Zmiany niektórych właściwości próchnicy gleby leśnej pod wpływem deszczowania wodą rzeczną

TERESA H A UK E - P ACE W ICZOW A, M A R IA TRZCIŃ SK A

ZM IANY N IEK TÓRYCH W ŁAŚCIW OŚCI PRÓCH NICY GLEBY L E ŚN E J POD W PŁYW EM DESZCZOW ANIA WODĄ RZECZNĄ

Z ak ład G leboznaw stw a i N aw ożenia In s ty tu tu Badaw czego L eśnictw a, W arszaw a-S ęk o cin

J a k w sk azują w yniki dotychczasow ych badań, deszczowanie pow ierz­ chni leśnych n a glebach rdzaw ych bielicow anych o kw aśnym odczynie przyspiesza p rzem ian y i m ineralizację związków pokarm ow ych zaw ar­ ty ch w glebie, pow odując także w ty m środow isku -straty sub stan cji organicznej [3, 4]. W zw iązku z ty m zbadano, jakiego rod zaju zm ianom pod w pływ em tego zabiegu ulega n a tu ra i właściwości związków próch- nicznych gleby leśnej. W przedstaw ionych tu badaniach za głów ne w skaź­ niki jakości próchnicy oraz jej w ystępow ania w glebie przyjęto:

— w skaźnik H w edług H a r g i t a i [1], — w skaźnik Q 4/6 w edług S c h e f f e r a [5], — przepuszczalność wyciągów próchniczych w UV, — aktyw ność biologiczną ruchom ych frak cji próchnicy,

— zaw artość su b stan cji organicznej i N ogółem w badanych pozio­ m ach glebow ych.

METODYKA

B adania prow adzono na teren ie dośw iadczalnym IBL, k tó ry od trzech lat podlegał deszczow aniu wodą rzeczną w okresie sezonu w egetacyjnego. Pow ierzchnię k o n tro ln ą stanow ił sąsiedni te re n nie deszczowany. O bydw ie pow ierzchnie znajdow ały się na glebie rdzaw ej bielicow anej pod około 70-letnim drzew ostanem sosnow ym w borze świeżym . C h a ra k te ry sty k a profilu glebow ego tych pow ierzchni zn ajd u je się w pracach K o w a l ­ k o w s k i e g o i wsp. [3, 4].

W szystkie oznaczenia w ykonyw ano w św ieżych próbkach próchnicz- nych poziomów gleby leśnej p obranych n a wiosnę przed czw artym se­ zonem deszczowania.

60 T. H auke-P acew iczow a, M. T rzcińska

W celu oznaczenia b ad an y ch w skaźników sporządzano w yciągi z po­ b ran y c h próbek, p rzy czym jako e k stra k to ró w użyto 0,5% N aO H i 1% NaF. W w yciągach oznaczono zaw artość w ęgla m etodą T iurina.

— W przygotow anych w yciągach po ich odw irow aniu określano gęstość optyczną przy długości fali 465-665 nm. Z otrzym anych w artości obli­ czano w skaźnik К ze wzoru:

Encloh * H gdzie:

E — średn ia w artość ek styn k cji wyciągów p rzy długości fali 465-665 nm ,

Я — całkow ita zaw artość su b stan cji organicznych w badanych próbkach. — W skaźnik Q4/6 [5] obliczano z ilorazu w artości ekstynkcji przy dłu­ gości fali 465 i 665 nm .

— Przepuszczalność UV badano w w yciągach rozcieńczonych do jed ­ nakow ej zaw artości w nich w ęgla — 0,01 mg C/ml.

— Do b adania aktyw ności biologicznej ruchom ych fra k c ji próchnicy próbki zalew ano gorącą w odą o te m p e ra tu rz e 70—80°C lu b tak ą sam ą ob­ jętością 0,05 n NaOH, m ieszano, pozostaw iano n a 20 godzin i sączono. W yciągi alkaliczne zobojętniano kw asem solnym . W w yciągach oznaczano zaw artość С organicznego m etodą Tiurina. Po w y jałow ieniu tlenkiem e tylen u w yciągi dodaw ano do pożyw ki M artin a (bez różu bengalskiego i strep to m ycy ny ). W przeliczeniu na zaw artość С organicznego zastoso­ w ano dw a rozcieńczenia w yciągów w roztw orze z pożyw ką: jedn o — od 0,06 do 1,44 m g C /m l pożywki, d r u g ie — 0,05 m g C/m l pożyw ki we w szystkich seriach. K on trolą była pożyw ka z dodatkiem ste ry ln e j w ody lub odpow iednio z dodatkiem 0,05n ro ztw o ru NaCl. Na p ły tk i z tak p rz y ­ gotow anym podłożem nak ładan o k rąż e k w y cięty z czterodniow ej k u l­ tu ry grzyba testow ego Trichoderma viride, w yhodow anego n a agarze

glukozow o-ziem niaczanym . Po 2 dniach hodowli w 28°C oznaczano

średnice kolonii grzyba na pożywce z wyciągam i.

— C ałkow itą zaw artość su b stan cji organicznych oznaczano wagowo

przez spalanie odsuszonych próbek w tem p e ra tu rz e 500°C w ciągu 6 go­

dzin; N ogólny — m etodą K jeld ah la.

W Y N IKI I OGÓLNE W N IO SK I

W artość w spółczynnika K, ch arak teryzu jącego stabilność próchnicy, w zrosła znacznie w próbkach pochodzących z pow ierzchni deszczowanej, co w ynika zapew ne ze spadku zaw artości w nich su b stan cji organicznej (patrz m etody). Jednocześnie w zrost ten może świadczyć, że choć w w y ­ niku działania w ody zraszającej związki próchniczne sta ją się ruchom e, to jed nak odznaczają się stabilnością, być może w sk utek ilościowej prze­ w agi związków fenolow ych oraz stabilizującego działania w prow adzonych

T a b e l a 1 Wpływ d eszczow an ia na n ie k tó r e w ła ś c iw o ś c i p ró ch n icy z poziomów organicznych

g le b y l e ś n e j

S p r in k lin g i r r i g a t i o n e f f e c t on eonie p r o p e r tie s o f humus from o rg a n ic h orizon ß o f f o r e s t s o i l

P o w ierzch n ia , poziom , punkt pob ran ia próbki  rea, h o r iz o n ,-Sampling depth Zawartość s u b s t a n c j i Zawartość T o ta l N c o n te n t i n p . c . W spółczynnik in d ex W spółczynnik E o r g a n ic z n e j w % s*m. Organie m a tter con­ t e n t i n p . c . o f d.m . w 0,5% ЛаОН

i n 0,5% NaOH i n IS NaPw 1Ź KaP

К Index O biekt k o n tro ln y C o n tro l a r ea Ofh 1 73 ,4 8 - 1 ,0 5 9 4 ,4 1 6 ,5 0 ,0 0 0 5 2 4 6 9 ,5 6 1 ,0 5 9 4 ,0 1 2 ,5 0 -0 0 0 9 3 6 6 4 ,5 6 I * 1 ,0 3 2 XXX - - -7 5 9 ,3 0 .

I

i

J

Ofh 1 6 7 ,2 3 ' 1,0 8 0 ' 7 ,7 8 , 5 0 ,0 0 3 3 4 5 4 ,3 0 0 ,9 4 6 6 ,2 1 1 .2 0 ,0 0 2 4 6 6 7 ,6 2 X 0 ,9 4 6 X X X - - -7 5 3 ,5 8 . 0 ,9 6 0 . 9 ,3 7 ,3 0 ,0 0 8 2 AВ 1 3 ,0 2 ' 0*056' - - -4 2 ,5 9 0 ,0 4 8 > 8 ,5 9 ,3 0 ,1 3 6 . 2 ,9 5 XX 0 ,0 3 8 x x x x - - -7 . 3 ,2 4 . 0 ,0 5 3 8 , 1 8 , 3 0,12

z R óżnica s t a t y s t y c z n i e n ie udowodniona - D if f e r e n c e s n o t proved s t a t i s t i c a l l y

R óżn ica udowodniona w edług t e s t u S tu d en ta przy poziom ie i s t o t n o ś c i «C ,05 i o d c h y le n ia ch standardowych s^ « 0 ,2 1 0 2 i в ^ 0 92У1

D iff e r e n c e s proved a f t e r th e S tu d e n t’ s t e s t a t th e s i g n i f i c a n c e l e v e l cC.«*0,05 and stan dard de­ v i a t i o n S j> 0 .2 1 0 2 and s 2« 0 .2 3 7

ш R óżnica udowodniona w edług t e s t u S tu d e n ta , przy p oziom ie i s t o t n o ś c i oC *0,05 i o d c h y le n ia ch standardowych 0^*0,0202 i 82= 0,0563

D iff e r e n c e s proved a f t e r th e S t u d e n t's t e s t a t the s i g n i f i c a n c e l e v e l ct. « 0 ,0 5 and standard d e v ia t i o n 0^*0.0202 and s 2“0 ,0 5 6 3

JuUi R óżn ica s t a t y s t y c z n ie n io udowodniona / 6 / - D iffe r e n c e n o t proved s t a t i s t i c a l l y / 6 /

N iska w artość sto su n k u Q4/e wyciągów alkalicznych z próchnicy te ­ re n u kontrolnego może św iadczyć o tym , że zw iązki przechodzące do tego ro ztw o ru są bardziej skondensow ane niż związki zn ajd u jące się w takich sam ych w yciągach z próchnicy tere n u deszczowanego. N atom iast ro ztw o ry w N aF w y kazu ją wyższą w artość tego sto su nk u w próchnicy z pow ierzch­ n i nie deszczowanej. D ane te świadczą, że w w y n ik u deszczowania część zw iązków silniej spolim eryzow anych przechodzi w zw iązki ruchom e.

W yniki oznaczeń przepuszczalności prom ieni UV przez w yciągi w roz­ tw orach NaOH w skazują, że w sk u tek deszczowania bardziej skondenso­ w ane zw iązki próchnicy przechodzą w zw iązki o luźniejszej stru k tu rz e , odznaczające się w yższą przepuszczalnością św iatła w badanych pasm ach.

52 T. H aoike-Pacew iczow a, M. T rzcińska

Do roztw orów N aF przechodzą za to z próchnicy te re n u deszczowanego związki b ardziej skondensow ane niż do takich sam ych roztw orów z p ró ch ­ nicy tere n u kontrolnego. O bserw uje się duże różnice we w łaściw ościach

wyciągów, zależnie od ro d zaju e k strak to ra. W ynika to zapew ne z tego, że rozpuszczalniki te ek straho w ały z badanych próbek różne co do ilości i n a tu ry chem icznej su b stan cje organiczne (rys. 1-3).

ft % Obiekt kontrolny —

Control treatment —

Obiekt deszczowany — Sprinkling treatm ent 7

200 220 250 280 300 nm 350 Rys. 1 Obiekt kontrolny Contro! treatment Obiekt deszczowany • Sprinkling treatment -200 220 250 280 300 пт 350 Rys. 2

Rys. 1. Gęstość optyczna w yciągów 0,5% N aO H z poziom u O fh O ptical den sity of e x tra c ts in 0.5%

N aOH fro m th e O fh horizon Rys. 2. G ęstość optyczna w yciągów 0,5%

N aO H z poziom u A E

O ptical d en sity of e x tra c ts in 0.5% N aO H fro m th e A E horizon Rys. 3. G ęstość optyczna w yciągów 1%

N aF z poziom u O fh

O ptical den sity of e x tra c ts in 1% N aF from th e O fh horizon

Rys. 3

D ziałanie w yciągów alkalicznych ruchom ych frak cji próchnicy grzyba testow ego było w zasadzie ujem ne, zwłaszcza w yciągów z gleby deszczo­ w anej (tab. 2). Te sam e w yciągi rozcieńczone działały stym ulująco. Rów ­ nież w yciągi w odne z próchnicy nie deszczowanej, zarów no w postaci s tę ­ żonej, jak rozcieńczonej, działały stym ulująco. N atom iast takie sam e w y ­ ciągi wodne z próchnicy pow ierzchni deszczowanej niekiedy ham ow ały w zrost Trichoderma viride i n aw et w form ie rozcieńczonej go nie s ty ­ m ulow ały. Pozw ala to sądzić, że z próchnicy tego tere n u do roztw orów przechodziły w w iększym stopniu su b stan cje h am u ją ce w zrost niż z próch­ nicy te re n u kontrolnego. Można przypuszczać, że obok innych czynników może to m ieć u jem n y w pływ n a kształto w an ie się i rozw ój zespołu flory grzybow ej na pow ierzchni deszczowanej.

T a u e 1 a Z Aktywność b io lo g ic z n a ruchanych f r a k c j i próch n icy w edług t e s t u z îrichoderm a v l r i d o

W ielkość k o l o n i i grzyba w p r o c en cie k o n tr o li

B io lo g ic a l a c t i v i t y o f m ob ile humus f r a c t i o n s a c co r d in g t o th e t e s t w ith Trichoderma v i r i d e S i z e o f fungus c o lo n ie s i n % o f the c o n t r o l Poziom 1 próbka H orizon and sample

O biekt k o n tro ln y - C o n tro l area O biekt deszczow any - S p rin k led a rea zaw artość С w w yciągu mg/ml po­ d ło ż a С c o n te n t i n th e e x t r a c t i n mg/ml o f medium w ie lk o ś ć k o lo n ii

co lo n y s i z e zaw artość С w w yciągu mg/ml po­ d ło ż a С c o n te n t in th e e x t r a c t i n mg/ml o f medium w ie lk o ść k o l o n i i c o lo n y s i z e w yciąg n ie ro zc ie ń c z o n y u n d ilu te d e x t r a c t w yciąg r o z ­ c ie ń c zo n y 0 ,0 5 mg С w 1 ml e x tr a c t d i ­ l u t e d to 0 ,0 5 mg С i n 1 ml w yciąg n ie r o zc ie ń c z o n y u n d ilu te d e x t r a c t w yciąg r o z ­ c ie ń c zo n y 0 ,0 5 mg С w 1 ml e x t r a c t d i ­ lu t e d to 0 .0 5 mg С i n 1 ml t o n t r o la Vyc i ą g i a lk a l ic z n e ir 0 ,5 n HaOH - A lk a lin e e x t r a c t in 0 ,5 N NaOH /b e z w y c ią g u / C o n tro l /w ith o u t e x t r a c t / О 100 0 100 Ofh 1 0 ,9 6 82 116 0 ,8 8 8 2 109 4 1 .3 7 82 109 1 ,1 2 93 109 7 1 ,2 8 90 100 - - -ilS 4 1 ,6 1 96 116 1 .2 1 80 118 7 1 ,2 8 91 107 1 ,1 0 73 116

W yciągi wodne Water e x t r a c t s

Ofh 1 0 ,0 6 3 102 104 0 ,1 0 93 100

4 0 ,0 3 7 107 107 0 ,2 5 100 107

7 0 ,0 3 3 107 - - -

-AS 4 0 ,1 0 102 100 0 ,0 6 5 98 104

7 0 ,0 6 102 100 0 ,1 0 91 98

Tak więc, choć na podstaw ie niew ielkiej liczby zbadanych próbek w nioskow anie jest tru d n e i niepełne, otrzym ane w yniki w skazują na dość znaczne zm iany jakościowe i ilościowe zaszłe pod w pływ em deszczowa­ nia we w łaściw ościach próchnicy leśnej.

W b adanych poziom ach gleby deszczowanej zaznacza się też spadek zaw artości sub stan cji organicznych. Choć w poziom ie Ofh nie są to róż­ nice statystyczn ie udow odnione, to jed nak ten d en cja ta jest widoczna, gdy tym czasem w poziom ie A E różnice te są istotne. N atom iast zaw ar­ tość N ogółem w yk azuje tylko słabą ten d encję spadkow ą w poziomie A E , za to istotn ą w poziomie Ofh (tab. 1). O bserw ow ana n a ty m tere n ie desz­ czow anym wzm ożona aktyw ność m ikrobiologiczna poziomów próchnicz- nych [2] prow adzi zapew ne do przyspieszenia rozkładu naw et trudno do­ stępnych związków organicznych zaw arty ch w glebie, co obok zwiększo­ nej ich podatności n a w ypłu k iw an ie pow oduje s tra ty sub stan cji o rg a ­ nicznej z badanego środow iska.

*

A u to rk i w y rażają podziękow anie prof, dr hab. W ładysław ow i M yśko- wowi za um ożliw ienie w ykonania oznaczeń oraz za cenną i życzliwą po­ moc w in te rp re ta c ji uzyskanych w yników .

T. H auke-P aeew iczow a, M. T rzcińska

LITER A TU R A

[1] H a r g i t a i L.: E ffect of soil g en etical a. biochem ical fa c to rs on th e h u m u s quality. T rans. In te rn . Syrnp. „H um us e t P la n ta V”, 1971, s. 395.

[2] H a u k e - P a c e w i e ż o w a T., T r z c i ń s k a M.: W pływ deszczow ania w o ­

dą rzeczną na aktyw ność m ikrobiologiczną gleby leśnej. Rocz. glebozn. w tym n u m erze str. 37-47.

[3] K o w a l k o w s k i А., B o r z y s z k o w s k i J., K r ó l H., P a c e w i c z o - w a T., T r z c i ń s k a M.: T endencje zm ian chem icznych i biologicznych w ła ­ ściw ości gleb rd za w y c h bielicow anych w drzew o stan ie sosnow ym pod w p ły ­ wem deszczow ania. D o k u m en tac ja IBL, 1975.

[4] K o w a l k o w s k i A., B o r z y s z k o w s k i J., S z c z ę s n y P.: W pływ d e ­ szczow ania na zaw artość łatw o rozpuszczalnych sk ła d n ik ó w m in e ra ln y c h w g le ­ bie rd zaw ej bielicow anej. Rocz. glebozn. w ty m n u m e rz e str. 57—71.

[5] S c h e f f e r F.: N euere E rk e n tn isse in der H urm isforschung. T rans. V In te rn . Congr. Soil Sei. I., 1954, L eopoldville, s. 208.

[6] S a d o w s k i W.: S taty sty k a m atem atyczna. PW E, W arszaw a 1969.

Т. Г ауке-П ацевич, М. Т ж ц и н ь ск а И ЗМ ЕН ЕН И Я Н Е К О Т О Р Ы Х СВОЙСТВ ГУМУСА ЛЕСНОЙ П О Ч В Ы ПОД ВЛ ИЯ Н ИЕМ Д О Ж Д ЕВ А Н И Я Р ЕЧ Н О Й ВОДОЙ О тделение почвоведения и удобрения, Н ауч н о-И сслед овательски й институт лесоводства, В арш ава-С ен коц и н Р е з ю м е И сследовалось влияние дож деван и я лесной площ ади на р ж а во й оподзолен- ной почве под 70-летним сосновым древостоем в местообитании свеж его бора на содерж ание органического вещ ества в перегнойны х горизонтах почвы и на изменение некоторы х свойств самого гумуса. Н а основании исследованны х показателей : К (по Гаргитаи), Q4/ e (по Ш еф ф ер у ) и проницаемости у л ь т р а ф и о ­ летовы х лучей в в ы т я ж к а х 0,5%NaOH и l% N a F установлено, что на п о ве р х ­ ности орош аемой дож деванием больш ая часть гум усовы х соединений становит­ ся подвиж ной и м еньш е сгущ енной (конденсированной). Эти соединения со­ хран яю т однако стабильность, связанную по-видимому с ненаруш енностью ф е ­ ноловой структуры . В с е-ж е рост подвиж ности этих соединений вместе с п овы ­ ш ением биологической активности орош аемой почвы [2] приводит к потерям органического вещ ества, а т а к ж е общего азота, в исследованны х горизонтах на поверхности подвергаемой дож деванию (табл. 1 , рис. 1 а, б, с). И сследования вли ян и й водны х и щ елоч н ы х в ы т я ж е к гумуса на развитие тестового гриба показы ваю т, что из гумуса на площ ади орош аемой д о ж д еван и ­ ем в больш ей степени вещ ества торм озящ ие рост переходили в в ы т я ж к у , чем из гумуса контрольной площ ади. Это м ож ет им еть значение д л я ф орм и рова­ ния и р азви ти я сообщ еств м и кр о ф л о р ы на орош аемой площ ади (табл. 2).

T . H A U K E -P A C E W IC Z O W A , M . T R Z C I Ń S K A

CHANGES OF SOM E FO R EST S O IL HUM US P R O PE R T IE S DUE TO SPR IN K LIN G IR R IG A TIO N W IT H RIV ER W ATER

D e p a rtm e n t of Soil S cience and F ertiliz a tio n , F o re st R esearch In s titu te at W arszaw a-S ęk o cin

S u m m a r y

On a fo re st are a w ith podzolized ru s ty soil u n d er th e 70-year old pine tre e sta n d grow ing on th e fre sh pin e fo re st site, th e effect of sp rin k lin g irrig a tio n on organic m a tte r content in su rfa ce soil horizons and on changes of som e p ro p e rtie s of h u m u s itself, w as investig ated . On th e basis of th e indices te ste d , viz.: К (after H arg itai), Q4/6 (after Scheffer) and UV rays tra n sm itta n c e in the ex tra c ts of 0,5% NaO H and 1% N aF, it has been p roved th a t in th e sp rin k le d soil a con sid erab le p a r t of o rg an ic com pounds becom es m obile and less condensed. H ow ever, th e se com po­ unds p re se rv e th e ir sta b ility , w hich is p ro b ab ly due to th e ir u n d istu rb e d phenolic stru c tu re . N ev erth eless, th e in crease in m obility of these com pounds, to g e th er w ith h ig h e r biological ac tiv ity of th e irrig a te d soil [2], leads to organ ic m a tte r and to ­ ta l n itro g e n losses fro m irrig a te d soil horizons. (Table 1, Fig. la , b, c).

In v estig atio n s on th e effect of w ate r and a lk alin e e x tra c ts of h u m u s on th e fu n g u s te ste d h a v e p roved th a t th e g ro w th -in h ib itin g su b stan ces m oved into so lu ­ tion m o re re a d ily fro m h u m u s of th e sp rin k le d a re a th a n fro m h u m u s of th e control area. This can be im p o rta n t fo r th e fo rm a tio n and developm ent of m yco- flo ra associations on th e sp rin k le d a re a (Table 2).

Dr T eresa H auke-P a cew iczo w a I n s ty tu tu B a d a w c zy L eśn ictw a w S ęk o cin ie