Calorimetric and kinetic studies of the effect of nitrogenous fertilizers on organic matter decomposition in soils

Dziejowski, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Calorimetric and kinetic studies of the effect of nitrogenous fertilizers on organic matter decomposition in soils

Autorzy

Dziejowski J.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

Identyfikatory

Warianty tytułu

Kalorymetryczne i kinetyczne badania wpływu nawozów azotowych na rozkład materii organicznej w glebie

Języki publikacji

Abstrakty

The course of changes for the rate of heat production (RHP) provides information on kinetics of biodegradation processes of organic matter in soil. The following publication aims at reviewing the literature and presenting on its background the results of own research on applying calorimetric method for kinetic analysis of glucose decomposition in soil in presence of nitrogenous fertilizers and nitrificaton inhibitor - N-Serve. Additionally, a process of biodegradation of pig liquid manure in different soils has been examined. The kinetics of glucose decomposition has been determined by charting change curves for the rates of heat production (RHP), graphs for total heat effect (Qt), and based on those - the time (PT) of reaching the maximum value of heat power (maxRHP) and the value of apparent constant rate (k) of the examined changes. Using the calorimetric coefficient (%MHP), the percentage of produced metabolic heat in relation to the enthalpy of organic combustion of the substrate introduced to the soil has been presented. The results of the research have shown the increase of the rate of glucose decomposition in soil in presence of (NH4)2SO4, NH4NO3 and urea. Diversification of thermokinetics of glucose and liquid manure biodegradation in various soils has been identified.

Przebieg zmian szybkości wydzielania ciepła dostarcza informacji o kinetyce procesów biodegradacji materii organicznej w glebie. Celem niniejszej publikacji jest przegląd literatury i przedstawienie na jego tle wyników badań własnych dotyczących zastosowania metody kalorymetrycznej do kinetycznej analizy rozkładu glukozy w glebie w obecności nawozów azotowych i inhibitora nitryfikacji - N-Serve. Dodatkowo zbadano proces biodegradacji gnojowicy trzody chlewnej w różnych glebach. Kinetykę rozkładu glukozy określano, wyznaczając krzywe zmian szybkości wydzielania ciepła (RHP), wykresy całkowitego efektu cieplnego (Qt), a na ich podstawie czas (PT) osiągnięcia największej wartości mocy cieplnej (maxRHP) oraz wartość pozornej stałej szybkości (k) badanych przemian. Za pomocą współczynnika kalorymetrycznego (%MHP) wyrażano w procentach metabolicznie wydzielone ciepło w stosunku do entalpii spalania organicznego substratu wprowadzonego do gleby. Wyniki badań wykazały wzrost szybkości rozkładu glukozy w glebie w obecności (NH4)2SO4, NH4NO3 oraz mocznika. Stwierdzono zróżnicowanie termokinetyki biodegradacji glukozy i gnojowicy w różnych typach gleb.

Słowa kluczowe

calorimetry kinetics soil organic matter nitrogenous fertilizers

Wydawca

Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej

Czasopismo

Ecological Chemistry and Engineering. S

Rocznik

2010

Tom

Vol. 17, nr 1

Strony

63--71

Opis fizyczny

Bibliogr. 63 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dziejowski J.

Katedra Chemii, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, jerzy.dziejowski@uwm.edu.pl

Bibliografia

[1] Fotyma M., Mercik S. and Faber A.: Chemiczne podstawy Ŝyzności gleb i nawoŜenia. PWRL, Warszawa 1987.
[2] Muchowej R.M.C. and Rechcigl J.E.: [In:] Jack E. Rechcigl (Ed.). Soil Amendments and Environmental Quality. CRC Press/Lewis Publishers, Boca Raton, FL, 1995, 1-64.
[3] Troeh F.R. and Thompson L.M. (Eds): Soil and Soil Fertility. 5th Edition, Oxford University Press, New York 1993.
[4] Van Veen J.A., Ladd J.N. and Frissel M.J.: Plant Soil, 1984, 76, 297-304.
[5] Van Veen J.A., Ladd J.N. and Amato M.: Soil Biol. Biochem., 1985, 17, 747-756.
[6] Mazur T. (Ed.): Azot w glebach uprawnych. PWN, Warszawa 1991.
[7] Bremner J.M.: Nitrogenous compounds. [In:] Soil Biochemistry, vol.1, 19-66. Marcel Dekker Inc., New York, Basel 1967.
[8] Burket J.Z. and Dick R.P.: Biol. Fertil. Soils, 1998, 27, 430-438.
[9] Dziejowski J., Rimmer A. and Steenhuis T.S.: Soil Sci. Soc. Amer. J., 1997, 81, 1607-1610.
[10] Stevenson F.J. (Ed.): Nitrogen in agricultural soils. Amer. Soc. Agron., Madison 1982.
[11] Reh U.: Thermochim. Acta, 1991, 193, 107-124.
[12] Rong X.M., Huang Q.Y., Jiang D.H., Cai P. and Liang W.: Pedosphere, 2007, 17(2), 137-145.
[13] Wadsö I.: J. Therm. Anal. Calorim., 2009, 95(3), 843-850.
[14] Gustafsson L.: Thermochim. Acta, 1991, 193, 145-171.
[15] Barros N., Salgado J. and Feijóo S.: Thermochim. Acta, 2007, 458, 11-17.
[16] Ljungholm K., Norén B., Skold R. and Wadsö I.: OIKOS, 1979, 33, 15-23.
[17] Sparling G.P.: Soil Biol. Biochem., 1981, 13, 93-98.
[18] Sparling G.P.: Soil Biol. Biochem., 1981, 13, 373-376.
[19] Sparling G.P.: J. Soil Sci., 1983, 34, 381-390.
[20] Barros N., Feijóo S. and Fernandez S.: Thermochim. Acta, 2003, 406, 161-170.
[21] Alef K., Beck Th., Zelles L. and Kleiner D.: Soil Biol. Biochem., 1988, 20(4), 561-565.
[22] Mortensen U., Norén B. and Wadsö I.: Bull. Ecol. Res. Comm. (Stockholm), 1973, 17, 189-197.
[23] Ljungholm K., Norén B. and Odham G.: OIKOS, 1980, 34, 98-102.
[24] Konno T.: NETSU, 1976, 3(4), 148-151.
[25] Konno T.: Netsu Sokutei no Shinto, 1985, 3, 55-65.
[26] Yamano H. and Takahashi K.: Agric. Biol. Chem., 1983, 47(7), 1493-1499.
[27] Kimura T. and Takahashi K.: J. Gen. Microbiol., 1985, 131, 3083-3089.
[28] Kawabata T., Yamano H. and Takahashi K.: Agric. Biol. Chem., 1983, 47(6), 1281-1288.
[29] Hund K., Zelles L., Scheunert I. and Korte F.: Chemosphere, 1988, 17(6), 1183-1188.
[30] Hund K., Fabig W. and Zelles L.: Agribiol. Res., 1990, 43(2), 131-138.
[31] Alef K. and Kleiner D.: Biol. Fertil. Soils, 1989, 8(4), 349-355.
[32] Critter S.A.M. and Airoldi C.: J. Environ. Qual., 2001, 30, 954-959.
[33] Airoldi C. and Prado A.G.S.: Thermochim. Acta, 2002, 394, 163-169.
[34] Prado A.G.S. and Airoldi C.: Thermochim. Acta, 2000, 349, 17-22.
[35] Prado A.G.S. and Airoldi C.: Thermochim. Acta, 2002, 394, 155-162.
[36] Tancho A., Merckx R., Van Look K. and Vlassak K.: Sci. Total Environ., 1992, 123/124, 241-248.
[37] Barros N. and Feijóo S.: Biophys. Chem., 2003, 104, 561-572.
[38] Barros N., Gallego M. and Feijóo S.: Thermochim. Acta, 2007, 458, 18-22.
[39] Albers B.P., Beese F. and Hartmann A.: Biol. Fertil. Soils, 1995, 19, 203-208.
[40] Critter S.A.M., Freitas S.S. and Airoldi C.: Appl. Soil Ecol., 2001, 18, 217-227.
[41] Koga K., Suehiro Y., Matsuoka S.-T. and Takahashi K.: J. Biosci. Bioeng., 2003, 95(5), 429-434.
[42] Barros N., Feijoó S., Simoni J.A., Prado A.G.S., Barboza F.D. and Airoldi C.: Thermochim. Acta, 1999, 328, 99-103.
[43] Barros N., Airoldi C., Simoni J.A., Ramajo B., Aspina A. and Garcia J.R.: Thermochim. Acta, 2006, 441, 89-95.
[44] Barros N., Gomez-Orellana I., Feijóo S. and Balsa R.: Thermochim. Acta, 1995, 249, 161-168.
[45] Calvet E. and Prat H.: Microcalorimetrie. Applications Physico-Chemiques et Biologiques, Paris 1956.
[46] Zielenkiewicz W.: Calorimetry. Institute of Physical Chemistry of the Polish Academy of Sciences, Warsaw 2005.
[47] Randzio S.T. and Suurkuusk J.: [In:] A.E. Beezer (Ed.). Biochemical Microcalorimetry. Academic Press, London 1980, p. 311.
[48] Dziejowski J.: Thermochim. Acta, 1995, 251, 37-43.
[49] Von Stockar U., Gustafsson L., Larsson C., Marison I., Tissot P. and Gnaiger E.: Biochim. Biophys. Acta, 1993, 1183, 221-240.
[50] Yadar D.S., Kumar V., Singh M. and Relan P.S.: Austral. J. Soil Res., 1987, 25(2), 185-191.
[51] Overrein L.N. and Mose P.G.: Soil Sci. Soc. Am. J., 1967, 31, 57-61
[52] Boyd S.A. and Mortland M.M.: Soil Sci. Soc. Am. J., 1985, 49, 619-622.
[53] De Boer W. and Kowalchuk G.A.: Soil Biol. Biochem., 2001, 33, 853-866.
[54] Islam A., Chen D. and White R.E.: Soil Biol. Biochem., 2007, 39, 972-975.
[55] Roberts G.C., Peurou F. and Penwell A.J.: Soil Biol. Biochem., 2003, 35, 479-481.
[56] Hendrickson L.L. and Keeney D.R.: Soil Biol. Biochem., 1979, 11, 47-50.
[57] Hendrickson L.L. and Keeney D.R.: Soil Biol. Biochem., 1979, 11, 51-55.
[58] Kucharski J.: Acta Acad. Agricult. Tech. Olst., Agricultura, 1985, 41, 3-59.
[59] Wolt J.D.: J. Environ. Qual., 2000, 29, 367-379.
[60] Koc J.: Acta Acad. Agricult. Tech. Olst., Agricultura, 1986, 42, 3-62.
[61] Critter S.A.M., Freitas S.S. and Airoldi C.: Thermochim. Acta, 2004, 410, 35-46.
[62] Barros N., Feijóo S., Fernandez S. and Simoni J.A.: Thermochim. Acta, 2000, 356, 1-7.
[63] Zheng S., Yao Y., Zhao B. and Yu Z.: Eur. J. Soil Biol., 2007, 43, 151-157.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPG8-0030-0005