THE PROCESS OF MINERALIZATION AND HUMIFICATION IN MONO- AND POLYSPECIFIC LITTER OF MEADOW ECOSYSTEM AND THE ACCUMULATION OF HUMUS IN THE SUBSTRATUM

Podobne dokumenty
W AŒCIWOŒCI SUBSTANCJI HUMUSOWYCH GLEBY NAWO ONEJ GNOJOWIC

Allocation of elements in former farmland afforestation with birch of varying age

WPŁYW UŻYTKOWANIA GLEB NA AKUMULACJĘ I JAKOŚĆ ZWIĄZKÓW PRÓCHNICZNYCH

Environment Protection Engineering BCR METHOD IN ASSESSING ALTERATIONS OF COPPER FORMS IN SLUDGE COMPOSTED ACCORDING TO DIFFERENT METHODS

Uniwersytet Medyczny w Łodzi. Wydział Lekarski. Jarosław Woźniak. Rozprawa doktorska

EFFECT OF ORGANIC SUBSTANCE WITH DIVERSIFIED DECOMPOSITION DEGREE ON CADMIUM AND LEAD UPTAKE BY LETTUCE (LACTUCA SATIVA L.)

TRANSPORT W RODZINNYCH GOSPODARSTWACH ROLNYCH

Thermooxidative stability of frying oils and quality of snack products

Has the heat wave frequency or intensity changed in Poland since 1950?

ZMIANY ZAWARTOŚCI POPIOŁU, WĘGLA ORGANICZNEGO OGÓŁEM ORAZ WĘGLA ZWIĄZKÓW PRÓCHNICZNYCH W OSADZIE ŚCIEKOWYM KOMPOSTOWANYM Z DODATKIEM SŁOMY

The analysis of some physical properties of drained peat-moorsh soil layers

Ekonomiczne i społeczno-demograficzne czynniki zgonów osób w wieku produkcyjnym w Polsce w latach

The impact of the global gravity field models on the orbit determination of LAGEOS satellites

SPITSBERGEN HORNSUND

SPITSBERGEN HORNSUND

Wpływ wybranych parametrów technologicznych na zawartość estrów glicydylowych w tłuszczach i smażonych produktach

Life Sciences, Bydgoszcz, Poland Katedra Melioracji i Agrometeorologii, Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy

Streszczenie rozprawy doktorskiej

Cracow University of Economics Poland. Overview. Sources of Real GDP per Capita Growth: Polish Regional-Macroeconomic Dimensions

BIOMASS OF PINE SAW TIMBER STANDS GROWING ON THE FRESH MIXED CONIFEROUS SITE. Zenon Pilarek, Roman Gornowicz, Stanisław Gałązka

ANNALES. Dorota Kalembasa, Beata Wiśniewska. Ilość i jakość kwasów huminowych wydzielonych z gleb piaszczystych nawożonych wermikompostami

OCENA MOśLIWOŚCI WYKORZYSTANIA HODOWLI ŚWIŃ RASY ZŁOTNICKIEJ

SULPHUR IN THE FOREST SOILS OF THE OJCOW NATIONAL PARK

SPITSBERGEN HORNSUND

Pomiary hydrometryczne w zlewni rzek

Cracow University of Economics Poland

Sargent Opens Sonairte Farmers' Market

HemoRec in Poland. Summary of bleeding episodes of haemophilia patients with inhibitor recorded in the years 2008 and /2010

INSPECTION METHODS FOR QUALITY CONTROL OF FIBRE METAL LAMINATES IN AEROSPACE COMPONENTS

ANALYSIS OF VOLUME CHANGES OF SELECTED CEREAL GROUND GRAIN IN RESULT OF LOADING*

Knovel Math: Jakość produktu

SPITSBERGEN HORNSUND

Rozpoznawanie twarzy metodą PCA Michał Bereta 1. Testowanie statystycznej istotności różnic między jakością klasyfikatorów

AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE WYDZIAŁ MECHANICZNY ROZPRAWA DOKTORSKA. mgr inż. Piotr Smurawski

OPUSZCZONE MROWISKA - ENKLAWY GLEB LEŚNYCH WZBOGACONE W PRÓCHNICĘ THE ABANDONED ANTHILLS AS HUMUS ENRICHED FOREST SOIL AREAS

sylwan nr 9: 3 15, 2006

THE EFFECT OF INCREASING DOSES OF MEAT-AND-BONE MEAL ON THE YIELD AND MACRONUTRIENT CONTENT OF PERENNIAL RYEGRASS (LOLIUM PERENNE L.

QUANTITATIVE AND QUALITATIVE CHARACTERISTICS OF FINGERPRINT BIOMETRIC TEMPLATES

Międzynarodowa Konferencja Naukowa

SPITSBERGEN HORNSUND

EFFECT OF SUBSTRATE UTILIZATION TIME ON THE YIELD OF EGGPLANT (SOLANUM MELONGENA L.)

Przemiany materii organicznej gleb łąkowych w pierwszych latach po zalesieniu

SPITSBERGEN HORNSUND

SPITSBERGEN HORNSUND

THE INFLUENCE OF SELECTED FACTORS ON THE YIELD OF Allium moly L. BULBS. Jerzy Hetman, Halina Laskowska, Wojciech Durlak

CHARAKTERYSTYKA I ZMIANY JAKOŚCIOWE MATERII ORGANICZNEJ GLEB W WYNIKU ZALEWU WODĄ W DOŚWIADCZENIU LIZYMETRYCZNYM

ZALEŻNOŚĆ MIĘDZY NORMĄ WYSIEWU NASION A PLONEM ZIELA KARCZOCHA (CYNARA SCOLYMUS L.) * Wstęp. Materiał i metody

KOMITET TECHNIKI ROLNICZEJ PAN POLSKIE TOWARZYSTWO INŻYNIERII ROLNICZEJ INŻYNIERIA ROLNICZA. Rok XIII 3(112)

EFFECT OF VARIOUS DOSES OF NPK FERTILIZERS ON CHLOROPHYLL CONTENT IN THE LEAVES OF TWO VARIETIES OF AMARANTH (Amaranthus cruentus L.

Ocena potrzeb pacjentów z zaburzeniami psychicznymi

Journal of Agribusiness and Rural Development

Hanna SULEWSKA 1, Karolina RATAJCZAK 1, Alicja NIEWIADOMSKA 2 Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu 1

LIGNOCELLULOSIC BIOMASS PRODUCTION AND DELIVER FOR BIOREFINERIES

Acta Sci. Pol., Agricultura 9(1) 2010, 41-54

ANNALES UNIVERSITATIS MARIAE CURIE-SKŁ ODOWSKA LUBLIN POLONIA

DIVERSITY OF NEEDLES OF THE SCOTS PINE (Pinus sylvestris L.)

Krytyczne czynniki sukcesu w zarządzaniu projektami

CONTENT OF CHOSEN HEAVY METALS IN GARDEN

С R A C OV I E N S I A


SPITSBERGEN HORNSUND

KOMBAJNY ZBOŻOWE W ROLNICTWIE POLSKIM W LATACH

Latent Dirichlet Allocation Models and their Evaluation IT for Practice 2016

GLOBAL METHANE INITIATIVE PARTNERSHIP-WIDE MEETING Kraków, Poland

THEORETICAL STUDIES ON CHEMICAL SHIFTS OF 3,6 DIIODO 9 ETHYL 9H CARBAZOLE

WPŁYW UGNIATANIA KOŁAMI CIĄGNIKA DWÓCH GLEB PIASZCZYSTEJ I PYŁOWEJ NA ICH WŁAŚCIWOŚCI RETENCYJNE

Zakopane, plan miasta: Skala ok. 1: = City map (Polish Edition)

ZALEŻNOŚĆ MIĘDZY WYSOKOŚCIĄ I MASĄ CIAŁA RODZICÓW I DZIECI W DWÓCH RÓŻNYCH ŚRODOWISKACH

EKOSYSTEMY LĄDOWE WBNZ RÓŻNORODNOŚĆ GATUNKOWA A FUNKCJONOWANIE EKOSYSTEMÓW

STĘŻENIE SKŁADNIKÓW MINERALNYCH W WODACH GRUNTOWYCH NA ŁĄKACH TORFOWYCH NAWOŻONYCH GNOJOWICĄ I OBORNIKIEM

DOI: / /32/37

Gdański Uniwersytet Medyczny Wydział Nauk o Zdrowiu z Oddziałem Pielęgniarstwa i Instytutem Medycyny Morskiej i Tropikalnej. Beata Wieczorek-Wójcik

Effect of mineral fertilization on yielding of spring false flax and crambe

SPITSBERGEN HORNSUND

SPITSBERGEN HORNSUND

PRODUCTIVITY OF SELECTED GRASSES IN MIXTURES WITH TRIFOLIUM REPENS L. AT TWO LEVELS OF NITROGEN FERTILIZATION

Wpływ różnych zabiegów na zadarnienie modernizowanego wału przeciwpowodziowego

SPITSBERGEN HORNSUND

INŻYNIERIA ROLNICZA AGRICULTURAL ENGINEERING

ROZPRAWY NR 128. Stanis³aw Mroziñski

Fizyka Procesów Klimatycznych Wykład 11 Aktualne zmiany klimatu: atmosfera, hydrosfera, kriosfera

WPŁYW ZMIAN ZAWARTOŚCI WODY NA TWARDOŚĆ ZIARNA PSZENICY PODCZAS PRZECHOWYWANIA W SILOSIE W WARUNKACH MODELOWYCH

SPITSBERGEN HORNSUND

DIVERSIFIED FERTILIZATION AND ITS EFFECT ON YIELDS AND THE CONTENT OF MINERAL NITROGEN FORMS IN SOIL AND GROUND WATER

Rozkład liści buka w 120 letnim drzewostanie na obszarze Pomorza Środkowego

BIOPHYSICS. Politechnika Łódzka, ul. Żeromskiego 116, Łódź, tel. (042)

Cystatin C as potential marker of Acute Kidney Injury in patients after Abdominal Aortic Aneurysms Surgery preliminary study

SPITSBERGEN HORNSUND

Katedra Łowiectwa i Ochrony Lasu, Wydział Leśny, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

CHARAKTERYSTYKA WARUNKÓW METEOROLOGICZNYCH W REJONIE DOŚWIADCZEŃ ŁĄKOWYCH W FALENTACH

ANNALES UNIVERSITATIS MARIAE CURIE-SKŁ ODOWSKA LUBLIN POLONIA

Evaluation of the main goal and specific objectives of the Human Capital Operational Programme

Morskie Oko powstało w dawnym wyrobisku. Morskie Oko (The Eye of the Sea) was developed. Nad wodą. By the water

INSTYTUT GENETYKI I HODOWLI ZWIERZĄT POLSKIEJ AKADEMII NAUK W JASTRZĘBCU. mgr inż. Ewa Metera-Zarzycka

CONTENT STONE OAK ACORN. LEAF Basic. LEAF Slim. LEAF slim Accessories DOVE. SHELL Basic FERN BIRCH. PINE Pendant. PINE Surface ICICLE SUNFLOWER

ESSENTIAL OILS IN THE NEEDLES OF SCOTS PINE (Pinus sylvestris L.)

EXAMPLES OF CABRI GEOMETRE II APPLICATION IN GEOMETRIC SCIENTIFIC RESEARCH

WYKAZ PRÓB / SUMMARY OF TESTS. mgr ing. Janusz Bandel

Charakterystyka kliniczna chorych na raka jelita grubego

Transkrypt:

ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE TOM LV NR 4 WARSZAWA 2004: 79-84 ALINA KUSIŃSKA1, MACIEJ SZANSER2, LIDIA ОКТАВА3 THE PROCESS OF MINERALIZATION AND HUMIFICATION IN MONO- AND POLYSPECIFIC LITTER OF MEADOW ECOSYSTEM AND THE ACCUMULATION OF HUMUS IN THE SUBSTRATUM PROCES MINERALIZACJI I HUMIFIKACJI ŚCIÓŁEK JEDNO- I WIELOGATUNKOWYCH W EKOSYSTEMIE ŁĄKOWYM A AKUMULACJA HUMUSU W PODŁOŻU department of Soil Environment Sciences, Warsaw Agricultural University, and Institute of Civil Engineering, Warsaw University of Technology; 2Centre for Ecological Research PAS; departm ent of Soil Environment Sciences, Warsaw Agricultural University Abstrakt: Obserwowano rozkład ściółki na łące trwałej typu Arrhenatheretalia, położonej w dolinie Wisły niedaleko Warszawy. W pojemnikach, w których możliwa była swobodna migracja bezkręgowców, wykładano po 10 g ściółki. Pojemniki ustawiano na warstwie specjalnie przygotowanego piasku gliniastego i umieszczano w nich ściółki jedno- i wielogatunkowych roślin łąkowych w następujących kombinacjach: I - Dactylis glomerata, II - Festuca rubra, III - Trifolium pratense, IV - mieszanka I + II + III w równych proporcjach wagowych, V - mieszanka IV + 9 innych gatunków roślin łąkowych. Próby do analiz pobierano w 2 terminach: po 14 i 27 tygodniach rozkładu. W ściółce i podłożu oznaczono zawartość С organicznego, N ogółem, С frakcji humusu. W czasie rozkładu ściółki nastąpił wzrost zawartości С organicznego, N ogółem, nastąpiło zawężenie stosunku C:N oraz wzrost wartości stosunku CKH:CKF. Intensywność mineralizacji ściółki była największa w pierwszym etapie eksperymentu i malała wraz z upływem czasu. Największe ubytki masy ściółki zaobserwowano w kombinacji III, a najmniejsze w kombinacji II. Po 27 tygodniach eksperymentu udział węgla kwasów humusowych w węglu ogólnym ściółki układał się następująco w poszczególnych kombinacjach: II > I > IV > V > III. W czasie rozkładu ściółki następowało zwiększenie w podłożu zawartości С organicznego i N ogółem. Zwiększała się również zawartość kwasów fulwowych i węgla rezyduum, a malała wartość stosunku CKH : CKF. Akumulacja kwasów humusowych w podłożu piaszczystym była największa pod ściółką z koniczyny czerwonej (III), a najmniejsza pod ściółką z kostrzewy czerwonej (II). Słowa kluczowe-, ściółka łąkowa, mineralizacja, humifikacja, frakcje humusu. Keywords: meadow litter, mineralization, humification, humus fraction.

80 A. Kusińska, M. Szanser, L. Oktaba INTRODUCTION The role of plant litter diversity in decomposition processes is poorly known. Litter comprises the dead above-ground parts of plants and the bodies and faeces of the soil invertebrates. The course of litter decomposition plays a crucial role in the properties of humus and its accumulation in soil. The speed of litter decomposition in particular ecosystems depends on the physical and chemical properties of the environment, quality of the decomposed materials and on the assemblages of organisms taking part in this process [Cortufo et al. 1995; Ross et al. 1996; Smith, Bradford 2003]. In agricultural ecosystems simplification of crops rotation, introduction of monocultures and intense mineral fertilization result in the increased mineralization rate of organic matter [Kusińska 1993]. The presented investigations are focused on the comparison of decomposition of mono-species and many-species meadow plant litters, as well as on the organic matter accumulation in the soil. MATERIAL AND METHODS The decomposition of meadow plant litter contrasting by the C/N ratio and in the consequence in the potential decomposition rate and of increasing number of plant species was recorded in the field experiment between March and October 2002. The experiment was performed on permanent meadow ofarrhenatheretalia-type, situated in the Vistula River valley near Warsaw (Central Poland). The following types of litters from above-ground plants parts were used: Monospecies: cocksfoot (Dactylis glomerata) characterized by intermediate C/N ratio (I), red fescue (Festuca rubra) characterized by high C/N ratio (II), red clover {Trifolium pratense) characterized by low C/N ratio (III). Polyspecific: mixture of three above mentioned plant species in equal weight proportions (IV), mixture of 12 plant species in which three groups of species differentiated by decomposition rate including above-mentioned and Daucus carota, Arrhenatherum elatius, Bromus inermis, Alopecurus pratensis, Lolium perenne, Plantago lane eo la ta, Cichorium intybus, Potentilla anserina, Achillea millefolium (V). Litters in litterbags are placed on the surface of mesocosms (microplots), filled with a sand-clay mixture, to a depth of 15 cm, and inserted in a meadow soil. Sand-clay mixture, poor in organic matter makes it possible to assess the changes in organic matter content during the course of the experiment. The following parameters were determined in litter and underlying soil: content of С org. using the catalytic burning method on TOC 5000A, content of N-total using the Kiejdahl method and content of С of the humus fraction using the Tiurin method after extraction by a solution of sodium pyrophosphate and sodium alkali [Kononowa М. M. 1968].

Mineralization and humification in litter o f meadow ecosystem 81 RESULTS AND DISCUSSION Decomposition of litter in conditions of a field experiment in the analyzed five treatments proceeded with a different speed (Fig. 1). In all five treatments the largest mass loss from 41.4 to 45.4% took place during the first 13 weeks of litter decomposition. During the following 14 weeks the loss of litter mass was much slower and reached from 13 to 20.4%. Similar results were obtained in earlier studies of monospecific litters [Kusińska 1997, Kusińska, Kajak2000, Szanser 2000]. In the present experiment the fastest decomposition was observed in the case of red clover (Ш), slighdy slower in the case of the 12-plant mixture, still slower in the 3-plant mixture (TV), in the orchard grass litter (I) and slowest in the litter from red fescue (II). At a fast mineralization rate in the first stage of the experiment a slight decrease in С organic was observed in litter of all the treatments, whereas during the second stage, along with decreasing mineralization and proceeding humification, a distinct increase in С organic - at a mean in definite values of 5% - was observed. The content of N total also increased in the litter by the end of the experiment. The definite accumulation of nitrogen in litter was also confirmed in the investigations of Staaf and Berg [1982]. Changes in С organic and N total content in litters during their decomposition are reflected by the decrease of the C:N ratio, which is lowest (statistically significant) in litter from red fescue (II) and highest in litter from red clover (III) treatments (Fig. 2). The content of humic acids after 27 weeks of litter decomposition was the highest in treatments I and II, and lowest in treatments III (Fig. 3). The ratio of carbon in humic acids to fulvic acids increased with litter decomposition. FIGURE 1. Decrease in litter weight (%)

82 A. Kusińska, M. Szanser, L. Oktaba treatment O start a after 13 weeks Щafter 27 weeks FIGURE 2. C/N ratio values in different litter types During the experiment a distinct increase in organic carbon content was observed in the underlying soil. However, the content of accumulated carbon reached only 1.37 to 3.07% of litter carbon. The largest values of carbon from decomposition of litter were found in the underlying soil of red clover (III) treatment slightly less in the case of M - i after 13 weeks treatment Щ after 27 weeks FIGURE 3. С humic acids/c fulvic acids ratio values in different litter types

Mineralization and humification in litter o f meadow ecosystem 83 TABLE 1. Carbon balance after 27 weeks of litter decomposition [g m'2] Indicator Treatment I II III IV V g m 2 % g m'2 % g nr2 % g *nr2 % g nr2 % Initial С content 4213.00 100 4159.00 100 4146.00 100 4136.00 100 4157.00 100 С mineralized 2470.69 58.64 2070.50 49.78 2632.33 63.50 2439.43 58.97 2587.13 62.24 С in litter HA and FA С in litter humines and residuum С in soil HA and FA С in soil humines and residuum 524.17 12.44 624.53 15.02 321.26 7.72 449.43 10.86 429.55 10.33 1160.54 27.54 1348.87 32.43 1066.14 25.71 1147.17 27.73 1067.55 25.68 11.00 0.26 6.78 0.16 12.81 0.31 9.18 0.22 11.90 0.29 47.64 1.11 108.36 2.61 114.46 2.76 91.78 2.22 60.87 1.46 red fescue treatment (II) and IV (3-plant species mixture), and distinctly less in cocksfoot (I) treatment and V (12-plant mixture). The total carbon loss as a result of mineralization, leaching into the soil and removed by the soil edaphon reached in different treatments from 49.78 (II) to 63.50% (III) of the initial mass. From 7.72 (III) to 15.02% (II) carbon was accumulated in humus acids of the litter, whereas only from 0.16 (II) to 0.3 1. (III) carbon - in humus acids in the soil. The remaining carbon in humines and non-humified remains of the litter reaches from 25.71 (III) to 32.43% (II); in the case of these compounds in the substratum their content reached from 1.11 (I) to 2.76% (III) of the initial carbon mass in the litter (Table 1). CONCLUSIONS 1. During litter decomposition the increase in Corg and N-total was observed; the C:N ratio narrowed and the CF \:CFA ratio increased in litter. 2. The intensity of litter mineralization was largest during the first phase of the experiment and decreased with time. The largest litter mass losses were observed in the red clover treatment (III) and the smallest in the red fescue treatment (II). 3. The decrease of mineralization degree in many species litter in relation to easily decomposed litter, characterized by low C/N ratio (red clover), and increase in relation to difficult decomposed litter, characterized by high C/N ratio (red fescue, cocksfoot) was observed.

84 A. Kusińska, M. Szanser, L. Oktaba 4. After 27 weeks of the experiment, the percentage of carbon from humic acids in litter and soil in relation to initial values of carbon in particular combinations was: red fescue > cocksfoot > mixture of three species > mixture of 12 plant species > red clover in litter and red clover > mixture of 12 plant species > cocksfoot > mixture of three species > red fescue in soil. 5. The highest humus accumulation in soil occurs under the red clover litter, and the lowest one occur under the red fescue litter. REFERENCES CORTUFO M.F., INESON R, ROBERTS J.D. 1995: Decomposition of birch leaf litters with varying C-to-N ratios. Soil Biol Biochem. 27, 9: 1219-1221. DERK A., MIGLE S., SCHAEFFER M., SCHEU S. 2004: Decomposition o f beech leaves (Fagus sylvatica) and spruce needles (Picea abies) in pure and mixed stands of beech and spruce. Soil Biol. Biochem. 36, 1: 155-164. KONONOWA M.M. 1968: Substancje organiczne gleby, ich budowa, właściwości i metody badań. PWRiL, Warszawa. KUSIŃSKA A. 1993: Wpływ systemu uprawy roślin na zawartość substancji organicznej w glebie, skład frakcyjny próchnicy, strukturę i właściwości fizykochemiczne kwasów huminowych. Rozprawy Naukowe i Monografie. Wyd. SGGW, Warszawa: 71 ss. KUSIŃSKA A. 1997: Humification of grass litter on age-differentiated meadows in the Suwałki Lanscape Park (North-eastern Poland). Ekol. Pol. 45: 665-671. KUSIŃSKA A., KAJAK A. 2000: Mineralization and humification of Dactylis glomerata litter in field experiment excluding macroarthropods. Pol. J. Ecol. 48: 299-310. SMITH V.C., BRADFORD M.A. 2003: Litter quality impacts on grassland litter decomposition are differently dependent on soil fauna across time. Applied Soil Ecology 24, 2: 197-203. STAFF H., BERG B. 1982: Accumulation and release of plant nutrients in decomposing Scott pine needle litter. Long term decomposition in Scots pine forest II. Can. J. Bot. 60: 1561 1568. SZANSER M. 2000: Effect of macroarthropods patrolling soil surface on decomposition rate of grass litter {Dactylis glomerata) in field experiment. Pol. J. Ecol. 48: 283-297. ROSS D. J., TATE K.R., FELTHAM C. W. 1996: Microbial biomass, and С and N mineralization in litter and mineral soil of adjacent montane ecosystems in a southern beech {Nothofagus) forest and a tussock grassland. Soil Biol. Biochem. 28, 12: 1613-1620. dr hab. Alina Kusińska prof. nadzw. Zakład Gleboznawstwa, Katedra Nauk o Środowisku Glebowym SGGW ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa