OZNACZANIE SIARKI DOSTĘPNEJ I INNYCH JEJ FORM ZA POMOCĄ GRZYBA ASPERGILLUS NIGER

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE T. X, Z. 1, WARSZAWA 1961 OLGIERD NOWOSIELSKI OZNACZANIE SIARKI DOSTĘPNEJ I INNYCH JEJ FORM ZA POMOCĄ GRZYBA ASPERGILLUS NIGER Zakład Chemii Rolniczej SGGW Warszawa. Kierownik prof. dr M. Górski WSTĘP W glebie i m ateriałach biologicznych siarka w ystępuje w postaci siarczanów, zw iązków organicznych i siarczków. R ośliny korzystają głów nie z siarki siarczanowej oraz, być może, w m ałym stopniu z siarki am i nokwasów. Jednakże siarka am inokw asów i innych łatw o rozpuszczalnych związków organicznych ulega w glebie dość łatwo utlenieniu do siarczanów, stąd też dla określenia zapasów siarki dostępnej pożądane jest oznaczenie siarki w szystkich tych zw iązków. Chemicznie siarkę siarczanową oznacza się przeważnie wagowo przez w ytrącenie chlorkiem baru; siarkę innych zw iązków oznaczam y w podobny sposób po uprzednim utlenieniu jej do form siarczanowej. Samo oznaczenie siarki siarczanow ej jest stosunkow o proste, natom iast u tlenienie siarki organicznej i siarczkowej do form y siarczanowej jest w przypadku takich substancji jak gleba czy roślina czynnością kłopotliwą [3, 4]. Inną trudnością wiążącą się ze stosowaniem m etody chem icznej do oznaczania siarki dostępnej jest konieczność sporządzania w yciągów g lebowych. Szukając prostszych sposobów oznaczania siarki dostępnej postanowiono zbadać m ożliwość biologicznego jej oznaczania w ykorzystując do tego celu grzyba Aspergillus niger; grzyb ten stosowany początkowo do oznaczania dostępnego potasu i fosforu jest z dużym pow odzeniem stosowany do oznaczania magnezu i m ikroelem entów, a ostatnio także do oznaczania azotu [2, 5, 6, 7, 8]. Celem tej pracy było poznanie jego przydatności do oznaczania siarki dostępnej i innych jej form w glebie i m ateriale roślinnym.

2 166 O. Nowosielski WYMAGANIA ASPERGILLUS NIGER W STOSUNKU DO SIARKI Już Steinberg wykazał, że siarka jest niezbędna dla A. niger [5]. Aby jednak poznać dokładniej wymagania tego grzyba w stosunku do siarki, hodowano go na pożywce ze wzrastającym i jej stężeniam i. Do 50 m l porcji pożyw ki dodawano w zrastające ilości siarki w postaci siarczanu 9odu, na powierzchnię pożywki wysiewano zarodniki A. niger, hodowano je 2,5 doby w temperaturze 35 C, po czym wyrosłą grzybnię zbierano, suszono i ważono. W yniki przedstaw iono na rysunku. Plon Rys. 1. Wpływ wzrastających dawek S-S04 na wzrost. A. niger Influence of increasing doses of S-SO 4 on the growth of A. niger suchej m asy grzybni z pożywki bez siarki jest znikom y (ślady). Wraz ze w zrostem stężenia siarki w pożyw ce plon zw iększa się osiągając m aksim um około 1200 mg przy stężeniu siarki 2 m g/50 m l pożywki. Już dodatek 5 fxg S/50 m l pożyw ki (około 15 ig SO4) pow oduje w ięk szy przyrost suchej masy grzybni niż wynoszą wahania m iędzy powtórzeniami. Siarkę można w ięc oznaczać tą metodą w ilościach od kilku \ig do 2 mg z dokładnością ± 5 pig. FORMY SIARKI OZNACZANE ZA POMOCĄ ASPERGILLUS NIGER Za pomocą A. niger można oznaczać siarkę wszystkich tych związków, z jakich może on korzystać. Badano w ięc przyswajalność różnych zw iązków siarki dodając w zrastające ich daw ki (jednakowe w p rzeliczeniu na zawartość S) do pożyw ki bez siarki (tabl. 1). Z uzyskanych plonów grzybni wynika, że A. niger może najlepiej korzystać z siarki różnych zw iązków siarczanów, słabiej ale stosunkow o dobrze z siarki am i nokw asów oraz w m ałym stopniu z siarki białek; siarkę siarczków w y

3 Oznaczanie siarki metodą A. niger 167 korzystuje on dość dobrze, ale tylko przy bardzo m ałych stężeniach. A. niger korzysta zatem z siarki podobnych związków co rośliny wyższe, bo głów nie z siarki siarczanow ej oraz w słabszym stopniu z siarki organicznej bądź bezpośrednio dostępnej w pewnej mierze dla roślin, bądź ulegającej szybko m ineralizacji i utlenianiu do siarczanów. Dostępność różnych związków siark i dla A. niger A vailab ility of d ifferen t sulfur compounds to A. niger T a b l i c a 1 S w mg/50 ml pożywki S in mg/50 ml of n u tr. so lu tio n Plon e. m. grzybni w zależności od rodzaju związku s ia rk i Yie ld s of dry weight of mycelium in mg as Influenced by kind of s u lfu r oompound H2S0, Na2S04 MgSO^ Na2S cystyna c is tin e pepton peptone oystelna cy steine metionina methionine kazeina casein kw.s u l fonowy sulfonic acid 0, , , , x średnia z 3 powtórzeń; odchylenia od średniej nie przekraczają 53 Average of 3 rep lication s; deviations of average do not exceed 53 OZNACZANIE SIARKI DOSTĘPNEJ W GLEBIE W w yniku zbadania w ielu gleb stwierdzono, że odważki przy 50 ml pożywki powinny wynosić 10 g w przypadku gleb m ineralnych i 2 g w przypadku gleb organicznych. Przy odważkach 10 g oznacza się siarkę dostępną z dokładnością ± 0,0 5 m g/100 g gleby. Opis m etody. Od ważkę gleby umieszcza się w krystalizatorze ( cm), wlew a 50 ml pożywki, szczepi się ją suchym i zarodnikami A. niger i trzym a w tem peraturze 35 0 С przez 2,5 doby, po czym zbiera plon, suszy i waży. Zawartość siarki dostępnej w glebie odczytuje z krzywej wzorcowej, którą sporządza się dla każdej serji oznaczeń przez dodanie do pożywek bez gleby wzrastających ilości siarki od 0 do 2 m g/50 ml pożywki. Pożyw kę sporządza się przez rozpuszczenie w litrze w ody destylow anej 50 g sacharozy, 1 g NaH2P g kwasu cytrynow ego, 1 g MgCl2 7H20, 5 g KNO3, 5 ml mikropożywki;

4 168 O. Nowosielski m ikropożywka w 500 ml w ody destylow anej zawiera: 2,5 g FeC l3 6H20, 1,0 g ZnCl2, 0,3 g CuCl2, 0,15 g MnCl2 4H20, 0,075 g Na2M o04 2H20, ph pożywki w ynosi około 3,0. Metoda ta w odróżnieniu od innych pozwala na oznaczanie sum y siarki dostępnej, nie w ym aga sporządzania w yciągów i jest daleko czu l sza niż m etody chem iczne. OZNACZANIE SIARKI URUCHAMIAJĄCEJ SIĘ Opisaną metodą można oznaczać siarkę uruchamiającą się w wyniku inkubacji gleby. W tym celu odważa się 10 g gleby do krystalizatora, nawilża wodą destylowaną do około 50 60% m aksym alnej pojem ności, przykrywa szczelnie krystalizator i trzyma się w temperaturze 35 С przez 7 dni. Po inkubacji zalewa się glebę 50 m l pożywki i oznacza siarkę dostępną. Ilość uruchamiającej się siarki zależy od rodzaju gleby i warunków inkubacji; przy odpow iednio dobranym czasie inkubacji ilość urucham iającej się siarki może być przypuszczalnie dobrym m iernikiem zapasów siarki dostępnej, jakie roślina ma do d yspozycji w czasie okresu w egetacyjnego. W podanych w yżej warunkach inkubacji ilość urucham iającej się siarki była w części zbadanych gleb naw et kilkakrotnie w ięk sza od zaw artości siarki dostępnej przed inkubacją. OZNACZANIE SIARKI OGÓLNEJ W GLEBIE I MATERIALE ROŚLINNYM Opisaną m etodą można także oznaczać ogólną zawartość siarki w glebie po jej stopieniu z w ęglanem i azotanem m agnezu [1] oraz w m ateriale roślinnym po spaleniu z w ęglanem i nadtlenkiem sodu [9]. B y oznaczyć ogólną zawartość siarki w glebie, wodny roztwór stopu w ilości odpowiadającej m g gleby wprowadza się do 50 m l pożywki, pożywkę zobojętnia się za pomocą kwasu solnego (ph 5 6) i ilość siarki określa się na podstaw ie wzorca uw zględniając ślepą próbę odczynnikow ą (tabl. 2). W podobny sposób oznacza się ogólną zawartość siarki w spalonym m ateriale roślinnym, z tym że do oznaczenia bierze się ilość jego roztworu odpowiadającą mg s. m. rośliny (tabl. 2). Inne pierw iastki w stężeniach spotykanych w zbadanych glebach i roślinach nie przeszkadzały w dokonywaniu oznaczeń siarki bezpośrednio w roztworach stopów glebow ych i popiołów roślinnych.

5 Oznaczanie siarki metodą A. niger 169 D okładność o z n a c z a n ia s i a r k i za pomocą m etody A. n ig e r A ccuracy o f s u l f u r d e t e r m in a tio n by A. n ig e r m ethod T a b l i c a 2 Badany m a t e r i a ł - T e s te d m a te r i a l I lo ś ć b ra n a io o z n a c z a n ia t j. dodaw ana do 50 ml pożyw ki P o r tio n u sed in d e te r m in a t i o n i. e. added to 50 ml o f n u t r. s o l. Z a w arto ść s i a r k i w p ró b c e S u lf u r c o n te n t in sam ple a boz d o d a tk u s i a r k i w ith o u t a d d i t i o n o f s u l f u r mg b z d o d a tk ie m 0,5 mg S -S 0 4 p r z e d o znaczan iem w ith a d d i t i o n o f 0,5 mg S-SO^ b e f o r e d e te rra. b -a G leb a b i e l. le k k a - P o d so l l i g h t 10 g 0,2 4 0,71 0,4 7 G leb a b i e l. ś r e d. - P o d so l medium 10 g 0,1 9 0,7 0 0,5 1 G leb a b ru n, c ię ż k a - Brown e a r t h heavy 10 g 0,1 4 0,5 9 0,4 5 Mada rz e c z n a mocna - A l l u v i a l s o i l, heavy 10 g 0,4 2 0,9 0 0,4 8 C za rn a z ie m ia pyłow a - B la c k e a r t h, s i l t y 2.5 g 0, , Cg 0,2 5 0,7 5 0,5 0 T o rf 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 ro z tw ó r a l k a li c z n e g o s to p u g le b y n r 2-5 g g leb y w 100 ml wody 1 ml 0,0 6 0,5 2 0,4 6 W ater s o l u t i o n o f s o i l 2 m e lte d v^ith c a r b o n a te s, 5 g s o i l d i l u t e i n 100 ml 2 ml 0,11 0,56 0,4 5 d i a t i l l w a t e r Wodny ro ztw ó r p o p io łu słomy owsa - popióa z 5 g pow. s. m. w 100 ml wody 0,5 ml 0,1 5 A sh fro m 5 g a i r - d r y o a t s tre w d i l u t e d i n 100 ml w a te r 0,6 2 0,4 7 1,0 ml 0,2 8 0,7 7 0,4 9 B łąd o z n a c z e n ia î 5% D e te rm in a tio n o f e r r o r t 5% 1 WNIOSKI 1. Aspergillus niger korzysta ze związków siarki dostępnych dla roślin lub ulegających łatwo udostępnieniu. 2. Za pomocą A. niger można oznaczać siarkę dostępną w ilościach od śladów do 2 m g z dokładnością ± 0,0 5 m g/100 g gleby. 3. Proponowana m etoda nadaje się przypuszczalnie także do a) badań nad zawartością i przem ianam i siarki dostępnej w glebie oraz b) do oznaczania ogólnej zawartości siarki w m ateriale roślinnym i glebie. STRESZCZENIE Stwierdzono przydatność grzyba A. niger do oznaczania dostępnej siarki, tj. siarki siarczanowej oraz siarki organicznej ulegającej łatwo w gleb ie utlenianiu do siarczanów. O zaw artości siarki dostępnej sądzi

6 170 O. Nowosielski się z plonu suchej m asy grzyba rozw ijającego się 2,5 doby w tem peraturze 35 C na pożyw ce bez siarki z badaną substancją. Przy 50 m l pożyw ki i 10-gram ow ej odw ażce gleby siarkę dostępną oznacza się w ilościach od śladów do 2 mg z dokładnością ±0,05 mg/100 g gleby. Oznaczeń dokonuje się wprost w odw ażce gleby unikając sporządzania w yciągów. Metodą tą można również oznaczać ogólną zawartość siarki w glebie i m ateriale roślinnym. LITERATURA [1] Bear F. E.: Chemistry of soil. Nowy Jork [2] Boos R. N.: A volumetric microdetermination of organically bound sulfur and organic and inorganic sulphates. The Analyst, 84, 1959, s [3] Butters B., Chenery E. M.: A rapid method for the determination of total sulfur in soils and plantas. The Analyst, 84, 1959, s [4] Henriksen A., Jensen H. L.: Chemical and microbiological determinations of copper in soil. Acta Agric. Scand., 5, 1958, s [5] Johansson O.: Sulfur problem in Swedish Agriculture. Kungl. Landbruks. Högskolans Ann., 25, 1959, s [6] Jordan H. V., B a r d s 1 e у C. F. : Response of crops to sulfur in So stern soils Proc. Soil Sei. Soc. Amer., 22, 1958, s [7] N i с h о 1 a s D. J. D.: Microbiological methods for determining microelements. The Analyst (w druku). [8] Nowosielski О.: Uproszczona metodyka oznaczania mikroelementów za pomocą Aspergillus niger. Roczn. Glebozn. (w druku). [9] Nowosielski O.: Oznaczania azotu dostępnego, uruchamiającego się i innych jego form za pomocą grzyba Aspergillus niger. Roczn. Glebozn. t. IX, 1960, s [10] Steinberg R. A.: Some effects of heavy metals essential for the nutrition of Aspergillus niger upon ist growth. Amer. J. Bot., 23, 1936, s О. НОВОСЕЛЬСКИ ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСВОЯЕМОЙ СЕРЫ И ИНЫХ ЕЁ ФОРМ ПОСРЕДСТВОМ ГРИБА ASPERGILLUS NIGER Отдел Агрохимии Главной Сельскохозяйственной Школы в Варшаве Заведующ ий проф. др. М. Гурски Резюме Установлено пригодность гриба A niger для определения усвояемой серы, т. е. сульфатной серы и органической серы, легко переходящей в почве вследствие окисления в сульфаты. Мерилом содержания усвояемой серы является урожай сухого вещества гриба, развивающегося в течение

7 Oznaczanie siarki metodą A. niger 171 2,5 суток при температуре 35 Ц в питательной среде без серы, с исследуемым веществом. При 50 мл. питательной среды и отвешенном количестве 10 грам почвы, усвояемая сера определяется в количествах от следов до 2 мг с точностью ± 0,05 мг/100 г. почвы. Определения можно проводить 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 DETERMINATION OF AVAILABLE AND OTHER FORMS OF SULFUR IN SOIL A N D PLA N T MATERIAL BY MEANS OF ASPERGILLUS NIGER Dept, of Agricultural Chemistry, Central School of Agricultur Head prof. dr M. Górski Summary A. niger is useful for determ ination of available sulfur, i. e. sulfur of sulfates and organic sulfur easily oxidized in soil to sulfates. A vailable sulfur is determ ined on base of the d. w. yield of m ycelium grown during 2.5 days at 35 C on a sulfur-d eficien t nutrient solution w ith the tested m aterial. The am ount of available sulfur (from traces to 2 mg) is determ ined with accuracy ±0.05 mg/100 g soil, using 50 ml nutrient solution and 10 g soil. The available sulfur is determ ined in the soil w ithout having recourse to preparation o f extracts. This method can be also used for determ ination of total sulfur content in soil and plant m aterial.

8