OLGIERD NOWOSIELSKI
OZNACZANIE SIARK I DO STĘPNEJ I INNYCH JEJ FORM ZA POM OCĄ G RZYBA A S P E R G I L L U S N IG E R
Zakład Chemii Rolniczej SGGW—Warszawa. K ierownik — prof. dr M. Górski
WSTĘP
W gleb ie i m ateriałach b iologicznych siarka w ystęp u je w postaci siar czanów , zw iązków organ iczn ych i siarczków . R ośliny korzystają g łó w n ie z siarki siarczanow ej oraz, być m oże, w m ałym stop n iu z siarki am i nokw asów . Jednakże siarka am inokw asów i innych łatw o rozpuszczal nych zw iązków organicznych ulega w gleb ie dość łatw o u tlen ien iu do siarczanów , stąd też dla określenia zapasów siarki dostępnej pożądane jest oznaczenie siarki w szystk ich tych zw iązków .
C hem icznie siarkę siarczanow ą oznacza się przew ażnie w agow o przez w ytrącen ie chlorkiem baru; siarkę in n ych zw iązków oznaczam y w po dobny sposób po uprzednim u tlen ien iu jej do form siarczanow ej. Sam o oznaczenie siarki siarczanow ej jest stosunkow o proste, natom iast u tle n ien ie siarki organicznej i siarczkow ej do form y siarczanow ej jest w przypadku takich su b stan cji jak gleba czy roślina czynn ością k ło p otli w ą [3, 4].
Inną trudnością w iążącą się ze stosow an iem m etod y ch em iczn ej do oznaczania siarki dostępnej jest konieczność sporządzania w ycią gó w g le bow ych.
Szukając prostszych sposobów oznaczania siarki dostęp n ej postano- wiono zbadać m ożliw ość biologicznego jej oznaczania w yk orzystu jąc do tego celu grzyba A sp erg illu s niger; grzyb te n stosow an y początkow o do oznaczania d ostęp n ego potasu i fosforu jest z d u żym p ow od zen iem sto sow an y do oznaczania m agnezu i m ik roelem en tów , a ostatn io także do oznaczania azotu [2, 5, 6, 7, 8].
C elem tej pracy b yło poznanie jego przydatności do oznaczania siarki dostępnej i in n ych jej form w gleb ie i m ateriale roślinnym .
WYMAGANIA ASPERGILLUS NIGER W STOSUNKU DO SIARKI
Już S t e i n b e r g w yk azał, że siarka jest niezbędna dla A. niger [5]. A b y jednak poznać d okładniej w ym agania teg o grzyba w stosu nk u do siarki, hodow ano go na p ożyw ce ze w zrastającym i jej stężen iam i. Do 50 m l porcji p ożyw k i dodaw ano w zrastające ilo ści siarki w postaci siar czanu 9odu, na p ow ierzch nię p ożyw k i w ysiew a n o zarodniki A. niger, ho dow ano je 2,5 doby w tem peraturze 35 °C, po czym w yrosłą grzybn ię zbierano, suszono i ważono. W yn ik i przedstaw iono na rysunku. P lon
Rys. 1. W pływ w zrastających dawek S-S 04 na wzrost. A. niger Influence of increasing doses of S-SO4 on the growth of A. niger
suchej m asy grzybn i z p ożyw k i bez siarki jest zn ikom y (ślady). Wraz ze w zrostem stężenia siark i w p ożyw ce plon zw iększa się osiągając m ak si m u m — ok oło 1200 m g przy stężen iu siarki 2 m g/50 m l pożyw ki. Już do datek 5 fxg S/50 m l p ożyw k i (około 15 |ig SO4) p ow oduje w ięk szy przy rost suchej m asy grzyb n i niż w yn oszą w ahania m ięd zy pow tórzeniam i. Siarkę m ożna w ięc oznaczać tą m etodą w ilościach od kilku \ig do 2 m g z dokładnością ± 5 pig.
FORMY SIARKI OZNACZANE ZA POMOCĄ ASPERGILLUS NIGER
Za pom ocą A. niger m ożna oznaczać siark ę w szystk ich ty c h zw iąz ków, z jakich m oże o n k orzystać. Badano w ięc p rzysw ajalność różnych zw iązków siark i dodając w zrastające ich d aw k i (jednakow e w p rzelicze niu na zaw artość S) do p ożyw k i bez siarki (tabl. 1). Z u zysk an ych p lo n ów grzyb n i w yn ika, że A. niger m oże n ajlep iej k orzystać z siark i róż n ych zw iązków siarczanów , słabiej ale stosu nk ow o dobrze z siarki am i nokw asów oraz w m a ły m stop n iu z siarki białek; siarkę siarczków w y
k orzystu je on dość dobrze, ale ty lk o przy bardzo m ałych stężen iach . A. niger korzysta zatem z siark i podobnych zw iązków co roślin y w yższe, bo głów n ie z siarki siarczanow ej oraz w słabszym stopniu z siarki orga nicznej bądź bezpośrednio dostępnej w pew nej m ierze dla roślin, bądź ulegającej szyb k o m in eralizacji i u tlen ian iu do siarczanów .
T a b l i c a 1 D o s t ę p n o ś ć r ó ż n y c h związków s i a r k i d l a A. n i g e r A v a i l a b i l i t y o f d i f f e r e n t s u l f u r compounds t o A. n i g e r S w mg/50 ml po ży w ki S i n mg/50 ml o f n u t r . s o l u t i o n P l o n e . m. g r z y b n i w z a l e ż n o ś c i od r o d z a j u z w i ą z k u s i a r k i Yi e l d s o f d r y w e i g h t o f m y c e li u m i n mg a s I n f l u e n c e d by k i n d o f s u l f u r oompound
H2S 0 , Na2S04 MgSO^ Na2S c y s t y n a c i s t i n e o y s t e -l n a c y s t e i n e m e t i o n i n a m e t h i o n i n e p e p t o n p e p t o n e k a z e i n a c a s e i n k w . s u l fonowy s u l f o n i c a c i d 0, 1 139 142 140 53 - - - -0 , 3 397 402 399 101 207 255 97 102 101 17 1 , 0 - 895 893 - 809 599 638 275 110 16 2 , 0 - 1159 1163 119 917 908 820 - - -x ś r e d n i a z 3 p o w t ó r ze ń ; o d c h y l e n i a od ś r e d n i e j n i e p r z e k r a c z a j ą 53 Av era ge o f 3 r e p l i c a t i o n s ; d e v i a t i o n s o f a v e r a g e do not e x c e e d 53
OZNACZANIE SIARKI DOSTĘPNEJ W GLEBIE
W w yn ik u zbadania w ielu gleb stw ierdzono, że odw ażki przy 50 m l pożyw ki p ow inn y w yn osić 10 g w przypadku gleb m in eraln ych i 2 g w przypadku gleb organ iczn ych . P rzy odw ażkach 10 g oznacza się siarkę dostępną z dokładnością ± 0 ,0 5 m g/100 g gleb y.
Opis m etod y. Od w ażkę g leb y u m ieszcza się w k rystalizatorze ( 0 6— 7 cm ), w lew a 50 m l pożyw ki, szczep i się ją su ch y m i zarodnikam i A. niger i trzym a w tem peraturze 35 0 С przez 2,5 doby, po czym zbiera plon, su szy i w aży. Zawartość siarki d ostęp n ej w g leb ie od czy tu je z krzyw ej w zorcow ej, którą sporządza się dla każdej ser ji oznaczeń przez dodanie do p ożyw ek b ez g leb y w zrastających ilości siark i od 0 do 2 m g/50 m l pożyw ki.
P ożyw k ę sporządza się przez rozpuszczenie w litrze w od y d esty lo w a n ej
50 g sacharozy, 1 g N aH2P0 4 10 g kw asu cytryn ow ego, 1 g M gCl2 • 7H20 ,
m ikropożyw ka w 500 m l w od y d estylow an ej zawiera: 2,5 g F eC l3 • 6H20 , 1,0 g ZnCl2, 0,3 g CuCl2, 0,15 g M nCl2 • 4H20 , 0,075 g N a2M o 04 • 2H20 , pH pożyw ki w y n o si ok oło 3,0.
M etoda ta w odróżnieniu od inn ych pozw ala na oznaczanie su m y siarki d ostępnej, n ie w ym aga sporządzania w y cią g ó w i jest d aleko cz u l sza niż m etod y chem iczne.
Opisaną m etodą m ożna oznaczać siarkę urucham iającą się w w yn ik u ink u bacji gleb y. W ty m celu odważa się 10 g gleb y do k rystalizatora, naw ilża wodą d estylow an ą do ok oło 50— 60% m ak sym aln ej p ojem ności, p rzykryw a szczeln ie krystalizator i trzym a się w tem peraturze 35 ° С przez 7 dni. P o inkubacji zalew a się gleb ę 50 m l p ożyw k i i oznacza siarkę dostępną.
Ilość u rucham iającej się siark i zależy od rodzaju gleb y i w arunków inkubacji; przy odpow iednio dobranym czasie inkubacji ilość urucham ia jącej się siark i m oże być p rzypuszczalnie dobrym m iernik iem zapasów siark i dostęp n ej, jakie roślina ma do d y sp ozy cji w czasie okresu w e g e tacyjn ego. W p odanych w yżej w arunkach inkubacji ilość u rucham ia jącej się siarki b yła w części zbadanych gleb n aw et k ilk ak rotn ie w ięk sza od zaw artości siarki d ostępnej przed inkubacją.
OZNACZANIE SIARKI OGÓLNEJ W GLEBIE I MATERIALE ROŚLINNYM
Opisaną m etodą m ożna także oznaczać ogólną zaw artość siark i w g le bie po jej stop ien iu z w ęglan em i azotanem m agnezu [1] oraz w m ate riale roślin nym po sp aleniu z w ęglan em i n adtlenk iem sodu [9].
B y oznaczyć ogólną zaw artość siarki w gleb ie, w od n y roztw ór stopu w ilości odpow iadającej 50— 100 m g gleb y w prow adza się do 50 m l po żyw ki, p ożyw k ę zobojętnia się za pom ocą kw asu solnego (pH 5—6) i ilość siarki określa się na p odstaw ie w zorca u w zględ n iając ślepą próbę od czynn ikow ą (tabl. 2).
W podobny sposób oznacza się ogólną zaw artość siark i w sp alonym m ateriale roślin nym , z tym że do oznaczenia bierze się ilość jego roz tw oru odpow iadającą 10— 20 m g s. m. roślin y (tabl. 2).
Inne p ierw iastk i w stężen iach sp otyk anych w zbadanych gleb ach i ro ślinach nie przeszkadzały w d okon yw an iu ozn aczeń siark i bezpośrednio w roztw orach stop ów gleb ow ych i popiołów roślinnych.
T a b l i c a 2 D o k ła d n o ś ć o z n a c z a n i a s i a r k i z a pom ocą m e to d y A. n i g e r
A c c u ra c y o f s u l f u r d e t e r m i n a t i o n by A. n i g e r m e th o d I l o ś ć b r a n a io o z n a c z a n i a t j . d o d aw an a do 50 ml p o ż y w k i P o r t i o n u s e d i n d e t e r m i n a t i o n i . e . a d d e d t o 50 m l o f n u t r . s o l . Z a w a r to ś ć s i a r k i w p r ó b c e S u l f u r c o n t e n t i n s a m p le mg B ad a n y m a t e r i a ł - T e s t e d m a t e r i a l a boz d o d a t k u s i a r k i w i t h o u t a d d i t i o n o f s u l f u r b z d o d a tk ie m 0 , 5 mg S - S 0 4 p r z e d o z n a c z a n ie m w i t h a d d i t i o n o f 0 , 5 mg S-SO ^ b e f o r e d e t e r r a . b - a G le b a b i e l . l e k k a - P o d s o l l i g h t 10 g 0 , 2 4 0 ,7 1 0 ,4 7 G le b a b i e l . ś r e d . - P o d s o l medium 10 g 0 , 1 9 0 , 7 0 0 ,5 1 G le b a b r u n , c i ę ż k a - Brown e a r t h h e a v y 10 g 0 , 1 4 0 ,5 9 0 ,4 5 Mada r z e c z n a m ocna - A l l u v i a l s o i l , h ea v y 10 g 0 , 4 2 0 , 9 0 0 , 4 8 C z a r n a z i e m i a p y ło w a - B la c k e a r t h , s i l t y 2 .5 g 0 , 1 2 - -5 , Cg 0 ,2 5 0 ,7 5 0 , 5 0 T o r f n i s k i - L c w - m o o r - s o il 2 .0 g 0 ,8 3 1 ,3 0 0 , 4 7 Wodny r o z t w ó r a l k a l i c z n e g o s t o p u g le b y 0 ,0 6 0 ,5 2 0 ,4 6 n r 2 - 5 g g l e b y w 100 m l wody 1 ml W a te r s o l u t i o n o f s o i l 2 m e lte d v ^ith 2 ml 0 ,1 1 0 ,5 6 0 ,4 5 c a r b o n a t e s , 5 g s o i l d i l u t e i n 100 ml d i a t i l l w a t e r
Wodny r o z t w ó r p o p i o ł u sło m y ow sa - p o p ió a
0 ,6 2 0 ,4 7 z 5 g pow . s . m. w 100 m l wody 0 , 5 ml 0 ,1 5 A sh fr o m 5 g a i r - d r y o a t s t r e w d i l u t e d i n 100 m l w a te r 1 ,0 m l 0 , 2 8 0 ,7 7 0 ,4 9 1 B łą d o z n a c z e n i a î 5% D e t e r m i n a t i o n o f e r r o r t 5% WNIOSKI
1. As pergi l lus niger korzysta ze zw iązków siarki d ostęp n ych dla roślin lub u legających łatw o udostępnieniu.
2. Za pom ocą A. niger m ożna oznaczać siarkę dostępną w ilościach od śladów do 2 m g z dokładnością ± 0 ,0 5 m g/100 g gleb y.
3. Proponow ana m etoda nadaje się przypuszczalnie także do
a) badań nad zaw artością i przem ianam i siarki d ostępnej w gleb ie oraz b) do oznaczania ogólnej zaw artości siark i w m ateriale roślin nym i glebie.
STRESZCZENIE
Stw ierdzono przydatność grzyba A . niger do oznaczania dostępnej siarki, tj. siarki siarczanow ej oraz siarki organicznej u legającej łatw o w g leb ie u tlen ian iu do siarczanów . O zaw artości siark i dostępnej sądzi
się z plonu suchej m asy grzyba rozw ijającego się 2,5 doby w tem p era turze 35 °C na p ożyw ce bez siarki z badaną substancją. Przy 50 m l po żyw k i i 10-gram ow ej odw ażce gleb y siarkę dostępną oznacza się w ilo ś ciach od śladów do 2 m g z dokładnością ± 0 ,0 5 m g/100 g gleb y. O znaczeń dokon u je się w prost w odw ażce gleb y unikając sporządzania w yciągów .
M etodą tą m ożna rów nież oznaczać ogólną zaw artość siark i w gleb ie i m ateriale roślin nym .
LITERATURA
[1] B e a r F. E.: Chemistry of soil. Now y Jork 1955.
[2] B o o s R. N.: A volum etric microdeterm ination of organically bound sulfur and organic and inorganic sulphates. The Analyst, 84, 1959, s. 633—635. [3] B u t t e r s B., C h e n e r y E. M.: A rapid m ethod for the determination of
total sulfur in soils and plantas. The Analyst, 84, 1959, s. 239—245.
[4] H e n r i k s e n A., J e n s e n H. L.: Chemical and microbiological determina tions of copper in soil. Acta Agric. Scand., 5, 1958, s. 98—112.
[5] J o h a n s s o n O.: Sulfur problem in Swedish Agriculture. Kungl. Landbruks. Högskolans Ann., 25, 1959, s. 57—171.
[6] J o r d a n H. V., B a r d s 1 e у C. F. : Response of crops to sulfur in Southea
stern soils Proc. Soil Sei. Soc. Amer., 22, 1958, s. 254—256.
[7] N i с h о 1 a s D. J. D.: Microbiological m ethods for determining m icroelem ents. The A nalyst (w druku).
[8] N o w o s i e l s k i О.: Uproszczona m etodyka oznaczania m ikroelem entów za po
mocą Aspergillus niger. Roczn. Glebozn. (w druku).
[9] N o w o s i e l s k i O.: Oznaczania azotu dostępnego, uruchamiającego się i in nych jego form za pomocą grzyba Aspergillus niger. Roczn. Glebozn. t. IX, 1960, s. 37—55.
[10] S t e i n b e r g R. A.: Some effects of heavy m etals essential for the nutrition
of Aspergillus niger upon ist growth. Amer. J. Bot., 23, 1936, s. 227—231.
О. Н О В О С Е Л Ь С К И О П РЕ Д Е Л Е Н И Е УСВОЯЕМОЙ СЕРЫ И ИНЫХ ЕЁ ФОРМ ПО СРЕДСТВОМ ГРИБА ASPERGILLUS NIGER О тдел Агрохимии Главной Сельскохозяйственной Школы в Варш аве Заведую щ ий — проф. др. М. Гурски Р е з ю м е Установлено пригодность гриба A niger для определения усвояемой серы, т. е. сульфатной серы и органической серы, легко переходящей в поч ве вследствие окисления в сульфаты. Мерилом содержания усвояемой серы является урожай сухого вещества гриба, развивающегося в течение
2,5 суток при температуре 35 °Ц в питательной среде без серы, с иссле дуемым веществом. При 50 мл. питательной среды и отвешенном коли честве 10 грам почвы, усвояемая сера определяется в количествах от сле дов до 2 мг с точностью ± 0,05 мг/100 г. почвы. Определения можно про водить непосредственно в отвешенном количестве почвы, не прибегая к изготовлению выттяжек. Путем этого метода можно также определелять общее содержание серы в почве и растительном материале. О. NOWOSIELSKI
DETER M INATIO N OF A V A ILA BL E A N D OTHER FORM S OF SU L FU R IN SOIL A N D PL A N T M ATERIAL
BY M E A N S OF A S P E R G I L L U S N I GE R
Dept, of Agricultural Chemistry, Central School of Agricultur Head — prof. dr M. Górski
S u m m a r y
A. ni ge r is u sefu l for d eterm in ation o f available sulfur, i. e. su lfu r of su lfa tes and organic su lfu r e a sily oxid ized in soil to su lfa tes. A v aila b le su lfu r is d eterm in ed on base o f the d. w. y ield o f m y celiu m grow n during 2.5 days at 35 °C on a su lfu r-d eficien t n utrien t solu tion w ith th e tested m aterial. The am ount of available su lfu r (from traces to 2 mg) is determ in ed w ith accuracy ± 0 .0 5 m g/100 g soil, u sing 50 m l n utrien t solu tion and 10 g soil. The available su lfu r is d eterm in ed in the soil w ith ou t h avin g recou rse to preparation o f extracts.
This m ethod can be also used for d eterm in ation of total su lfu r con ten t in soil and p lan t m aterial.
