JAN SIUTA
Z A S T O S O W A N IE LIZYM ETRÛW SZKLANYCH W BADAN IAC H P R O C E S Ó W G LEB O W Y C H
Z Z akładu G leboznaw stw a IU NG — P u ław y
Liczne b a d a n ia terenow e i laboratoryjne w yra źnie w sk az u ją na duże znaczenie procesów glejowych w kształtow aniu się cech morfologicznych profilu glebowego, co ma swoje odbicie w rozmieszczeniu niektórych m i neralnych, a także i organicznych składników gleby. W wielu przypadkach odgórnie okresowo d ziałające procesy glejowe pow odują zróżnicowanie profilu glebowego, którego cechy morfologiczne w zupełności odpow iadają glebie typu bielicowego. M a to szczególnie m iejsce w glebach, których głębsze w a rs tw y profilu o d zna cza ją się stosunkow o m ałą przesiąkliwością. W iadom o jest, że większość naszych gleb bielicowych posiada silnie zróż nicowany profil pod w zględem składu m echanicznego, przy czym głębsze w a rstw y są przew ażnie słabo przepuszczalne dla wody. Taka budowa pro- f lu niewątpliwie sprzyja okresowo nad m iern em u uw ilgotnieniu wierzchnich w a rs tw gleby, które w obecności znacznej ilości su bstancji organicznej (ściółka leśna) po d leg ają redukcji, w skutek czego tw orzą się rozpuszczalne związki żelaza dw uw artościow ego. P rze p ro w ad z o n e b a d a n ia potencjału oksydo-redukcyjnego i zaw artości F e ” dowodzą, że przy większym u w il gotnieniu gleb leśnych procesy redukcyjne (glejowe) d ziałają intensywniej bezpośrednio pod ściółką aniżeli w głębszych w a rs tw a c h profilu glebowego. W e d łu g niektórych badaczy procesy redukcyjne, które — j a k w iadom o — dokonują się w obecności substancji organicznej, sKanowią zasadniczy elem ent w procesie bielicowania gleby.
W e d łu g innych uczonych proces bielicowania je s t zupełnie odrębny od procesu glejowego. Rozbieżności te zn a la zły odzwierciedlenie nie tylko w poszczególnych publikacjach naukowych, lecz również w licznych k la syfikacjach typologiczno-glebowych. P odobnie w gleboznaw stw ie polskim istnieją duże rozbieżności w zakresie u stalenia typologii większości gleb, których powierzchniowe w a rs tw y zostały częściowo przem yte i z a k w a
154 Jan Siuta
szone. W ydaje się, że w tej sytuacji należy przeprow adzić b a d a n ia z d ą ż a jące do w yjaśnienia istoty i skutków działania procesu glejowego. W pierwszej fazie b ad a ń najbardziej przydatne w tym zakresie m o g ą być ścisłe eksperym enty laboratoryjne, które p ozw alają na zasto so w an ie m a teriału glebow ego o znanym składzie chemicznym oraz na w szechstronne prześledzenie dynam iki procesów oksydo-redukcyjnych i określenie jego efektu końcowego.
K ierując się powyższym założeniem przeprow adziliśm y ju ż szereg wstępnych eksperym entów laboratoryjnych, które w zupełności są zgodne z naszym i w nioskam i, opartym i na podstaw ie obserwacji terenow ych [4, 2]-.
Rys. 1. Zestaw li;zymetrów sporządzonych ize szklanych cylmdrów z ‘tu bu sami
Lysimcter set of glass cylinderis with tubes
Między innymi pod wpływem okresowo działających procesów odgórnego o g lejania w cią g u jed n eg o roku uzyskano sztuczny profil o w yraźnie w ykształconym poziomie Az oraz o słabiej w ykształconym poziomie B. Chociaż wyjściowy m ateria ł glebowy był zupełnie jednolity (less z po ziomu iluw ialnego), to j e d n a k analiza stopów w ykazała, że poziom Az zaw iera około 7з mniej АЬСЬ i РеЮз niż utw ór m acierzysty. P ow ażny ubytek stw ierdzono również w zaw artości Ca i Mg. Szczegółowe wyniki tych b ad a ń zostaną opublikowane później.
Obecnie omówimy tylko fra g m e n t naszych badań, dotyczący zawartości składników m ineralnych w przesączach uzyskanych ze szklanych lizymetrów
ZasU sowanie uzymetrów szklanych w badaniach procesów glebowych 155
(rys. 1), w których sztucznie oglejono utw ór lessowy, pobrany z poziomu iluwialnego. Należy nadmienić, że m ateria ł glebowy użyty do doświadczeń był s ta ra n n ie w ym ieszany, celem zapew nienia jednolitego składu.
D oświadczenie składa s'ę z pięciu kombinacji. P ierw sze trzy otrzym ały jed n o ra zo w y dodatek n astępujących substancji organicznych: 40 g s a c h a ryny, 30 g skrobi rozpuszczalnej, 100 g zielonych liści lipy. Dwie pozostałe kom binacje p o traktow a no jako dośw iadczenia porównawcze, przy czym c z w a rtą kolumnę przem yw ano wodą destylow aną, a piątą 0,02 n kw asem solnym. Z aw arto ść lizometrów z dodatkiem substancji organicznej p rz e m yw an o wodą destylow aną, z której nie odpędzono C O2. P rz e s ą c z g ro
m adził się w zbiornikach lizymetrów, skąd przenoszono go do 500 ml kolb miarowych, a. następnie analizow ano poszczególne porcje na z a w a r tość Ca, Mg, K, Na, Fe i P. Utwór ziemisty w cylindrach system atycznie przem yw ano w ciągu 100 dni. W doświadczeniu tym chodziło nam między innymi o porów nanie rozpuszczającego działania kw asu z działaniem ró ż nych form substancji organicznej w w a ru n k ach o g ra nic zonego dostępu tlenu atm osferycznego (z wody destylowanej nie u su w an o tlenu).
Procesy glejowe najszybciej ujaw niły się w . kombinacji z dodatkiem liści lipy. N a to r r/a s t w cylindrze z dodatkiem cukru pierwsze, w yraźnie widoczne ciemnoniebieskie plamy glejowe za obserw ow ano po upływie 7 dni. Z m iany barw y pod wpływem d ziałania skrobi ujaw n iły się dopiero po upływie 10 dni od chwili założenia doświadczenia.
Interesujące jest, że z chwilą ujaw nienia się w yraźnych procesów g le jowych zdolność filtracyjna utworu lessowego została bardzo poważnie ograniczona, o czym świadczy fakt, że po upływie 100 dni przem yw ania lizymetry z lessem oglejonym dały mniej niż połowę przesączu uzyskanego z lizym etrów bez dodatku substancji organicznej. Wpływ substancji o r ganicznej uwidocznił się nie tylko w postaci w yraźnych plam i zacieków glejowych, ale również przesącz stopniowo barwił się na kolor seledynowy, żółty, rdzaw ożółty i rdzawoczerw ony. N ajintensyw niej za barw iony p rz e sącz uzyskano w kombinacji z dodatkiem cukru.
Należy nadm ienić, że spływ ający przesącz do zbiornika lizymetru nie posiadał od razu w yraźnie rdzawoczerw.onego koloru. Dopiero w m iarę utleniania się F e ’* do F e ’” intensyw ność zabarw ienia w z ra sta ła . Również na ściankach zbiorników, po których spływ ał przesącz, n as tępow ało u tle nienie F e ” do F e ” ', w skutek czego w ytrącił się osad bruna tn o rd zaw y ch zw iązków żelazowych (rys. 2).
Wyniki analiz przesączu w yra źnie dowodzą olbrzym iego wpływ u bez tlenowych p rz em ian substancji organicznej na m i n e ra ln ą część gleby. Litr przesączu 0,02 n HC1 zaw iera poniżej 0,1 m g РегОз, podczas gdy w dośw iadczeniu z dodatkiem cukru za w arto ść tego składnika przekracza
156 Jan Sluta
n aw et 600 m g w 1 1. Podobnie rzecz przed staw ia się z Ca i Mg, którego za w artość w dwóch porcjach przesączu jest dziesięciokrotnie większa niż w kwasie solnym.
Interesująco prz ed staw iają się również wyniki oznaczeń pH , k w a so wości wym iennej i glinu ruchomego, w ykonane w próbkach pobranych
Rys. 2. L izym etr z dodatkiem skrobi rozpuszczalnej. O sad zwiąizkóiu żelazowych p o k ry w a flylko częściowo ściamki ■z’bior.ni'ka L yskneter w ith äiddi/tio'n of soluble starch. The ferric com pounds
precip itate oovars on ly p a rt of th e «collector w a lls
z powierzchniowych w a rs tw poszczególnych kombinacji po zakończeniu przem yw ania (tabl.). W a h an ia pH , H w i Al ruchom ego są bardzo duże. Cukier i skrobia w znacznym stopniu obniżyły p H w p o rów na niu z wodą destylowaną. Glin ruchomy u jaw n ia się proporcjonalnie do stopnia z?*
Zastosowanie liźymetrów szklanych w badaniach procesów glebowych 15?
kw aszenia utworu. T ak więc zarów no HC1, j a k też obecność cukru i skrobi przyczyniły się w pew nym stopniu do uruchom ienia glinu. N a to m iast że lazo je s t głów nie u ru c h a m ia n e pod w pływem procesów liedukcyjnych. Tym się między innym i tłum aczy w ystępow anie niekiedy bardzo silnie kwaśnych gleb o dużej zaw artości glinu ruchomego, które n a podstaw ie cech m orfologicznych są zaliczane do typu b ru na tne go. Często gleby mniej kw aśne i za w iera ją ce m niejszą ilość glinu ruchomego, lecz zróżnicow ane ifa poziomy genetyczne, zaliczam y do typu bielicowego.
T a b l i c a 1 Kwasowość wymienna 1 pH w powierzchniowych warstwach utworu ziemistego
s doświadczeń laboratoryjnych
Exchange acidity and pH in the surface layers of an earth formation (laboratory experlmenta)
Kombinacja doświadczenia pH mg-rdwn./lOO g — m.e. in 100 g Experimental combination
V Hw H Al
V 6,7 0,10 0,10 0,00
0,02 n ЯЛ * 3,1 6,70 1,52 5,18
и 0 + l iś c i e lipy
“2U linden leaves 6,4 0,20 0,10 0,10
я л . sacharoza
*2 saccharose 4,9 1,04 0,54 1,30
H.o ♦ etoobla
* starch 5,3 1,59 0,39 1,20
ST R E SZ C ZE N IE
W kom unikacie zostały omówione w stępne wyniki doświadczeń p rz e prowadzonych w szklanych lizym etrach (rys. 1), w których bada się w pływ beztlenowych prz em ian substancji organicznej (sacharozy, skrobi r o z p u s z czalnej i zielonych liści lipy) na rozpuszczalność m ineralnych składników gleby. W pływ s u bstancji organicznej je st porów nyw any z działaniem wody destylowanej i z działaniem 0,02 n kw asu solnego. P rz e są c z z poszczegól nych lizymetrów zbierano do 500 ml kolb miarowych i an a lizow ano na za w arto ść Ca, M g, K, Na, Fe i P. E ksperym ent w ykazał, że ro z p u szcz al ność żelaza je st u w a ru n k o w a n a obecnością substancji organicznej. N a j większy wpływ w y k a zała sacharoza i to nie tylko na rozpuszczalność Fę, lecz również na takie składniki, ja k Ca, Mg, К i Na. Obecność glinu ruchom ego stw ierdzono zarów no w dośw iadczeniu z w ka se m solnym, ja k też z dodatkiem sacharozy i skrobi (tabl. 1). Z aw arto ść glinu ruchom ego zw iększa się proporcjonalnie do w zro stu stopnia zakw aszenia . u tw oru lessowego.
156
Jan śiu ia LITERATURA[1] S i u t a J.: Wstępnie b a d an ia piiocesów glejow ych w nadaoh żuław skich. Roczn. Nauk Roln., t. 82 A -I, 1960.
[2] S i u t a J.: O procesach glejow ych i w ytrąceniach żel.azistych w lessach oikłolic K azim ierza Dolnego. P rz e g lą d G eograficzny, t. 32, z. 1, 1960.
Я. СЮТЯ О ВЛИЯНИИ ЯВЛЕНИЙ ГЛЕЕОБРАЗОВАНИЯ НА РАСТВОРИМОСТЬ МИНЕРАЛЬНЫХ СОСТАВНЫХ ЧАСТЕЙ ПОЧВ Л аб о р а то р и я П о ч в о вед ен и я И. Я. У. П. в П улавах Р е з ю м е В н а с т о я щ е м с о о б щ е н и и п р и в е д е н ы п р е д в а р и т е л ь н ы е р е зу л ь т а т ы и с с л е д о в а н и й п р о и з в е д е н н ы х в сте кл ян ы х ли зи м е тр ах (рис. 1) по в л и янию а н а э р о б н ы х химических п р е в р а щ е н и й о рган и чески х в е щ е с т в (с а х а р о зы , р а с тв о р и м о го кра хм ал а и зел ё н ы х , л и с ть ев ) на р а с т в о р и мость м и н е р а л ь н ы х со с т а в н ы х частей почвы. С р а в н и в а л о с ь м еж ду с о б о ю д ей ств и е о р ган и ч е ск и х в е щ е с т в , д е с т и л и р о в а н н о й в о д ы и 0,02 п со л я н о й к и с л о ты . Ф и л ь тр а ты из р азл и ч н ы х л и з и м е т р о в с о б и р а л и с ь в 500 мл3 и з м е р и т е л ь н ы х к ол б ах и и с с л е д о в а л и с ь на с о д е р ж а н и е Са, Mg, К, Fe и Р. О п ы там и у с т а н о в л е н о , что п е р е х о д в р а с т в о р и м о е с о ст о я н и е со е д и н ен и й ж е л е з а о п р е д е л я е т с я н ал и ч н о сть ю о рган и чески х в е щ е с т в . Д ей ств и е с а х а р о з ы п р о я в и л о с ь (с и л ь н е е всего) не тольк о на р ас тв о р и м о с ти Fe, но т а к ж е и таких э ле м ен тах как Ca, Mg, К и Na. Н а л и ч н о с ть п о д в и ж н о го алю миния была у с т а н о в л е н а не только в оп ы те с с ол я н ой кислотой, но т а к ж е при д о б а в к е са х а р о зы и к р а х м ал а (табл.). С о д е р ж а н и е п о д в и ж н о г о алю миния в о з р а с т а е т п р о п о р ц и о н а л ь но п о в ы ш е н и ю к и сл о тн о сти л е с с о в о г о о б р а з о в а н и я . J. SIUTA A P P L IC A T IO N O F G L A S S LY S IM ETER S IN S O IL P R O C E S S E S R E S E A R C H
Dept, of Soil Science IUNiG, Pu lawy
S »u m m ta г y
P re lim in a ry re sults are disuissed of experim ents perform ed in glass lysimeters (Fig. 1) re g a r d i n g the influence of anerobic tran sfo rm atio n of org a n ic su b stan ce s (saccharose, soluble starch, green leaves) on the
Zastosowanie lizym etrów szklanych w badaniach procesów glebowych 15Ô
solubility of m ineral soil com ponents. C om parison is m ade between the influence of the o rg a n ic su b stan ce with the action of distilled w a te r an d th a t of 0,02 n hydrochloric acid. The filtrate from the individual lysimeters w as collected in 500 m m e a s u r in g flasks and tosted for Ca, Mg, Fe and P content. The experim ents showed th a t Fe solubility is conditioned by the presence of o rg a n ic substance. S tr o n g e s t influence on the solubility of Fe as well as other com ponents (Ca, Mg, K, Na) w.as exercised by the saccharose. P re se n c e of mobile A1 w a s observed both in the experiment with hydrochloric acid and in those w ith saccharose and starch addition (T ab.). M obile A1 content rises proportionately to the degree of acidity in the loess formation.
