NEFELOM ETRYCZNE OZNACZANIE SIA R K I SIARCZA NO W EJ W ROŚLINACH

ROCZNIKI GLEBOZNAW CZE T. X IX, Z. 1, W ARSZAW A 1968 W ALERIA GRZESIUK NEFELOM ETRYCZNE OZNACZANIE SIA R K I SIARCZA NO W EJ W ROŚLINACH K atedra Chem ii Rolnej WSR, O lsztyn K ierow nik prof. dr M. Koter Skład chem iczny roślin zależy w dużym stopniu od zaw artości poszczególnych składników w środowisku odżywczym. Analiza chemiczna roślin pozwala więc sądzić w pewnej m ierze o zasobności gleb w pokarm y roślinne. Określona zawartość azotu, fosforu, potasu, wapnia, magnezu, siarki itp. w roślinach może wskazywać na brak, ilość dostateczną lub n adm iar ty ch pierw iastków w form ie dostępnej w glebie [8]. Stwierdzono na przykład, że lepszym w skaźnikiem stanu zasobności gleb w przy sw ajaln ą form ę siarki jest ilość siarki siarczanow ej w roślinach niż ogólna jej w nich zawartość [2, 3, 5, 8, 9, 10, 11]. W przypadku braku dostępnej siarki w podłożu rośliny gromadzą tylko niew ielkie lub naw et śladow e ilości siarki siarczanow ej, natom iast przy obfitym w y stępowaniu siarki w glebie nagrom adzenie siarczanów w roślinach jest duże [4, 6]. Praw idłow ość tę stw ierdza się jednak ty lk o w tedy, gdy inne niezbędne do życia roślin pierw iastki z n ajd u ją się w środow isku w optym alnej lub co najm niej dostatecznej ilości. W ielu autorów [2, 3, 5, 10] ustaliło tzw.,,k ry ty czn ą zaw artość sia r czanów w różnych roślinach, poniżej której reagują one dodatnio na nawożenie siarką. Oznaczając więc zawartość siarczanów w roślinach m ożna na tej podstaw ie w nioskow ać o ew entualnej potrzebie ich naw o żenia tym składnikiem. Dotychczas brak nam jednak szybkich i prostych m etod oznaczania siarczanów w roślinach. M etody te powinny być na tyle proste, aby mogły być w ykonyw ane w przeciętnie wyposażonych laboratoriach oraz na tyle dokładne i szybkie, aby służyły do praktycznej diagnostyki nawożenia roślin siarką. Celem przeto niniejszych badań było opracow anie łatw ej

168 W. Grzesiuk i dokładnej m etody oznaczania siarczanów w roślinach. W poszukiw a niach tych punktem wyjścia była opracowana przez Kotera i Grzesiuka [7] nefelom etryczna m etoda oznaczania siarczanów w glebie oraz opisana przez Magnickiego i innych [8] prosta, lecz mało dokładna nefelom etryczna m etoda oznaczania siarczanów w roślinach. METODYKA Oznaczania siarczanów dokonuje się bezpośrednio w św ieżym m ate riale roślinnym lub po podsuszeniu do stanu powietrznie suchego. Do ekstrahow ania siarczanów stosuje się 2-procentow y kwas octowy [8]. W celu odbarwienia wyciągów dodaje się do nich specjalnie spreparow a- ny węgiel aktyw ow any. O D C Z Y N N IK I K w as octowy 2-procentow y. W ęgiel aktyw ow any 20 g w ęgla zalew a się 200 ml kw asu solnego rozcieńczonego wodą destylow aną w stosunku 1 : 1 gotuje się 30 min i po ostudzeniu przem yw a wodą destylow aną do zaniku reakcji na chlor. K w as azotow y 25-procentow y. Kwas octowo-fosforowy 3 części kwasu octowego lodowatego zmieszać z jedną częścią 85-procentow ego kw asu ortofosforowego. Chlorek barow y krystaliczny przesiany przez sito o średnicy oczek 1 mm. Stężony wzorzec siarczanow y 1,088 g w ysuszonego K 2SO4 rozpuścić w wodzie i uzupełnić do 100 ml. Roztwór zawiera 2 \ig siarki w 1 ml. Roboczy wzorzec siarczanow y 25 m l stężonego wzorca rozcieńczyć do 500 ml 2-procentow ym kwasem octowym. Roztwór zaw iera 100 jag siarki w 1 ml. SP O S Ö B W Y K O N A N IA A N A L IZ Y 1 3 g pow ietrznie suchej drobno zmielonej substancji roślinnej umieszcza się w butelce o pojemności 250 ml, zadaje 75 ml 2-procentowego k w asu octowego i w ytrząsa m echanicznie w ciągu 25 m inut. N a stępnie dodaje się do m ieszaniny 0,5 1 g węgla aktywowanego, w ytrząsa jeszcze 5 m in i przesącza przez tw ardy karbow any sączek. 25 mg klarow

N efelom etryczne oznaczanie siarki w roślinach nego przesączu umieszcza się w kolbie m iarowej o pojem ności 50 ml i m ieszając dodaje się kolejno 5 ml 25-procentowego kw asu azotowego i 4 ml kw asu octowo-fosforowego. Z kolei do kolby dodaje się 1 g chlorku barow ego i uzupełnia wodą destylow aną do kreski. Po zakorkow aniu kolbę odwraca się 3 razy, po upływie 10 m in 10 razy, a po upływ ie następnych 5 m in 5 razy, po czym kolby pozostaw ia się na półtorej do dwóch godzin i przed dokonaniem pom iarów nefelom etrycznych odw raca się je jeszcze 10-krotnie. P om iary intensyw ności zm ętnienia prow adzono w niniejszych badaniach przy użyciu filtru o długości fali 480 m\x w biur etach o grubości w arstw y 10 m m. B adaną próbkę porów nuje się z próbą kontrolną, zaw ierają cą w szystkie składniki w ystępujące w w yciągu roślinnym. S P O R Z Ą D Z E N IE K R Z Y W E J W Z O R C O W E J Krzyw ą wzorcową sporządza się w następujący sposób: w kolbach m iarow ych o pojemności 100 ml umieszcza się 0, 4, 8, 12, 16, 20, 24 i 28 ml roztw oru wzorcowego zawierającego 100 \ig siarki w 1 ml, uzupełnia do kreski 2-procentow ym kwasem octowym i dokładnie miesza. Następnie zawartość kolb przenosi się do kolb Erlenm ayera o pojemności 200 250 ml, dodaje się odpowiednią ilość węgla aktywowanego i miesza przez 5 min. Z kolei otrzym aną m ieszaninę przesącza się, a z przesączu pobiera 25 ml do kolb m iarow ych o pojemności 50 ml i postępuje dalej jak z próbą badaną. OMÓWIENIE WYNIKÓW W celu określenia zaw artości siarki w różnych gatunkach roślin w zależności od zasobności gleb w ten składnik przeanalizowano przykładowo 12 próbek roślinnych oznaczając w nich ogólną zawartość siarki wg Buttersa i Chenery [1] i siarkę siarczanową proponowaną metodą (tab. 1). Spraw dzenia dokładności stosow anej m etody oznaczania siarki sia r czanowej dokonano dodając do w yciągów otrzym anych z 10 różnych p ró bek roślinnych znane ilości siarczanów i określając ich zaw artość omówioną m etodą (tab. 2). Analiza u różnych roślin (tab. 1) w ykazuje, że stosunek zawartości siarki siarczanow ej do ogólnej zaw artości w aha się w zależności od organu i wieku fizjologicznego analizow anych roślin oraz od zasobności gleb w siarkę. N ajw iększy udział siarczanów w ogólnej ilości siarki w y stę p u je

i i 170 W. G rzesiuk Z aw artość s i a r k i w z a le ż n o ś c i od gatunku r o ś l i n i zaso b n o ści g leb S u lp h u r c o n te n t depending on p la n t k in d and s o i l ric h n e s s M a te ria ł ro ś lin n y - P la n t m a te ria l S ia rk a w % p.s.m. S u lp h u r in % o f a ir - d r y m a tte r ogółem t o t a l siarczanow a su lp h ate S tosunek s i a r k i siarczan o w ej do s i a r k i ogółem R atio o f s u lp h ate su lp h u r to t o t a l su lp h u r P szenica ozima - W inter wheat ziarn o - g ra in 0,13 0,010 1 : 13 słoma - straw 0,10 0,080 1 : 1,2 Owies - O ats z ia rn o - g ra in 0,1 8 0,013 1 : 14 słom a - straw 0,1 6 0,130 1,2 Rzepek ozimy - W inter rape n asio na - seed 0,87 0,110 1 : 8 słom a - straw 0,40 0,300 1 : 1,3 Koniczyna czerwona - Red c lo v er siano - hay 0,17 0,050 1 : 3 Lucerna - A lfa lfa siano - hay 0,30 - - Owies w f a z ie k ło s z e n ia na g le b ie w 1 kg: O ats a t h ead in g stag e on th e s o il 1 kg: z a w ie ra ją c e j c o n ta in in g in 4,7 mg S-SO^ 0,12 0,010 1 : 12 16,8 mg S-SO^ 0,2 7 0,110 1 : 2,4 Rzepak ja ry p rzed kw itnieniem na g le b ie zaw ierając e j w 1 kg: Summer rap e b e fo re flo w e rin g on th e s o i l c o n ta in in g in 1 kg: 4,7 mg S-SO 0,13 0,010 1 : 13 16,8 mg S-SO^ 0,30 0,160 1 : 1,9 Tabela 2: W yniki oznaczeń k o n tro ln y ch dodatku siarczanów dc badanych wyciągów z r o ś l i n R e s u lts of c o n tro l d e te rm in a tio n o f su lp h a te a d d itio n tc in v e s tig a te d e x tr a c ts from p la n ts Rodzaj r o ś lin y - P la n t k in d I Zaw artość ^ s i a r k i w p ró b i s S ulphur co n te n t in a sample Я& j Dcdatok i s i a r k i i S ulphur j a d d lt ion PS '! Ponov.nie znalezio n o Found a g ain ; M6 R óżnica 1 1 D iffe re n c e Я % Jęczm ień o ziay, słoma - W inter b a rle y, straw 276 100 382 + 6 + 1,6 Rzepak ozimy, słoma - W inter ra p e, straw 376 100 472-4 - 0,8 Jęczm ień oziziy* słoma - W inter b a rle y, straw 565 2C0 736 + 21 + 2,6 Jęczm ień ozimy, słoma - W inter b a rle y, straw! 250 200 464 + 14 + 3,0 Rzepak czimy, słoma - W inter ra p e, straw 376 300 660-16 - 2,4 Rzepak ozimy, słoma - W inter ra p e, straw 414 300 690-28 - 4,0 Jęczm ień ozimy, słoma - W inter b a rle y, straw 250 400 638-12 - 1,9 Rzepak ozimy, słoma - W inter ra p e, straw 324 400 720-4 - 0,6 Jęczm ień ozimyt słoma - W inter b a rle y, straw 276 500 762-14 - 1,8 Rzepak ozimy, słoma - W inter ra p e, straw 366 500 840-26 - 3,1

N efelom etryczne oznaczanie siarki w roślinach 171 w słomie, natom iast nasiona i ziarno zbóż m ają bardzo m ałe ilości sia r czanów. Siano roślin m otylkow ych zaw iera średnio ok. 30% sia rk i w fo r m ie siarczanow ej. U tych sam ych roślin (owies, rzepak) zawartość siarczanów bardzo różni się w zależności od zasobności gleby w przysw ajalną form ę tego składnika. W zbogacenie gleb w siarkę pow oduje 10-k ro tn y w zrost sia r czanów w słomie owsa i 16-krotny wzrost w słomie rzepaku. Ogólna zawartość siarki ù tych roślin w zrasta w tym okresie tylko dwukrotnie. W yniki te potw ierdzają w nioski n iektórych badaczy [3, 4, 5, 6] o dużej zmienności w zawartości siarki siarczanowej w roślinach w zależności ilości dostępnej siarki w glebie. Jednocześnie w yniki te w skazują, że zaw artość siarczanów w roślinach m oże być dobrym w skaźnikiem zasobności gleb w przy sw ajaln ą dla roślin siarkę. O znaczanie zaw artości s czanów w roślinach dla celów diagnostyki nawożeniow ej pow inno się przeprow adzać we w czesnych fazach rozw oju roślin. Z otrzym anych danych w ynika (tab. 2), że m etoda oznaczania siarczanów w roślinach jest dostatecznie czuła. Błąd oznaczenia wynosi ± 4%. Największą dokładność i pow tarzalność wyników obserw uje się przy stężeniu siarki w granicach od 100 do 800 jig w 50 ml roztw oru. Przy stężeniach niższych niż 100 ig siarki w roztworze słabo w ykształcają się k ry ształk i siarczanu baru. P rz y bardzo w ysokich stężeniach może w roztworze powstawać gruby osad, który m a inne optyczne własności, szybko opada na dno kolby i pow oduje niedokładność pom iarów. W NIOSKI 1. Przedstaw iona metoda oznaczania siarki siarczanowej w roślinach jest m etodą prostą, szybką i dość dokładną. 2. Zawartość siarki siarczanowej w roślinach może być dobrym w skaźnikiem zasobności podłoża w dostępną dla roślin siarkę. 3. Na podstaw ie zaw artości siarki siarczanow ej w roślinach, szczególnie z wczesnych okresów, można wnioskować o potrzebie nawożenia roślin zw iązkam i siarki. LITERATURA [1] Butters В., Chenery E. М.: A rapid m ethod for the determ ination of total sulphur in soils and plants. A nalyst, 1959, t. 84, s. 239 245. [2] Diykshoorn W., Lampe I. E. M., Van Barg P. F. I.: A m ethod of diagnostik the sulphur nutrition status of herbage. P lant and Soil, I960, 13, s. 227 241.

172 W. G rzesiuk [3] Ensminger L. E., Freney I. R.: D iagnostyk techniques for determ i nation sulfur déficience in crops and soils. Soil Sei., 1966, 4, s. 283 291. [4] Grzesiuk W.: Badania nad w pływ em naw ożenia siarką na plony i skład chem iczny rzepaku jarego. Z eszyty N aukow e WSR w O lsztynie, 1965, 445, s. 343 355. [5] Jones M. B.: Total sulfur and sulfate content of subterranean clover as velated of sulfur responses. Soil Sei. Soc. Amer. Proc., 1962, 26, s. 482 484. [6 ] K o t e r M., Grzesiuk W.: W pływ naw ożenia siarką (CaS0 4 ) na w ysokość i skład chem iczny plonu roślin. Roczn. Nauk Roln., 1966, t. 92-A -l, s. 43 52.. [7] Koter M., Grzesiuk W.: N efelom etryczne oznaczanie siarczanów w niektórych w yciągach glebow ych. Roczn. Glebozn., t. X V III, z. 2. [8 ] Magnicki K. P., S zugar o w I. A., Małkow W. K.: N ow yje m iętody analiza rastienij i poczw. M oskwa 1959. [9] Pump here y F. V., Moore D. P.: D iagnostic sulfur deficiency of alfalfa from plant analysis. Agron. J., 1965, 57, s. 364 366. [10] Ulrich A.: Plant analysis... guide sugar beet needs. B etter Crops, 1962, 46, s. 24 31. [11] Walker D. R., Bentley C. F.: Sulphur fraction of legum es as indications of sulphur deficiency. Can. I. Soil Sei., 41, 1961, s. 164 168. в. ГЖ ЕСЮ К НЕФЕЛОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СУЛЬФАТНОЙ СЕРЫ В РАСТЕНИЯХ К а ф ед р а А грохи м и и, В ы сш ая сел ь ск о х о зя й ствен н а я ш кола, О льш ты н Резюме Описан нефелометрический метод определения сульфатной серы в растениях, содерж ание которой может служ ить показателем обеспеченности почв этим элементом. Сущность метода состоит в экстрагировании сульфатов из растений с помощью 2 /о уксусной кислоты. Для освещения вы тяж ек применяется активированный уголь, обработанный соляной кислотой. Сульфаты определяются н еф е- лометрически, путем измерения на колориметре оптической плотности суспензии Ва в присутствии смеси кислот: азотной, уксусной и ортофосфорной. При подготовке образцовы х растворов такж е вносится активированный уголь, чтобы сохранить одинаковые аналитические условия. Представленный метод определения сульфатной серы в растениях является простым, быстрым и удовлетворительно точным методом. Проведенные в 12 растительных образцах анализы показали, что участие сульф атной серы в общем ее количестве больш ее в соломе, чем в семенах (зерна). Обеспечонность почвы доступной для растений формой серы сильнее влияет на содерж ание сульфатов, чем на общ ее содерж ание серы в растениях.

N efelom etryczne oznaczanie siarki w roślinach 173 W. G R Z E S IU K NEPHELOMETRIC DETERM INATION OF SULPHATE SULPHUR IN PLANTS D e p a r tm e n t o f A g r ic u ltu r a l C h e m is try, C o lleg e o f A g ric u ltu r e, O ls z ty n Summary A m ethod of nephelom etric sulphate sulphur determ ination in plants is presented, the content o f w hich can constitute an index of richness of soil in the above -element. The m ethod consists in extraction of sulphates from plants by m eans of 2 % acetic acid. For decolorization of the extracts active coal is used, previously boiled in m uriatic acid. The sulphates are determ ined nephelom etrically w h ile m easuring on the colorim eter the optical density of the B as 0 4 suspension in a m ixed m edium o f nitric, acetic and orthophosphoric acid. For preparing the sulphate standard solutions an adequate active coal am ount is added, w ith the purpose of ensuring th e sam e experim ental and control conditions. The presented m ethod of sulphate sulphur determ ination in plants is a sim ple, quick and su fficien tly exact m ethod. The analysis of 1 2 plant sam ples show ed that the sulphate percentage in the total sulphur content is higher in straw than in seed (grain). The soil richness in available sulphur is responsible to a greater exten t for the sulph ate content than for the total sulphur content in plants. Wpłynęło do redakcji w czerwcu 1967 r.