5: 20— 50 m g ./k g . soil (64,6%, o f sam p les), o r
10— 50 k g ./h a , i.e. 5— 30% o f m in e ra l P 20 5 o r 0,5— 2 ,5 % of to ta l P 20 5.
F ro m th e a b o v e d a ta it b ec o m e s e v id e n t, t h a t o rg a n ic soils w ith h ig h to ta l
p h o s p h o ru s c o n ta in as a r u le o n ly s m a ll q u a n titie s o f its m in e ra l co m
p o u n d s, w h ic h h o w e v e r ris e s w ith le n g th o f u tiliz a tio n of th e d ra in e d
p e a tla n d . T his, fo r in s ta n c e , in th e soils o f th e th r e e g ro u p s in ta b . 3,
re p r e s e n tin g d if f e r e n t sta g e s of th e m u c k fo rm in g p ro c e ss (d e p e n d in g o n
tim e a n d in te n s ity of d ra in a g e ), th e c o n te n t o f m in e ra l P 20 5 in g ro u p
I. a m o u n te d o n a n a v e ra g e to 6%, of to ta l P 20 5, in g ro u p II. — to 8 % ,
in g ro u p III. — to 11% . T h e in c re a s e in m in e ra l p h o s p h o ru s w a s n o t
a c c o m p a n ie d b y a n y in c re a s e in re a d ily so lu b le p h o s p h o ru s , w h ic h in
g ro u p I a m o u n te d on a n a v e ra g e to 2,4% , in g ro u p II. — to 2,1% , in
g ro u p III. — to 1,9% , o f to ta l p h o s p h o ru s c o n te n t. T h e c o n te n t of re a d ily
s o lu b le p h o sp h o ru s, e x p re s s e d in p e r c e n t o f m in e ra l p h o s p h o ru s q u a n titie s ,
w as:
g ro u p I. — 35% , g ro u p II. —: 24% , g ro u p III. — 16% .
T h o se fig u re s i llu s tr a te d is tin c tly th e q u a n tita tiv e d e c lin e in so lu b le,
a n d th e r e f o r e p la n t-a v a ila b le , p h o s p h o ru s co m p o u n d s in o rg a n ic soils
w ith tim e o f u tiliz a tio n . W e can th e r e f o r e s ta te t h a t c o n c u rre n tly w ith
o th e r ch a n g e s ta k in g p la c e in o rg a n ic soils in th e y e a rs a f te r th e ir d r a i
n ag e , th e r e o c c u r also v a rio u s c h a n g e s in p h o s p h o ru s c o n te n t: to ta l a n d
m in e ra l p h o s p h o ru s in c re a se s, w h ile a v a ila b le p h o s p h o ru s d im in ish e s. T h is
d e v e lo p m e n t m a k e s n e c e s s a ry a p p lic a tio n of p h o s p h o ru s fe rtiliz e rs also
o n su c h soils, w h ic h in th e f ir s t p e rio d a f te r d ra in a g e h a d s h o w n no
re s p o n se to th e m in th e fo rm o f h ig h e r cro p y ield s.
W h e n o b s e rv in g d if f e r e n t p h o s p h o ru s c o n te n t in soils it is im p o r ta n t
to fin d o u t w ith w h a t fa c to rs th e c o n te n t of th is e le m e n t is c o rre la te d .
T h e re s u lts o f r e le v a n t in v e s tig a tio n s (c o n cern in g th is q u e stio n ) a re
p re s e n te d in T ab. 5.
T h e d a ta o f th e ta b le in d ic a te a d is tin c t c o rre la tio n b e tw e e n p h o s p h o
r u s a m o u n t a n d se sq u io x id e s c o n te n t in th e soil; o n th e o th e r h a n d no
su c h c o r re la tio n e x is ts w ith r e fe re n c e to c a lc iu m c o n te n t in m u c k soil.
A sp ec ific f e a tu r e is h e r e th e s m a ll v a lu e o f th e c o r re la tio n co e ffic ie n t
b e tw e e n to ta l P 20 5 c o n te n t o f th o se soils a n d r e a d ily so lu b le P 20 5. T h is
c o n firm s o u r p re v io u s co n c lu sio n s re g a rd in g th e la c k of c o r re la tio n
b e tw e e n to ta l p h o s p h o ru s a c c u m u la tio n in o rg a n ic soils a n d r e a d ily
so lu b le p h o s p h o ru s c o n te n t o f th o s e soils.
188 H. Okruszko
I t m a y th e r e f o r e b e a s s u m e d t h a t in d ra in e d s w a m p y soils th e p h o sp h o
r u s a c c u m u la tio n o c c u rs e ith e r in th e fo rm o f s p a r in g ly so lu b le m in e ra l
co m p o u n d s, m o s tly iro n a n d a lu m in iu m co m p o u n d s, o r o f s p a r in g ly d e
co m p o sab le o rg a n ic co m p o u n d s. To le a r n s o m e th in g a b o u t th e l a t t e r g ro u p
o f co m p o u n d s, in v e s tig a tio n s w e re c a rrie d o u t c o n c e rn in g th e o c c u re n c e
T a b l e 5 Value of co rre la tio n c o e f f ic ie n t s (r) between p a rticu la r phosphorus forms
and other s o i l p rop erties (n - 64)
S o il property p205Total r Mineral P2°5 r Organic P2°5 r Readily solu b le p205 r
Ash content - O.267** - 0.499** - 0.021 0.129
CaO in 0 .5 N HCl extract - 0.008 0.175 - 0.022 0.136 in 0 .5 N HCl extract 0.822** 0.413** 0.809** 0.236
Total P205 - 0.412** O.944** 0.355**
Mineral P2O5 - 0.332** 0.594**
Readily solu b le P2O5 - - -
-Organic - - - 0.282*
* S ig n ifica n ce le v e l of 95% according to the table of c o rre la tio n c o e f f ic ie n t s value, depending on degree of freedom;
** S ig n ifica n ce le v e l of 99%
o f p h o sp h o ru s in o rg a n ic co m p o u n d s, s e p a ra te d fro m th e soil b y m e a n s
o f so -c a lle d fra c tio n a l a n a ly sis. T h e soil s a m p le s, a f te r e x tr a c tio n of th e
m in e ra l p h o sp h o ru s w ith 0,5 N H C l, w e re h y d ro ly z e d w ith N aO H , a n d
th e n f u r th e r t r e a te d o n th e s te a m b a th w ith H 2S 0 4. T h e p h o s p h o ru s
c o n te n t o f th e o b ta in e d fra c tio n s as w e ll as th e n o n h y d ro ly z e d re s id u e
w as d e te rm in e d . T h e re s p e c tiv e re s u lts a re p re s e n te d in T ab. 6.
If w e a ssu m e t h a t th e su b s ta n c e s h y d ro ly z in g in N aO H c o rre s p o n d
to h u m ic c o m p o u n d s h y d ro ly z in g in s u lp h u ric ac id — i.e. h e m ic e llu lo se ,
T a b l e 6 Phosphorus content in p a r tic u la r fr a c tio n s separated from peat s o i l
S o il type T otal P205 content % dry matter In % of t o ta l p2o5 in mineral compounds (in 0 .5 Ы HCl e x t r .) P2o5 in humic compounds (in 0 .5 К NaOH e x t r .) P20 c in h em icellu lo se ( in 1 N H2S04 e x tr a c tj P2o5 in lig n in e (in non hydrolyzed remainde) h 0.39 15.З 61.5 11.1 12.1 K5 0.27 15.7 62.6 9.3 12.4 % 0.37 12.5 6 1.2 11.9 14.4 K17 0 .36 13.3 61.6 11.9 1З .2
P transform ations dn organic soils 189
an d th e n o n -h y d ro ly z ed resid u e — to lignine, th e data of ta b le
6w ould
lead us to follow ing conclusions:
a|) abo u t 60% of to ta l phosp h oru s co n te n t in th e te ste d soils o ccu rred
in hu m ic com pounds;
b) ab o u t
11% of to ta l phosp ho ru s o ccu rred in hem icellulose;
c) ab o u t 13°/oi of to ta l p h o sp h o rus o ccu rred in sp a rin g ly decom posable
lignine com pounds.
T aking into consideratio n th e fact th a t in th e course of th e m u ck -fo rm -
ing process occurs a q u a n tita tiv e in crease of hum ic com pounds in th e
soil an d sim ultan eo us decrease of hem icellulose am ounts [
2], it could be
assum ed th a t in old m uck soils th e m ain phosphorus form a re its com
p ounds con tained in hu m âtes. This has b een confirm ed by th e re su lts of
chem ical analy ses w hich show ed th a t th e P
2O
5contain ed in h um ic com
pounds co n stitu te d in p e a t soil 67,5°/oi of to ta l P
20
5content, w hile in m uck
soil developed from long d rain e d p e a t soil — 77,9%, of to ta l P
20
5[
6].
Thus, th e biochem ical changes o ccu rrin g in organic m a tte r of drain ed
p e a tla n d cause also changes in th e c h a ra c te r of organic phosp h oru s
com pounds co ntained in th e organic m a tte r. In d e te rm in a tio n of th e
P : N : С ratio it w as found th a t in th e soils of u n d rain e d p e a tlan d th is
ratio am o u n ted to 1 : 26 : 372, w hile in m uck soils of d rain e d p e a tlan d it
w as
1: 16 : 206, and th is a p p ro x im ate d th e resp ectiv e ratio considered
as ty p ical for h u m us
(1:
10:
1 0 0) [
6].
S um m ing up it m ay be sta te d th a t u n d e r th e influen ce of th e m u ck -
-fo rm in g process in d rain ed organic soils occurs a n u m b er of changes in
q u a n tity and q u a lity n ot on ly of m in eral, b u t also of organic p hosphorus
com pounds. In th e firs t place w e o bserve an increase of phosp h oru s bound
w ith hum ic com pounds. T aking into con sid eratio n th a t in th e course of
m an y y ears of utilizatio n of such soils, those com pounds get stable and
grow old w h e re b y d u rab ility , of th e soils is contineously im proved, it
m ay be assum ed th a t also th e organic p h o sphorus of drain ed hy d ro m o rp h ic
soils becom es in th e course of long u tilizatio n less and less available to
p lan ts.
LITERATURA
[1] К a i l a A., V i r t a n e n О.: D eterm ination of organic phosphorus in sam ples of peat soils. J. S. Agric. Soc. Finland, 27, 1955, 104—115.
[2] K o z a k i e w i c z A.: Charakterystyka substancji organicznej gleb torfowych i torfów torfow isk dolinow ych (Organic substance characteristics of peat soils and peats of low peatlands). Roczn. Glebozn., 11, 1962, 73—100.
[3] M a k s i m ó w A., O k r u s z k o H., L i w s k i S.: Torfowisko K uwasy. (Peatland of Kuwasy). Roczniki Nauk Roln., ser. A, vol. 68, 1953, Nr 1, 1—32. [4] M a k s i m o v / A., O k r u s z k o H., L i w s k i S.: Torfowisko biebrzańskie:
190 H. Okruszko
Modzelówka, Jegrznia). Roczniki Nauk Roln., ser. A, vol. 71 : 1955, Nr 3, 351—406.
[5] O k r u s z k o H.: Torfow iska na terenie zlew ni rzeki Om ulvi (Peatlands on the area of Om ulev river valley). Roczniki Nauk Roln., ser. A, vol. 71, 1955, Nr 3, 407—441.
[6] O k r u s z k o H.: G leby m urszowe torfow isk dolinowych i ich chem iczne oraz fizyczne w łaściw ości (Muck soils of low peatlands and their chem ical and physical properties). R oczniki Nauk Roln., Ser. F, vol. 74, 1960, Nr 1, 5—89. [7] O k r u s z k o H., W a r r e n G. F., W i l c o x G. E.: Influence of calcium on
phosphorus availability in m uck soil. Soil Sc. Soc. Amer. Proc., 26, 1962, Nr 1, 68—71.
[8] O k r u s z k o H., W i c o x G. E., W a r r e n G. F.: Evaluation of laboratory tests on organic soils for predication of phosphorus availability. Soil Sc. Soc. Amer. Proc., 26, 1962, Nr 1, 71—74.
[9] O k r u s z k o H.: U stalanie potrzeb nawożenia fosforem gleb torfowych na przykładzie torfowiska K uw asy (Determ ination of phosphorus fertilization needs of peat soils on an exam ple of K uw asy peatland). W iadomości IMUZ, vol. 4, 1963, Nr 2, 9—70.
[10] T r u o g E.: The determ ination on the ready available phosphorus of soils. J. Amer. Soc. Agron., 22, 1930, 874—882.
H E N R Y K O K R U S Z K O
VERÄNDERUNGEN IM GEHALT DES ALLGEMEINEN PHOSPHORS IN ORGANISCHEN HYDROMORPHEN BÖDEN UNTER
ENTW ÄSSERUNGSEINFLUSS
I n s t i t u t f ü r L a n d w i r t s c h a f t s m e l i o r a t i o n e n u n d G r ü n l a n d k u l t u r Z u s a m m e n f a s s u n g
Die vorhandene Arbeit stellt eine Synthese der vom 'Verfasser durchgeführten U ntersuchungen dar, bezüglich der im entw ässerten Moorboden vorkommenen V eränderungen in der Menge und Q ualität von Phosphorverbindungen. D ie U n ter suchungen w urden auf den aus Mooren und organischen Schlam m en gebildeten vererdeten Moorböden durchgeführt. Es w urde eine gew isse G esetzm ässigkeit in der V erteilung des Phosphors in diesen Bodenprofilen festgestellt. Sie bestand darin, dass der Gehalt des allgem einen Phosphors in der Oberflächenschicht (0— 10 cm) dreim al höher als in der tiefer liegenden Schicht (125— 150 cm) war. D iesbezügliche D ifferenzen waren w ie folgt: Oberflächenschicht — 0,466 ± 0,140°/o, tiefer liegende Schicht — 0,140 ± 0,032 ° P20 5. D ies entstand infolge einer a l lm ählichen A nsam m lung von Phosphorverbindungen in der O berflächenschicht des entw ässerten hydromorphen Bodens, w as aus dem V ergleich des allgem einen P20 5-G ehaltes in den sich m it der Entwässerungsdauer unterscheidenden Böden ersichtlich ist.
D ie V ergrösserung des allgem einen P20 5-M engen ist keinesw egs m it einer parallelen Vergrösserung der von Pflanzen aufnehmbaren (leicht auflösbaren) Formen desselben begleitet. B ei den Untersuchungen w urden die Mengen des algemeinen, m ineralischen (auflösbar in 0,5 n HCl) und organischen (Unter schied zw ischen der allgem einen und m ineralischen P205-Menge) sow ie leicht auflösbaren Phosphors (nach Troug-M ethode) bestim mt. Es w urde festgestellt,
P transform ations in organic soils 191
dass im Laufe der Nutzungsjahre der entw ässerten organischen Böden eine V ergrösserung des Gehaltes des allgem einen und m ineralischen Phosphors, m it gleichzeitiger H erabsetzung des Gehaltes des leicht auflösbare Phos phors, erfolgt. D ie Mengen des allgem einen Phosphors korrelierten deutlich m it dem Gehalt von Sesquioxyden in diesen Böden. Der Wert des K orrelationskoef fizien ten betrug 0,822. Dagegen konnte keine Korrelation m it dem K alzium gehalt in den Böden festgestelltw erd en . Aus der Zusam m enstellung der erhaltenen Ergeb nisse ist ersichtlich, dass die Phosphorm engen in der R egel w ie folgt betrugen:
a) allgem einer P30 5: 0,1—0,4% Bodentrockenm asse oder 600—1500 kg/ha in nerhalb der 0,2 m dicken O berflächenschicht;
b) m ineralischer P20 5: 50—350 m g/kg Boden oder 25—225 kg/ha, d.h. 2—10%> allgem einen P20 5;
c) leicht auflösbarer P20 5: 20—50 m g/kg Boden oder 10—50 kg/ha, d.h. 5—30% P205 bzw. 0,5—2,5 allgem einen P20 5.
D ie U ntersuchungen über die in organischen Verbindungen enthaltenen P hos phormengen wurden m it H ilfe der sogen Fraktionsanalyse des Bodens durch geführt. Es w urde dabei folgendes festgestellt:
a) etw a 60% des allgem einen Phosphors waren in H um usverbindungen enthal ten,
b) etw a 11% dieses Phosphors befanden sich in H em izellulose, c) etw a 13% des Phosphors blieben in Ligninverbindungen.
D er Vergleich der im organischen Stoff der nichtentw ässerten und vor längst entw ässerten Böden enthaltenen Phosphorm engen zeigte, dass im Laufe der Nutzungsjahre nach der Entw ässerung eine Vergrösserung des in H um usverbindun gen enthaltenen Phosphors erfolgt. G leichzeitig ändert sich auch das Verhältnis P : N : C, das in Sum pfböden 1 : 26 : 372 und in vererdenten Moorböden 1 :16 : 206 beträgt, d.h. nähert sich dem jenigen, das als ein typisches für Humus angenomm en w ird (d.h. 1 : 10 : 100).
D ie festgestellte Vergrösserung des in H um usverbindungen der vor längst entw ässerten Böden enthaltenen Phosphors führt zum Schluss hin, dass m it dem A ltern dieser Verbindungen ein immer stärkeres F ixieren desselben und somit die V erkleinerung seiner A ufnehm barkeit für Pflanzen erfolgt.
A uf Grund der oben besprochenen U ntersuchungen kann ein allgem einer Schluss gezogen werden, dass im Laufe der N utzungsjahre eine V ergrösserung des Gehaltes des allgem einen Phosphors in entwässerten, hydromorphen Böden, in denselben erfolgt. G leichzeitig aber erfolgt eine Herabsetzung des G ehaltes des pflanzenauf- nehm baren Phosphors vor allem infolge seines immer stärkeren Fixierens in mine* ralen und organischen Verbindungen.
H E N R Y K O K R U S Z K O
LES VARIATIONS DE LA TENEUR EN PHOSPHORE DES SOLS HYDROMORPHES ORGANIQUES RÉSULTANT
DE LEUR DÉHYDRATATION
I n s t i t u t d ’A m é l i o r a t i o n A g r i c o l e e t d e la C u l t u r e d e s h e r b a g e s R é s u m é
Ce travail présente une synthèse des recherches effectuées par l’auteur sur les variations des quantités et du caractère du phosphore dans les sols tourbeux deshyrates. Les recherches étainet effectuées sur des sols tourbeux partiellem ent
192 H. Okruszko
m inéralisés, provenant des tourbes et lim ons organiques („muck” en englais). On a constaté une certaine régularité de la présence du phosphore dans les profils de ces sols. Cette régularité dém ontre que dans la couche supérieure (0 — 10 cm) il y avait trois fois plus de phosphore global gue dans la couche plus profonde (125 — 150 cm). Les différences étaient les suivantes; dans la couche supérieure 0 ,4 6 8 ± 0,140% , dans la couche plus profonde — 0,140 ± 0,032°/o P20 5. La comparaison des quantités du P205 global dans les sols asséchés à des époques différentes dém ontre que c’est là le résultat d’accum ulation progressive des composés du phosphore dans la couche supérieure des sols hydromorphes asséchés.
L’augm entation des quantités du phosphore global dans les sols hydromorphes organiques n ’est pas strictem ent liée à l ’augm entation des quantités des composés solubles du phosphore, qui peuvent être facilem ent assim ilées par les plantes. Les travaux furent affectués à partir de la déterm ination des quantités respectives des phosphores: global, m inéral (soluble dans le 0,5 n HC1), organique (comme d iffé rence entre les quantités du P205 global et m inerai) et enfin du phosphore facilem ent soluble (selon Troug). On constata que proportionnellem ent à durée d’exploitation des sols asséchés les quantités du phosphore global et m inéral augmentent, m ais en m êm e tem ps diminue la quantité du phosphore facilem ent soluble. La quantité du phosphore global est en corrélation avec la quantité des sesquioxydes dans les sols analysés. Le coefficient de corrélation s’élève à 0,822. Pourtant on n ’a pas constaté de corrélation entre les quantités du phosphore et du calcium.
Suivant les résultats obtenus, les quantités du phosphore étaient de l ’ordre: a) P205 global: 0,1 — 0,4°/o de la m atière sèche du sol, c’est-à-d ire 6 00 — 1.500 kg/ha dans la couche supérieure de 0,2 m;
b) P205 m inéral: 50 — 3 50 m g/kg du sol, c’est-à-d ire 25 — 225 kg/ha ce qui fait 2 — 10°/o du P205 global;
c) P9O5 facilem ent soluble: 20 — 50 m g/kg du sol ou 10 — 50 kg/ha, ce qui fait 5 — 3 0 % du P205 m inéral ou 0,5 — 2 ,5 % P205 global.
Les recherches sur la teneur en phosphore des composés organiques furent effectuées suivant l ’analyse fractionnée des sols. Il a été établi que:
a) ca 60°/o env. du phosphore global se trouvaient dans les composés hum i- ques,
b) ca 11% env. dans l ’hém icellulose,
c) ca 13% env. restait dans les composés de lignine.
En comparant les quantités du phosphore dans les sols non asséchés et ceux asséchés depuis longtemps on a établi qu’au fur et à m esure des années les quan tités du P205 dans les composés d’humus augm entent et en m êm e tem ps varie la relation P : N : C, laquelle dans les sols m arécageux était de 1 : 26 : 372 et dans les sols plus m inéralisés („muck”) — de 1 : 16 : 2 06. Elle était donc toute proche de celle généralem ent adm ise comme typique pour l ’hum us (1 : 10 : 100).
L’augm entation des quantités du phosphore dans les composés d’humus dans des sols asséchés depuis longtem ps prouve qu’à m esure du vieillissem en t de ces composés le phosphore devient de plus en plus fortem ent lié, donc m oins accessible aux plantes,
Ces travaux perm ettent de conclure que la teneur en phosphore global des sols hydromorphes asséchés augm ente proportionnellem ent à la durée de leur exploitation. Cependant la quantité du phosphore accessible aux plantes dim inue par la suite de liaison plus forte de ce constituant dans les composés m inéraux et organiques.
P transform ations in organic soils 193
H E N R Y K O K R U S Z K O
ZMIANY W ZAWARTOŚCI FOSFORU W ORGANICZNYCH GLEBACH HYDROMORFICZNYCH ZACHODZĄCE W WYNIKU ODWODNIENIA
I n s t y t u t M e l i o r a c j i i U ż y t k ó w Z i e l o n y c h , W a r s z a w a S t r e s z c z e n i e
Praca stanow i syntezę z badań autora dotyczących przemian, jakie zachodzą w glebie odwodnionego torfowiska w zakresie ilości i jakości związków fosforowych. Badania przeprowadzono na glebach m urszowych w ytw orzonych z torfów i m ułów organicznych. Stwierdzono pew ną praw idłow ość w rozmieszczeniu fosforu w profi lach tych gleb. Polegała ona na tym, że w w arstw ie przypowierzchniowej (0— 10 cm) ogólna zawartość fosforu była 3-krotnie w iększa niż w w arstw ie głębiej położonej (125— 150 cm). Różnice były następujące: w arstw a wierzchnia 0,468 ± 0,140%, w arstw a głębsza 0,140 + 0,032% P20 5. Jest to w ynikiem stopniowego gromadzenia się zw iązków fosforow ych w powierzchniowej w arstw ie odwodnionej gleby hydro- m orficznej, na co w skazuje porównanie ogólnej zawartości P205 w glebach różnią cych się długością okresu od m om entu odwodnienia.
Zw iększeniu się ogólnej ilości fosforu w glebach m urszowych nie towarzyszy wzrost ilości jego form dostępnych roślinom (łatwo rozpuszczalnych). Badania prze prowadzono określając ogólną ilość fosforu ogólnego, fosforu m ineralnego (roz puszczalnego w 0,5n HC1), organicznego (z różnicy m iędzy ilością ogólną P205 a ilo ścią P205 mineralnego) i łatw o rozpuszczalnego (wg Trouga). Stwierdzono, że w m ia rę lat użytkow ania odwodnionych gleb wzrasta ogólna ilość fosforu i ilość fosforu m ineralnego, natom iast zm niejsza się ilość fosforu łatwo rozpuszczalnego. Ogólna ilość fosforu w ykazuje wyraźną korelację z ilością w tych glebach półtoratlenków. W spółczynnik korelacji w ynosił 0,822. N ie stwierdzono natom iast korelacji z za w artością w nich wapnia. Z estaw ienie uzyskanych w yników w skazuje, że n aj częściej ilość fosforu wynosiła:
— P205 ogółem 0,1—0,4% suchej m asy gleby, tj. 600—1500 kg/ha w 0,2 m w arst w ie powierzchniowej,
— P205 m ineralnego — 50—350 m g/kg gleby, czyli 25—225 kg/ha, co stanow i 2— 10% ogólnej zawartości P20 5,
— P205 łatw o rozpuszczalnego — 20—50 m g/kg gleby bądź 10—50 kg/ha, co stanow i 5—30% P205 m ineralnego bądź 0,5—2,5% ogólnej zaw artości P20 5.
Badania nad zawartością fosforu w związkach organicznych prowadzono w opar ciu o frakcjonowaną analizę gleby. Stwierdzono, że:
— około 60% ogólnej zaw artości fosforu znajdowało się w związkach hum uso wych,
— około 11% tego fosforu było w hem icelulozie, — około 13% pozostawało w zw iązkach ligninow ych.
Na podstaw ie porównania ilości fosforu w m asie organicznej gleb nieodwod- nionych i dawno odwodnionych stwierdzono, że w m iarę upływ u lat po odwod nieniu wzrasta ilość P205 zawartego w związkach hum usow ych oraz zm ienia się stosunek P : N : C, który w glebach bagiennych w ynosił jak 1 : 26 : 372, a w g le bach m urszowych jak 1 : 16 : 206, czyli zbliżał się do tego, który przyjm uje się jako typow y dla próchnicy (1 : 10 : 1000). Stw ierdzony wzrost ilości fosforu za wartego w związkach hum usowych gleb dawniej odwodnionych prowadzi do w n io sku, że wraz ze starzeniem się tych związków zachodzi coraz silniejsze jego w iąza nie, a tym samym zm niejszenie dostępności dla roślin.
194 H. Okruszko
Ogólny wniosek, jaki można w yciągnąć z przeprowadzonych badań, jest ten, że w m iarę la t użytkow ania odwodnionych gleb hydromorficznych zw iększa się w nich ogólna ilość fosforu. Zm niejsza się jednak ilość fosforu dostępnego rośli nom, głów nie w skutek silniejszego powiązania tego składnika zarówno w związkach m ineralnych, jak też organicznych.
X . О К Р У Ш К О ИЗМЕНЕНИЯ В СОДЕРЖАНИИ ФОСФОРА В ОРГАНИЧЕСКИХ, ГИДРОМОРФНЫХ ПОЧВАХ ПОД ВЛИЯНИЕМ ОСУШЕНИЯ И н с т и т у т М е л и о р а ц и и и З е л е н ы х У г о д и й в В а р ш а в е Р е з ю м е Представлен синтез проведенных автором исследований по количественно му и качественному изменению ф осф орны х соединений в почве осушенных тор фяников. Исследования проводились на муршевых почвах образованных из торф оф и органических наносов. Установлена некоторая закономерность в распределении ф осф ора в профиле этих почв, заключающаяся в том, что в по верхностном слое почвы (0— 10 см) валового ф осф ора было в три раза больше чем в глубж ележ ащ ем слое (125— 150 см). Различия были следующие: верхний слой содерж ал — 0,468 ± 0,140%, глубж ележ ащ ий слой 0,140 ± 0,032% Р2О5. Это во зникло в результате постепенного накопления соединений ф осф ора в поверхно стном слое осушенной гидроморфной почвы, на что указывает сравнение со держ ания валового Р2О5 в почвах с разной продолжительностью периода осу шения. Повышению содержания валового ф осф ора в муршевых почвах не сопут ствовало увеличении количества его форм доступных для растений (легко ра- своримых). В исследованиях определяли содерж ание валового, минерального (растворимого в 0,5 n НС1), органического (по разнице м еж ду количеством ва лового и минерального Р2О5) и легко растворимого ф осф ора (по Труогу). Уста новлено, что с увеличением времени использования осуш енных почв повы шается в них количество валового и минерального ф осфора, а понижается ко личество легко растворимого ф осф ора. Содержание валового ф осф ора полож и тельно коррелирует с количеством полуторных окислов в этих почвах. К о эф ф и циент корреляции составлял 0,822. Корреляция с содержанием кальция в этих почвах не установлена. Полученные результаты показывают, что в большинстве случаев содерж ание ф осф ора было следующее: а) валового Р2О5—0,1—0,4°/о сухого вещества почвы или 600—1500 кг/га в 0.2 м поверхностном слое; б) минерального Р2О5—50—350 мг/кг почвы или 25—225 кг/га, т. е. 2—10% от валового Р2О5; в) легко растворимого Р2О5—20—50 мг/кг почвы или 10—50 кг/га, т. е. 5—30% от минерального или 0,5—2,5% от валового Р2О5. Исследования по содержанию ф осф ора в органических соединениях про водили на основе фракционированного анализа почвы. Установлено, что: а) около 60% валового ф осф ора находилось в гумусовых соединениях, б) около 11% этого ф осф ора было в гемицеллюлозе, в) около 13% этого ф осф ора находилось в соединениях лигнина.
P transform ations in organic soils 195 Из сравнения количества ф осф ора в органическом веществе почв неосу- ш енных и давно осуш енных следует, что с увеличением продолжительности периода осушения повышается количество Р2О5 в гумусовых соединениях и изменяется соотношение Р : N : С, которое в болотных почвах составляло 1 :26 :372, а в муршевых почвах 1 :16 : 206, т. е. приближалось к соотношению свойственному для гумуса (1 :10 :100). Установлено повышение количества ф осф ора в гумусовых соединениях давно осуш енных почв позволяет предполагать, что в процессе старения этих соединений происходит все более тесное связывание ф осф ора, а тем самым сни ж ение его доступности для растений. На основе приведенных выше результатов исследований можно сделать общий вывод, что с увеличением продолжительности использования осушенные гидроморфные почвы обогащаются валовым фосфором, а одновременно обедня ются фосф ором доступным для растений, в первую очередь за счёт более тесной химической связи этого элемента так в минеральных как и в органических соединениях.
