NITRYFIKACJA A STRATY AZOTU W KULTURACH PIASKOWYCH

Transkrypt

1 LECH KAJA NITRYFIKACJA A STRATY AZOTU W KULTURACH PIASKOWYCH Zakład N aw ożenia Instytutu Uprawy, N awożenia, G leboznaw stw a Bydgoszcz Celem doświadczenia było zbadanie, czy w ystępują straty w różnych form ach naw ożenia azotowego i w jakim stopniu są one zw iązane z procesem nitryfikacji. Doświadczenie to, przeprowadzone na kulturach piaskowych, traktow ane było jako wstęp do badań kultur w glebach naturalnych. W ten sposób przy ustalaniu ogólnego bilansu azotowego chciano uniknąć dodatkow ych trudności spow odow anych reakcjam i m iędzy azotem próchnicy glebowej a azotem dodanym. 24 wazony M itscherlicha wypełnione zostały tą samą mieszaniną, składającą się z 5 kg piasku kwarcowego, 2 kg żwiru wiślanego i 50 g suchej pożywki, zawierającej wym ieszaną z piaskiem szczepionkę gleby kom postowej i w ęglan w apnia w ilości 4 g СаСОз na wazon. Po w ypełnieniu wazonów dodano do nich w roztw orze pełną pożywkę z m ikroelem entam i, bez azotu jednak i fosforu, które dodano oddzielnie. W szystkie wazony dostały po 0,42 g N w postaci siarczanu amonu, azotanu amonu, mocznika i azotanu wapnia. Każdą formę azotową zastosowano w 6 wazonach. We wszystkich utrzym yw ano 60% całkowitej pojemności wodnej. W próbkach pobieranych z wazonów za pomocą małej laseczki oznaczano N amonowy, N azotynow y i N azotanowy. Po trzech kolejnych pobraniach, tj. po 2 tygodniach, piasek w wazonach dokładnie wymieszano i pobierano próbki do analizy. Fakt, że próbki pobierane za pomocą laseczki nie reprezentow ały całego wazonu, można tłumaczyć nierów nom iernym rozmieszczeniem w w arstw ach wazonu produktów nitryfikacji. Próbki te jednak m iały duże znaczenie, bo inform ow ały o rozpoczęciu się bądź zakończeniu n itryfikacji. Doświadczenie trw ało 75 dni; zostało założone 29.IV a zakończone 13.VII.1959 r.

2 694 L. Kaja tyniki aneliey. Я mg/wazon X. Nawożęnie \ N Formy N \ 1 нн4но3 OC^ 2 - * л 2 Daty pobierania prób Ca(N03)2 4H20 Ą 29. *IV 18. V VI 1. & V2?- В V 18 VI 1. WV2?-»» j! o i Kolejny dzieii doświadczeń 18. V 1. VI fr V2?- ê!? 18. V 1. VI VI N N VII N N suma ? Straty В % ,5 30 Z próbek pobieranych z wazonów sporządzano wyciągi za pomocą 5% roztw oru K 2SO4. W w yciągach ty ch oznaczano azot am onow y m e todą fenolo-podchlorynową, azotynowy za pomocą m -fenylenodw uam i- ny. azotanow y kw asem fenolodw usulfonow ym. U żyty do doświadczenia piasek kwarcowy zmieszany ze żwirkiem zawierał średnio 47 mg N na wazon w postaci amonowej. Ponieważ do w szystkich wazonów dodano 420 mg N, zaw ierały więc one w dniu założenia dośw iadczenia 467 m g azotu. Na podstaw ie analizy azotu w w a zonach i analiz prób pobranych laseczką sporządzono 4 w ykresy, ilustru jące przebieg zachodzących procesów. K ażdy z w ykresów dla badanego naw ożenia N zaw iera 4 krzyw e, przedstaw iające zm iany zachodzące w czasie doświadczenia w ilości azotu amonowego, azotynowego i azotanowego. Czwarta krzyw a przedstaw ia sumę tych trzech form, a więc przybliżony bilans azotu. W ykres a) dla siarczanu amonu przedstaw ia łagodny spadek N amonowego, zw iązany z pow olnym w zrostem azotynów, a następnie azotanów. Ilość azotynów po osiągnięciu maksimum, stwierdzonego w 33 dniu, dość szybko spada, ilość azotanów w dalszym ciągu w zrasta (61 dzień), a ilość N amonowego zbliża się do zera. Sum a tych trzech form u trz y m uje się na stałym poziomie, po czym zaczyna spadać, n ajpierw łagodnie, potem w okresie, gdy azotyny zanikają i duża ich część przechodzi w azotany, szybciej. Po zniknięciu praw ie całej ilości N azotynow ego

3 Nitryfikacja a straty azotu w kulturach piaskowych 695 a) b) N w mg/wazon Zm iany zaw artości azotu am onowego, azotynow ego i azotanow ego zachodzące w czasie dośw iadczenia: a siarczan amonu,, b azotan amonu, с m ocznik, d azotan w apnia 1 N am onowy, 2 N azotanowy, 3 N azotynowy, 4 suma: N am o now y + N azotanowy + N azotynowy

4 ( L. Kaja i amonowego pozostaje tylko N azotanowy, którego ilość zaczyna powoli maleć. Po 75 dniach stra ty azotu w ynosiły 46%. Na azotanie am onu (w ykres b) ilość azotu amonowego w ynosiła połowę tego co na siarczanie am onu. P rzem iany azotowe zachodziły wcześniej i m iały przebieg łagodniejszy. Ze w zrostem azotynów w zrastały azotany. Jednocześnie od początku obniżała się suma form azotowych, co świadczyłoby o stratach azotu. Jak poprzednio, najpierw osiągnęły swoje m aksim um azotyny, a nieco później azotany. S traty azotu wyniosły na końcu dośw iadczenia 43%. W ykres c) ilustruje przebieg krzyw ych dla mocznika. Ilość N amonowego w skutek hydrolizy m ocznika w zrastała dość gw ałtow nie od początku doświadczenia, osiągając swoje m aksimum po 19 dniach. Nieco wcześniej, bo po 15 dniach, rozpoczęło się najpierw łagodne, a następnie gwałtowne tworzenie się azotynów, które doszło do maksimum po 33 dniach. Azotany pojaw iły się później osiągając swoje m aksimum po 61 dniach. W okresie m aksim um azotynow ego sum a azotu osiągnęła zawartość zbliżoną do ilości azotu wprowadzonego. Zanik azotynów jak w poprzednich przypadkach powodował zmniejszenie się sumy azotu mimo stałego jeszcze przyrostu azotanów. Przyrost ten nie wyrównyw ał ubytku azotynów. S traty azotu na końcu doświadczenia, tj. po 75 dniach, wynosiły 53%. W ykres d) przedstaw ia krzyw e dla azotanu wapnia, który miał w tym dośw iadczeniu odgryw ać rolę wzorca i pozw alał stw ierdzić, kiedy w w arunkach doświadczenia mogły przebiegać procesy denitryfikacji. K rzyw a azotanów aż do 47 dnia od założenia dośw iadczenia szła rów nolegle nie w ykazując stra t w azocie. U w zględniając niew ielkie zanieczyszczenia piasku azotem amonowym można było stwierdzić zanik tych resztek azotu i pojawienie się śladowych ilości azotynów. W ogólnym bilansie zmiany w tych zanieczyszczeniach amonowych prowadzą do pew nych strat jeszcze zanim nastąpiły straty w dodanych azotanach. Na końcu doświadczenia straty azotu wynosiły 26% w stosunku do 420 mg wprow adzonego N azotanowego (30% w stosunku do całej ilości N). Prowadzone doświadczenia w kulturach piaskowych niezbuforowanych zmuszały do zastosowania zasad wiążących kwaśne produkty nitryfikacji. W tym celu dodano w ęglan w apnia w ilości 4 g na wazon. W ta kich w arunkach nitry fikać ja prowadzi do gromadzenia się azotynów, co stwierdzono w doświadczeniu. Przechodzenie jonów amonowych w azotynow e nie pociągało za sobą w yraźnych s tra t azotu. W ystąpiły one dopiero przy stopniowym przechodzeniu azotynów w azotany. W tej fazie nastąpiły straty azotu wynoszące odpowiednio dla siarczanu amonu 39%. dla azotanu am onu 20%, dla m ocznika 43% i dla azotanu w apnia 4,5%.

5 Nitryfikacja a straty azotu w kulturach piaskowych 697 Dopiero po dłuższym czasie, kiedy ilości azotu amonowego i azotynowego spadły praw ie do zera, zaczęły również spadać ilości azotanów. Pod koniec dośw iadczenia zachodziła więc d enitryfikacja nie tylko w w a zonach, w których rozw ijał się proces nitryfikacji, ale rów nież w kontrolnych w azonach z azotanem w apnia. Mogły rów nież nastąpić w w a runkach przeprow adzonego dośw iadczenia stra ty azotu w skutek u latn iania się am oniaku. Tego rodzaju stra t w yraźnie jednak nie zaobserw o wano. Przypisać to m ożna stosunkow o niew ielkiej pow ierzchni wazonów w porów naniu do ich objętości oraz w zględnie szybkiem u przechodzeniu am oniaku w zakw aszające azotyny. Przeprow adzone doświadczenie upow ażnia do w ysunięcia następ u jących w niosków: 1. W w arunkach przeprowadzonego doświadczenia (piasek i СаСОз) form a amonowa w procesie nitryfikacji ulega utlenieniu do form y azotynowej. P rzem iana ta nie pow oduje żadnych stra t azotu. 2. Azotyny mogą nagromadzać się w dość znacznych ilościach, po czym stopniow o zanikają. W tej fazie stopniow o nagrom adzają się azotany, nie w yrów nują jednak strat azotu azoty nowego, co w ostatecznym bilansie daje s tra ty azotu. 3. W trzeciej fazie zanikają form y amonowa i azoty nowa, pozostaje tylko form a azotanowa, której ilości zaczynają stopniow o m aleć (denitryfikacja).