66 A. Józefowska, A. Miechówka zawartoœciami wêgla uzyskanymi oiema metodami s¹ determinowane g³ównie zawartoœci¹ czêœci sp³awialnych oraz stê eniem a

Transkrypt

1 Porównanie ROCZNIKI metod oznaczania GLEBOZNAWCZE zawartoœci TOM LXII wêgla NR organicznego WARSZAWA w 20: gleach AGNIESZKA JÓZEFOWSKA, ANNA MIECHÓWKA PORÓWNANIE WYNIKÓW OZNACZANIA ZAWARTOŒCI WÊGLA ORGANICZNEGO W GLEBACH POGÓRZA KARPACKIEGO UZYSKANYCH METOD TIURINA I METOD SUCHEGO SPALANIA (TERMICZN )* COMPARISON OF THE RESULTS OF ORGANIC CARBON DETERMINATION IN SOILS OF THE CARPATHIAN FOOTHILLS OBTAINED BY THE TIURIN AND DRY COMBUSTION METHODS (THERMAL METHOD) Katedra Gleoznawstwa i Ochrony Gle, Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Ko³³¹taja w Krakowie Astract: Samples were collected from 8 soil profiles located in the grasslands and arale lands of the Carpathian Foothills. The total numer of samples was 69. Organic caron was analyzed in each sample; it was determined y the Tiurin method and the dry comustion method using the TOC-TN 200 thermal analyzer. The aim of the study was to compare 2 methods of determining organic caron. Interpretation of statistical results indicates a significant correlation (r = ) etween the caron content analyzed y oth methods. Based on the relationships, it is proposed that linear regression equations can e employed to recalculate the organic caron content etween oth analytical methods. S³owa kluczowe: zawartoœæ wêgla organicznego w gleie, Pogórze Karpackie, metody oznaczania wêgla organicznego. Key words: soil organic caron content, Carpathian Foothills, organic caron determination methods. WSTÊP Metody oksydymetryczne oznaczania zawartoœci wêgla organicznego (Corg) w gleie coraz czêœciej zastêpowane s¹ metodami polegaj¹cymi na suchym spalaniu i oznaczaniu CO 2 w ró nego rodzaju analizatorach. W niektórych syntetycznych opracowaniach istnieje koniecznoœæ wykorzystania wyników oznaczeñ zawartoœci Corg w gleach przeprowadzonych ró nymi metodami. Badania prowadzone dotychczas z wykorzystaniem próek gle z terenów nizinnych wykaza³y, e pomimo ró nic metodologicznych w porównywanych analizach istnieje silna korelacja pomiêdzy wynikami uzyskanymi tymi metodami [Jankauskas i in. 2006; aêtowicz i in. 997]. aêtowicz i in. [997] stwierdzili ponadto, e ró nice pomiêdzy *Badania wykonano w ramach projektu adawczego nr N N0 244 Wp³yw sposou u ytkowania na zasoy wêgla organicznego, azotu i siarki w gleach górskich zagospodarowanych rolniczo.

2 66 A. Józefowska, A. Miechówka zawartoœciami wêgla uzyskanymi oiema metodami s¹ determinowane g³ównie zawartoœci¹ czêœci sp³awialnych oraz stê eniem aktywnych form Fe 2+ i Mn 2+. Jankauskas i in. [2006] podkreœlili, e dla aktualizacji azy danych o materii organicznej na œwiecie istnieje koniecznoœæ przeliczania wyników uzyskanych ró nymi metodami i zaproponowali wykorzystanie do tego celu równañ regresji liniowej. Uznali oni potrzeê przeprowadzenia takich adañ porównawczych na wiêkszym i ardziej zró nicowanym materiale gleowym. Celem niniejszej pracy jest porównanie zawartoœci Corg w gleach górskich u ytkowanych rolniczo oznaczonych dwoma metodami: oksydymetryczn¹ Tiurina oraz spalania wysokotemperaturowego w analizatorze TOC-TN 200. W pracy podjêto tak e próê ustalenia przeliczników pozwalaj¹cych na korzystanie z wyników uzyskanych wymienionymi metodami. MATERIA Y I METODY W adaniach wykorzystano 69 próek gleowych pochodz¹cych z 8 profili, zlokalizowanych na gruntach ornych (9) oraz na u ytkach zielonych (9) Pogórzy Ciê kowickiego i Œl¹skiego oraz Beskidu Œl¹skiego i Ma³ego. Badane profile reprezentowa³y nastêpuj¹ce typy gle: opadowo-glejowe, p³owe, rankery oraz runatne w³aœciwe i kwaœne [Systematyka gle Polski 989]. Podczas adañ terenowych gley te sprawdzono pod k¹tem wystêpowania w nich warunków redukcyjnych, stosuj¹c roztwór 2,2'- ipirydylu w 0% kwasie octowym. W materiale gleowym oznaczono: ph w mol KCl dm potencjometrycznie, sk³ad granulometryczny metod¹ areometryczn¹ Casagrande'a w modyfikacji Prószyñskiego. Zawartoœæ Corg oznaczono dwoma metodami. Pierwsza polega³a na suchym spalaniu próki gley w analizatorze TOC-TN 200 i oznaczeniu wydzielonego CO 2 (niedyspersyjnym detektorem podczerwieni). Druga metoda oksydymetryczna Tiurina, polega³a na spaleniu wêgla za pomoc¹ silnego utleniacza dichromianu(vi) potasu (K 2 Cr 2 O 7 ) [Oleksynowa i in. 987]. Uzyskane wyniki zosta³y pogrupowane wed³ug zawartoœci Corg oznaczonej metod¹ Tiurina. Analizowano nastêpuj¹ce przedzia³y zawartoœci Corg: >20, 0 20 i <0 g kg. Ostatnia grupa zosta³a dodatkowo rozdzielona na dwie podgrupy: w jednej znalaz³y siê wyniki analizy próek gleowych, które pochodzi³y z poziomów genetycznych oglejonych, a w drugiej z poziomów ez œladów oglejenia. Do ka dego wyniku z powy szych przedzia³ów przyporz¹dkowano wynik oznaczeñ zawartoœci Corg uzyskany metod¹ suchego spalania. Analizê statystyczn¹ wykonano za pomoc¹ programu Statistica 9 PL. WYNIKI BADAÑ I DYSKUSJA Wszystkie adane gley nale a³y do kategorii agronomicznej gley ciê kie [PTG 2008] i najczêœciej charakteryzowa³y siê odczynem ardzo kwaœnym i kwaœnym (ta. ). Zawartoœæ Corg w adanych gleach oznaczona metod¹ Tiurina waha³a siê w szerokich granicach od 0,80 do 50,50 g kg. Metod¹ suchego spalania oznaczono œrednio o 8,8% Corg wiêcej ni metod¹ Tiurina, przy czym dla próek z przedzia³u powy ej 20 g kg wartoœæ ta siêga³a 2,5%, dla przedzia³u 0 20 g kg 6,4%, a dla próek poni ej 0 g kg ez œladów oglejenia 6,0%. W gleach ciê kich analizowanych przez aêtowicza i in. [997] ró nice w zawartoœci Corg. oznaczonego analogicznymi metodami y³y ardzo zli one, o wynosi³y ±20%. W oglejonych poziomach gleowych o zawartoœci wêgla poni ej 0 g kg zawartoœæ Corg oznaczona metod¹ suchego spalania

3 Porównanie metod oznaczania zawartoœci wêgla organicznego w gleach TABELA. Wyniki analizy uziarnienia oraz ph adanych gle TABLE. Results of granulometric and ph analysis of investigated soils Próki gleowe N ph Procentowa zawartoœæ frakcji o œrednicy [mm Cl Soil samples Percentage of fraction in diameter [mm] [g Corg kg ] 2 0,05 0,05 0,02 <0,02 K ] Wszystkie All 69,5 6,6 (4,)* 0 84 (5) 46 (2) 7 (44) > 20 28,8 6,2 (4,) 2 6 (8) 4 46 (24) 9 59 (8) ,7 6,6 (4,2) 2 60 (4) 9 (2) (4) a <0 49,6 6,0 (4,) 4 84 (4) 6 (7) 67 (4) <0 56,5 5,4 (,9) 0 58 (27) 7 8 (22) 0 7 (5) *w nawiasach podano wartoœci œrednie, przy oliczeniu œredniego ph uwzglêdniono, e ph= log [H O ] + ; in parentheses there are the average values, when calculating the average ph there was taken into account that ph= log [H O ] + a ; ez œladów oglejenia without gleyic traces; ze œladami oglejenia with gleyic traces y³a œrednio o,0% ni sza ni uzyskana metod¹ Tiurina. Wynika to z tego, e gdy glea zawiera zredukowane formy niektórych pierwiastków, na przyk³ad Fe 2+ i Mn 2+, czêœæ dwuchromianu potasu jest wykorzystywana na ich utlenienie, a przez to wyniki oznaczeñ wêgla organicznego s¹ zawy one. Metoda Tiurina jest wiêc oarczona ³êdem w przypadku analizy gle oglejonych [Bednarek i in. 2004]. Interpretacja statystyczna uzyskanych wyników wskazuje na istotn¹ zale noœæ pomiêdzy zawartoœci¹ Corg oznaczon¹ wymienionymi metodami, przy czym mo na zauwa yæ, e dla pró o zawartoœci wêgla organicznego od 0 do 20 g kg korelacja jest najs³asza (jakkolwiek nadal wysoce istotna) (ta. 2). Podone zale noœci uzyskali Jankauskas i in. [2006]. Corg. metod¹ suchego spalania Corg. y thermal method Corg. metod¹ Tiurina Tiurin method RYSUNEK. Zale noœæ pomiêdzy zawartoœci¹ Corg w adanych gleach oznaczon¹ metodami termiczn¹ (y) i Tiurina (x) FIGURE. Relation etween organic caron content otained y thermal method (y) and Tiurin method (x)

4 68 A. Józefowska, A. Miechówka TABELA 2. Zawartoœæ wêgla organicznego oraz wspó³czynniki korelacji i regresji dla porównywanych zawartoœci Corg uzyskanych metodami: Tiurina i suchego spalania TABLE 2. Organic caron content, correlation and regression indices for compared C org. contents otained y Tiurin and dry comustion methods Próki gleowe Nr Zawartoœæ Corg. oznaczona Wspó³czynnik Regresja liniowa Q Soil samples No metod¹ korelacji liniowej Linear regression [%] The content of Corg. determined y The linear correlation y = a+x y Corg.T Suchego spalania Tiurina coefficient p<0,00 Dry comustion Tiurin method 2 x Corg.S gcorg kg g kg a Wszystkie All 69 0,70 58,67 0,80 50,50 0,9905 0,4759,2 0 > ,7 58,67 20,74 50,50 0,948,089, ,09 26,70 0,22 9,79 0,89 0,26,679 <0 a 49 0,84 5,24 0,80 9,99 0,9426 0,2498,262 4 < ,70 9,8 0,9 9,58 0,908 0,048,04 2 a ez œladów oglejenia without gleyic traces; ze œladami oglejenia with gleyic traces; Corg. T zawartoœæ wêgla organicznego oznaczona metod¹ Tiurina caron content otained y Tiurin method; Corg. S zawartoœæ wêgla organicznego oznaczona metod¹ suchego spalania caron content otained y dry comustion method; Q procentowa ró nica pomiêdzy œrednimi wynikami zawartoœci wêgla organicznego uzyskanymi metod¹ suchego spalania a wynikami oliczonymi z równania regresji the percentage difference etween the average results otained y dry comustion method and results calculated using regression equation Na podstawie wyników analiz zawartoœci Corg w 69 prókach gle uzyskanych dwoma porównywanymi metodami wyznaczono krzywe regresji dla wszystkich wyników (rys. ) oraz dla poszczególnych ich grup, które mog¹ pos³u yæ do przeliczania wyników oznaczeñ wykonanych tymi metodami. Wspó³czynniki kierunkowe równañ regresji we wszystkich adanych grupach mia³y wartoœæ zli on¹ do (ta. 2). Wyniki zawartoœci Corg. oznaczone metod¹ Tiurina przeliczono za pomoc¹ uzyskanego równania regresji liniowej na przewidywane wyniki dla metody suchego spalania. Wyniki oliczone ró ni³y siê œrednio o 0% od wyników oznaczonych metod¹ suchego spalania. Ze wzglêdu na tak du ¹ ró nicê do przeliczeñ wykorzystano równania regresji liniowej oliczone dla poszczególnych grup wyników. Dla przedzia³u powy ej 20 g kg oraz 0 20 g kg wyniki uzyskane z przeliczenia, na podstawie odpowiednich krzywych regresji, ró ni³y siê œrednio o % od wyników oznaczeñ dokonanych metod¹ suchego spalania. Wy sze ró nice odnotowano w przedziale poni ej 0 g kg. Wyniki dla gle ez œladów oglejenia ró ni³y siê œrednio o 4%, natomiast ró nica pomiêdzy wynikami dla gle ze œladami oglejenia wynosi³a 2% (ta. 2). Do przeliczeñ wyników zawartoœci Corg uzyskanych metod¹ Tiurina na odpowiednie wartoœci przewidywane w przypadku zastosowania metody suchego spalania lepsze okaza³y siê krzywe regresji dla poszczególnych grup wyników. Stosuj¹c podzia³ na grupy uzyskujemy mniejsz¹ procentow¹ ró nicê pomiêdzy wynikami rzeczywistymi, uzyskanymi metod¹ suchego spalania a przewidywanymi, uzyskanymi z przeliczenia (ta. 2).

5 Porównanie metod oznaczania zawartoœci wêgla organicznego w gleach WNIOSKI. Wyniki oznaczeñ wêgla organicznego metod¹ Tiurina y³y istotnie skorelowane (r=0,9905) z wynikami uzyskanymi metod¹ suchego spalania. Zawartoœci wêgla organicznego oznaczone metod¹ Tiurina y³y œrednio o 8,8% ni sze ni uzyskane metod¹ suchego spalania. 2. Przy przeliczaniu zawartoœci Corg uzyskanych metod¹ Tiurina na zawartoœci przewidywane dla metody suchego spalania lepsze wyniki uzyskano wykorzystuj¹c równania regresji oliczone dla kolejnych przedzia³ów zawartoœci Corg ni w przypadku równania oliczonego na podstawie wszystkich wyników.. W poziomach gleowych, w których wystêpowa³o oglejenie, zawartoœæ wêgla oznaczona metod¹ suchego spalania y³a ni sza œrednio o % ni oznaczona metod¹ Tiurina. 4. W gleach ze œladami oglejenia nie zaleca siê zatem przeliczania wyników zawartoœci wêgla oznaczonego metod¹ Tiurina za pomoc¹ krzywej regresji liniowej. LITERATURA BEDNAREK R., DZIADOWIEC H., POKOJSKA U., PRUSINKIEWICZ Z. 2004: Badania ekologicznogleoznawcze, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa: 00 0, JANKAUSKAS B., SLEPETIENE A., JANKAUSKIENE G., FULLEN M. A., BOOTH C. A. 2006: A comparative study of analytical methodologies to determine the soil organic matter content of Lithuanian Eutric Aleluvisols. Geoderma 6: LITYÑSKI T., JURKOWSKA H., GORLACH E. 976: Analiza chemiczno-rolnicza. PWN, Warszawa: 2 ss. ABÊTOWICZ J., STÊPIEÑ G., O AROWSKI G. 997: Czynniki determinuj¹ce ró nice w zawartoœci C organicznego oznaczonego metod¹ Tiurina i ezpoœredni¹ metod¹ suchej destylacji. Rocz. Gleozn. 48: OLEKSYNOWA K., TOKAJ J., JAKUBIEC J. 987: Przewodnik do æwiczeñ z gleoznawstwa i geologii. Czêœæ II. Metody laoratoryjne analizy gley. Wyd. AR, Kraków. PTG 2009: Klasyfikacja uziarnienia gle i utworów mineralnych PTG Rocz.Gleozn. 60, 2: 7 6. SYSTEMATYKA GLEB POLSKI 989: Rocz. Gleozn. 40, : 50 ss. Mgr in. Agnieszka Józefowska Katedra Gleoznawstwa i Ochrony Gle, Uniwersytet Rolniczy Aleje Mickiewicza 2, 0-20 Kraków Agnieszka.Jozefowska@ur.krakow.pl