OZNACZANIE SIARKI DOSTĘPNEJ I INNYCH JEJ FORM

ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE T. X, Z. 1, W ARSZAW A 1961
OLGIERD NOWOSIELSKI
OZNACZANIE SIARK I DOSTĘPNEJ I INNYCH JEJ FORM
ZA POMOCĄ GRZYBA A S P E R G IL L U S NIGER
Zakład Chemii Rolniczej SGGW—Warszawa. Kierownik — prof. dr M. Górski
WSTĘP
W gleb ie i m ateriałach biologicznych siarka w ystępu je w postaci siar­
czanów, zw iązków organicznych i siarczków . R ośliny korzystają głów ­
nie z siarki siarczanow ej oraz, być m oże, w m ałym stopniu z siarki am i­
nokwasów. Jednakże siarka am inokw asów i innych łatw o rozpuszczal­
nych zw iązków organicznych ulega w gleb ie dość łatw o u tlen ien iu do
siarczanów, stąd też dla określenia zapasów siarki dostępnej pożądane jest
oznaczenie siarki w szystkich tych zw iązków .
C hem icznie siarkę siarczanową oznacza się przew ażnie wagowo przez
w ytrącen ie chlorkiem baru; siarkę inn ych zw iązków oznaczam y w po­
dobny sposób po uprzednim u tlen ien iu jej do form siarczanow ej. Samo
oznaczenie siarki siarczanow ej jest stosunkow o proste, natom iast u tle­
n ien ie siarki organicznej i siarczkow ej do form y siarczanow ej jest
w przypadku takich substancji jak gleba czy roślina czynnością k łop otli­
w ą [3, 4].
Inną trudnością w iążącą się ze stosow aniem m etody chem icznej do
oznaczania siarki dostępnej jest konieczność sporządzania w yciągów g le­
bowych.
Szukając prostszych sposobów oznaczania siarki dostępnej postanowiono zbadać m ożliw ość biologicznego jej oznaczania w ykorzystując do
tego celu grzyba A spergillu s niger; grzyb ten stosow any początkowo do
oznaczania dostępnego potasu i fosforu jest z dużym pow odzeniem sto­
sow any do oznaczania m agnezu i m ikroelem entów , a ostatnio także do
oznaczania azotu [2, 5, 6 , 7, 8 ].
Celem tej pracy b yło poznanie jego przydatności do oznaczania siarki
dostępnej i innych jej form w gleb ie i m ateriale roślinnym .
166
O. Nowosielski
WYMAGANIA ASPERGILLUS NIGER W STOSUNKU DO SIARKI
Już S t e i n b e r g w ykazał, że siarka jest niezbędna dla A. niger [5].
A by jednak poznać dokładniej w ym agania tego grzyba w stosunku do
siarki, hodowano go na pożyw ce ze w zrastającym i jej stężeniam i. Do
50 m l porcji pożyw ki dodaw ano w zrastające ilości siarki w postaci siar­
czanu 9odu, na pow ierzchnię p ożyw ki w ysiew an o zarodniki A. niger, ho­
dowano je 2,5 doby w tem peraturze 35 °C, po czym w yrosłą grzybnię
zbierano, suszono i ważono. W yniki przedstaw iono na rysunku. Plon
Rys. 1. W pływ wzrastających dawek S-S04 na wzrost. A. niger
Influence of increasing doses of S-SO 4 on the growth of A. niger
suchej m asy grzybni z pożyw ki bez siarki jest znikom y (ślady). Wraz ze
w zrostem stężenia siarki w p ożyw ce plon zw iększa się osiągając m aksi­
m um — około 1200 mg przy stężeniu siarki 2 m g/50 m l pożyw ki. Już do­
datek 5 fxg S/50 m l pożyw ki (około 15 |ig SO 4) pow oduje w ięk szy przy­
rost suchej m asy grzybni niż w ynoszą wahania m iędzy pow tórzeniam i.
Siarkę można w ięc oznaczać tą m etodą w ilościach od kilku \ig do 2 mg
z dokładnością ± 5 pig.
FORMY SIARKI OZNACZANE ZA POMOCĄ ASPERGILLUS NIGER
Za pomocą A. niger można oznaczać siarkę w szystkich tych zw iąz­
ków, z jakich m oże on korzystać. Badano w ięc przysw ajalność różnych
zw iązków siarki dodając w zrastające ich daw ki (jednakow e w p rzelicze­
niu na zawartość S) do pożyw k i bez siarki (tabl. 1). Z u zyskanych plo­
nów grzybni w ynika, że A. niger m oże najlepiej korzystać z siarki róż­
n ych zw iązków siarczanów, słabiej ale stosunkow o dobrze z siarki am i­
nokw asów oraz w m ałym stopniu z siarki białek; siarkę siarczków w y ­
Oznaczanie siarki metodą A. niger
167
korzystuje on dość dobrze, ale tylk o przy bardzo m ałych stężeniach.
A. niger korzysta zatem z siarki podobnych zw iązków co rośliny w yższe,
bo głów n ie z siarki siarczanow ej oraz w słabszym stopniu z siarki orga­
nicznej bądź bezpośrednio dostępnej w pew nej m ierze dla roślin, bądź
ulegającej szybko m in eralizacji i utlen ianiu do siarczanów.
T a b l i c a
1
D o s t ę p n o ś ć r ó ż n y c h związków s i a r k i d l a A. n i g e r
A vailab ility
S w mg/50 ml
po ży w ki
S i n mg/50 ml
of n u tr. so lu tio n
o f d i f f e r e n t s u l f u r compounds t o A. n i g e r
P l o n e . m. g r z y b n i w z a l e ż n o ś c i od r o d z a j u z w i ą z k u s i a r k i
Yi e l d s o f d r y w e i g h t o f m y c e li u m i n mg a s I n f l u e n c e d by
k i n d o f s u l f u r oompound
H2S 0 ,
Na2S04
MgSO^
Na2S
cystyna
c istin e
0, 1
139
0 ,3
142
140
53
399
101
397
402
1,0
-
895
893
2 ,0
-
1159
1163
o y s te - m etio­
kw .s u l ­
ka­
pepton
lna
nina
fonowy
c y s te ­ m ethio­ peptone z e in a su lfo n ic
casein
in e
nine
ac id
-
-
207
255
-
-
-
97
102
101
17
16
-
809
599
638
275
110
119
917
908
820
-
-
-
-
x ś r e d n i a z 3 p o w t ó r ze ń ; o d c h y l e n i a od ś r e d n i e j n i e p r z e k r a c z a j ą 53
Av era ge o f 3 r e p l i c a t i o n s ;
d e v i a t i o n s o f a v e r a g e do not e x c e e d 53
OZNACZANIE SIARKI DOSTĘPNEJ W GLEBIE
W w yniku zbadania w ielu gleb stw ierdzono, że odw ażki przy 50 m l
pożyw ki pow inny w ynosić 10 g w przypadku gleb m ineralnych i 2 g
w przypadku gleb organicznych. P rzy odważkach 10 g oznacza się siarkę
dostępną z dokładnością ± 0 ,0 5 m g/100 g gleby.
Opis m etody. Od ważkę gleb y um ieszcza się w krystalizatorze ( 0 6 —
7 cm), w lew a 50 m l pożyw ki, szczepi się ją su ch ym i zarodnikam i A. niger
i trzym a w tem peraturze 35 0 С przez 2,5 doby, po czym zbiera plon, su­
szy i waży. Zawartość siarki dostępnej w gleb ie od czytuje z krzyw ej
w zorcow ej, którą sporządza się dla każdej serji oznaczeń przez dodanie
do pożyw ek bez g leb y w zrastających ilości siarki od 0 do 2 m g/50 m l
pożyw ki.
P ożyw kę sporządza się przez rozpuszczenie w litrze w od y destylow an ej
50 g sacharozy,
10 g kw asu cytrynow ego,
5 g K NO 3,
1 g NaH 2P 0 4
1 g MgCl2 • 7H 20 ,
5 m l m ikropożywki;
O. Nowosielski
168
m ikropożyw ka w 500 ml w ody d estylow anej zawiera:
2,5 g F eC l 3 • 6H 20 ,
1,0 g ZnCl2,
0,3 g CuCl2,
0,15 g M nCl 2 • 4H 20 ,
0,075 g N a 2M o 0 4 • 2H 20 ,
pH pożyw ki w yn osi około 3,0.
Metoda ta w odróżnieniu od innych pozwala na oznaczanie sum y
siarki dostępnej, nie w ym aga sporządzania w yciągów i jest daleko czu l­
sza niż m etody chem iczne.
OZNACZANIE SIARKI „URUCHAMIAJĄCEJ SIĘ”
Opisaną m etodą m ożna oznaczać siarkę urucham iającą się w w yniku
inkubacji gleby. W ty m celu odważa się 10 g gleb y do krystalizatora,
nawilża wodą d estylow aną do około 50— 60% m aksym alnej pojem ności,
przykryw a szczelnie krystalizator i trzym a się w tem peraturze 35 ° С
przez 7 dni. P o inkubacji zalew a się glebę 50 m l pożyw ki i oznacza
siarkę dostępną.
Ilość urucham iającej się siarki zależy od rodzaju gleb y i w arunków
inkubacji; przy odpow iednio dobranym czasie inkubacji ilość urucham ia­
jącej się siarki m oże być przypuszczalnie dobrym m iernikiem zapasów
siarki dostępnej, jakie roślina ma do d yspozycji w czasie okresu w eg e­
tacyjnego. W podanych w yżej w arunkach inkubacji ilość urucham ia­
jącej się siarki była w części zbadanych gleb naw et kilkakrotnie w ięk ­
sza od zaw artości siarki dostępnej przed inkubacją.
OZNACZANIE SIARKI OGÓLNEJ W GLEBIE I MATERIALE ROŚLINNYM
Opisaną m etodą można także oznaczać ogólną zawartość siarki w gle­
bie po jej stopieniu z w ęglan em i azotanem m agnezu [1 ] oraz w m ate­
riale roślinnym po spaleniu z w ęglanem i nadtlenkiem sodu [9].
B y oznaczyć ogólną zaw artość siarki w glebie, w odny roztwór stopu
w ilości odpow iadającej 50— 100 m g gleby wprowadza się do 50 m l po­
żyw ki, pożyw kę zobojętnia się za pomocą kw asu solnego (pH 5— 6 ) i ilość
siarki określa się na podstaw ie wzorca uw zględniając ślepą próbę od­
czynnikow ą (tabl. 2 ).
W podobny sposób oznacza się ogólną zaw artość siarki w spalonym
m ateriale roślinnym , z tym że do oznaczenia bierze się ilość jego roz­
tworu odpowiadającą 10— 20 m g s. m. roślin y (tabl. 2 ).
Inne pierw iastki w stężeniach spotykanych w zbadanych glebach i ro­
ślinach nie przeszkadzały w dokonyw aniu oznaczeń siarki bezpośrednio
w roztworach stopów glebow ych i popiołów roślinnych.
Oznaczanie siarki metodą A. niger
169
T a b l i c a
2
D o k ła d n o ś ć o z n a c z a n i a s i a r k i z a pomocą m eto d y A. n i g e r
A c c u ra c y o f s u l f u r d e t e r m i n a t i o n by A. n i g e r m ethod
I lo ś ć b ra n a
Z a w a rto ś ć s i a r k i w p r ó b c e
io o z n a c z a n i a
S u l f u r c o n t e n t i n s a m p le
t j . dodaw ana
mg
do 50 ml
p o ży w k i
b
a
P o rtio n u sed
b -a
z d o d a tk ie m
in d e te rm in a ­
boz d o d a tk u
0 , 5 mg S - S 0 4
tio n i . e .
s ia rk i
ad d e d t o
p r z e d o z n a c z a n ie m
w ith o u t a d d i t i o n
50 ml o f
w ith a d d i t i o n
of s u lfu r
n u tr. s o l.
o f 0 , 5 mg S-SO^
b e f o r e d e te rra .
B adany m a t e r i a ł - T e s t e d m a t e r i a l
G le b a b i e l .
le k k a - P o d so l l i g h t
10 g
0 ,2 4
0 ,7 1
G le b a b i e l .
ś r e d . - P o d s o l medium
10 g
0 ,1 9
0 ,7 0
0 ,5 1
G le b a b r u n , c i ę ż k a - Brown e a r t h h e a v y
10 g
0 ,1 4
0 ,5 9
0 ,4 5
Mada r z e c z n a mocna - A l l u v i a l s o i l ,
10 g
0 ,4 8
heavy
C z a r n a z ie m i a p y ło w a B la c k e a r t h , s i l t y
0 ,4 2
0 ,9 0
2 .5 g
0 ,1 2
-
5 , Cg
0 ,2 5
0 ,7 5
0 ,5 0
2 .0 g
0 ,8 3
1 ,3 0
0 ,4 7
T o r f n i s k i - L c w - m o o r- s o il
Wodny r o z t w ó r a l k a l i c z n e g o s to p u g le b y
n r 2 - 5 g g le b y w 100 ml wody
W a te r s o l u t i o n o f s o i l 2 m e lte d v^ith
c a r b o n a t e s , 5 g s o i l d i l u t e i n 100 ml
d ia tillw a te r
Wodny r o z t w ó r p o p io ł u słom y ow sa - p o p ió a
z 5 g pow . s . m. w 100 m l wody
A sh fro m 5 g a i r - d r y
i n 100 m l w a te r
o a t s tr e w d i l u t e d
0 ,4 7
-
1
ml
0 ,0 6
0 ,5 2
0 ,4 6
2
ml
0 ,1 1
0 ,5 6
0 ,4 5
0 ,5 ml
0 ,1 5
0 ,6 2
0 ,4 7
1 ,0 ml
0 ,2 8
0 ,7 7
0 ,4 9
1
B łą d o z n a c z e n i a î 5%
D e te r m in a t io n o f e r r o r
t 5%
WNIOSKI
1 . Aspergillus niger korzysta ze zw iązków siarki dostępnych dla roślin
lub ulegających łatwo udostępnieniu.
2 . Za pomocą A. niger można oznaczać siarkę dostępną w ilościach od
śladów do 2 m g z dokładnością ± 0 ,0 5 m g/100 g gleby.
3. Proponowana m etoda nadaje się przypuszczalnie także do
a) badań nad zaw artością i przem ianam i siarki dostępnej w glebie oraz
b) do oznaczania ogólnej zaw artości siarki w m ateriale roślinnym
i glebie.
STRESZCZENIE
Stw ierdzono przydatność grzyba A . niger do oznaczania dostępnej
siarki, tj. siarki siarczanow ej oraz siarki organicznej ulegającej łatw o
w g leb ie utlenianiu do siarczanów. O zaw artości siarki dostępnej sądzi
170
O. Nowosielski
się z plonu suchej m asy grzyba rozw ijającego się 2,5 doby w tem pera­
turze 35 °C na p ożyw ce bez siarki z badaną substancją. Przy 50 m l po­
żyw ki i 10 -gram ow ej odw ażce gleb y siarkę dostępną oznacza się w iloś­
ciach od śladów do 2 m g z dokładnością ± 0 ,0 5 m g/100 g gleby. Oznaczeń
dokonuje się w prost w odw ażce gleb y unikając sporządzania w yciągów .
Metodą tą m ożna rów nież oznaczać ogólną zawartość siarki w glebie
i m ateriale roślinnym .
LITERATURA
[1] B e a r F. E.: Chemistry of soil. Nowy Jork 1955.
[2] B o o s R. N.: A volumetric microdetermination of organically bound sulfur
and organic and inorganic sulphates. The Analyst, 84, 1959, s. 633—635.
[3] B u t t e r s B., C h e n e r y E. M.: A rapid method for the determination of
total sulfur in soils and plantas. The Analyst, 84, 1959, s. 239—245.
[4] H e n r i k s e n A., J e n s e n H. L.: Chemical and microbiological determina­
tions of copper in soil. Acta Agric. Scand., 5, 1958, s. 98—112.
[5] J o h a n s s o n O.: Sulfur problem in Swedish Agriculture. Kungl. Landbruks.
Högskolans Ann., 25, 1959, s. 57—171.
[6] J o r d a n H. V.,
B a r d s 1 e у C. F. :
Response
of crops to sulfur in So
stern soils Proc. Soil Sei. Soc. Amer., 22, 1958, s. 254—256.
[7] N i с h о 1 a s D. J. D.: Microbiological methods for determining microelements.
The Analyst (w druku).
[8] N o w o s i e l s k i О.: Uproszczona metodyka oznaczania mikroelem entów za po­
mocą Aspergillus niger. Roczn. Glebozn. (w druku).
[9] N o w o s i e l s k i O.: Oznaczania azotu dostępnego, uruchamiającego się i in­
nych jego form za pomocą grzyba Aspergillus niger. Roczn. Glebozn. t. IX,
1960, s. 37—55.
[10] S t e i n b e r g R.
A.: Some effects of
heavy metals essential for the nutrition
of Aspergillus niger upon ist growth. Amer. J. Bot., 23, 1936, s. 227—231.
О. Н О ВО С ЕЛ ЬС К И
О П РЕДЕЛ ЕН И Е УСВОЯЕМОЙ СЕРЫ И ИНЫХ ЕЁ ФОРМ
ПОСРЕДСТВОМ ГРИБА ASPERGILLUS NIGER
Отдел Агрохимии Главной Сельскохозяйственной Школы в Варш аве
Заведую щ ий — проф. др. М. Гурски
Резюме
Установлено пригодность гриба A niger для определения усвояемой
серы, т. е. сульфатной серы и органической серы, легко переходящей в поч­
ве вследствие окисления в сульфаты. Мерилом содержания усвояемой
серы является урожай сухого вещества гриба, развивающегося в течение
Oznaczanie siarki metodą A. niger
171
2,5 суток при температуре 35 °Ц в питательной среде без серы, с иссле­
дуемым веществом. При 50 мл. питательной среды и отвешенном коли­
честве 10 грам почвы, усвояемая сера определяется в количествах от сле­
дов до 2 мг с точностью ± 0,05 мг/100 г. почвы. Определения можно про­
водить непосредственно в отвешенном количестве почвы, не прибегая
к изготовлению выттяжек.
Путем этого метода можно также определелять общее содержание серы
в почве и растительном материале.
О. NOWOSIELSKI
DETERM INATION OF AVA ILA BLE AND OTHER FORMS
OF SU LFU R IN SOIL A N D PL A N T M ATERIAL
BY M EANS OF A S P E R G I L L U S NI GER
Dept, of Agricultural Chemistry, Central School of Agricultur
Head — prof. dr M. Górski
Summary
A. niger is u sefu l for determ ination of available sulfur, i. e. su lfu r of
su lfates and organic sulfur ea sily oxidized in soil to su lfates. A vailable
sulfur is determ ined on base of the d. w. yield of m yceliu m grow n
during 2.5 days at 35 °C on a su lfu r-d eficien t nutrient solution w ith the
tested m aterial. The am ount of available su lfur (from traces to 2 mg) is
determ ined w ith accuracy ± 0 .0 5 m g/100 g soil, using 50 m l nutrient
solution and 10 g soil. The available su lfu r is d eterm ined in the soil
w ithout having recourse to preparation o f extracts.
This m ethod can be also used for determ ination of total su lfu r content
in soil and plant m aterial.