Denitrification rate in soils as affect by their redox conditions

• Autorzy: Stepniewska Z. , Bennicelli R.P. , Weiss U. , Wlodarczyk T. , Stahr K.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to investigate the influence of soil redox resistance on denitrification rate in soil material of 9 profiles from Poland and Germany. The soil samples from particular horizons were incubated under water saturation, in closed bottles, in an atmosphere of gaseous nitrogen containing 3 % acetylene at a temperature of 20°C for 5 days. The values of redox potential, pH, and the evolution of carbon dioxide and nitrous oxide were measured after 12, 24, 48, and 120 hours. The rate of nitrous oxide evolution in relation to native carbon mineralization, redox potential and soil reaction is discussed. Denitrification rate showed maximum at pH 6.3-7.3 and Eh 150-300 mV. It was positively correlated with redox resistance (t400).

PL

Badania emisji podtlenku azotu w agrocenozach wykazały, że w zależności od warunków aeracyjnych, gleby mogą być zarówno emiterem jak i sorberem N20. Krytyczne wartości potencjału redoks, przy których następuje absorpcja i wydzielanie N20, mieszczą się w zakresie od 250 mV (przy pH 6.0-8.5) do 300 mV (przy pH 5). Doniesienia literaturowe natomiast wskazują na szeroki zakres wartości Eh od +400 mV do +100 mV występujący podczas denitryflkacji. Jedną z propozycji wyrażenia odporności oksydoredukcujnej gleb jest wskaźnik t400, charakteryzujący zdolność buforującą gleb. Miarą jego jest czas, w którym następuje obniżenie wartości Eh gleb do 400mV, która charakteryzuje redukcję azotanów. Celem pracy było zbadanie wpływu odporności oksydoredukcyjnej gleb na szybkość denitryfikacji w 9 glebach z Polski i Niemiec. Próbki glebowe z poszczególnych poziomów próchnicznych były inkubowane w stanie wysycenia wodą, w zamkniętych naczyniach, w atmosferze gazowego azotu, zawierającej 3% acetylenu w temperaturze 20°C przez 5 dni. Wartości potencjału redoks, pH oraz stężenia powstającego C02 i N20 były oznaczane po upływie 12, 24, 48 i 120 godzin inkubacji. Szybkość wydzielanego podtlenku azotu jest analizowana w odniesieniu do mineralizacji węgla organicznego, potencjału redoks oraz pH. Wykazano, że proces denitryfikacji osiągał maksimum szybkości przy pH 6,3-7,3 i Eh 150-300mV. Najwyższe kumulatywne stężenie podtlenku azotu dochodziło do 8 mgkg-1 po upływie 5 dni inkubacji przy pH 7, podczas gdy w przedziale pH 3-6.5 wartości stężeń były ponad dwukrotnie niższe (3 mgkg-1) . Wykazano istnienie dodatniej korelacji (R2 = 0,49) pomiędzy szybkością denitryfikacji a odpornością oksydoredukcyjną (t400). Kiedy wartość t400. nie przekracza 2, wówczas tempo denitryfikacji spada poniżej 1,2 mg-kg-1 dzień-1.

Słowa kluczowe

EN

soil profile; denitrification rate; Poland; soil; Germany; redox condition; nitrous oxide emission; redox resistance; acetylene block

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2000
• Numer: 04
• Opis fizyczny: p.163-173,fig.,ref.

Twórcy

autor

Stepniewska Z.

• Polish Academy of Sciences, P.O.Box 121, 20-236 Lublin, Poland

autor

Bennicelli R.P.

autor

Weiss U.

autor

Wlodarczyk T.

autor

Stahr K.

Bibliografia

• GLIŃSKI J., STĘPNIEWSKA Z., 1986. An evaluation of soil redox resistance to reduction processes. Pol. J. Soil Sci. 19 p. 15-19.
• GLIŃSKI J., STAHR K„ STĘPNIEWSKA Z., BRZEZIŃSKA M„ 1992. Changes of the redox and pH conditions in a flooded soil amended with glucose and nitrate under laboratory conditions. Z. Pflanzenemahr. Bo- denk. 155 p. 13-17.
• GLIŃSKI J., STĘPNIEWSKI W., 1985. Soil Aeration and its Role for Plants. CRC, Boca Raton, Florida, pp. 282.
• HORN R., STĘPLĘEWSKI W., WŁODARCZYK T„ WALENZIK G., ECKHARDT F.E.W., 1994. Denitrification rate and microbial distribution within homogenous soil aggregates. Internat. Agrophysics 8 p. 65-74.
• PEDRAZZINI F.R., MOORE P.A., 1983. N20 Emission and changings of redox potential and pH in sub¬merged soil samples. Zeitschrift fur Pflanzenemahrung und Bodenkunde, 146 p. 660-665.
• PIDELLO A., MENENDEZ L., PEROTTI E.B.R., 1996. Saccharid compounds as soil redox effectors and their influence on potential N20 production. Biol. Fertil. Soils 23 p. 173-176.
• SIMARMATA T„ BENCKISER G„ Orrow J.C.G., 1993. Effect of an increasing carbon: nitrate ratio on the reliability of acetylene in blocking the NzO reductase activity of denitrifying bacteria in soil. Biol. Fertil. Soils 15 p. 107-112.
• SMITH C.J., WRIGHT M.F., PATRICK W. H., 1983. The effect of soil redox potential and pH on the reduction and production of nitrous oxide. J. Environment. Quality, 12 (2) p. 186-188.
• STĘPNIEWSKA Z., 1988. Właściwości oksydoredukcyjne gleb mineralnych Polski. Probl. Agrof. 56 p. 1- 104.
• STĘPNIEWSKA Z., 1994. Soil redox resistance as a factor of nitrate stability in the soil. In: Migration and Fate Pollutants in Soils and Subsoils. Theory and Practice. CNR, Quademi 96 p. 9.1-9.7.
• YOSHINARI T., KNOWLES R., 1976. Acetylene inhibition of nitrous oxide reduction by denitrifying bacte¬ria. Biochem. Biophys. Res. Commun. 69 p. 705.