OCENA ZAPASÓW AZOTU DOSTĘPNEGO W RÓŻNYCH GLEBACH ZA POMOCĄ ASPERGILLUS NIGER

Transkrypt

1 R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T. X, Z. 2, W a r s z a w a 1961 OLGIERD NOWOSIELSKI OCENA ZAPASÓW AZOTU DOSTĘPNEGO W RÓŻNYCH GLEBACH ZA POMOCĄ ASPERGILLUS NIGER Zakład Chemii Rolniczej SGGW Warszawa. Kierownik prof. dr M. Górski W prawdzie niem al wszystkie gleby w ym agają nawożenia azotem, jednak zwyżki plonów pod w pływ em jednakow ych daw ek azotu są w zależności od gleby bardzo różne [2, 4, 7, 11]. W ydaje się więc interesujące zarówno ze względów teoretycznych, jak i ekonomicznych rozróżnianie między glebam i reagującym i mocniej i słabiej na nawożenie azotowe. W ty m celu już obecnie w niektórych k raja ch (między innym i w S tanach Zjednoczonych i Anglii) oznacza się potrzeby nawozowe gleb w stosunku do azotu w stacjach chem iczno-rolniczych. Teoretycznie może się to wydawać słuszne z wielu względów. Gleby zaw ierają przecież różne ilości azotu ogólnego. Azot ten w zależności od w ielu czynników (takich jak przebieg pogody, stężenie innych składników pokarm ow ych w glebie i inne) może być urucham iany w bardzo różnym tem pie, w w yniku czego gleby mogą zawierać różne ilości azotu dostępnego. W zależności od składu mechanicznego gleb azot dostępny może się gromadzić w różnych ilościach w poszczególnych jej warstw ach [10]. Każda gleba, w zależności od nawożenia i udania się przedplonów (zwłaszcza m otylkow ych), od przebiegu pogody i innych czynników, m o że różnie reagow ać na naw ożenie azotowe w poszczególnych latach. Prowadzone ostatnio badania pozwalają przypuszczać, że wysokość zwyżek plonów pod w pływ em naw ożenia azotowego będzie m ożna przewidywać oznaczając w glebie bądź zawartość azotu przysw ajalnego (metody chemiczne, np. m etoda Moskala i Truoga i biologiczne, np. m etoda A. niger), bądź ilości azotu m ineralnego, jakie się urucham iają w glebie podczas inkubacji [2, 3, 4, 6, 11, 12]. Zwłaszcza zastosowanie m etodyki inkubacji gleby stw orzyło now e perspektyw y poznania praw idłowości urucham iania się azotu glebowego. Z dotychczasowych badań wynika, że gleby, w których urucham ia się podczas inkubacji (2 tygodnie w tem peraturze 26 C przy 50% m aksym alnej pojem ności wodnej) w ię

2 424 O. Nowosielski cej niż 5 6 mg N NO3/IOO g, mogą wymagać nawożenia azotem raczej w słabym stopniu. Trudnością, na jaką napotyka się w tych badaniach, jest ustalenie term inu pobierania próbek glebowych oraz sposobu ich przechowywania do chwili oznaczenia. Dotychczasowe w yniki prowadzonych na ten tem at badań są częściowo sprzeczne [1, 6, 9, 12]. Pewne zastrzeżenie w stosowanej dotychczas metodyce wzbudza fakt, że m iernikiem ilości azotu dostępnego jest tylko azot m ineralny [8]. D latego w poprzedniej pracy azot dostępny zaczęto oznaczać za pomocą grzyba A. niger. Oznacza się nim nie tylko azot m ineralny, lecz także azot związków organicznych ulegających łatwo m ineralizacji, takich jak mocznik, aminokwasy czy amidy. W metodzie tej unika się jednocześnie sporządzania wyciągów glebowych 1. BADANIA WŁASNE Celem tej pracy jest ocena zapasów azotu dostępnego w różnych glebach za pomocą A. niger. Szczególną uwagę zwrócono na różnice między glebam i zarówno pod względem zawartości azotu dostępnego dla A.niger w nie inkubowanych i inkubowanych próbkach z w arstw y wierzchniej, jak i pod względem zawartości azotu dostępnego dla A. niger w próbkach z w arstw głębszych. W badaniach w stępnych spraw dzono możliwość rozróżniania za pomocą A. niger gleb nawożonych i nie nawożonych azotem oraz wpływ term in u pobrania prób glebow ych na w yniki oznaczeń azotu dostępnego. METODYKA I G-LEBY Azot dostępny dla A. niger w próbkach powietrznie suchych inkubow anych oznaczono w sposób opisany w poprzedniej pracy [8]. Do oznaczeń stosowano 25-gramowe odważki gleby inkubując je w tem peraturze 35 C w ciągu 1 tygodnia przy wilgotności gleby wynoszącej około 50% m aksym alnej pojem ności. Próbki 78 różnych gleb przechowywano w ciągu S lat w w arunkach pokojowych w stanie powietrznie suchym. W ciągu tego czasu mogły one ulec pew nym zm ianom 2. 1 Podobne zalety ma metoda C. elegans [7]. Metoda A. niger ma jednak tę wyższość, że jest ilościowa i prostsza w wykonaniu. 2 Część tych próbek wraz z wynikami oznaczeń azotu ogólnego otrzymałem od Kolegi dra J. Siuty, za co jestem Mu bardzo zobowiązany.

3 Oznaczanie azotu w glebie metodą A. niger 425 P róbki z różnie nawożonej od 37 lat gleby bielicowej lekkiej pola doświadczalnego Zakładu Chemii Rolniczej SGGW w Skierniewicach pobrano raz w czerwcu (w ciepłym, dżdżystym okresie intensywnego wzrostu roślin) i drugi raz w końcu września (w suchym zim nym okresie) 1959 r. Do oznaczeń stosowano próbki pow ietrznie suche. WYNIKI Z A W A R T O Ś Ć A Z O T U D O S T Ę P N E G O I U R U C H A M IA JĄ C E G O S IĘ W Z A L E Ż N O Ś C I O D T E R M IN U P O B R A N IA P R Ó B K I G L E B O W E J Ilości azotu dostępnego w próbkach pobranych w czerwcu są inne (większe w glebach nawożonych niż nie nawożonych azotem oraz b a r dziej proporcjonalne do ilości azotu urucham iającego się i do plonów roślin) niż w próbkach pobranych jesienią (tabl. 4). Natomiast ilości azotu urucham iającego się w wyniku inkubacji w próbkach z obu term inów są niem al jednakow e. P ró b k i pobrane jesienią różniły się nieznacznie pod względem zaw artości azotu dostępnego, mimo że pochodziły z poletek od 37 lat różnie nawożonych azotem i obornikiem (tabl. 4). Różniły się natom iast bardzo znacznie pod względem zawartości azotu urucham iającego się w wyniku inkubacji. Zawartość tego azotu jest proporcjonalna do dawek obornika i jest blisko dwa razy większa w próbkach z poletek nawożonych niż nie naw ożonych azotem (45 kg N na kg rocznie). Na podstawie uzyskanych wyników przypuszcza się, że zawartość azotu dostępnego dla A. niger (w próbce nie inkubowanej) może się zmieniać w czasie sezonu w egetacyjnego oraz że wielkością bardziej p rzy datną do rozróżniania między glebam i m niej i więcej wym agającym i nawożenia azotem jest zawartość azotu urucham iającego się w wyniku inkubacji. Z A W A R T O Ś Ć A Z O T U D O S T Ę P N E G O W R O Ż N Y C H G L E B A C H Zawartość azotu dostępnego dla A. niger w wierzchnich w arstw ach 78 zbadanych gleb oznaczona tak w próbkach powietrznie suchych jak i inkubowanych waha się w szerokich granicach (tabl. 1 i 2). W próbkach nie inkubowanych waha się ona od śladów do kilkunastu miligramów na 100 g w glebach m ineralnych i jeszcze bardziej, bo cd śladów do 324 mg na 100 g w glebach torfow ych. Nie zaobserwowano w nich zależności m iędzy zaw artością azotu dostępnego a zaw artością azotu ogólnego lub ph gleby.

4 426 O. Nowosielski Przykłady różnic między glebami w zawartości azotu dostępnego i uruchamiającego eię w warstwie wierzchniej i w zawartości azotu dostępnego w warstwach głębszych Examples of the differences occurring between so ils in regard to available and mobilized nitrogen content of the upper s o il layer and available nitrogen content of deeper layers Gleba - Soil Głębokość pobrania próbki Sampletaking deptłi cm phlhjo) N dostępny dla A. niger Available to A. niger N uruchamiający się Mobilized N by s o il incutx H ogólny U et. Kiejd.j Total N (Kiejd.meth) mg/ 100 g % Piasek glin. lekki brun. Light brown loamy sand 10 6,2 1,3 2, ślady traces ,4 4,0 17,1 0, ,6 - - Gleba brunatne wytw. z gliny zwałowej lekkiej brown soil from light boulder loam , ,8 8,0 0,1 6 Gleba biel. wytw. z gliny lekkiej pylastej Podzolic soil from light s ilty loam ,4 6,0 8,0 3,3 5,5 14,5 10,7 0,15 0, ,3-0, ,1 2,4 4,8 - Gleba brun. wytw. z gliny zwał. spieszczonej brown soil from silted boulder loam 40-2, ,0 10 6,0 2,6 7,4 30-0,7 7, *,1 - - Czarna ziemia śred. wytw. z gliny zwałowej Medium black earth from boulder loam ,2 12,6 2,0 ślady traces 20,1 - Torf niski - nadbiebrzański Lowmoor /Biebrza river valley ,0 324,0 178,5 - Torf przejściowy nieuprawiany Transitional moor UnCUltIV ślady traces 51,0 -

5 Oznaczanie azotu w glebie metodą A. niger 427 Zawartość azotu dostępnego i uruchamiającego eię w różnych glebach Available and mobilized nitrogen content in different soils T a b l i c a 2 N dostępny Available N N uruchamiający się Mobilized N Glebe - Soil Ilość gleb Amount of soils Średnia zawartość Uean content Zawartości krailcowe Extremal content Powyżej 6 mg (% gleb) Over 6 mg 1%of soils) mg/100 g Średnia zawartość Mean content Zawartości kraucowe Extremal content Powyżej 12 mg (fr gleb) Over t l S f soils) Gleby wytw. z piasków luźnych i slaboglin. Soils from loose and slightly loamy sands Gleby biel. i brun, wytv?. z pias. glin. Podzol and brown so ils from 1. sands Gleby biel. i brun, wytw. z glin zwal. spiaszcz. i lekkich Podzol and brown soils from sandy and light boulder loams Gleby biel. i brun, wytw. z glin zwal. średnich i ciężkich Podzol and bro-rcn soils from med. and heavy boulder loams Czarne ziemie różne Various black earths 7 3,3 2, 0-5,9 0 7,2 3,5-23, ,2 1,3-9, ,6 4,0-26, ,6 1,7-8,0 14 9,8 4,0-16, ,8 1,2-9,4 14 9,5 6,0-30, ,1 1, 2-12,6 12 7, ,0 15 Torfy niskie i przejściowe Low and transient moors 11 49,1 ślady-324,0 traces 71 74,0 48,0-178,0 87 Czarnozietny -Czernozerns 2 3,1 3,0-3,2 0 9,2 6,0-12,4 50 Lessy różne Various loesses Rędziny różne Various rendzinas Mady różne Various alluv. coils 2 2,7 1,2-4, ,0 6,0-14, ,1 3, 0-6,0 25 5,3 4,2-15, , ,0 0 4,8 4,0-5,3 25 nazem - Total 78

6 ш Zawartość azotu dostępnego w próbkach z głębszych w arstw ulega także dużym wahaniom. Jedne gleby w warstw ach głębszych zaw ierają zaledwie śladowe ilości azotu dostępnego, inne ilości nawet niekiedy większe niż w warstw ie w ierzchniej. Najczęściej w warstw ach głębszych stw ierdzano od 0,5 do 3,0 mg N dostępnego na 100 g. W tablicy 1 podano przykłady różnic między glebam i pod względem zaw artości azotu dostępnego w w arstw ie w ierzchniej i głębszych. Tablica 3 Zawartość azotu dostępnego i uruchamiającego się w różnie nawożonej od 37 lat glebie bielicowej lekkiej pola doświadczalnego SGGW w Skierniewicach Avialable and mobilized nitrogen content in light podzolic soil differently fertilized during 37 years (experimental field of the Cent.Coll. Agric. at Skierniewice) Kombinacje nawozowe F ertilizer combination N dostępny Available N mg/100 g N uruchamiający się Mobilized N Obornik w q/ha Farmyard manure 200 2,9 4, ,8 8,0 Nawożenie mineralne Mineral fertiliz ers 600 3,0 16,5 Ca 1.4 2,3 CaNPK 1,2 4,2 NPK 1,7 3,9 CaPK 1.4 2,1 CaPN 1,3 3,6 CaKN 1,3 3,8 «Próbki glebowe pobrano 4.IX.1959 Soil samples taken on Sept. 4, 1959 Średni błąd średniej arytmetycznej nie przekracza 25% Hean error of arithmetical mean does not exceed 25% Zaw artość azotu urucham iającego się w zbadanych próbkach (z w arstwy wierzchniej) jest przeciętnie 2 3 razy większa od zawartości azotu dostępnego w próbkach nie inkubowanych. Przyrost azotu dostępnego pod wpływem inkubacji jest jednak w przypadku poszczególnych gleb bardzo różny (tabl. 1). Wynosi on od zaledwie kilkudziesięciu do przeszło kilkuset procent. W kilku glebach torfowych m niej azotu dostępnego stw ierdzono w próbce inkubow anej niż nie inkubow anêj.

7 Oznaczanie azotu w glebie metodą A. niger 429 Różnice w zawartości obu. form azotu są znacznie większe wśród gleb danego ty p u niż m iędzy ty p am i (w yjątek stanow ią gleby torfowe). Stwierdzone różnice m iędzy glebami w zawartości azotu dostępnego i urucham iającego się mogą przypuszczalnie odzwierciedlać w pewnej m ierze różnice w w ym aganiach nawożenia azotem. Na podstaw ie dotychczasowych porównań m etody A. niger z doświadczeniami wegetacyjnym i przypuszcza się, że gleby zaw ierające duże ilości azotu dostępnego (wię- T a b l i c a 4 Zawartość N dostępnego w zależności od terminu pobrania próbek glebowych w różnie nawożonych od 37 lat poletek w Skierniewicach Available N content in dependence on date of soil sample-taking from experimental plots at Skierniewice differently fertilized for 37 years Kombinacje nawozowe (poletka z burakami cukr.) Fertilizer combination (sugar-beet plots) Data pobrania próbek Date of sample-taking 27.VI IX.1959 N mg/100 g* Ca 0,9 2,1 CaNPK 2,9 1,8 NPK 2,5 1,7 CaPK 1,1 1,9 CaPN 2,9 2,4 CaKN 2,0 1,8 bredni błąd średniej arytmetycznej z 3 równoległych oznaczeń nie przekracza * 0,3 mg N/100 g gleby; wyniki dotjczą Д powtórzenia różnych kombinacji nawozowych The mean error of the arithmetical mean from 3 parallel determinations does not exceed * 0,3 mg N/100 g so il. The results shown refer to 1 repetition of various fe r tiliz e r combinations cej niż 6 mg na 100 g) lub gleby zaw ierające duże ilości azotu u ru ch a m iającego się w w yniku inkubacji (więcej niż 12 mg na 100 g) mogą w y magać nawożenia azotowego w słabym stopniu. Dość dużo takich gleb stw ierdzono wśród badanych torfów (około 60%); wśród gleb m in eralnych stw ierdzono ich około 15%. Dalsze badania nad ty m zagadnieniem pow inny pójść przede w szystkim w kierunku porównania wyników m etody A. niger z doświadczeniami z naw ożeniem azotowym. 7 R o c z n ik i G le b o z n a w c z e t. X, z. 2.

8 430 O. Nowosielski STRESZCZENIE Badano różnice m iędzy glebam i pod w zględem zaw artości azotu dostępnego w w arstw ie w ierzchniej i głębszych sądząc, że mogą one odzwierciedlać w pewnej m ierze różnice w wym aganiach nawozowych gleb w stosunku do azotu. Zastosowano do tego celu m etodę A. niger jako biologiczną m etodę jakościową, pozw alającą oznaczać bez sporządzania w y ciągów glebowych nie tylko azot m ineralny, lecz także azot związków organicznych, ulegających łatwo m ineralizacji i to zarówno w próbkach powietrznie suchych (tzw. w skrócie azot dostępny), jak i w próbkach inkubow anych (tzw. azot u rucham iający się). Stwierdzono, że zawartość azotu dostępnego może ulegać wahaniom w czasie sezonu w egetacyjnego, natom iast zaw artość azotu u ru ch am iającego się w w yniku inkubacji (w czasie 7 dni, w tem peraturze 35 C, przy około 50% m aksym alnej pojemności wodnej) jest wielkością stosunkowo stałą dla danej gleby, przypuszczalnie bardziej przydatną do oceny potrzeb nawozowych gleb. Zawartość azotu dostępnego w próbkach z wierzchniej w arstw y 78 zbadanych gleb waha się od śladów do kilkunastu m g/l 00 g, w próbkach z w arstw głębszych w ynosiła najczęściej od 0,5 do 3,0 mg/100 g, przeważnie m alejąc w raz z głębokością. Zaw artość azotu urucham iającego się była 2 3 razy większa od zaw artości azotu dostępnego. P rzy ro st azotu dostępnego w w yniku inkubacji był bardzo różny (od kilkudziesięciu do przeszło kilkuset procent). Wśród gleb torfowych stwierdzono około 60% takich, które mogą przypuszczalnie w słabym stopniu reagow ać na nawożenie azotowe (zawierają przeszło 30 mg N dostępnego lub 60 mg N urucham iającego się w 100 g). W śród gleb m ineralnych stwierdzono około 15% takich gleb (zawierają w 100 g więcej niż 6 mg N dostępnego lub przeszło 12 mg N urucham iającego się). Dalsze badania powinny pójść w kierunku porównania metod} A. niger z doświadczeniami w egetacyjnym i z nawożeniem azotu. LITERATURA [1] Birch H. F.: Effect of soil drying on humus decomposition and nitrogen availability. Plant and Soil, 10, 1958, s [2] Cook F. D., Warder F. G., Doughty J. L.: Relationship of nitrate accumulation to yield response of wheat in some Saskatchewan soils. Canad. J. Soil Sei., 37, 1957, s [3] Cornfield A. H.: Mineralisation during incubation of the organic nitrogen compounds in soils as related to soil ph. J. Sei. Food and Agric., 8, 1959, s [4] Eagle D. J., Matthews В. C.: Measurement of nitrate supplying power

9 Oznaczanie azotu w glebie (metodą A. niger 431 of soils by an incubation method and correlation with crop yield response. J. Sei. Food Agric., 38, 1958, s [5] Gasser J. K.: Soil nitrogen IV. Transformations and movement of fertilizer nitrogen in light soils. J. Sei. Food Agric., 1 0, 1959, s [6 ] Harp stead M. J., В rage B. L.: Storage of soil samples and its effect upon the subsequent accumulation of nitrate during incubation. Proc. Soil Sei. Soc. Amer., 22, 1058, s [7] Nowosielski О.: 'Zagadnienie badania potrzeb nawozowych gleb w stosunku do azotu. Hoczn. Glebozn., t. 6, 1958, s [8 ] Nowosielski O.: Oznaczanie różnych form azotu za pomocą A. niger. Roczn. Glebozn., t. 9, 1960, s. 37 Э5. [9] S c h r even D. A. van: Effect of nitrogen manuring... XII Sampling in connection with nitrogen mineralisation in soil Van Zee tot Land, 26, 1958, s [10] White W. C., (Dum e n i l L., P e s e k J.: Evaluation otf residual nitrogen in soil. Agron. J., 50, 1958, s [11] Wins or G. W.: Mineralisation and immobilisation of nitrogen in soil. J. Sei. Food Agric., 9, 1958, s [12] Zöttl H. von.: Die Bestimmung der Stickstoffmineralisation im Waldhumus durch den Brutversuch. Z. Pfl. Ernähr. Düng. 81, 1958, s О. НОВОСЕЛЬСКИ ОЦЕНКА ПОСРЕДСТВОМ ASPERGILLUS NIGER ЗАПАСОВ ДОСТУПНОГО АЗОТА В РАЗЛИЧНЫ Х ПОЧВАХ Кафедра Агрохимии Главной Сельскохозяйственной Школы Варшава Заведующий проф. др. М. Гурски Резюме Исследовано различия между содержанием в почвах доступного азота как в верхнем слое, так и в нижележащих, ввиду предположения, что они могут до некоторой степени отражать различия в потребностях почв в удобрении азотом. Для этой цели применено метод A. niger в качестве биологического количественного метода, допускающего, без составления почвенных вытяжек, проведение определений не только минерального азота, но и азота органических соединений, легко подвергающихся минерализации и притом как в воздушно-сухих образцах (сокращенно называемого доступным азотом), так и в образцах, выведенных в инкубаторе (т. наз. азота приходящего в движение). Установлено, что содержание доступного азота может подвергаться колебаниям в течение вегетационного периода, тогда как содержание азота, приходящего в движение вследствие инкубации (в течение 7 дней в температуре 35 С, при около 50% максимальной водопоглощаемости)

10 432 O. Nowosielski представляет собою относительно постоянную для данной почвы величину и, предположительно, более пригодную для оценки потребностей почв в удобрении. Содержание доступного азота в пробах, взятых из верхнего горизонта 78 изученных почв, колеблется от следов до количества, лежащего в пределах от 10 до 20 мг. на 100 г.; в образцах из расположенных ниже горизонтов оно выражалось чаще всего цифрами от 0,5 до 3,0 мг. на 100 г., в большинстве случаев уменьшаясь одновременно с глубиной. Содержание приходящего в движение азота 2 3-кратно превышало содержание доступного азота. Прирост азота, доступного благодаря инкубации, был весьма различен (от нескольких десятков до свыше нескольких сот процентов). Среди торфяных почв обнаружено около 60% таких, которые, как предполагается, могут в слабой степени реагировать на удобрение азотом (они содержат более 30 мг. доступного N или 60 мг., приходящего в движение в 100 г.). Среди минеральных почв отмечено около 15% таких почв (содержащих в 100 г. более 6 мг. доступного либо 12 мг N, приходящего в движение). Дальнейшие исследования следует вести по направлению сравнения метода A. niger с вегетационными опытами с удобрением азотом. О. NOWOSIELSKI EVALUATION OF AVAILABLE NITROGEN SUPPLY IN DIFFERENT SOILS BY MEANS OF ASPERGILLUS NIGER Dept, of Agrochemistry, Central College of Agriculture, Warsaw Head prof. dr M. Górski S u m m ar у The differences in available nitrogen content of various soils were investigated on the assum ption th at they m ay to some extent reflect the differences in soil requirem ent of nitric fertilizers. To this aim the A. niger m ethod was applied since this quantitative biological procedure allows, w ithout preparation of soil extracts, to determ ine not only the, m ineral nitrogen but also the nitrogen of organic compound undergoing m ineralization in air-dry samples (shortly: available nitrogen) as well as in incubated sam ples (so called m obilized nitrogen). It was stated th a t the content of available n itrogen can in th e v eg e tativ e period undergo variations, w hereas the content of nitrogen m obili-

11 Oznaczanie azotu w glebie metodą A. niger 433 zed by incubation (within 7 days at 35 С w ith maxim. 50% w ater capacity) constitutes in a given soil a relatively constant value which probably is m ore suitable for evaluation of the fertilizer needs of soil. The content of available nitrogen in samples from the top layer of 78 investigated soils varied from traces to several hundred mg per 100 g soil, in sam ples from deeper layers from 0.5 to 3.0 mg/100 g, decreasing m ostly w ith depth. The content of mobilized nitrogen was 2 3 tim es higher than that of available nitrogen. The increase of nitrogen available from incubation showed wide variations (from some tens to several hundreds p ercent). Among the peat soils appr. 60% were found to respond probably slightly to nitrogen fertilization (they contain over 30 mg available N or 60 mg mobilized N per 100 g soil), in m ineral soils appr. 15% of such soils were found (they contain over 6 mg available or over 12 mg mobilized N). F urther research should aim at comparison of the A. niger method w ith vegetative experim ents on nitrogen fertilizers.

12