WPŁYW PROCESÓW GLEBOTWÓRCZYCH NA ZAWARTOŚĆ ŻELAZA I GLINU W KOMPLEKSACH PRÓCHNICZNO-MINERALNYCH

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAW CZE T. X X, Z. 1, W ARSZAW A 1969 FRANCISZEK KUŹNICKI, PIOTR SKŁODOW SKI WPŁYW PROCESÓW GLEBOTWÓRCZYCH NA ZAWARTOŚĆ ŻELAZA I GLINU W KOMPLEKSACH PRÓCHNICZNO-MINERALNYCH Zakład G leboznaw stw a P olitechniki W arszaw skiej W STĘP Rola, jaką żelazo i glin odgryw ają w procesach glebotwórczych, stanowi tem at wielu rozpraw naukowych. Badania zawartości różnych form związków tych dwóch składników i ich rozmieszczenia w profilu glebowym, podejmowane przez licznych autorów, są niewątpliwie celowe [4, 5, 7, 9, 10, 16]. Rzucają one nowe światło na tak złożone zjawisko, jakim jest kształtowanie się gleby w określonych warunkach ekologicznych. Nasuwa się jednak uwaga, że rozwiązanie postawionego zagadnienia w najszerszym jego ujęciu wymaga przeprowadzenia wielu wstępnych prac metodycznych; w zależności bowiem od zastosowanej m etodyki uzyskuje się często nieporównywalne wyniki. Ponadto należy podkreślić, że nazwy wydzielonych form związków żelaza i glinu, jak również związków próchnicznych przy zastosowaniu określonych ekstrakcji m ają charakter często umowny. Celem niniejszej pracy jest ustalenie wzajemnej zależności między zawartością żelaza i glinu, skompleksowanych w glebie z próchnicą, a przebiegiem procesów glebotwórczych. Nawiązuje ona do ogłoszonej przez tych samych autorów publikacji pt. Przem iany substancji organicznej w niektórych typach gleb Polski [15]. Posłużono się w niej bowiem materiałem uprzednio zanalizowanym pod względem zawartości form związków próchnicznych. W pracy ograniczono się do oznaczenia żelaza i glinu w poszczególnych ekstraktach frakcji lekkiej i frakcji ciężkiej substancji organicznej, ponieważ zbyt małe ilości ekstraktów nie

2 4 F. Kuźnicki, P. Skłodow ski pozwoliły na oznaczenie tych dwóch składników w kwasach huminowych i fulwowych. Należy również podkreślić, że tem at pracy mieści się w bardziej ogólnym problemie, jakim jest rola kompleksów próchniczno-mineralnych w procesach glebotwórczych. METODYKA BADAŃ M IN ER A LIZA CJA W YCIĄGÓW PRÔCHNICZNYCH Pobierano ml wyciągu do zlewki o pojemności 100 ml, dodawano 1 ml stężonego ch. cz. H2SO4 i 1 ml stężonego ch. cz. HNO3 (na 10 ml wyciągu) i zlewki przykrywano szkiełkami zegarkowymi. Zlewki wraz z zawartością umieszczano na siatkach azbestowych i spalano substancję organiczną. Po skończonym spalaniu zlewki chłodzono, dodawano ok. 50 m l wody destylowanej i ogrzewano w celu rozpuszczenia pow stałych soli. Następnie zawartość sączono (sączki średnie) ze zlewek do kolbek miarowych na 100 ml. Zlewki i sączki przemywano niewielkimi ilościami wody. Zawartość w kolbkach po ostygnięciu wypełniano wodą do kreski i dokładnie mieszano. Tak otrzymane roztwory służyły do oznaczania w nich żelaza i glinu. O Z N A C Z A N IE Ż ELA Z A W otrzymanych roztworach żelazo oznaczano metodą podaną przez Arinuszkinę [2] przy użyciu kwasu sulfosalicylowego. Kwas sulfosalicylowy w środowisku zasadowym (ph 8-11,5) tworzy z żelazem w ew nętrznie kompleksowy jon według równania: Żółte zabarwienie tego jonu odznacza się dużą trwałością, co pozwala określać intensywność zabarwienia w kolory m etr ze. P R Z E B IE G A N A L IZ Y Pobierano pipetką 1-40 ml przesączu (w zależności od zawartości żelaza) do kolbki miarowej o pojemności 50 ml. Dodawano 5 ml 25-procentowego kwasu sulfosalicylowego, a następnie 2-3 ml stężonego amo-

3 Procesy glebotw órcze a Fe i A l w próchnicy glebow ej 5 niaku w celu neutralizacji roztworu. W czasie tej neutralizacji kolor zmienia się od czerwonofioletowego do żółtego. Dodawano jeszcze 1 ml stężonego amoniaku, żeby reakcja była wyraźnie zasadowa, dopełniano roztwór wodą destylowaną do kreski, mieszano i kolorymetrowano przy niebieskim filtrze. Krzywą wzorcową sporządzano w podobny sposób dodając do kolbek miarowych o pojemności 50 ml zamiast roztworu badanego następujące ilości roztw oru wzorcowego: 0,0, 1,0, 2,5, 5,0, 7,5, 10, 12,5 i 15 ml. 1 ml roztworu wzorcowego zawierał 20 xg Fe w postaci Fe2(SC>4)3. Zależność między stężeniem Fe a ekstynkcją jest liniowa. O Z N A C Z A N IE G L IN U Glin oznaczano metodą podaną przez Mincze wskiego i Marczenkę za pomocą aluminonu [17]. Aluminon (sól amonowa kwasu aurynotrójkarboksylowego) w środowisku słabo kwaśnym, zbuforowanym octanem, tworzy z jonami glinu trudno rozpuszczalny w wodzie różowoczerwony związek, pozostający w trwałym rozproszeniu w obecności gumy arabskiej, jeżeli stężenie glinu jest odpowiednio małe. Intensywność zabarwienia po wywołaniu reakcji barwnej wzrasta w ciągu kilku minut. Ogrzewanie roztworu po dodaniu odczynnika przyspiesza osiągnięcie maksymalnego zabarwienia. SP O SÓ B W Y K O N A N IA Pobierano pipetą 1-20 ml badanego roztw oru (w zależności od zawartości glinu) do kolbki miarowej o pojemności 50 ml i dodawano 2 ml 1-procentowego roztworu askorbinowego (w celu redukcji żelaza tró j wartościowego do żelaza dwuwartościowego). Po upływie 5 m in dodawano 5 ml 1-procentowego roztworu gumy arabskiej, 10 ml 25-procentowego roztworu octanu amonowego, wody do objętości ok. 35 ml, 10 ml roztw oru aluminionu, mieszano i wstawiano kolbkę na 10 min do w rzącej łaźni wodnej. Po ostudzeniu kolbki roztwór uzupełniano wodą do kreski, mieszano i wykonywano pomiar adsorpcji roztworu. Przy kolorymetrowaniu stosowano filtr zielony i barwny roztwór ślepej próby jako odnośnik. Krzywą wzorcową sporządzano w podobny sposób dodając do kolbek miarowych o pojemności 50 ml zamiast badanego roztworu następujące ilości roztworu wzorcowego: 0,0, 1,0, 2,0, 4,0, 6,0, 8,0 i 10,0 ml. 1 ml roztw oru wzorcowego zawierał 10 \ig Al.

4 6 F. K uźnicki, P. Skłodow ski PR Z Y G O T O W A N IE ROZTW O RÓ W SP E C JA L N Y C H 0,1-procentowy roztwór aluminonu. Rozpuszczano 0,1 g aluminonu w wodzie, dodawano 10 ml 1-procentowego roztw oru kw asu benzoesowego w metanolu i rozcieńczano roztwór wodą do 100 ml. Odczynnika używano po upływie tygodnia od przygotowania (kwas benzoesowy utrw ala roztwór). Roztwór wzorcowy glinu 1 ml-1 mg Al. Rozpuszczano 17,59 g ałunu KA1(SC>4)2 * I 2H2O w wodzie z dodatkiem 2 ml stężonego H2SO4, rozcieńczano roztwór wodą w kolbie miarowej do 1 litra. Roztwory robocze (1 ml-0,1 mg Al i 1 ml-0,01 mg Al) sporządzano przez odpowiednie rozcieńczenie roztworu podstawowego rozcieńczonym H2SO4 (ok. 0,0 1 n). OMÓWIENIE W YNIKÓW Przedstaw ione w yniki (tab. 1, 2, 3 ) 1 są rozpatryw ane kolejno w nawiązaniu do zbadanych profilów i przebiegu procesów glebotwórczych. Profil 1 C horzele (Kurpie) bielica żelazisto-próchniczna oglejona, w ytw orzona z piasku zandrow ego luźnego (gleba leśna siedlisko boru w ilgotnego). Ogólna zawartość żelaza jest w całym profilu nieduża, natomiast ilość żelaza wolnego (tab. 1, 2) można określić jako małą [15]. Ogólna zawartość glinu jest w wierzchnich poziomach genetycznych (A 1A 2, A 2) w porównaniu z ogólną zawartością żelaza nieco wyższa i wzrasta w poziomie iluwialnym blisko czterokrotnie (tab. 1, 2). Żelazo wchodzące w skład połączeń organiczno-mineralnych zarówno frakcji lekkiej, jak i związanej stanowi w poziomie A±A2 (tab. 2) ок. 15%, w poziomie A 2 ok. 11%, a w poziomie BFe ok. 18% w stosunku do ogólnej zawartości tego składnika. 1 O znaczenia tab. 3 w zięto z pracy Kuźnicki, Skłodow ski [15]. Ogólną zaw artość żelaza i glinu, podaną w tab. 2, w zięto rów nież z tej pracy, z w yjątkiem profilów 1, 6, 7. Ogólną zaw artość ( /o) glinu (AI2O3) w profilu 1 oraz ogólną zawartość żelaza (ЕегОз) i ogólną zaw artość glinu (AI2O3) w profilach 6 i 7 oznaczono w stopach z Ш гсоз w tyglu platynow ym. Przy opracow yw aniu w yników tab. 1 i 2 posłużono się m ateriałem uprzednio zanalizow anym pod w zględem zaw artości różnych form zw iązków próchnicznych [15]. W pracy pow ołanej rozdzielono substancję organiczną w edług m etody D uchaufoura i Jacquin, w pierw szej kolejności na podstaw ie jej gęstości, na frakcje lekką (wolną) i ciężką (związaną), a następnie stosow ano w odniesieniu do frakcji ciężkiej trzy kolejne ekstrakcje używ ając następujących roztw orów: 0,lm Ш 4Р 2О7 + -f7,5 /o N a2s 0 4, ph = 7; 0,lm N a4p 2 0?; 0,ln NaOH. N atom iast w odniesieniu do frakcji lekkiej stosow ano tylko dw ie pierw sze ekstrakcje.

5 P rocesy glebotw órcze a F e i A l w próchnicy glebow ej 7 Glin wchodzący w skład połączeń organiczno-mineralnych obu frakcji stanowi w poziomie A 1A 2 ok. 30%, w poziomie A 2 ok. 22%, a w poziomie BFe ok. 15% w stosunku do jego ogólnej zawartości. Mały procentowy udział żelaza, wchodzącego w skład połączeń organiczno-m ineralnych w poziomie A 1 A 2, przy jednocześnie małym procentowym udziale żelaza wolnego [15] wskazuje, że ok. 80% tego składnika znajduje się w tzw. reziduum (R), tj. w tej części frakcji lekkiej, która nie została w yekstrahow ana. Duża zawartość reziduum w tym poziomie ök. 58% w stosunku do С ogółem (tab. 3) wskazuje również, że żelazo znajduje się głównie w słabo zhumifikowanych częściach organicznych. Należy ogólnie stwierdzić, że w poziomie A±Ä2 glin w porównaniu z żelazem jest związany z tzw. frakcją ciężką próchnicy w nieco większym stopniu. Mała zawartość części koloidalnych w materiale tej gleby (tab. 3) wskazuje, że głównym źródłem obu składników jest substancja organiczna gleby; jej przemiany wpływają na przemieszczanie ruchliwych form zarówno żelaza, jak i glinu łącznie z fulwokwasami z wierzchnich poziomów do poziomu iluwialnego. Ruchliwe formy tych połączeń ulegają w poziomie В stabilizacji w wyniku ich polimeryzacji pod wpływem wodorotlenków żelaza i glinu. Ilość żelaza i glinu związanych z fulwokwasami i kwasami huminowymi frakcji ciężkiej (I, II i III ekstrakcja) w zrastają na ogół znacznie w poziomach B h i BFe w porównaniu z poziomami A \ i A^A2 (tab. 1); natomiast ilości tych dwóch składników tworzących połączenia ze związkami próchnicznymi frakcji lekkiej (I i II ekstrakcja) w zrastają nieznacznie w poziomie iluw ialnym w porównaniu z poziomem eluwialnym. Procentowy udział żelaza i glinu, wchodzących w skład połączeń próchniczno-mineralnych frakcji lekkiej, w stosunku do ogólnej zawartości tych składników jest znacznie mniejszy w poziomach Bh i BFe niż w poziomach A 1A 2 (tab. 2). Świadczy to, że najbardziej ruchliwe związki próchniczne frakcji lekkiej (szczególnie I ekstrakcji), które przemieszczają się w glebach bielicowych łącznie z żelazem i glinem z poziomów Ao, A±A2 i A 2 do poziomu B, ulegają w poziomie iluwialnym stosunkowo szybko przemianom. Tworzą się w nim pod wpływem wodorotlenków żelaza i glinu trw ałe połączenia próchniczno-mineralne (tab. 2). Znaczny procentowy udział żelaza i glinu w niezhumifikowanej części próchnicy surowej potwierdza spostrzeżenie, że w bielicach nie tylko poziom Aq, ale i A 1 A 2 odznacza się słabą m ineralizacją substancji organicznej. Mały stopień hum ifikacji oraz bardzo mała mineralizacja substancji organicznej w wierzchnich poziomach genetycznych gleb bielicowych stanowią ich najbardziej istotną cechę. W glebach tych poziomy A 0 i A \ odznaczają się słabą aktywnością biologiczną. Poziomy Bh i BFe bielic, w których odbywa się akum ulacja próchnicy, odznaczają się,

6 8 F. K uźnicki, P. Skłodow ski P rocen tow a zaw artość ż e la z a i g lin u kompleksów Iron and aluminium p ercen tage in humus- M iejscowość L o c a lit y Nr p rof i l u P rof i l e No. Nazwa g le b y - S o i l k in d Poziom H orizon G łębokość p o b rania próbki' Sam pling depth cm С I e k s tr a k c ja 1 s t e x t r a c t io n F r a k c ja L igh t F e2 3 A12 3 C h o rzele 1 B i e l i c a ż e la z is t o - p r ó c h n ic z n a o g le jo n a w ytw orzona z p ia sk u zandrowego lu źn eg o /g l e b a l e ś n a / F erru gin eou s-łm m ic g le y e d p o d z o l, d ev elo p e d o f lo o s e sandry s a n d /f о г б s t s o i l / Ao A1A2 k 2 Bh ^ e , ICO 0, , , , , , , ,C 06 0, , , , , ,0 2 8 Dąbrowy 2 G leba b ru n atn a wyługowana wytw orzona z p ia s k u zw ałowego g li n i a s t e g o /g l e b a upraw na/ L eached brown s o i l, d ev elo p e d o f b o u ld er loam y sand / c u l t i v a t e d s o i l / A1 /В /В ' , , , , , ,0 4 2 B ie r u to w ic e 5 G leba b ru n atn a kwaśna o l i g o - t r o f i c z n a w ytw orzona z g r a n itu / g l e b a le ś n a / O lig o tr o p h ic a c id brown s o i l d ev elo p e d o f g r a n ite / f o r e s t s o i l / Ao А д /В / /в/ , , , , , , , , ,1 0 0 Świeradów 4 Gleba och row o -b ielicow a wytw orzona z g n e js u b io ty to w e g o /g l e b a l e ś n a / O c h r e -p o d z o lic s o i l, d e v è - lo p e d o f b i o t i t e g n e is s / f o r e s t s o i l / Ao / f, h / 3-7 1, , ,4 3 1 AoA , , ,2 5 1 B , , ,3 6 3 B , , ,4 2 3 Hachnów 5 R ędzina czarnoziem na wytworzona z p orow atej op o k i kredow ej / g le b a uprawna/ C hernozem ic r e n d z in a d ev elo p e d o f p orous c r e ta c e o u s rock / c u l t i v a t e d s o i l / A1 A , , , , , ,0 3 2 Markowice 6 Czarna ziem ia wytworzona z g l i ny zw ałow ej le k k ie j /g l e b a uprawna/ B lack e a r th, d ev elo p ed o f b o u ld e r and l i g h t loam, / c u l t i v a t e d s o i l / Al. Ад/С , , ,0 2 8 K lim ontów 7 C zarnoziem zdegradow any wytw orzony z l e s s u i l a s t e g o /g le b a uprąwna/ D egraded chernozem, d ev elo p e d ó f c la y e y l o e s s / c u l t i v a t e d s o i l / A1 Ад/С , ,0 0 3 ' 0,0 2 3

7 Procesy glebotw órcze a Fe i A l w próchnicy glebow ej 9 p róch n iczno-m in eraln ych. w stosu n k u do g le b y -m in e r a l com p lexes in r e la t io n t o s o i l le k k a f r a c t i o n I I e k s tr a k c ja l i n d e x t r a c t io n 1 e k s tr a k c ja 1 s t e x t r a c t io n Frakc ja ciężk a - Heavy fr a c tio n I I e k s tr a k c ja U n d e x t r a c t io n I I I e k s tr a k c ja I l l r d e x t r a c t io n С P e2 3 a F e2 3 a i 2o5 С ï e 2 5 a i 2 o5 С Fe2 3 A i2 3 1, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,0 5 3 ś la d y 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,1 0 4 ś la d y 0, , ,1 3 2 o,o i6 0,030 0, , , , , , , , , , , , , , ,5 4 $ 0, , , , , , , , , , , , , , , , ,302 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,3 0 0 C , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,2 0 8 *0,208 0, , , , , ,0 25 0,003 0,045 0,183 0, , , , , , , , , , ,225 0, , , , , ,3 4 4

8 T a b e l a 2 О Procentowy udział żelaza i glin u skomploksowanyck z próchnicą w o^ólraj zaw artości tych składników Icon and aluliir.iun percentage in humus-mineral complexes in relation to to ta l content of these elements Nr Głębo Posioir. AloO, Frakcja lekka - Light fr a c tio n Frakcja ciężk a - Heavy fr a c tio n Fe2 3 prof i pobra kość ogólna genetyczny zawar zawar 1 st ex tra ctio n U nd ex tra c tio n 1 st ex tra ctio n U nd extraction I llr d extraction ogólna I ek strak cja II ek strakcja I ek strakcja II ekstrak cja I I I ek strak cja lu nia Prof i Sam Feo0z I Fco0- II MoO, II F e,0, I Л1о0, I AlpO, II Feo0, III A l-o, I II Genet ic Total -? ЛПГ -?,inn з 1ЛА F 2 5 ^ eim ^ p 100 tość tość p lin g le No. depth horizon a Pe2 5 i2o. Fe2 < W Л12 5оg. Fe2 3oG. Fe2 5oS. A1o0 7 A12 3oS. 2 ;>og. Fe2 5oC. A12 5og. cm /j /'o % Ao A1A2 a2 Bh %е A1 /В /В Ao Ах/Е / / в / Ao AoA0 i B2 n.o.x 0,48 0,55 0,72 0, n.o. 2,88 2,88 n.o. 2,4? ,90 0,72 2,82 3,10 5,75 6,95 n.o. 16,27 13,62 n.o. 10,08 11,60 12, ,8 0,4 1,3 0,5 7,9 3,5 6,9 25,8 11,0 3,1 6,8 2,0 0,9 1,5 0,6 0,8 0, , ,3 0,2 0,4 0,4 1, , ,5 2,1 0,9 0,5 0,9 5,5 0,5 0,6 2,2 l,^ 1,0 4,4 5,1 5,6 7,9 1,6 1,6 10,7 10,6 4,9 50,1 22,9 5,9 0, ,0 0,1 1,2 3,2 2,5 4,1 7, , ,0 2,5 17,4 10,1 28,0 1,9 7,1 16,1 6,9 12,9 6,5 4, ,5 4,7 1,8 2,6 6,0 2,7 5,5 5,4 4,2 5,8 9,0 2,2 2,2 4,0 1,6 11, G 0,0 4,6 4,9 5,7 7, ,3 1.9 Kuźnicki, P. Skłodow ski A1 A1 3,80 5,10 3,80 7,70 0,2 0,1 0,7 0,4 0,4 1,0 1,5 1,2 1,1 0,4 2,6 1,3 9,0 6,4 8,2 5,9 2 7,4 15,9 3 9,0 17, A1 A1C 2,57 2,97 3,77 9,17 0,5 0,0 0,7 0,0 0,5 0,0 1,2 0,0 2,3 1,1 2,6 1,4 4,9 5,5 5,4 2,2 7,7 2 7,9 6,8 14, A1 A^C 3,09 3,29 9,38 10,79 0,1 0,0 0,2 0,0 0,1 0,0 0,5 0,0 1,3 0,9 2,0 1,1 4,1 3,5 2,5 2,1 9,4 3,3 5,8 12,5 x / n.o. = indetermined

9 Tabela 3 N iek tóre w ła ściw o ści fisyk o-ch em ic-ene i chem iczne badanych g le b Some physico-chem ical and chem ical p rop erties of te s te d s o ils Nr prof i l u Prof i l e No. G łębokość p obrania próbki Sampling depth cm 'Poziom genety czn y G enetic h orizon Skład m echaniczny M echanical com position? ph Ogółem С T o ta l С < 0,0 0 2 mm < 0,0 2. jnm H20 KC1. * F rakcja le k k a L ig h t fr a c t io n Reziduum /R / % С ogółem R esid ue /R / in % o f t o t a l С Pr ak cja c ię ż k a Heavy fr a c tio n Huminy /Н / % С ogółem Humin /Н / in % o f t o t a l С S to p ień h u m ifik a c ji H um ification degree V F2+ F3+ V F5+ + Нд+ H2+ H5+ H^+ Hcj + /Н / S tosunek R a tio H/F Stosunek R atio Ao 3,6 3,0 12,95 79,8 0,4 18,0 1,20 3 5,3 ' 20-J0 A l h. 3,0 5,0 3,9 3,2 1, ,8 6,9 4 2,9 0, ,1 ' a2 1,0 2,0 5,9 4,0 0,1 4 7,6 8,7 9 2,1 0,4 8 7, »h 1,5 2,0 5,5 4,5 0,79 6,0 9,5 93,7 0,42 13, Fe 1,0 1,0 6,2 4,7 0,3 4 3,0 8,8 9 5,2 0, , A1 5,0 1 3,5 5,9 5,4 1,55 34, ,3 0,65 1 3, /В /В 13,0 19,5 6,8 5,5 0,29 16,6 13,7 8 6,4 0,41 8, Ao 4,0 3,4 7,28 62,7 1,1 35,6 0,55 25, A,/B / 14,0 26,5 4,2 3,6 2,77 4 2,9 13,1 53,0 0,34 1 9,5 * /В / 8,0 14,0 4,5 4,1 1,96 2 4,4 12,7 77,2 0,16 16, Ao n.o. n.o. 3,3 2,7 30,30 86,6 0,4 11,4 0,35 19, AoAp n.o. n.o. 3,4 2,7 7,58 66,2 12,1 32,9 0,34 n.o ,0 4 2,0 3,5 3,1 7,62 30,6 23,4 69,5 0,35 20, B2 23,0 4 5,0 4,2 4,0 4,42 17,2 19,9 83,8 0,22 16, ,0 A1 66,0 7,4 6,8 1,94 7,7 56,5 87,3 0,76 9, ,0 60,0 7,7 6,7 1,39 25,1 28,5 72,8 0,67 10,0 C/N Procesy glebotwórcze a Fe i Al w próchnicy glebow ej A1 8,0 24,0 7,9 1,81 9,8 56,1 9 5,5 0,94 7, Ах/С 18,0 3 5,0 7,8 0,38-46,6 99,0 0,50 3, A1 13,0 46,0 8,1 6,7 1,58 5,6 55,1 97,4 0,97 8, Ax/C 18,0 50,0 8,1 6,6 0,41-35,9 100,0 0,70 6,2

10 12 F. Kuźnicki, P. Skłodow ski w odróżnieniu od poziomów A q i A ia 2i znacznie większą aktywnością biologiczną, w yrażającą się dużym stopniem hum ifikacji substancji organicznej. Z ogólnego bilansu żelaza i glinu w poszczególnych poziomach genetycznych profilu zbadanej bielicy wynika, że składniki te w poziomie iluwialnym (Bh i BFe) są w znacznym stopniu związane z h u m in am i2. Badania te potw ierdzają tezę [6], że przez hum iny bielic należy rozumieć kwasy huminowe, silnie spolimeryzowane, tworzące trudno rozpuszczalne związki kompleksowe z wodorotlenkami żelaza i glinu. Stopień scementowania poziomu В w tych glebach zależy więc od ilości silnie spolimeryzowanych związków próchnicznych, uwarunkowanych z kolei zawartością związków żelaza i glinu. Przy małych ilościach bezwzględnych tych składników (np. w słabo próchnicznych i słabo żelazistych bielicach wytworzonych z piasków) bielicowanie, mimo że zaznacza się dość w yraźnie pod względem niektórych cech morfologicznych, nie powoduje jednak wyraźnego scementowania poziomu B. Zjawisko to występuje natomiast wyraźnie w niektórych bielicach silnie oglejonych, gdzie żelazo nagromadza się w poziomie В nie tylko w wyniku właściwego procesu bielicowania, ale i procesu glejowego. Uruchomione bowiem w tym przypadku związki żelaza (Fe3+ -> Fe2+) przemieszczają się w różnych kierunkach, a między innymi i do poziomu B, gdzie ulegają utlenieniu i strąceniu. Profil 2 D ąbrow y gleba brunatna w yługow ana, w ytw orzona z piasku zw ałow ego gliniastego (gleba uprawna). Ogólna zawartość żelaza, jak również glinu jest dość znaczna w wierzchnich poziomach genetycznych profilu tej gleby (A± i (B)B)y natomiast ilości tych dwóch składników związane z różnymi formami związków próchnicznych frakcji lekkiej (I i II ekstrakcja) i frakcji ciężkiej (I, II i III ekstrakcja, tab. 1, 2) są na ogół małe. Należy więc i w tym przypadku przypuszczać, że znaczne ilości żelaza i glinu pozostają w reziduum (R) substancji organicznej oraz że są w pewnym stopniu związane z huminami (tab. 3). W poziomie (B)B nie zaznacza się w porównaniu z poziomem A± wzrost ani żelaza, ani glinu, tw orzących połączenia z najbardziej ruchliwym i formam i związków próchnicznych (I ekstrakcja). Mniejsze nieco ilości tych dwóch składników w łatwo rozpuszczalnych związkach próchnicznych I ekstrakcji frakcji lekkiej przy jednocześnie mniejszej ilości kwasów fulwowych [15] w poziomie (B)B niż w poziomie A± w skazują między innym i na brak oznak bielico- 2 Przez hum iny rozum ie się w tej pracy nierozpuszczalną część frakcji ciężkiej (związanej) substancji organicznej w w yniku trzech kolejnych ekstrakcji: I N a4p N a 2S 0 4 o ph -7; II N a4p o ph 9,8 i III 0,ln NaOH.

11 P rocesy glebotw órcze a Fe i A l w próchnicy glebow ej 13 wania tej gleby z punktu widzenia jej cech fizykochemicznych. Należy natom iast podkreślić, że w yraźnie w zrasta (1,5-krotnie) ilość żelaza wolnego w poziomie (B)B w porównaniu z poziomem A± profilu, co wskazuje na zaawansowany w pewnym stopniu tzw. proces ługowania (lessivage), zachodzący w tej glebie [15]. Ilości zarówno żelaza, jak i glinu, związane z częściami organicznymi, uwalnianymi we frakcji lekkiej w wyniku II ekstrakcji, a we frakcji ciężkiej w wyniku II i III ekstrakcji, są znacznie większe (2-7-krotnie) w poziomie (B)B niż w poziomie A±, co wskazuje na tworzenie się trwałych połączeń związków próchnicznych z uwalnianymi w wyniku wietrzenia wodorotlenkami żelaza i glinu. Ze względu na ilości części koloidalnych, wynoszące w poziomie (B) ok. 13%, można również przypuszczać, że tworzą się w nim trw ałe związki kompleksowe żelazisto-próchniczno-ilaste. Profil 3 B ierutow ice gleba brunatna kw aśna oligotroficzna, tzw. gleba brunatna ochrowa, w ytw orzona z granitu (gleba leśna). W glebie tej, w poziomach A^(B) i (B) ogólna zawartość żelaza wynosi ok. 3%. Znaczne ilości wolnego żelaza w skazują na duży stopień u ru chomienia tego składnika w warunkach odczynu silnie kwaśnego i przy bardzo dużej kwasowości zarówno hydrolitycznej, jak i wym iennej [15]. Ogólna zawartość glinu wynosi w poziomie A^B ok. 16%, a w poziomie (B) ok. 14%, przewyższa zatem ok. 5-krotnie zawartość żelaza. Związki próchniczne uwalniane w wyniku I ekstrakcji (frakcja lekka i ciężka) występują w poziomie genetycznym A q tej gleby w ilościach przewyższających blisko 3-krotnie związki próchniczne pozostałych ekstrakcji [15]. W poziomie (B) żelazo, skompleksowane ze związkami próchnicznymi II ekstrakcji frakcji ciężkiej, stanowi 28% jego ogólnej zawartości (tab. 2). Znaczna zawartość żelaza w związkach próchnicznych frakcji ciężkiej II ekstrakcji (poziomy A±(B) i (B)) świadczy najprawdopodobniej o tw o rzeniu się w nich trwałych kompleksów próchniczno-żelazistych pod wpływem wodorotlenków żelaza. Stosunkowo mniejsze ilości żelaza i glinu występują w związkach próchnicznych frakcji ciężkiej, uwalnianych w w yniku III ekstrakcji. Z ogólnego bilansu tych dwóch składników w zbadanej glebie wynika, że znaczne ilości żelaza i glinu tworzą trwałe połączenia z huminami, których ilość wynosi w tych poziomach ok. 13% w stosunku do С ogółem (tab. 3). Jak wynika z przytoczonych danych, gleby brunatne kwaśne oligotroficzne, zwane również glebami brunatnym i ochrowymi, odznaczają się z jednej strony dużym stopniem uruchom ienia związków żelaza i gli

12 14 F. K uźnicki, P. Skłodow ski nu [15], z drugiej zaś tworzeniem przy udziale wodorotlenków żelaza i glinu trwałych kompleksów próchniczno-mineralnych bezpośrednio pod poziomem A 0) w poziomach Ai(B) i (B). Gleby te z punktu widzenia cech fizykochemicznych bardzo niskiego ph i dużej kwasowości w y miennej w całym profilu są bliskie glebom bielicowym, mimo że morfologicznie nie wykazują cech zbielicowania. Od gleb bielicowych różnią się przede wszystkim większą aktywnością biologiczną, co, między innymi, wyraża się wyższym stopniem humifikacji substancji organicznej w wierzchnich warstwach. Dalszym, przejściowym do gleb bielicowych, stadium rozwojowym gleb brunatnych kwaśnych oligotroficznych (brunatnych ochrowych) są tzw. gleby ochrowo-bielicowe, które wykazują już pewne cechy morfologiczne zbielicowania. Profil 4 Św ieradów gleba ochrow o-bielicow a, w ytw orzona z gnejsu biotytow ego (gleba leśna). W glebie tej w poziomie A qa 2 na ogólną ilość żelaza, wynoszącą ok. 2,5%, ok. 20% tego składnika występuje w różnych formach związków próchnicznych tworząc ruchliwe lub trw ałe połączenia organiczno-mineralne. Ponieważ poziom ten zawiera znaczne ilości substancji organicznej świeżej nie zhumifikowanej (ok. 6 6%) oraz znaczne ilości humin (ok. 12%) w stosunku do С ogółem (tab. 3), należy przypuszczać, że duże ilości żelaza pozostają w nie wyekstrahowanym reziduum (R) frakcji lekkiej (tzw. wolnej) substancji organicznej, jak również, że pewne ilości żelaza są związane z huminami. Należy tu podkreślić, że uruchomienie związków żelaza w tym poziomie jest znaczne, żelazo wolne stanowi bowiem ok. 20% ogólnej zawartości tego składnika [15]. Na ogólną zawartość w tym poziomie ok. 10% glinu tylko ok. 15% znajduje się w połączeniach z wyekstrahowanymi formami związków próchnicznych, a więc i w odniesieniu do tego składnika należy sądzić, że jego znaczne ilości są związane z reziduum substancji organicznej oraz z huminami. W poziomie A qa 2 zaw arte są w poszczególnych ekstrakcjach, z wyjątkiem III ekstrakcji frakcji ciężkiej, na ogół mniejsze ilości żelaza i glinu w porównaniu z poziomami B± i Bo, co świadczy z jednej strony o przemieszczeniu z tego poziomu do poziomu iluwialnego bardziej ruchliwych form próchniczno-mineralnych, z drugiej zaś o tworzeniu się w poziomie iluwialnym trwałych połączeń niektórych form związków próchnicznych z w odorotlenkam i żelaza i glinu (tab. 1, 2). Należy bardzo mocno podkreślić, że wyraźny wzrost żelaza i glinu w poziomie Bi i B 2 w porównaniu z poziomem AoA2 jest uw arunkowany wzrostem w tych poziomach fulwokwasów zarówno frakcji lekkiej, jak i ciężkiej, uw alnianych w wyniku I ekstrakcji [15]. W poziomach

13 P rocesy glebotw órcze a Fe i A l w próchnicy glebow ej 15 Bi i B2 w porównaniu z poziomem A q i A qa 2 [15] zawarte są ponadto znacznie większe (5-krotnie) ilości żelaza wolnego. Powyższe cechy gleby świadczą o zaawansowanym w niej pod względem fizykochemicznym procesie bielicowania, mimo że nie zaznacza się on zbyt wyraźnie morfologicznie. Wybielenie poziomu A qa 2 jest maskowane obecnością w nim substancji organicznej świeżej, słabo zhumifikowanej. Specyficzną cechą tej gleby jest bardzo duże uruchomienie w poziomach B± i B2 żelaza; ilość żelaza wolnego stanowi tutaj ok. 55% ogólnej zawartości tego składnika [15]. Znaczna zawartość w poziomach Bi i B2 humin (ok % w stosunku do С ogółem, tab. 3), wskazuje, że pewne ilości żelaza i glinu w formie wodorotlenków tworzą z tą formą związków próchnicznych trudno rozpuszczalne i trw ałe kompleksy. Profil 5 M achnów rędzina czarnoziem na w ytw orzona z porow atej opoki kredow ej (gleba uprawna). W glebie tej żelazo i glin są głównie związane z formami związków próchnicznych frakcji ciężkiej, uwalnianymi w wyniku III ekstrakcji, jak również z huminami (tab. 1, 2). Bardzo małe ilości tych składników są związane z frakcją wolną, co wskazuje na tworzenie się trwałych kompleksów próchniczno-ilastych, w skład których wchodzą żelazo i glin. W poziomie A± na głębokości cm zawartość żelaza związanego z frakcją ciężką próchnicy stanowi ok. 37%, a związanego z frakcją lekką zaledwie 0,6% żelaza ogółem. W tym samym poziomie, na głębokości cm, żelazo związane z frakcją ciężką próchnicy stanowi ok. 23%, a z frakcją lekką 1,1% w stosunku do ogólnej zawartości tego składnika (tab. 2). Jeśli weźmie się pod uwagę, że żelazo wolne stanowi w obu poziomach tej gleby ok. 7,5% ogólnej zawartości żelaza [15], można stwierdzić, że żelazo jest w przeważającej części związane z tymi formam i związków próchnicznych frakcji ciężkiej, które po zastosowaniu trzech kolejnych ekstrakcji pozostają nie wyekstrahowane tzw. huminami, a również w pewnym stopniu z reziduum frakcji wolnej [15]. Należy podkreślić, że ilości humin stanowią na głębokości cm ok. 56%, a na głębokości cm ok. 28% w stosunku do С ogółem oraz że reziduum frakcji lekkiej po zastosowaniu kolejnych dwóch ekstrakcji wynosi na głębokości cm ok. 25% w stosunku do С ogółem (tab. 3); wskazuje to, że substancja organiczna ze względu na jej silne powiązanie z częściami ilastym i jest słabo na ogół przekształcona mikrobiologicznie. Części ilaste działają tu w pewnym stopniu w sposób ochronny. Tezę tę [6] potwierdzają wyniki uzyskane w poprzedniej pracy: przewaga kwasów fulwowych nad huminowym i w obu frak cjach oraz znaczna zawartość reziduum frakcji lekkiej [15]. Z powyższych rozważań wynika, że pewne ilości związane z reziduum frakcji

14 16 F. K uźnicki, P. Skłodow ski wolnej pozostają w częściach organicznych nie wyekstrahowane. We frakcji ciężkiej, w jej częściach wyekstrahowanych, żelazo jest związane w przeważającej części z kwasami huminowymi III ekstrakcji (tab. 1, 2). Ze względu na znaczną ilość części koloidalnych oraz duży procentowy udział węglanów aktywnych w ogólnej ich zawartości [15] tworzą się w tej glebie kompleksy żelazisto-próchniczno-ilaste, które decydują 0 trwałości jej struktury. W odniesieniu do glinu należy stwierdzić, że zachodzą podobne zależności: minimalne jego powiązanie z wyekstrahowanymi formami związków próchnicznych frakcji lekkiej, natomiast silne powiązanie z formami związków próchnicznych spolimeryzowanych w III ekstrakcji (tab. 1, 2). Glin związany z tymi formami stanowi na głębokości 0-10 cm 39%, a na głębokości 30-35% ok. 17% w stosunku do ogólnej zawartości tego składnika. Jak wynika z ogólnego bilansu glinu w tej glebie, znaczne jego ilości są związane z huminami (tab. 1, 2, 3). W kompleksach żelazisto-próchniczno-ilastych, odznaczających się w rędzinach dużą trwałością, glin jako składowa część minerałów ilastych odgrywa dużą rolę. Profil 6 M arkowi ce czarna ziem ia w ytw orzona z gliny zw ałow ej lekkiej (gleba uprawna). W poziomie A± tej gleby, na głębokości 0-45 cm, tylko minimalne ilości żelaza i glinu są związane z częściami wyekstrahowanymi frakcji lekkiej, która w porównaniu z frakcją ciężką próchnicy stanowi tylko jej drobną część. Wynika to z aktywności biologicznej wierzchniej warstwy gleby i związanej z nią prawie całkowitej humifikacji świeżej substancji organicznej oraz silnego powiązania niektórych form związków próchnicznych z częściami mineralnymi. Na głębokości cm zupełnie brak frakcji lekkiej substancji organicznej, wobec czego żelazo 1 glin są związane wyłącznie z jej frakcją ciężką. W obu poziomach znacznie większe ilości żelaza i glinu są związane z formami związków próchnicznych frakcji ciężkiej, uwalnianymi w wyniku ekstrakcji II i III, w porównaniu z ekstrakcją I (tab. 1, 2). W ynika to z daleko posuniętej w tej glebie polimeryzacji kwasów huminowych i przewagi kw a sów huminowych szarych nad brunatnym i. Największe jednak ilości tych dwóch składników są związane z huminami, których ilości w warstwie wierzchniej przekraczają 50% w stosunku do С ogółem (tab. 3). Specyficzną cechą tej gleby jest trw ałe powiązanie związków próchnicznych silnie spolimeryzowanych z częściami ilastymi. Udział w tych kompleksach żelaza i glinu jest bardzo duży, na co wskazuje ogólny bilans tych dwóch składników w glebie.

15 P rocesy glebotw órcze a Fe i A l w próchnicy glebow ej 17 Profil 7 K lim ontów czarnoziem zdegradow any w ytw orzony z lessu (gleba uprawna). Własności fizykochemiczne zbadanego czarnoziemu są bardzo zbliżone pod względem zawartości próchnicy, stopnia humifikacji, stosunku H:F, zawartości węglanów i. odczynu do własności opisanej czarnej ziemi [15]. Żelazo i glin są prawie wyłącznie związane ze związkami próchnicznymi frakcji ciężkiej: z silnie spolimeryzowanymi tzw. kwasami huminowymi szarymi (II i III ekstrakcji) oraz z huminami (tab. 1, 2). Na tworzenie się w tej glebie trwałych kompleksów próchniczno-mineralnych wpływa znaczna w niej zawartość spławialnych części oraz obecność węglanów [15]. Z podobieństwa pod względem całokształtu własności fizykochemicznych oraz składu frakcjonowanej próchnicy tych dwóch gleb nie wynika, aby stanowiły one jeden typ, ponieważ ogólnie należy stwierdzić, że czarne ziemie różnią się od czarnoziemów nie tylko genezą, ale i własnościami fizycznymi, a przede wszystkim hydrologicznymi. Analogia własności fizykochemicznych tych gleb przem awia natom iast za słusznością koncepcji umieszczania czarnoziemów strefy leśno-stepowej oraz czarnych ziem wytworzonych w warunkach dużej, lecz nie nadmiernej wilgotności (w odróżnieniu od czarnych ziem pochodzenia bagiennego) łącznie w jednej klasie gleb czarnoziemnych. W NIOSKI 1. Ilości żelaza i glinu związane w glebach z różnymi formami związków próchnicznych i ich rozmieszczenie w profilu glebowym zależą zarówno od skały macierzystej i jej stopnia zwietrzenia, jak również od przemian substancji organicznej w wyniku określonego procesu glebotwórczego. 2. Istnieje współzależność między zawartością żelaza i glinu w poszczególnych ekstraktach frakcji lekkiej (wolnej) i ciężkiej (związanej) a typem gleby. 3. W profilu bielicy wytworzonej z piasku najbardziej ruchliwe związki próchniczne (frakcji lekkiej I ekstrakcji) przemieszczają się łącznie z żelazem i glinem z poziomów wierzchnich do poziomu iluwialnego, w którym ulegają daleko idącym przemianom. 4. Wzrost tych dwóch składników, związanych z różnymi formami związków próchnicznych (I, II i III ekstrakcji frakcji ciężkiej) w poziomie В bielicy w porównaniu z poziomem A 2, świadczy o tworzeniu się w nim trw ałych połączeń próchniczno-mineralnych. 5. Z ogólnego bilansu żelaza i glinu w zbadanej bielicy wynika, że 2 R o c zn ik i g le b o z n a w c z e t. X X, z. 1

16 18 F. Kuźnicki, P. Skłodow ski duże ilości tych dwóch składników pozostają w nie zhumifikowanej części próchnicy surowej (poziomy Ao i A \A 2) oraz że pewne ich ilości są związane w głębszych poziomach genetycznych z huminami. 6. W profilu gleby brunatnej wyługowanej, wytworzonej z zandrowego piasku gliniastego, tworzą się w poziomie B(B) trwałe połączenia żelaza i glinu z formami związków próchnicznych frakcji ciężkiej II i III ekstrakcji. 7. W glebie brunatnej kwaśnej oligotroficznej, wytworzonej z granitu, tworzą się w wyniku dużego uruchomienia związków żelaza i glinu trw ałe kompleksy próchniczno-mineralne w poziomie (В), o czym świadczy znaczna zawartość w nim tych składników w związkach próchnicznych II ekstrakcji frakcji ciężkiej. Pew ne ilości żelaza i glinu są związane w profilu tej gleby (poziomy A \B i (B)) z huminami.. 8. W profilu gleby ochrowo-bielicowej, wytworzonej z gnejsu biotytowego, zaznacza się bardzo wyraźne przemieszczenie z poziomów A^Ao do poziomów Bi i В2 żelaza i glinu, tworzących połączenia z ruchliwymi formam i związków próchnicznych I ekstrakcji frakcji lekkiej; jednocześnie w poziomie iluwialnym tworzą się trw ałe połączenia niektórych form związków próchnicznych, a między innymi i humin z wodorotlenkami żelaza i glinu. 9. W rędzinie czarnoziemnej, wytworzonej z porow atej opoki kredowej, odznaczającej się dużym stopniem zwietrzenia skały macierzystej i dobrym powiązaniem zwietrzeliny z próchnicą, należy stwierdzić, że żelazo i glin są prawie wyłącznie związane w poziomie A \ z formami związków próchnicznych frakcji ciężkiej; szczególnie duże ilości tych dwóch składników są związane ze związkami próchnicznymi silnie spolimeryzowanymi III ekstrakcji. W glebie tej przy udziale węglanów aktyw nych tworzą się bardzo trw ałe kompleksy żelazisto-próchniczno-ilaste. 10. Zarówno w czarnej ziemi, wytworzonej z gliny zwałowej, jak i w czarnoziemie zdegradowanym, wytworzonym z lessu, żelazo i glin są głównie związane z silnie spolimeryzowanymi kwasami huminowymi II i III ekstrakcji frakcji ciężkiej oraz z huminami. Na trwałość kompleksów próchniczno-mineralnych wpływa w tych glebach podobnie jak w rędzinach znaczna w nich zawartość części spławialnych. LITERATURA [1] Aleksandrowa L. N.: O prim ienienii pirofosfora natria dla w ydielenija iz.p oczw y sw obodnych gum usow ych w ieszczestw i ich organom inieralnych sojedinienij. P oczw ow iedien., 10, 1965.

17 Procesy glebotw órcze a Fe i A l w próchnicy glebow ej 19 [2] Arinuszkina E. W.: R ukow odstw o po chim iczeskom u analizu poczw. M o- skow ski U niw iers., 1961, [3] Boratyński K., Wilk K.: N ow a m etoda analizy frakcjonow anej zw iązków próchnicznych w glebach m ineralnych. K om isja Chem ii Gleb PTG, z. 1, W arszaw a [4] Duchoufour Ph.: N ote sur le rôle du fer dans les com plexes argilo-hum i- ques. C.R. Acad. Sei., t. 256, 1963, s [5] Duchaufour Ph.: E volution de l alum inium et du fer com plexes par la m atière organique dans certains sols. E xtrait de Scien ce du Sol, nr 2, [6] Duchaufour Ph., J a с q uin F.: N ouvelles recherches sur l extraction et, le fractionnem ent des com posés hum iques. E xtrait du B ullet, de l École Supér. A gronom, de N ancy, t. 8, Fase. I, 1966, s. 24. [7] D om m ergeues Y., Duchaufour Ph.: Étude com parative de la dégradation biologique des com plexes organo-ferriques dans quelques types de sols. Extr. de Sei. du Sol, t. 1, 1965, [8 ] Jacquin F., Mangenot F.: Form ation de com posés de types hum iques à partir d xtraits foliaires, Offpr. from Trans. Comin. II, Inst. Soc. Sei., A berdeen 1966, s. 53, 57. [9] К 1 e s z с z у с к i A., R о s ochacka J.: Z astosow anie kw asu salicylohydroksam ow ego do oznaczania jonów żelazow ych w glebach. Roczn. glebozn., t. 18, z. 1, 1967, [10] Koneck a-b etley K.: Z agadnienie żelaza w procesie glebotw órczym. Roczn. glebozn., t. 19, 1968, z. 1. [11] K o n o n owa M. M.: O rganiczeskoje w ieszczestw o poczw y. A N SSSR, M oskwa [12] Kononowa M. M., Bielczikow a N. P.: U skoriennyje m ietody opriedielenija sostaw a gum usa m inieralnych poczw. P oczw ow iedien., 10, [13] K ow aliński S., Drozd J.: W pływ sposobu w ytrącania k w asów hum inow ych na w artość w skaźnika C h/cf. Roczn. glebozn., t. 15, dodatek, 1965, [14] Kowaliński S., Drozd J.: W pływ niektórych zabiegów agrotechnicznych na skład próchnicy gleb m urszastych. Z eszyty nauk. WSR W rocław, nr 60, R olnictw o, z. 19, s [15] Kuźnicki F., Skłodowski P.: Przem iany substancji organicznej w n iektórych typach gleb P olski. Roczn. glebozn., t. 19, z. 1, 1968, s [16] Lossaint P.: C om plexations du fer par les percolats d un hum us brut d épicéas incubé à différentes tem pératures. C. R. Acad. Sei. Paris, 262, 1966, [17] M inczewski J., Marczenko Z.: Chem ia analityczna. PW N, W arszaw a 1965, [18] M usierowicz A.: Próchnica gleb. W yd. II. PW RiL, W arszaw a 1964, s [19] M usierowicz A., Czerwiński Z., Skorupska T., Sytek J.: Frakcjonow anie zw iązków hum usow ych gleb m etodam i I. W. Tiurina i pirofosforanow ą M. M. K ononow ej-n. P. B ielczikow ej. Roczn. N auk roln., 9 2 -A -l, 1966, [2 0 ] P rusinkiew icz Z.: B iologiczne asp ek ty zagadnienia żyzności gleb. Zesz. problem. Post. N auk roln., nr 40a, 1963, [21] Turski R.: B adania nad substancją organiczną w typow ych glebach W yżyny L ubelskiej. Cz. II. R ędziny i rędziny rzekom e. A nnales UMCS, t. 19-E, s. 43.

18 20 F. K uźnicki, P. Skłodow ski Ф. К У ЗЬ Н И Ц К И, п. склодовски ВЛИЯНИЕ ПОЧВООБРАЗОВАТЕЛЬНЫ Х ПРОЦЕССОВ Н А СОДЕРЖ АНИЕ Ж Е Л Е ЗА И АЛЮ МИНИЯ В ОРГАНО-М ИНЕРАЛЬНЫ Х КОМ ПЛЕКСАХ К а ф е д р а П оч в ов еден и я В ар ш авск ой П ол и техники Резюме Целью настоящ его труда было установление закономерностей м еж ду содерж анием ж ел еза и алюминия в их комплексных соединениях с почвенным гумусом и ходом почвообразовательных процессов. Труд составляет продолж ение ранее опубликованной авторами статьи [15] о ф орм ах гумусовых соединений, так как здесь авторы воспользовались преды дущ е анализованным материалом. Дополнительно проведены лишь определения ж ел еза и алюминия в отдельны х экстрактах ф ракции лёгкой (т. наз. свободной) и фракции тяж елой (т. наз. связанной) органического вещества. П осле минерализации гумусовых вы тяж ек ж ел езо определяли в отдельных растворах по методу Аринушкиной [2] при употреблении сульф осалициловой кислоты а алюминий определяли по Минчевскому и Марченко [17] с применением алюминона. В труде, на который ссылаются авторы, органическое вещество разделялось по методу D uchaufour и Jacquin в первую очередь согласно плотности (применяя смесь бромоформа и этилового спирта с плотностью 2 ) на ф ракции Лёгкую (свободную) и тяж елую (связанную), далее для расчленения тяж елой ф ракции применялись три очередны е экстракции с употреблением следую щ их растворов: 0,1м N a 4P ,5% N a 2S 0 4} р Н = 7, 0,1м N a4p 2 0 7, 0,1н NaOH, для расчленения легкой ф ракции применялись только две первые экстракции. В итоге проведенны х исследований установлено, что количества ж ел еза и алюминия, связанны х в почвах с разными формами гумусовых соединений и их распределение по почвенному профилю оказывают зависимость так от материнской породы и степени ее выветривания, как и от превращ ений органического вещ ества в результате данного почвообразовательного процесса. Следовательно сущ ествует взаимозависимость м еж ду содерж анием ж ел еза и алюминия в отдельных экстрактах легкой и тяж елой фракции а типом почвы. Приведенные результаты рассматриваются поочередно в сопоставлении с исследованными проф илями и протеканием почвообразовательны х процессов. В проф иле подзола, образованного из зандрового песка, наиболее подвиж ны е гумусовые соединения (I экстракция легкой фракции) мигрируют совместно с ж е лезом и алюминием из поверхностны х горизонтов в иллювиальный горизонт, в котором подвергаются далеко идущим изменениям. Рост этих двух элементов, связанны х с разными формами гумусовых соединений (I, II м III экстракции тяж елой фракции), в горизонте В подзола, по сравнению с горизонтом Аг, свидетельствует о образовании в нем менее или более устойчивых органо-минеральны х соединений. И з общего балланса ж ел еза и алюминия в изучаемом подзоле следует, что большие количества этих двух элементов остаются в негумифицированной части

19 Procesy glebotw órcze a F e i A l w próchnicy glebow ej 21 сырого гумуса (горизонты A q и Ai A2) и что некоторые и х количества прочно связаны в глубоких генетических горизонтах с гуминами. В проф иле бурой выщ елоченной почвы, образовавш ейся из зандрового суглинистого песка, образую тся в горизонте (В) В соединения ж ел еза и алюминия с формами гумусовы х соединений тяж елой фракции II и III экстракции. В бурой кислой олиготрофной почве, образованной из гранита, создаю тся органо-минеральны е комплексы в горизонте (В), о чем свидетельствует заметное содерж ание в нем этих элементов в гумусовы х соединениях II экстракции тяж е лой фракции. Некоторые количества ж ел еза и алюминия в проф иле этой почвы горизонты А±В и (В) прочно связаны с гуминами. В проф иле охрово-подзолистой почвы, образованной из биотитового гнейса, отмечается очень отчетливая миграция из горизонта A qa 2 в горизонты В А и В 2 ж ел еза и алюминия состоящ их в соединении с подвижны ми формами гумуса I экстракции легкой ф ракции; одновременно в иллювиальном горизонте образуются устойчивые соединения некоторых ф орм гумуса, м еж ду прочими и гуминов, с годроокисью ж ел еза и алюминия. В черноземной рендзине, образованной из пористой меловой породы, ж ел езо и алюминий почти исключительно связаны в горизонте А \ с формами гумусовых соединений тяж елой фракции; особо больш ие количества этих двух элементов состоят в связи с высоко полимеризованными гумусовыми соединениями III экстракции. В этой почве при участии активных карбонатов образую тся очень прочные ж елезисто-гум усово-илисты е комплексы. К ак в темноцветной (черной) почве, образованной из валунны х глин, так и в деградированном черноземе, образованном из лёссов, ж ел езо и алюминий связаны преимущ ественно с гуминовыми кислотами III-й экстракции тяж елой ф ракции и с гуминами. На устойчивость органо-минеральны х комплексов влияет в этих почвах аналогично как и в рендзинах довольно высокое содерж ание илисты х частиц. F. K U Ż N IC K I, Р. SK Ł O D O W SK I INFLUENCE OF SO IL-FO RM ING PROCESSES U PO N IRON A N D ALUM INIUM CONTENT IN HU M U S-M IN ER AL COMPLEXES D e p a r tm e n t o f S o il S c ie n c e, W arsaw T ech n ic a l U n iv e r sity Summary The aim of the present w ork w as to find relationships betw een th e content of iron and alum inium, form ing the com plexes w ith hum us, and to determ ine the course of soil-form ing processes. It refers to another w ork of the sam e authors [15], concerning form s of hum us com pounds, since in it previously analysed m aterial w as used. In th e present w ork the authors restricted them selves only to iron and alum inium determ ination in particular extracts of light (so-called free) and heavy (so-called bounded) fraction of organic m atter. U pon reaching m ineralization of hum us extracts, iron w as determ ined in particular solutions by the ArUushkin.a m ethod [2], using su lp h o-salicylic acid, alum inium being determ ined according to M intshevski and Martshen-

20 22 F. K uźnicki, P. Skłodow ski ko at alum inion application [17]. In the w ork, the authors refer to, organic m atter w as separated using the m ethod by Duchaufour and Jacquin, first of all, basing upon organic m atter density (at application of the m ixture of ethyl alcohol and bromoform w ith the density 2), into the fractions: light (free) and heavy (bounded) one, and afterw ards, w ith reference to the heavy fraction, three successive extractions w ere m ade using the follow ing solutions: 0.1M Na.iP ,50/o N a2s 0 4, w ith ph = 7, 0.1M N a4p 20 7, 0.1N NaOH, w h ile w ith reference to the ligh t fraction only tw o first extractions w ere used. The investigations show ed that the iron and alum inium quantities bounded in soil w ith various form s of humus com pounds and their dislocation in the soil profile depend as w ell on parental rock and its w eathering degree as on organic m atter transform ations in consequence of defined soil-form ing process. H ence a relationship exists betw een iron and alum inium content in particular extracts of light and heavy fraction on the on hand and soil type on the other. The p resented results are discussed successively in relation to the soil profiles investigated and the course of soil-form ing processes. In the profile of podzolic soil developed of sandry sand, the m ost m obile humus com pounds (of light fraction the 1st extract) go together w ith iron and alum inium from the upper soil horizons over to the illu vial horizon, in w hich they undergo considerable changes. An increase of these two elem ents bounded w ith various form s of humus com pounds (I, II and III extracts of heavy fraction) in the В horizon of the podzolic soil, as com pared w ith the A 2 horizon, gives evidence of form ing in it m ore or less hum us-m ineral com plexes. It results from the general iron and alum inium balance in the podzolic soil in vestigated that considerable quantities of these tw o elem ents rem ain in non-hum ified part of raw hum us (Л0 and A t A 2 horizons) and that their certain quantities are closely bounded w ith hum ins in deeper genetic horizons. In the profile of leached brown soil developed of boulder loam y sand, there form in the horizon (B)B the iron and alum inium compounds of heavy fraction of the U nd and the Illr d extraction. In oligotrophic acid brow n soil, developed of granite, there form hum us-m ineral com plexes in the (B) horizon, the evidence of w h at gives a considerable content of these elem ents in humus com pounds of the Iln d extraction of heavy fraction. Certain iron and alum inium quantities are closely bounded w ith hum ins in the profile of such soil ( А ф and (B) horizons). In the profile of ochre-podzolic soil, developed of biotite gneiss, the displacem ent of iron and alum inium, form ing com plexes w ith the m obile form s of humic compounds of the 1st extraction of light fraction from the A 0A 2 horizons into the В i and B2 horizons, in quite clearly marked; sim ultaneously in the illu vial horizon there develop stable com plexes of som e form s of hum us compounds and, am ong other things, also hum ins w ith iron and alum inium hydroxyds. In the black rendzina soil, developed of porous crateceous rock, iron and alum inium are bounded alm ost exclu sively in the A \ horizon w ith the form s of humus com pounds of heavy fraction; particularly high am ounts of these two elem ents are bound w ith strongly polym erized humus compounds of the Illrd extraction. In such soil, at participation of active carbonates, there form very stable iron-hum us-clay com plexes.