Anetta Siwik-Ziomek, Jan Koper
Katedra Biochemii,
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. J.J. niadeckich, Bydgoszcz
Wst p
Potencjał plonotwórczy gleb silnie zwi zany jest z jej wła ciwo ciami fizyko-chemicznymi i aktywno ci biologiczn . Nawo enie, jako czynnik, który mo e przej ciowo lub trwale zmienia produktywno gleb decyduj co wpływa na te procesy.
Nawo enie jest tak e jednym z najwa niejszych czynników wpływaj cych na szybko reakcji katalizowanych przez enzymy glebowe. Nawo enie organiczne poprzez dostarczenie substratów do reakcji biochemicznych oraz stanowi c ródła w gla dla mikroorganizmów glebowych stymuluje aktywno enzymatyczn gleby. Nawo enie mineralne katalizuje reakcje biochemiczne w glebach, lecz jest te dostarczycielem anionów, których nadmierna koncentracja w rodowisku glebowym mo e prowadzi do hamowania reakcji enzymatycznych [GERMIDA i in. 1992].
Celem pracy była analiza zmian aktywno ci arylosulfatazy i zawarto ci siarki siarczanowej w glebie nawo onej obornikiem i saletr amonow spod uprawy j czmienia jarego.
Materiał i metody
Próbki gleby do bada pobrano z wieloletniego do wiadczenia zało onego na terenie RZD w Grabowie, przez Zakład ywienia Ro lin i Nawo enia IUNG w Puławach. Gleb płow o składzie mechanicznym piasku gliniastego lekkiego zaliczono do kompleksu ytniego bardzo dobrego, klasy bonitacyjnej IVa. Zas tosowano zmianowanie wzbogacaj ce gleb w materi organiczn : ziemniaki, pszenica ozima + mi dzyplon, j czmie jary + wsiewka, koniczyna + trawa. Próbki gleby pobrano trzykrotnie w trakcie sezonu wegetacyjnego j czmienia jarego odmiany Stratus, koniczyny czerwonej odm. Jubilatki oraz kostrzewy czerwonej odm. Cykady w 2003 roku. W do wiadczeniu zastosowano nawo enie obornikiem w dawkach: 0, 20, 40, 60 i 80 t ha-1 oraz saletr amonow w dawkach: N0 - 0, N1 - 30, N2 - 60, N3 - 90 kg N ha-1. Nawozy fosforowe i potasowe stosowano jednakowo w całym do wiadczeniu. Fosfor w dawkach: 24 kg P ha-1 pod ziemniaki, 25 kg P ha-1 pod j czmie jary i mieszank
A. Siwik-Ziomek, J. Koper 216
koniczyny z trawami oraz 21 kg P ha-1 pod pszenic ozim . Potas: 70,5 kg K ha-1 pod j czmie jary, 60 kg K ha-1 pod pszenic ozim , 100 kg K ha-1 pod ziemniaki oraz 91 kg K ha-1 pod mieszank koniczyny z trawami. Aktywno arylosulfatazy oznaczono wg metody TABATABAI i BREMNERA [1970], a siark siarczanow zgodnie z metod Bardsley’a-Lancastera w modyfikacji COMN-IUNG (1960) [BARDLEY, LANCASTER 1960]. Pozostałe parametry gleby oznaczono metodami powszechnie stosowanymi [LITY S KI i in. 1976]. Dla wyników zawarto ci siarki siarczanowej oraz aktywno ci enzymu wyko-nano analiz wariancji z u yciem półprzedziałów ufno ci Tukeya (p = 0,05).
Wyniki i dyskusja
Zawarto w gla organicznego (TOC) w analizowanej glebie mie ciła si w przedziale 7,143 g C kg-1 do 10,13 g C kg-1 i istotnie zale ała od zastosowanego nawo enia (tab. 1). Wzrastaj ce dawki nawozu naturalnego powodowały przyrost w gla organicznego w badanej glebie płowej. Najwi kszy przyrost zawarto ci TOC w glebie stwierdzono w próbkach glebowych pobranych z obiektów nawo onych najwi kszymi dawkami obornika (60 i 80 t ha-1). Podobne wyniki uzyskali MA KOWIAK i EBROWSKI
[1999]. Zawarto azotu ogółem (TN) w badanej glebie płowej wynosiła rednio 0,802 g N kg-1 (tab. 1). Zwi kszanie ilo ci substancji organicznej i saletry amonowej powodowało wzrost zawarto ci azotu w materii organicznej badanej gleby. Stwierdzono małe zró nicowanie warto ci stosunku C : N w badanej glebie. Najszerszy (12) wyst pił w próbkach glebowych pobranych z poletek nawo onych obornikiem w dawce 60 t ha-1 oraz azotem w dawkach 30, 60 i 90 kg ha-1 (tab. 1). Warto tego stosunku wiadczy o przewadze procesów mineralizacji nad immobilizacj azotu w glebie. Warto pH mierzona w 1 mol.dm-3 KCl wynosiła 4,9-5,9 (tab. 1). Odczyn analizowanej gleby był nieco ni szy od optymalnych warunków dla aktywno ci arylosulfatazy (które mieszcz si w przedziale pH od 5,5 do 6,2) [TABATABAI,BREMNER 1970].
Zawarto siarki siarczanowej (VI) mie ciła si w przedziale 15,9-19,4 mg kg-1 i istotnie zale ała od zastosowanego nawo enia oraz terminu pobierania próbek glebowych (tab. 1, rys. 1). W wi kszo ci gleb u ytkowanych rolniczo zawarto siarki siarczanowej w Polsce nie przekracza 25 mg S kg-1 gleby. Najwi cej, bo 70%
powierzchni u ytków rolnych, charakteryzuje si zawarto ci tej frakcji siarki w granicach 5,0-20,0 mg kg-1 [LIP I S KI i in. 2003]. Ilo tej frakcji siarki w analizowanej glebie płowej wynosiła rednio 17,4 mg kg-1, co klasyfikuje j do gleb o wysokiej zawarto ci S-SO42_ i gwarantuje dobre zaopatrzenie ro lin w ten pierwiastek [LIPI SKI i in. 2003]. Stwierdzono wzrost zawarto ci siarki siarczanowej w badanej glebie płowej wraz ze zwi kszaniem dawki obornika (tab. 1). Najwi kszy przyrost zawarto ci tej frakcji siarki stwierdzono w glebie pobranej z obiektów nawo onych nawozem naturalnym w dawce 80 t ha-1 i 60 t ha-1, gdzie uzyskano odpowiednio 7 i 8% przyrost zawarto ci siarki siarczanowej w porównaniu do obiektu nienawo onego obornikiem.
Nawo enie saletr amonow tak e powodowało kumulacj S-SO42_ w badanej glebie.
Najwi ksz jej zawarto ( rednio 17,7 mg S-SO42_ kg-1 i 17,6 mg S-SO42_ kg-1) stwierdzono w próbkach glebowych pobranych z obiektów nawo onych azotem w najwy szych dawkach 60 kg N ha-1 i 90 kg N ha-1 (tab. 1).
WPŁYW NAWO ENIA OBORNIKIEM I SALETR AMONOW ... 217 Zawarto przyswajalnej dla ro lin frakcji siarki w sezonie wegetacyjnym j czmienia jarego stopniowo zwi kszała si . Najwi ksz ilo S-SO42
_ stwierdzono w próbkach glebowych pobranych w trzecim terminie (29,33 mg S-SO42
_ kg-1). Zawarto tej frakcji siarki w próbkach glebowych pobranych w ostatnim terminie była wy sza o 37% od ilo ci oznaczonej w próbkach glebowych pobranych w maju (rys. 1).
21.05.03. 16.07.03. 17.09.03. 4
18,366 21,916 29,333
S-SO42- mg.kg-1
0,255 0,260 0,265 0,270 0,275 0,280 0,285 0,290 0,295
ArylosulfatazaM pNP g-1. h-1
S-SO4 Arylosulfataza
Rys. 1. Zawarto siarki siarczanowej (VI) i aktywno arylosulfatazy w glebie spod uprawy j czmienia jarego
Fig. 1. The content of sulphate sulphur (VI) and arylsulphatase activity in soil for spring barley, cultivation
Aktywno arylosulfatazy tak e pozostawała w cisłej zale no ci od dawek nawozów i terminu pobierania próbek gleb i wahała si w granicach od 0,201 do 0,388 M pNP g-1h-1. Najwi ksz aktywno badanego enzymu powodowała dawka obornika w ilo ci 60 t ha-1. Po zastosowaniu najwy szej dawki nawozu naturalnego stwierdzono obni enie aktywno ci arylosulfatazy o ok. 5%. Zastosowanie nawozu azotowego wpłyn ło na stopniowe zmniejszenie aktywno ci arylosulfatazy w badanej glebie, w porównaniu do obiektu nienawo onego, w którym stwierdzono najwy sz aktywno badanego enzymu ( rednio 0,306 M pNP g-1h-1), (tab. 1). Wyniki wskazuj na hamuj ce działanie saletry amonowej na aktywno arylosulfatazy. Negatywny wpływ jonów (NO3_, NO2_, PO43_, SO42_, Cl_) na aktywno enzymatyczn gleby był obserwowany w innych badaniach [DICK i in. 1988; GANES HAMURTHY, NIELSEN 1990;
GERMIDA i in. 1992]. Stwierdzono du dynamik aktywno ci enzymu w sezonie wegetacyjnym j czmienia jarego, kiedy to najwi ksz aktywno arylosulfatazy oznaczono na pocz tku sezonu wegetacyjnego, nast pnie 10% spadek aktywno ci w lipcu i stopniowy wzrost pod koniec okresu wegetacyjnego ziemniaka (rys. 1).
Uzyskano istotne współczynniki korelacji pomi dzy aktywno ci badanego enzymu i zawarto ci siarki siarczanowej (rp=0,05=0,20) a zawarto ci w gla orga-nicznego (rp=0,05=0,31) i azotu ogółem (rp=0,05=0,46), które wiadcz o zale no ci pomi dzy tymi parametrami.
Wnioski
A. Siwik-Ziomek, J. Koper 218
1. Badana gleba płowa wykazywała wysok zasobno w siark ( rednio 17,4 mg kg-1) dzi ki czemu uwzgl dnione w zmianowaniu ro liny powinny by dobrze zaopatrzone w ten biopierwiastek.
2. Najwi ksz aktywno arylosulfatazy oraz wysok zawarto ci siarki siarczanowej (VI) stwierdzono przy nawo eniu obornikiem na poziomie 60 t ha-1.
3. Zmniejszenie aktywno ci arylosulfatazy przy wzrastaj cych dawkach saletry amonowej oraz wysokim poziomie zawarto ci siarki siarczanowej (VI) wskazuje na inaktywuj cy wpływ jonów azotanowych oraz siarczanowych (VI) na aktywno tego enzymu w badanej glebie.
Literatura
BARDSLEY C.E., LANCAS TER J.D. 1960. Determination of reserve sulfur and soluble sul-fates in soil. Soil Soc. Am. Proc. 24: 265-268.
DICK R.P., MYROL D.D., KERLE E.A. 1988. Microbial biomass and soil enzymes activities in compacted and rehabilitated skid trail soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 52: 512-516.
GANESHAMURTHY A.N., NIELSEN N.E. 1990. Arylsulphatase and the biochemical miner-alization of soil organic sulphur. Soil Biol. Biochem. 22(8): 1163-1165.
GERMIDA J.J., WAINWRIGHT M., GUPTA V.V.S.R. 1992. Biochemistry of sulphur cycling in soil. Soil Biochem. 7: 1-53.
LIPI S KI W., TERELAK H., MOTOWICKA-TERELAK T. 2003. Propozycja liczb granicznych zawarto ci siarki siarczanowej w glebach mineralnych na potrzeby doradztwa nawo-zowego. Rocz. Glebozn. LIV(3): 79-84.
LITY SKI T., JURKOWSKA H., GORLACH E. 1976. Analiza chemiczno-rolnicza. PWN Warszawa: 149 ss.
MA KOWIAK CZ., EBROWSKI J. 1999. Wpływ nawo enia obornikiem doboru ro lin w zmianowaniu na zawarto w glebie w gla organicznego i azotu ogółem. Zesz. Probl.
Post. Nauk Roln. 465: 341-351.
TABATABAI M.A., BREMNER J.M. 1970. Factors affecting soil arylsulfatase activity. Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 34: 427-429.
Słowa kluczowe: gleba, arylosulfataza, siarka siarczanowa (VI), nawo enie
Streszczenie
Badano wpływ zró nicowanych dawek obornika (0, 20, 40, 60 i 80 t ha-1) i azotu mineralnego (0, 30, 30, 90 kg ha-1) na aktywno arylosulfatazy i siarki siarczanowej (VI) w glebie w trakcie uprawy j czmienia jarego. Aktywno arylosulfatazy oznaczono wg metody Tabatabai i Bremnera, a zawarto ci siarki siarczanowej (VI) wg metody Bardsley’a-Lancastera. Stwierdzono istotny wpływ nawo enia zarówno obornikiem, jak i azotem mineralnym na zmiany aktywno ci badanego enzymu i zawarto ci siarki siarczanowej. Aktywno arylosulfatazy i zawarto siarki siarczanowej (VI) w glebie zmieniały si w sezonie wegetacyjnym j czmienia.
WPŁYW NAWO ENIA OBORNIKIEM I SALETR AMONOW ... 219 EFFECT OF FERTILIZATION WITH FARMYARD MANURE
AND AMONIUM NITRATE ON THE ACTIVITY OF ARYLSULPHATASE AND THE CONTENT OF SULPHATE SULPHUR IN SOIL FROM UNDER SPRING BARLEY (Hordeum vulgare L.) CULTIVATION
Anetta Siwik-Ziomek, Jan Koper Department of Biochemistry
University of Technology and Life Sciences, Bydgoszcz
Key words: soil, arylsulphatase, sulphate sulphur (VI), fertilization
Summary
The activity of arylsulphatase determined according to Tabatabai and Bremner and sulphate (VI) sulphur content assayed as according to Bardsley and Lancaster were studied in soil for spring barley cultivation fertilized with varied doses of farmyard manure (0, 20, 40, 60 and 80 t ha-1) and mineral nitrogen (0, 30, 60, 90 kg ha-1). A significant effect of both experimental factors on the enzyme activity and of sulphate (VI) sulphur content was found. Both studied parameters changed over the spring barley vegetation period.
Dr in . Anetta Siwik-Ziomek Katedra Biochemii
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy 85-029 BYDGOSZCZ
ul. Bernardy ska 6
e-mail: ziomek@.utp.edu.pl
Zawarto w gla organicznego, azotu ogółem, warto stosunku C : N oraz zawarto aktywno arylosulfatazy i pH w badanej glebie
The content of organic carbon, total nitrogen, value of the C : N ratio
and the content of sulphate sulphur (VI) and the activity of arylsulphatase and pH in the soil under Obornik
(I czynnik) FYM (I factor)
(t ha-1)
Nawo enie azotowe (II czynnik); Nitrogen fertilization ( (kg N ha- 1)
ZES ZYTY PR OB LEMOWE POST PÓW NAUK ROLNICZYCH 2009 z. 538: 221-229