ROCZNIK I GLEBOZNAWCZE, T. XV DOD. WARSZAWA 1965
RYSZARD SCHILLAK, LECH KAJA
PORÓWNANIE POTRZEB WAPNOWANIA GLEB WYZNACZONYCH METODĄ KAPPENA Z POMIARAMI pH ZAWIESINY GLEBOWEJ W WODZIE, W IN ROZTWORZE KCl I W ROZTWORZE BUFOROWYM
Instytut Uprawy N aw ożenia i Gleboznawstwa. Zakład Nawożenia w Bydgoszczy
Stopniowe w yczerpyw anie się w ym iennych kationów zasadowych w kompleksie sorpcyjnym , przede w szystkim wapnia i częściowo mag nezu, powoduje zakwaszenie gleby z powodu zastępowania tych zasad przez jony wodorowe, a przy daleko posuniętym zakwaszeniu także przez jony glinu. Łączna ilość w ym iennych jonów wodorowych i glinowych tw orzy w ym ienną kwasowość gleby. Wapnowanie zobojętnia kwasowość w ym ienną i zastępuje w ym ienne jony wodorowe i glinowe jonam i w ap niow ym i lub wapniowymi i magnezowymi. Powoduje więc lepsze w ysy- cenie zasadami kompleksu sorpcyjnego, złożonego z m inerałów ilastych i próchnicy, co usuwa ujem ne skutki zakwaszenia, polepsza stru k tu rę gleby, zwiększa przysw ajalność składników pokarmowych oraz aktyw ność mikrobiologiczną. N adm ierne wapnowanie może jednak wpłynąć niekorzystnie na właściwości gleby, zwłaszcza gdy przeprowadza się je zbyt gwałtownie. Istnieje dlatego potrzeba wyznaczenia koniecznych da wek wapna (potrzeby wapnowania). Metody, które do tego celu opraco wano, można podzielić na dwie grupy. Pierw sze oparte są na zobojęt nieniu gleb, drugie na oznaczeniu w ym iennej kwasowości. Zobojętnie nie można przeprowadzić przez długotrw ałe inkubowanie próbek gle bowych z różnymi daw kam i w ęglanu wapnia, trw ające zwykle powyżej
6 miesięcy, albo przez bezpośrednie miareczkowanie próbek gleby za
sadami (wodorotlenkiem sodu lub wapnia), najczęściej potencjom etrycz- nie. Kwasowość w ym ienną oznacza się przez w ytrząsanie próbek glebo wych albo z obojętnym i roztw oram i soli słabych kwasów (najczęściej z octanem w apnia albo amonu) i odmiareczkowanie powstałego
zakwaszę-230 R. SCHILLAK, L. K A JA
nia roztworu, albo przez w ytrząsanie z zasadowymi, zbuforow anym i roz tw oram i (np. trójetanolam inę) i przez odmiareczkowanie nadm iaru zasady. W szystkie te m etody są czasochłonne, w ym agają długiego w ytrząsa nia, kłopotliwego sączenia i użycia nieraz dużych próbek gleby, co po w oduje trudności przy ich stosowaniu do dużych serii prób, jakie bada się w stacjach chemiczno-rolniczych. W poszukiwaniu spraw niejszych metod wyznaczania potrzeb wapnowania zwrócono uwagę na pomia ry pH. Jednak w artości pH otrzym ane dla zawiesin glebowych w wodzie lub w roztw orach KC1 podają tylko stan zakwaszenia, ale nie inform ują o ilościowej stronie zakwaszenia (o w ym iennej kwasowości gleb), która związana jest z ilością i jakością iłów i próchnicy. Proponowano jednak wyznaczanie potrzeb w apnow ania na podstawie pom iaru pH zawiesiny (w roztworze KC1), po podziale gleb na grupy w zależności od składu m e chanicznego i zawartości próchnicy [1]. Wojewódzka Stacja Chemiczno- -Rolnicza we Wrocławiu opracowała tabele potrzeb wapnowania, oparte na pom iarach pH zawiesiny w KC1 dla trzech grup glebowych, w ydzie lonych tylko na podstawie zaw artych w nich części spławialnych. Było ich w pierwszej grupie do 10'°/o, w drugiej 10—35% i w trzeciej po wyżej 35% [2].
Obiecująco zapowiadają się m etody wyznaczania potrzeb w apnow a nia, oparte na pom iarach pH zawiesiny glebowej w roztw orach buforo wych. Taką metodę polecił już w 1948 r. W o o d r u f f [3], a ulepszoną m odyfikację w 1961 r. — S h o e m a k e r , M c L e a n i P r a t t [4]. O statnio dalszą modyfikację przedstaw ili A d a m s i E v a n s [5]. Me tody te oparte są na wymieszaniu gleby z roztw orem buforowym i na pomiarze obniżenia pH roztw oru przez próbkę glebową. Każdemu obni żeniu roztw oru buforowego odpowiada określona dawka wapna, potrzeb na do podniesienia pH gleby na żądany poziom, zwykle do 6,5—6,8.
W celu zorientow ania się w przydatności pomiarów pH do wyznacza nia potrzeb w apnowania Bydgoski Ośrodek M etodyczno-Naukowy przy Instytucie Uprawy, Nawożenia i Gleboznawstwa zapoczątkował w 1963 r. w stępne badania. Polegały one na porów nywaniu w artości pH otrzy m anych dla zawiesin glebowych w wodzie, w ln roztworze KC1 i w roz tworze buforowym (według Shoem akera i współpracowników) z w ar tościami otrzym anym i metodą Kappena na kwasowość hydrolityczną.
CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA
Z w arstw y ornej pobrano 50 różnych prób glebowych, przesuszono je na pow ietrzu i przesiano przez 2 mm sito. Na podstawie przeprow a dzonej analizy mechanicznej podzielono je następnie na 3 grupy według zawartości części spławialnych. Do grupy I, zaw ierającej do 10% części
PORÓW NANIE PO TRZEB W APNOW ANIA GLEB 231
spławialnych, należało 16 prób: 3 piaski luźne i 14 piasków słabo glinia stych. Do grupy II o 10—35% części spław ialnych należało 29 prób gle bowych: 7 piasków gliniastych lekkich, 9 piasków gliniastych mocnych, 7 glin lekkich silnie spiaszczonych i 6 glin lekkich słabo spiaszczonych. Do grupy III o zawartości ponad 35% części spław ialnych należało tylko 5 prób, 4 gliny średnie i 1 glina ciężka.
We w szystkich próbach glebowych przeprowadzono 4 następujące oznaczenia:
— oznaczenie kwasowości hydrolitycznej według uproszczonej mo dyfikacji [7] m etody K a p p e n a [6]. W ytrząsano przez godzinę 40 g gleby z 100 ml obojętnego ln octanu w apnia i 50 ml przesączu m iarecz kowano wobec fenoloftaleiny 0,ln NaOH — w artości (/c);
— pom iar pH zawiesiny glebowej w wodzie. Wymieszano 10 g gleby z 25 ml wody destylowanej i następnego dnia bezpośrednio po w ytrzą- śnięciu zmierzono pH — w artości (x);
— pomiar pH zawiesiny glebowej w ln roztworze KC1. Wymieszano 10 g gleby z 25 ml ln roztw oru KC1 i następnego dnia po w ym ieszaniu przeprowadzono pom iar pH — w artości (y)\
— pom iar pH zawiesiny glebowej w roztworze buforowym. Roztwór buforowy według S h o e m a k e r a i współpracowników [4] otrzym ano przez rozpuszczenie w 1 litrze wody destylowanej 1,8 g p-nitrofenolu, 2,5 ml trójetanolam iny, 3,0 g chrom ianu potasu, 2,0 g octanu wapnia, 53,1 g chlorku wapnia (CaCl2*2H20 ) i przez nastaw ienie pH roztw oru za pomocą NaOH na pH 7,5. N ajpierw mieszano 5 g gleby z 5 ml wody de stylow anej i mierzono pH, potem do tej samej zawiesiny dodawano 10 ml roztw oru buforowego, mieszano w sposób ciągły przez 10 min albo z przerw am i przez 20 m in i mierzono pH — w artości (z).
W szystkie pom iary pH przeprowadzano za pomocą elektrody szkla nej i nasyconej kalomelowej.
OTRZYMANE WYNIKI
W tabeli 1 zestawiono: najm niejsze, największe i średnie w artości kwasowości hydrolitycznej (fc), wyrażone ilością ml 0,ln NaOH, zużytych na odmiareczkowanie 50 ml przesączu; pH zawiesiny glebowej w wo dzie (x); pH zawiesiny glebowej w In KC1 (y)\ pH zawiesiny glebowej w roztworze buforowym (z).
W tabeli 2 zestawiono dla poszczególnych prób glebowych i dla w szyst kich prób łącznie współczynnik korelacji , , r ” między kwasowościami hy- drolitycznym i (к ) a odpowiadającymi im w artościam i pH zawiesiny glebo wej w wodzie (ca), w ln roztworze KC1 (у ) i w roztworze buforowym (z). W celach porównawczych podano również współczynniki korelacji
232 R. S CHILL AK, L. K A JA
' T a b e l a 1
Kwasowość hydrolityczna i pH badanych próbek glebowych H ydrolitic ac id ity and j?H of te s te d e o il samples
Grupa ^ G j o up I Grupa - Group II (29)
Grupa -^Group I I I Łącznie - T otal '(50) od - do from - to ó r. mean od - do from - to ś r . mean od - do
from - to meanś r . from - tood - do meané r. (k) 1,6 -5 ,0 ( i) 4 ,6 5 -6 ,2 ' ( j) 4,0 -5 ,8 (*) 6,6 -7,35 2,91 5,39 4,79 6,97 0,8 -7,35 4,65-6,45 4,0 -6,3 6,25-7,5 2,90 5,82 5.01 7.01 1,3 -4 ,1 5 ,25-7,6 4 ,2 -6,95 6,75-7,2 2,70 6,27 5,11 6,93 0,8 -7,35 4,65-7,6 4 ,0 -6,95 6,25-7,5 2,88 5,72 4,95 6,99
1 - Ilo ść prób glebowych - Number of s o il samples
(к )- najmnie^sze^najwigksze i średnie w artości kwasowości hydrolitycznej wg Kappena lowest, highest and mean h y d ro litic a c id ity values a f te r Kappen (ml O.ln BaOH per 50 ml f i l t r a t e )
(x )- wartość pH zawiesiny glebowej w wodzie - pH value of s o il suspension in water, (y )- wartość pH zawiesiny glebowej w ln KCl - pH value of s o il suspension in In KC1, (z )- wartość pH zawiesiny glebowej w roztworze buforowym
pH value of s o il suspension in buffer so lu tio n .
T a b e l a 2 Korelacja między w ar toś ci eua kwasowości h y d r o li t y c z n e j (к) a pK g l e b
C o r r e la ti o n between h y d r o l i t i c a c i d i t y v a lu e s U ) and s o i l pH Ko relacja między wartościami ^k) a: C o r e le ti o n between (к) v a lu e s and:
Grupy g l e b - S o i l group Wg Keeney i Coray A ft e r Keeney and Koray I II I I I ł ą c z n i e t o t a l ( 1 6 ) 2 ) (29) (5) (50) 12 b) Współczynniki k o r e l a c j i "г”5 ) - C o r r e la ti o n c o e f f i c i e n t s "r" (x) pH w wodzie - in water (y) pH w ln KC1 - in ln KC1 ( z ) pH w roztw. buforowym pH in bu ff e r s o l u t i o n - 0 ,5 6 0 - 0, 37 6 - 0, 86 9 - 0,51 3 - 0,3 18 - 0 ,8 22 - 0 , 9 4 9 ° - 0, 91 9* - 0,9 72 - 0 ,4 81* * - 0 ; 395** - 0 ,8 3 0 - 0, 389 - 0, 2 6 6 ** - 0 ,9 4 9
1) W o d n i e s i e n i u do potrz eb wapnowania wyznaczonych metodą inkubacyjną In r e s p e c t to li m in g requirements determined by in c ub at io n method 2) I l o ś ć prób glebowych - Number of s o i l samples
3) * I s t o t n a k o r e l a c j a przy P - 0,05 - E f f e c t i v e correlation at P - 0.05
** I s t o t n a k o r e l a c j a przy P - 0,01 - E f f e c t i v e c o r r e l a t i o n at P - 0.01
otrzym ane przez am erykańskich badaczy K e e n e y i C o r e y [8] dla tych samych pH, nie korelow anych jednak z kwasowością hydrolityczną, lecz z bardziej m iarodajnym wyznaczeniem potrzeb wapnowania przez inkubow anie prób glebowych z węglanem wapnia przez 12 miesięcy. (Z pracą am erykańską zapoznano się już po zakończeniu przedstaw io nych pomiarów).
PO R ÓW N ANIE POTRZEB W A PN O W A N IA GLEB 233
Wszystkie współczynniki korelacji są ujem ne, gdyż obniżenie pH jest związane ze wzrostem kwasowości hydrolitycznej (potrzeb wapnowania). N ajwiększe współczynniki korelacji otrzym ano dla grupy III, są one jednak m niej w iarygodne ze względu na m ałą ilość prób w tej grupie, wynoszącą tylko 5. N ajm niejsze współczynniki otrzym ano dla pH za w iesiny glebowej w ln KC1; były one nieistotne (z w yjątkiem grupy III), lecz współczynnik dla w szystkich prób glebowych r = —0,395 był istot ny dla P = 0,01. Dla pH w wodzie współczynniki były wyższe i już dla grupy II istotne przy P = 0,01. Współczynniki były jednak nieduże i procentow y udział zmienności pH w szystkich prób glebowych do zmien ności kwasowości hydrolitycznej (100*r2) wynosił dla zawiesiny glebowej w ln KC1 15,6%, a dla zawiesin w wodzie — 23,1%. Podobne współczyn niki korelacji, otrzym ane przez cytowanych autorów am erykańskich, nie były istotne, chociaż dla w artości pH w roztworze KC1 również niższe niż dla pH w wodzie. W ynika stąd, że pom iary pH w zawiesinie wodnej, a w m niejszym jeszcze stopniu w roztworze KCl, nie pozwalają na przew idyw anie potrzeb w apnowania naw et przy podziale gleb na grupy w edług zawartości części spław ialnych i że obok tych wartości pH o po trzebach w apnowania decydują jeszcze inne czynniki glebowe.
Współczynniki korelacji dla pH w roztworze buforowym według S c h o e m a k e r a i współpracowników były bardzo istotne dla w szyst kich grup glebowych. Jeszcze lepszą korelację otrzym ali badacze ame rykańscy porów nując w yniki do potrzeb wapnowania, wyznaczonych długotrw ałą metodą inkubacyjną.
Przedstaw ione współczynniki korelacji w ykazują z jednej strony nie przydatność pomiarów pH zawiesiny glebowej w wodzie i w roztworze KC1 do wyznaczania potrzeb wapnowania, a z drugiej strony — na duże możliwości dobrego wyznaczania tych potrzeb z w artości pH otrzym a nych dla pomiarów zawiesin glebowych w roztworze buforowym. Po m iary te nie spraw iają więcej kłopotu niż inne pom iary pH i nadają się do szybkich oznaczeń w dużych seriach prób glebowych, jakie analizuje się w stacjach chemiczno-rolniczych i dlatego, naszym zdaniem, powin no się na nie zwrócić większą uwagę.
LITERATURA
[1] P e t e r H., M a r k e r t S.: Z. Landw. Versuchs, u. U ntersuchungsw esen, 5, 1959, 148—164.
[2] C z u b a R.: N aw ożenie — istotny czynnik rozwoju rolnictwa. Woj. Ośrodek Postępu Roln., W rocław 1963.
[3] W o o d r u f f C. М.: Soil Sei., t. 66, 1948, 53—63.
[4] S h o e m a k e r H. E., M c L e a n E. О., P r a t t P. F.: Soil Sei. Soc. Am. Proc., t. 25, 1961, 274—277.
234 R. SCHILLAK, L. K A JA
[5] A d a m s F., E V a n s C. E.: Soil Sei. Am. Proc., t. 26, 1962, 355—357.
[6] K a p p e n H.: Die Bodenazidität. J. Springer, Berlin 1929, s. 81, w edług M ethodenbuch t. 1, 1955, s. 149.
[7] R o s z y k E.: Roczniki Nauk Roln., A-71, 1955, 310—314.
[8] K e e n e y D. R., C o r e y R. B.: Soil Sei. Soc. Am. Proc., t. 27, 1963, 277—280.
р. шилляк, л. КАЯ СРАВНЕНИЕ ПОТРЕБНОСТЕЙ В ИЗВЕСТКОВАНИИ ОБОЗНАЧЕННЫХ ПО МЕТОДУ КАППЕНА С ИЗМЕРЕНИЯМИ pH ПОЧВЕННОЙ СУСПЕНЗИИ В ВОДЕ, В 1 н РАСТВОРЕ КС1 И В БУФЕРНОМ РАСТВОРЕ Институт Агротехники, Удобрения и Почвоведения Отделение Удобрения в г. Быдгощ Р е з ю м е 50 почвенных образцов разделили на три группы, согласно их механиче скому составу, а именно: содерж ание взвеш енных частиц до 10% (16 образцов), от 10°/и до 35°/о (29 образцов) и сверх 35% (только 5 образцов). Величины гидро литической кислотности, полученные по видоизмененному методу Каппена, бы ли коррелированы с величинами pH почвенной суспензии а) в воде, б) в 1 н растворе КС1 и в) буферном растворе по Ш умакеру и др. К оэфф ициенты корреляции для трех почвенных групп и для всех почвен ных образцов показали, что значения pH почвенной суспензии в буфорном растворе очень существенно коррелируют с гидролитической кислотностью, но значения pH полученные в водной суспензии или в растворе КС1 имели неболь шую или не имели никакой пригодности для предусматривания потребностей в известковании почв. R. SCHILLAK, L. KAJA
COMPARISON OF LIME REQUIREMENTS OF SOILS TESTED BY THE KAPPEN METHOD WITH pH MEASUREMENTS OF SOIL SUSPENSIONS IN WATER, IN 1 n KC1 SOLUTION
AND BUFFER SOLUTION
Institute of Cultivation, Fertilization and Soil Science, Fertilization Departm ent in Bydgoszcz S u m m a r y
Fifty soil sam ples w ere collected and divided according to texture in three groups containing silt and clay fractions up to 10% (16 sam ples), from 10 to 35% (29 samples) and above 35% (only 5 samples). The values obtained for hydrolitic acidity by a m odified Kappen m ethod w ere correlated w ith the pH values of soil suspension:
a) in water,
b) in ln KC1 solution,
c) in a buffer solution after Shoem aker and al.
The correlation coefficients for the three soil groups and for all soil sam ples indicated, that the pH values of soil suspension in buffer solution correlated very significantly with the hydrolitic acidity, w hile the pH values obtained in w ater or KC1 soil suspensions have little or no applicability for predaction of the lim e requirem ents of soils.
