Agnieszka Józefowska 

Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gleb 

Uniwersytet Rolniczy w Krakowie  

Opiekun naukowy: prof. dr hab. Anna Miechówka 

 

Materia organiczna gleby i metody jej frakcjonowania 

 

 

Streszczenie.  Materia  organiczna  jest  bardzo  ważnym  elementem  gleby,  ponieważ  wpływa  na  jej 

właściwości  fizyczne,  chemiczne  i  biologiczne  oraz  jest  magazynem  węgla.  W  ostatnim  czasie 

opublikowano  wiele  prac  związanych  z  tą  tematyką.  Istnieje  szereg  fizycznych,  chemicznych  

i  biologicznych  metod,  które  mają  na celu  rozdzielenie  SOM(Soil  Organic  Matter)  na  różne frakcje. 

Niniejsza  praca  ma  na  celu  przedstawienie  najnowszych  badań  nad  frakcjami  SOM  w  glebie,  nad 

metodami ich rozdzielania i oznaczania, oraz ich znaczeniem w obiegu węgla. Praca dotyczy głównie 

labilnej frakcji SOM, ponieważ jest ona wrażliwym wskaźnikiem zmian zachodzących w środowisku. 

 

Słowa kluczowe: materia organiczna gleby, frakcjonowanie, frakcja labilna  

 

1.

 

Wstęp 

 

Materia  organiczna  jest  bardzo  ważnym  elementem  gleby,  ponieważ  wpływa  na  jej 

właściwości fizyczne, chemiczne i biologiczne. Badania nad nią prowadzono już od końca XVIII w. 

Obecnie według Goneta [2007], powinny one dotyczyć roli i dynamiki poszczególnych frakcji materii 

organicznej i edafonu, ich wpływu na właściwości gleb oraz standaryzacji metod ich oznaczania. 

 

Celem niniejszej pracy jest zdefiniowanie poszczególnych, współcześnie oznaczanych frakcji 

materii  organicznej,  określenie  ich  dynamiki  i  znaczenia  w  środowisku  oraz  przegląd  metod  ich 

oznaczania. 

2.

 

Podział materii organicznej 

 

 

W  skład  materii  organicznej  gleby  wchodzi  zewnętrzna  materia  organiczna  (EOM), 

dostarczana  do  gleby  na  przykład  poprzez  nawożenie  organiczne  [Gonet  2007],  żywe  organizmy 

glebowe  (edafon)  oraz  substancja  organiczna  gleby  (SOM)  (ryc.1).  Według  McLauchlan  i  Hobbie 

[2004]  zasoby  SOM  można  podzielić  na  dwie  frakcje:  labilną,  która  jest  szybko  rozkładana  przez 

mikroorganizmy  oraz  trwałą,  która  ma  dłuższy  czas  rozkładu.  W  skład  trwałej  materii  organicznej 

wchodzą  ligniny  i  inne  substancje,  które  są  trudno  rozkładane  przez    mikroorganizmy  glebowe. 

Według  Haynes  [2000]  w  skład  labilnej  frakcji  SOM  wchodzą:  biomasa  mikroorganizmów  oraz 

frakcje − lekka (LF- Light Fraction) i łatwo rozpuszczalna (DOM- Dissolved Organic Matter). 

Biomasa  mikroorganizmów  glebowych  stanowi  1−5%  materii  organicznej.  Na  jej  ilość  w 

glebach  mają  duży  wpływ  czynniki  antropogeniczne,  między  innymi  zanieczyszczenia:  metalami 

ciężkimi, pestycydami i antybiotykami [Voroney i in. 2007].  

W  skład  frakcji  lekkiej  (LF)  wchodzą  różne  części  roślin,  zwierząt  i  mikroorganizmów  o 

różnym  stopniu  rozkładu.  Definiuje  się  ją  jako  część  SOM,  która  jest  zawieszona  w  roztworze  o 

gęstości  1,6−2,0  g  ·  cm

-3

.

 

We  frakcji  lekkiej  może  znajdować  się  około  8%  całkowitego  węgla 

organicznego i 5% całkowitego azotu [Gregorich i Beare 2007].  

Frakcja  rozpuszczalna  DOM  reprezentuje  najbardziej  ruchliwą  i  najszybciej  rozkładającą  się 

frakcję  SOM  [Bolan  i  in.  2004],  która  stanowi  pierwsze  źródło  energii  dla  mikroorganizmów 

znajdujących się w glebie [Haynes 2000]. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ryc.1. Podział materii organicznej [wg McLauchlan i Hobbie 2004, Haynes 2000 zmieniony] 

 

3.

 

Metody oznaczania substancji organicznej w glebie 

 

 

Do  niedawna  badania  nad  SOM  skupiały  się  głównie  na  rozdzieleniu  próchnicy  na  kwasy 

huminowe,  kwasy  fulwowe  i  huminy.  W  celu  oznaczenia  składu  próchnicy  najczęściej  stosowano 

metody:  Tiurina,  Boratyńskiego  i  Wilka,  Kononowej  i  Bielczikowej  [Kleszczycki  i  in.  1967].  Do 

oznaczania  składu  próchnicy  w  czarnych  ziemiach  Wegner  i  Wąśniewska  [1997]  zalecały  metody 

BIOMASA MIKROORGANIZMÓW 

MICROBIAL BIOMASS

 

FRAKCJA LEKKA 

LIGHT FRACTION (LF)

 

FRAKCJA ROZPUSZCZALNA W WODZIE 

DISSOLVED ORGANIC MATTER (DOM)

 

TRWAŁA (NIE LABILNA) MATERIA ORGANICZNA 

RECALCITRANT ORGANIC MATTER 

MATERIA ORGANICZNA GLEBY 

 

ORGANIC COMPOUNDS OF SOIL 

Ż

YWE ORGANIZMY (EDAFON) 

 

LIVING ORGANISMS (EDAPHON) 

SUBSTANCJA ORGANICZNA GLEBY 

 

SOIL ORGANIC MATTER (SOM) 

ZEWN

Ę

TRZNA MATERIA ORGANICZNA 

 

EXOGENOUS ORGANIC MATTER (EOM) 

LABILNA MATERIA ORGANICZNA 

LABILE FRACTION OF ORGANIC MATTER

 

Schnitzera  lub  Springera.  Ogólna  zasada  frakcjonowania  próchnicy  tymi  metodami  polega  na 

rozdzielaniu poszczególnych jej części (kwasy huminowe, kwasy fulwowe i huminy) na podstawie ich 

rozpuszczalności.  Kwasy  fulwowe  rozpuszczają  się  zarówno  w  kwasach,  jak  i  zasadach,  kwasy 

huminowe  rozpuszczają  się  tylko  w  zasadach,  natomiast  humin  nie  można  wydzielić  ponieważ  są 

połączone z mineralną częścią gleby.  

Metody stosowane obecnie w badaniach nad SOM skupiają się na jej rozdzieleniu na frakcje 

labilną i trwałą. Frakcjonuje się je w sposób chemiczny, fizyczny lub biologiczny. Najczęściej oznacza 

się  węgiel  zawarty  w  jednej  z  frakcji,  a  zawartość  węgla  drugiej  oblicza  się  jako  różnicę  pomiędzy 

całkowitą  zawartością  węgla  organicznego  a  zawartością  węgla  oznaczonej  frakcji  [McLauchlan  i 

Hobbie 2004]. 

 

Metody chemiczne wydzielania frakcji labilnej SOM polegają na traktowaniu gleby kwasem, 

nadmanganianem VII potasu lub na ekstrakcji za pomocą gorącej wody. Stosując te metody  zakłada 

się, że jeśli frakcja labilna jest łatwo rozkładana przez enzymy mikroorganizmów, to może ona być tak 

samo rozkładana przez wymienione związki chemiczne i gorącą wodę [McLauchlan i Hobbie 2004].  

 

Zawartość węgla frakcji SOM ekstrahowanej  gorącą wodą wskazuje na ilość w glebie materii 

organicznej, która ulega łatwemu rozkładowi. Suche powietrznie próbki miesza się z gorącą wodą w 

stosunku  1:5  (gleba

 

:

 

woda).  Po  godzinie  w  czystym  ekstrakcie  oznacza  się  węgiel.  Ekstrakt  ten 

zawiera  biomasę  mikroorganizmów  glebowych  oraz  inne  proste  związki  organiczne,  na  przykład 

cukry  i  aminokwasy.  Schulz  i  Köschens  [1998]  wykazali  wysoką  korelację  pomiędzy  ilością  węgla 

frakcji  SOM  ekstrahowanej  za  pomocą  gorącej  wody  a  biomasą  mikroorganizmów  oznaczoną  za 

pomocą  wydzielanego  CO

2

.  Jak  wynika  z  badań  Leinweberga  i  innych  [1995],  koncentracja  frakcji 

materii  organicznej  ekstrahowanej  za  pomocą  gorącej  wody  zmienia  się  w  ciągu  roku  −  swoje 

maksimum osiąga wiosną, mniej jest jej w glebach jesienią, najmniejsze ilości autor odnotował latem. 

Wartości te są skorelowane z  zawartością materii organicznej i biomasą mikroorganizmów. Przyjmuje 

się, że ta frakcja jest najbardziej narażona na degradację [Schulz i in. 2002, Leinweber i in. 1995]. 

 

Innym  sposobem  oznaczenia  węgla  frakcji  labilnej  SOM  w  glebie  jest  utlenianie  jej 

nadmanganianem  VII  potasu.  Znając  zawartość  węgla  frakcji  labilnej  ulegającej  utlenieniu  pod 

wpływem  KMnO

4

  oraz  nielabilnej,  czyli  nieutlenialnej,  można  obliczyć  labilność  jako  iloraz  tych 

dwóch  frakcji  [Cieścińska  2007].  Węgiel  labilny  (L)  jest  też  jednym  z  elementów  potrzebnych  do 

obliczenia  wskaźnika  zagospodarowania  węgla  CMI  [Cieścińska  2007].  Przy  obliczaniu  tego 

wskaźnika  uwzględnia się stosunek  zasobów  węgla  w  glebie  badanej  oraz  porównawczej  (CPI)  oraz 

wskaźnik labilności (LI) obliczony jako stosunek zawartości węgla labilnego oznaczonego w badanej 

glebie  do  ilości  węgla  labilnego  w  próbie  kontrolnej.  CMI  jest  iloczynem  CPI  i  LI  wyrażonym  w 

procentach [Blair i in. 1998]. Wskaźnik ten jest m.in. przydatny do porównania zmian, które zachodzą 

w zawartości węgla labilnego i ogólnego na skutek praktyki rolniczej.  

Fizyczne  metody  oznaczania  zawartości  różnych  frakcji  SOM  wykorzystują  różnice  w 

gęstości lub rozmiarze poszczególnych frakcji SOM. Tymi metodami oznacza się frakcję lekką (LF), 

która jest oddzielana od reszty SOM poprzez flotację.  

Puget  i  inni  [1998],  McLauchlan  i  Hobbie  [2004]  oraz  Li  i  inni  [2006,  2007]  prowadzili 

badania nad agregatowością gleby oraz nad SOM występującą w agregatach glebowych. Puget i inni 

[1998] i McLauchlan i Hobbie [2004] wyodrębniali w glebie makro- ( > 0,2 mm) i mikroagregaty ( < 

0,2  mm).  Li  i  inni  [2006,  2007]  analizowali  trzy  frakcje  agregatów:  gruboziarnistą  (0,1−2  mm), 

drobnoziarnistą (0,05−0,1 mm) i stabilną biologicznie ( < 0,05 mm), które uzyskali przesiewając glebę 

na mokro przez sita 0,1 i 0,05 mm, po wcześniejszym wytrząsaniu jej z wodą destylowaną. Z badań 

Puget  i  innych.  [1998],  Li  i  innych  [2006,  2007]  oraz  Gregorich  i  innych  [2003]  wynika,  że 

makroagregaty są zasobne w młodą i łatwo rozkładającą się materię organiczną. W mikroagregatach 

znajduje się SOM trudno rozkładająca się i jest jej mniej niż w makroagregatach. Według McLauchlan 

i  Hobbie  [2004]  mikroagregaty  zawierają  węgiel,  który  jest  fizycznie  chroniony  przed  rozkładem 

przez  mikroorganizmy.  Six  i  inni  [2000]  porównywali  akumulację  materii  organicznej  w  glebach 

użytkowanych  rolniczo  i  nieużytkowanych.  Stwierdzili,  że  uprawa  konwencjonalna  powoduje 

zmniejszenie  żyzności  i  obniża  zdolność  sekwestracji  węgla.  Zauważyli,  że  w  glebach 

nieużytkowanych  jest  więcej  makroagregatów,  a  materia  organiczna  związana  z  nimi  ma  wolniejsze 

tempo rozkładu, niż ta występująca w makroagregatach gleb użytkowanych jako grunty orne.  

Metody biologiczne frakcjonowania SOM polegają na wykorzystaniu mikroorganizmów − w 

kontrolowanych  warunkach  −  do  oddzielenia  węgla  labilnego  od  węgla  trwałego.  Przyjmuje  się,  że 

mikroorganizmy  najpierw  rozkładają  węgiel  najbardziej  labilny,  który  jest  oznaczany  przez  pomiar 

wydzielanego  CO

2

  [McLauchlan  i  Hobbie  2004].  Za  labilną  część  SOM  uważany  jest  także  węgiel 

zawarty  w  biomasie  mikroorganizmów.  Ilość  tego  węgla  oznacza  się  m.in.  poprzez  określenie  ilości 

biomasy mikroorganizmów w glebie za pomocą metody fumigacji-ekstrakcji [PN-ISO 14240-2].  

 

4.

 

Podsumowanie 

 

 

Poszczególne  frakcje  SOM  występujące  w  glebie  mogą  różnić  się  od  siebie  właściwościami 

fizyko-chemicznymi i ruchliwością w środowisku, a co za tym idzie − biodostępnością [Zbytniewski i 

Buszewski 2001]. Labilna frakcja SOM jest uważana za dobry i czuły wskaźnik zmian zachodzących 

w  glebie,  jej  aktywności  biologicznej,  żyzności  oraz  stabilności  agregatów  w  niej  występujących 

[Leinweber  i  in.  1995,  Haynes  2000,  Li  i  in.  2006].  Wymienione  metody  badań  mogą  różnić  się  w 

ocenie  ilości  poszczególnych  frakcji  SOM,  jednak  wyniki  uzyskiwane  tymi  metodami  są  wysoko 

skorelowane  ze  sobą.  Każdą  z  tych  technik  badawczych  można  zmierzyć  nieco  odmienne  zasoby 

węgla  frakcji  labilnych  SOM,  ponieważ  w  naturze  ich  labilność  jest  efektem  działania  różnych 

czynników  −  enzymów,  substancji  chemicznych  lub  panujących  w  glebie  właściwości  fizycznych. 

Dlatego  dopiero  badania  przeprowadzone  kilkoma  różnymi  metodami  pozwalają  właściwie  ocenić 

udział  frakcji  labilnych  w  glebie.  Collins  [McLauchan  i  Hobbie  2004]  podaje  że  węgiel  frakcji 

labilnych  w  glebie  stanowi  3−8%  całkowitego  węgla  organicznego.  Labilny  węgiel  jest  ważnym 

ź

ródłem energii dla podziemnych organizmów i jest wrażliwym wskaźnikiem zmian zachodzących w 

ś

rodowisku.  Według badań Schulza i innych [2002] na frakcję labilną, zwłaszcza na frakcję lekką i 

łatwo  rozpuszczalną,  istotnie  wpływa  nawożenie.  Metody  służące  do  pomiaru  ilości  węgla  różnych 

frakcji  SOM  w  glebie  mają  duże  znaczenie  w  badaniach  nad  procesami  związanymi  z  przemianą 

materii organicznej i jej akumulacją w glebie, co w przyszłości powinno ułatwić ochronę jej zasobów. 

 

Literatura 

 

Blair  G.,  Lefroy  R.,  Whitbread  A.,  Blair  N.,  Daniel  H.  1998.  The  use  of  a  Carbon  Management 

Index  (CMI)  to  monitor  changes  in  soil  carbon.  Australian  Society  of  Soil  Science, 

www.natres.psu.ac.th/Link/SoilCongress/bdd/symp12/436-t.pdf. 

Bolan  N.S.,  Adriano  D.C.,  De-la-Luz  M.  2004.  Dynamics  and  environmental  significance  of 

dissolved organic matter in soil. 3

rd

 Australian New Zeland Soils Conference, University of Sydney, 

Australia, www.regional.org.au/au/asssi/supersoil2004/pdf/1568_bolann.pdf. 

Cieścińska  B.  2007.  Wykorzystanie  wskaźników  do  oceny  stanu  materii  organicznej  gleb.  Zesz. 

Probl. Post. Nauk Roln., 520, 587−592. 

Gonet S.S. 2007. Ochrona zasobów materii organicznej. [W:] Rola materii organicznej w środowisku. 

Gonet S.S., Markiewicz M. (red.). PTSH, Wrocław, 7−29. 

Gregorich E.G., Beare M.H. 2007. Physically Uncomplexed Organic Matter. W: Soil Sampling and 

Methods  of  Analysis.  Gregorich,  E.G.  and  Carter,  M.R.  CRC  Press,  Inc.  Boca  Raton,  FL,  USA, 

607−615.

 

Gregorich  E.G.,  Beare M.H.,  Stoklas  U.,  St-Georges P. 2003. Biodegradability of soluble organic 

matter in maize-cropped soils. Geoderma ,113, 237−252, 

Haynes  R.J.  2000.  Labile  organic  matter  as  an  indicator  of  organic  matter  quality  in  arable  and 

pastoral soils in New Zealand. Soil Biology and Biochemistry, 32, 211−219. 

Kleszczycki  A.,  Kozakiewicz  A.,  Łakomiec  I.  1967.  Porównanie  metod  stosowanych  w  badaniach 

próchnicy gleb mineralnych. Rocz. Gleb., 17, 229−241. 

Leinweber P., Schulten H.-R., Körschens M. 1995. Hot Water Extracted Organic Matter: chemical 

composition and temporal variations in a long-term field experiment. Biol. Fertil. Soils, 20, 17−23. 

Li X.G., Wang Z.F., Ma Q.F., Li F.M. 2007. Crop cultivation and intensive grazing affect organic C 

pools and aggregate stability in and grassland soil. Soil & Tillage Research, 95, 172−181. 

Li X.G., Li F.M., Rengel Z., Singh B., Wang Z.F. 2006. Cultivation effects on temporal changes of 

organic carbon and aggregate stability in desert soils of Hexi Corridor region in China. Soil & Tillage 

Research, 91, 22−29. 

McLauchlan  K.K.,  Hobbie  S.E.  2004.  Comparison  of  labile  soil  organic  matter  fractionation 

techniques. Soil Science Society of America Journal, 68, 1616–1625. 

PN-ISO  14240-2.  Oznaczanie  ilości  biomasy  mikroorganizmów  w  glebie.  Metoda  fumigacji-

ekstrakcji. 

Puget  P.,  Chenu  C.,  Angers  D.,  Balesdent  J.  1998.  Relation  of  soil  aggregate  dynamics  to  soil 

organic  matter  decomposition.  16.  Congrès  mondial  de  science  du  sol.  Montpellier, 

www.natres.psu.ac.th/Link/SoilCongress/bdd/symp41/601-r.pdf 

Schulz  E.,  Köschens  M.  1998.  Characterization  of  the  decomposable  part  of  soil  organic  matter 

(SOM) and transformation processes by hot water extraction. Eurasian Soil Science., 31, 809−813. 

Schulz  E.,  Travnikova  L.,  Titova  N.,  Kogut  B.,  Korschens  M.  2002.  Influence  of  soil  type  and 

fertilization on accumulation and stabilization of organic carbon in different SOM fractions. Proc.12-

th International soil conservation organization conference, Pekin, 305−308. 

Six J., Elliott E.T., Paustian K. 2000. Soil macroaggregate turnover and microaggregate formation: 

A  mechanism  for  C  sequestration  under  no-tillage  agriculture.  Soil  Biology  and  Biochemistry,  32, 

2099−2103. 

Voroney R.P., Brookes P.C., Beyaert R.P. 2007. Soil Microbial Biomass C, N, P, and S. [W:] Soil 

Sampling  and  Methods  of  Analysis.  Gregorich,  E.G.  and  Carter,  M.R.  CRC  Press,  Inc.  Boca  Raton, 

FL, USA, 637−642. 

Wegner K., Wąśniewska K. 1997. Skład frakcyjny próchnicy czarnych ziem − aspekty metodyczne. 

Humic Subst. Environ., 97, 55−60 

Zbytniewski R., Buszewski B. 2001. Speciation of natural organic carbon in terrestrial system. XVI 

th

 

Ars Separatoria Borówno. 

  

 

 

Adres: 

Uniwersytet Rolniczy w Krakowie im. Hugona Kołłątaja, 

 

Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gleb

 

 31-120 Kraków, Al. Mickiewicza 21, 

 

e-mail: Agnieszka.Jozefowska@ur.krakow.pl