Robert Biczak
2, Barbara Pawłowska
21 Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie
2 Akademia im. Jana Długosza w Częstochowie
Streszczenie. Jednym ze sposobów częściowego zmniejszenia deficytu wody, szczegól-nie na glebach lekkich, może być zastosowaszczegól-nie supersorbentów polimerowych powodu-jących zwiększenie retencji wodnej i poprawiapowodu-jących strukturę gleby. Celem podjętych badań było określenie oddziaływania AgroHydroGelu na aktywność enzymów glebo-wych (dehydrogenaz i fosfataz), a także na wybrane parametry biochemiczne w siewkach pszenicy ozimej odmiany Skagen (aktywność katalazy i peroksydazy, zawartość polife-noli ogółem oraz zawartość barwników asymilacyjnych). Doświadczenie polowe zało-żono na piasku gliniastym, do którego wprowadzono AgroHydroGel w ilościach odpo-wiadających dawkom sorbentu dla gleb o bardzo dużej przepuszczalności (1,19 g·kg–1), dużej przepuszczalności (1,59 g·kg–1)i średniej przepuszczalności (1,99 g·kg–1). Na pod-stawie przeprowadzonych badań, stwierdzono istotne zmiany oznaczanych parametrów biochemicznych w glebie i siewkach pszenicy ozimej. Spośród oznaczanych enzymów glebowych największe zmiany wystąpiły w przypadku dehydrogenaz. Z kolei w siew-kach pszenicy ozimej zaobserwowano głównie stymulację aktywności katalazy, inhibi-cję aktywności peroksydazy oraz wzrost zawartości barwników asymilacyjnych.
Słowa kluczowe: AgroHydroGel, aktywność enzymatyczna, barwniki asymilacyjne, gle-ba, pszenica ozima, wskaźnik oporności
nr 587, 2016, 41–49
martyna.snioszek@zut.edu.pl
© Copyright by Wydawnictwo SGGW
42 M. Śnioszek i inni
Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych WSTĘP
W warunkach klimatycznych Polski coraz większym problemem staje się gospoda-rowanie niewielkimi zasobami wody w produkcji roślinnej [Kosterna i in. 2012]. Os-trowski i inni [2008] podają, że z 50% prawdopodobieństwem na terenie Polski mogą wystąpić niedobory opadów sięgające nawet 120 mm. W przypadku zbóż ozimych tak duże niedobory opadów mogą spowodować obniżenie plonu o 5–21%. Alternatywą dla instalowania kosztownych systemów nawadniających jest stosowanie supersorbentów polimerowych – hydrożeli – związków charakteryzujących się dużymi zdolnościami magazynowania wody [Kosterna i in. 2011]. Hydrożele mają właściwości łączenia czą-stek elementarnych i mikroagregatów w wodoodporne agregaty glebowe, dzięki czemu mogą one kształtować zagęszczenie gleby i właściwości wodno-powietrzne [Paluszek i Żembrowski 2008]. W glebach z dodatkiem hydrożeli ulegają poprawie warunki po-wietrzno-wodne, kształtujące odpowiedni dla roślin klimat glebowy [Owczarzak i in.
2006].
Jednym z najlepszych wskaźników określenia stanu ekochemicznego gleby jest oce-na aktywności enzymatycznej. Wszelkie zmiany w środowisku glebowym mogą skutko-wać powstawaniem nadmiernej ilości reaktywnych form tlenu w roślinach uprawnych, co w efekcie może prowadzić do zmian w podstawowych procesach metabolicznych [Demidchik 2015].
Celem podjętych badań było określenie oddziaływania różnych dawek supersorben-tu polimerowego na aktywność fosfatazową i dehydrogenazową gleby lekkiej, a także aktywność katalazy, peroksydazy i zawartość polifenoli ogółem oraz barwników asy-milacyjnych w siewkach pszenicy ozimej.
MATERIAŁ I METODY
Doświadczenie wazonowe w warunkach kontrolowanych założono na próbkach piasku gliniastego, pobranych z poziomu ornopróchniczego gleb rdzawych typowych RSD w Lipniku (woj. zachodniopomorskie). Części ziemiste materiału glebowego podzielono na 1 kg naważki i dodano do nich AgroHydroGelu (producent Agroidea) w dawkach 1,19; 1,59 i 1,99 g·kg–1, co odpowiada ilościom sorbentu dla gleb o bardzo dużej przepuszczalności, dużej przepuszczalności i średniej przepuszczalności. Agro-HydroGel (AHG) jest z chemicznego punktu widzenia czystym, usieciowionym poli-akrylanem potasu, wytwarzanym na drodze polimeryzacji rodnikowej, który przyjmuje i utrzymuje wodę o masie 300 do 500 razy większej od własnej. Tak przygotowany-mi próbkaprzygotowany-mi napełniano wazony, do których wysiano po 15 nasion pszenicy odprzygotowany-mia- odmia-ny Skagen (Triticum aestivum L. cv. Skagen). Każda kombinacja została wykonana w trzech powtórzeniach. Punktem odniesienia była gleba bez dodatku AHG i rośliny w niej rosnące. Co drugi dzień próbki podlewano 25 cm3 wody destylowanej. W trakcie trwania doświadczenia próbki były oświetlane lampą sodową Son-T-Agro-400W firmy Philips, o natężeniu promieniowania na poziomie podłoża 90 μE·m2·s–1 PAR (radiacji aktywnej fotosyntetycznie). Fotoperiodyzm został ustalony na 12 godzin dnia i nocy.
Próbki glebowe pobierano w 1., 7., 14., 21. oraz 28. dniu doświadczenia i oznaczono
w nich spektrofotometrycznie aktywność fosfataz: kwaśnej (EC 3.1.3.2) i zasadowej (EC 3.1.3.1) metodą Tabatabaia i Bremnera [1969] oraz aktywność dehydrogenaz (EC 1.1.1.x) metodą Thalmanna [1968]. Z kolei w 14., 21. i 28. dniu doświadczenia wyko-nano w częściach nadziemnych roślin analizy spektrofotometryczne aktywności kata-lazy (EC 1.11.1.6) metodą Lücka [1963], peroksydazy (EC 1.11.1.7) metodą Chance’a i Maehly’ego [1955] oraz zawartości polifenoli ogółem [Yu i in. 2002], a także bar-wników asymilacyjnych (chlorofilu a, chlorofilu b i karotenoidów) metodą Arnona i innych [1956] w modyfikacji Lichtenthalera i Wellburna [1983]. Do oznaczeń został użyty spektrofotometr UV-1800 firmy Shimadzu.
Otrzymane wyniki opracowano statystycznie przy użyciu jednoczynnikowej anali-zy wariancji. Najmniejsze istotne różnice (NIR) obliczono według procedury Tukeya przy poziomie istotności p <0,05. Analizy wykonano niezależnie w każdym terminie pomiaru. Do analiz wykorzystano program Statistica 12.5 firmy StatSoft oraz arkusz kalkulacyjny Excel 2010.
Na podstawie wartości średnich ze wszystkich terminów pomiarów obliczono rów-nież wskaźniki oporności oznaczanych parametrów, zgodnie ze wzorem zaproponowa-nym przez Orwin i Wardle’a [2004]: RS = 1-(2|D|/(C+|D|)), gdzie: RS – wskaźnik opor-ności, C – wartość parametru w obiekcie kontrolnym, D – różnica między wartością parametru w obiekcie kontrolnym i obiekcie poddanym działaniu supersorbentu.
WYNIKI I DYSKUSJA
Wprowadzenie supersorbentu spowodowało w większości terminów pomiarów istotny statystycznie spadek aktywności dehydrogenaz. Największa inhibicja po apli-kacji dawki 1,19 g·kg–1 wystąpiła w 21. dniu doświadczenia (23,64%). Większe dawki AHG obniżały aktywność dehydrogenaz w trakcie trwania całego doświadczenia na po-ziomie 13,10–51,02% dla dawki 1,59 g·kg–1 oraz 7,58–48,37% dla dawki 1,99 g·kg–1. Aktywność fosfatazy kwaśnej w glebie była głównie istotnie statystycznie inhibowa-na po aplikacji supersorbentu. Dodatek AHG w dawkach 1,19 i 1,59 g·kg–1 w naj-większym stopniu obniżył aktywność enzymu w 1. dniu doświadczenia (odpowiednio o 16,14 i 29,87%), a w dawce 1,99 g·kg–1 w 7. dniu doświadczenia (o 15,08%). Z kolei aktywność fosfatazy alkalicznej podlegała nieregularnym zmianom w trakcie trwania doświadczenia. Największą stymulację aktywności enzymu odnotowano w 7. dniu doświadczenia w glebie z dodatkiem supersorbentu w dawce 1,99 g·kg–1 (54,02%), a największą inhibicję w 21. dniu doświadczenia po wprowadzeniu dawki 1,19 g·kg–1 (41,50%) (tab. 1).
Obliczone średnie wartości wskaźników oporności (RS) dla enzymów glebowych wykazały, że największe zmiany po wprowadzeniu do gleby supersorbentu, zwłaszcza w dawkach 1,59 i 1,99 g·kg–1, wystąpiły w aktywności dehydrogenaz: wartości RS wyno-siły odpowiednio: 0,83, 0,47 i 0,48. W przypadku fosfatazy kwaśnej (RS od 0,79 do 0,84) i fosfatazy alkalicznej (RS od 0,61 do 0,69) zaobserwowany efekt był mniejszy (rys. 1).
Zmiany aktywności enzymatycznej gleby wynikają najprawdopodobniej ze zdolno-ści gromadzenia przez AHG znacznych ilozdolno-ści wody. Makowska i inni [2005] wykazali, że dodatek supersorbentu polimerowego do czarnej ziemi w dawce 3 g·dm–3 zwiększył
44 M. Śnioszek i inni
Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych Tabela 1. Aktywność enzymów w glebie z dodatkiem AgroHydroGelu
Table 1. Activity of enzymes in soil treated with AgroHydroGel Dawka AHG
AHG dose [g·kg–1]
Dzień doświadczenia Day of experiment
1 7 14 21 28
Dehydrogenazy [mg TPF·kg–1 s.m.·16 h–1] Dehydrogenases [mg TPF·kg–1 d.m.·16 h–1]
0 5,51 a 13,46 a 37,10 a 59,13 a 51,06 a
1,19 5,20 a 13,42 a 36,54 a 45,15 b 41,03 b
1,59 3,32 c 9,95 c 32,24 b 28,96 d 33,26 c
1,99 4,56 b 12,44 b 33,37 b 35,97 c 26,36 d
Fosfataza kwaśna [mg p-NP·kg–1 s.m.·h–1] Acid phosphatase [mg p-NP·kg–1 d.m. h–1]
0 192,27 a 196,23 a 195,62 a 199,62 a 194,18 b
1,19 161,23 c 200,80 a 165,46 b 198,67 a 229,75 a
1,59 138,34 d 202,63 a 166,98 b 207,50 a 177,64 c
1,99 179,78 b 166,63 b 198,97 a 179,47 b 178,86 c
Fosfataza alkaliczna [mg p-NP·kg–1 s.m.·h–1] Alkaline phosphatase [mg p-NP·kg–1 d.m. h–1]
0 49,06 b 53,02 c 48,75 b 67,95 a 69,47 c
1,19 43,88 c 65,21 b 50,58 ab 39,75 c 92,94 a
1,59 56,98 a 45,71 d 47,23 b 43,88 c 81,36 b
1,99 37,78 d 81,66 a 56,07 a 59,42 b 81,35 b
Wartości oznaczone jednakowymi literami dla enzymu w każdym dniu doświadczenia nie różnią się istotnie na poziomie p <0,05.
TPF – trifenyloformazan, p-NP – p-nitrofenol
Values denoted by the same letters for enzyme on every day of experiment do not differ statistically at level p < 0.05.
TPF – triphenylformazan, p-NP – p-nitrophenol.
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
DHA Pac Pal
RS
1,19 g 1,59 g 1,99 g
Rys. 1. Współczynniki oporności (RS) enzymów w glebie z dodatkiem AgroHydroGelu (DHA – dehydrogenazy, Pac – fosfataza kwaśna, Pal – fosfataza alkaliczna)
Fig. 1. Resistance indices (RS) of enzymes in soil treated with AgroHydroGel (DHA – dehydro-genases, Pac – acid phosphatase, Pal – alkaline phosphatase)
podczas okresu wegetacyjnego zawartość procentową wody w glebie średnio o 2,5%, a w dawce 6 g g·dm–3 o 4,7%. Odpowiednie dane dla gleby piaszczystej wynosiły 1,4 i 2,9%. Badania Nowak i Kąklewskiego [2003] wykazały największą aktywność dehydrogenaz, fosfataz oraz reduktazy azotanowej przy wilgotności gleby 60% mak-symalnej pojemności wodnej. Borowik i Wyszkowska [2016] stwierdziły natomiast, że dehydrogenazy, katalaza, ureaza, fosfatazy, β-glukozydaza oraz arylosulfataza wykazy-wały maksymalną aktywność przy wilgotności 20% maksymalnej pojemności wodnej.
Geisseler i inni [2012] także odnotowali większą aktywność enzymatyczną gleby przy małym uwilgotnieniu.
Aktywność katalazy w siewkach pszenicy ozimej rosnącej w glebie z dodatkiem su-persorbentu w trakcie trwania całego doświadczenia była istotnie statystycznie większa niż w roślinach kontrolnych. W kolejnych terminach pomiarów największa stymulacja aktywności enzymu wystąpiła w 14. i 21. dniu doświadczenia przy dawce 1,99 g·kg–1 (odpowiednio: 34,26 i 51,48%), a w 28. dniu doświadczenia przy dawce 1,19 g·kg–1 (49,56%). Aktywność peroksydazy w dwóch pierwszych terminach pomiarów uległa istotnemu statystycznie obniżeniu w siewkach rosnących w glebie z dodatkiem AHG w dawkach 1,59 i 1,99 g·kg–1 (w 14. dniu doświadczenia odpowiednio o 48,00 i 24,23%, a w 21. dniu doświadczenia o 14,65 i 16,39%). W ostatnim dniu doświadczania wy-kazano inhibicję aktywności peroksydazy pod wpływem dawki 1,19 g·kg–1 (12,00%) i 1.99 g·kg–1 (14,78%), podczas gdy w siewkach rosnących w glebie z subersorbentem w dawce 1,59 g·kg–1 wystąpiła stymulacja aktywności enzymu (14,53%) (tab. 2).
Tabela 2. Aktywność enzymów antyoksydacyjnych w siewkach pszenicy ozimej rosnących w gle-bie z dodatkiem AgroHydroGelu
Table 2. Activity of antioxidant enzymes in seedlings of winter wheat grown in soil treated with AgroHydroGel
Dawka AHG AHG dose
[g·kg–1]
Dzień doświadczenia Day of experiment
14 21 28
Katalaza [mmol H2O2·kg–1 św.m.·min–1] Catalase [mmol H2O2·kg–1 f.w.·min–1]
0 1,46 c 1,01 d 1,15 c
1,19 1,81 b 1,45 b 1,72 a
1,59 1,82 b 1,32 c 1,49 b
1,99 1,96 a 1,53 a 1,73 a
Peroksydaza [mmol purpurogaliny·kg–1 św.m.·min–1] Peroxidase [mmol purpurogaline·kg–1 f.w.·min–1]
0 21,21 a 17,75 a 15,83 b
1,19 21,46 a 18,40 a 13,93 c
1,59 11,03 c 15,15 b 18,13 a
1,99 16,07 b 14,84 b 13,49 c
Wartości oznaczone jednakowymi literami dla enzymu w każdym dniu doświadczenia nie różnią się istotnie na poziomie p <0,05.
Values denoted by the same letters for enzyme on every day of experiment do not differ statistically at level p <0.05.
46 M. Śnioszek i inni
Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych Średnie wartości współczynników oporności enzymów antyoksydacyjnych w siew-kach pszenicy ozimej wykazały największe zmiany katalazy w siewsiew-kach po wprowa-dzeniu supersorbentu w dawkach 1,19 g·kg–1 (RS = 0,45) oraz 1,99 g·kg–1 (RS = 0,48).
Aktywność peroksydazy była najbardziej modyfikowana przez dodatek AHG w daw-kach 1,59 g·kg–1 oraz 1,99 g·kg–1 (RS = 0,60) (rys. 2). Xiang i inni [2012] stwierdzili, że katalaza i peroksydaza są bardzo dobrymi wskaźnikami stresu wodnego – zarówno suszy, jak i nadmiernej ilości wody w glebie. Wyniki otrzymane przez Islam i innych [2011] wykazały spadek aktywności katalazy, peroksydazy, dysmutazy ponadtlenko-wej oraz reduktazy glutationoponadtlenko-wej w liściach owsa po zastosowaniu supersorbentu po-limerowego do gleby z deficytem wody. Podobne wyniki uzyskali Mao i inni [2011]
w roślinach kukurydzy.
Zawartość barwników asymilacyjnych w siewkach rosnących w glebie z AHG była zazwyczaj większa niż w roślinach kontrolnych. Największe podwyższenie chloro-filu stwierdzono w 28. dniu doświadczenia po aplikacji dawki 1,59 g·kg–1 (45,43%), a chlorofilu b oraz karotenoidów – w 21. dniu doświadczenia, również po dodaniu dawki 1,59 g·kg–1 (odpowiednio 74,37 i 50,31%) (tab. 3).
Tabela 3. Zawartość barwników asymilacyjnych w siewkach pszenicy ozimej rosnących w glebie z dodatkiem AgroHydroGelu
Table 3. Content of pigments in seedlings of winter wheat grown in soil treated with AgroHy-droGel
Chlorophyll a [mg·kg–1 f.w.]
0 1172,10 bc 1032,23 c 1048,02 d
1,19 1142,09 c 1149,27 b 1242,99 c
1,59 1195,20 ab 1405,84 a 1524,11 a
1,99 1222,38 a 1145,01 b 1444,72 b
Chlorofi l b [mg·kg–1 św.m.]
Chlorophyll b [mg·kg–1 f.w.]
0 433,34 b 349,37 c 414,83 c
1,19 400,11 c 473,09 b 438,85 c
1,59 439,98 b 609,19 a 634,05 a
1,99 464,15 a 458,03 b 515,78 b
Karotenoidy [mg·kg–1 św.m.]
Carotenoids [mg·kg–1 f.w.]
0 654,93 a 475,41 d 549,97 b
1,19 567,20 b 572,41 b 568,50 b
1,59 557,29 b 714,61 a 642,41 a
1,99 661,63 a 534,82 c 643,18 a
Wartości oznaczone jednakowymi literami dla oznaczanych związków w każdym dniu doświadczenia nie róż-nią się istotnie na poziomie p <0,05.
Values denoted by the same letters for measured compounds on every day of experiment do not differ statisti-cally at level p <0.05.
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
CAT POX Phe Chl a Chl b Car
RS
1,19 g 1,59 g 1,99 g
Rys. 2. Współczynniki oporności (RS) parametrów biochemicznych w siewkach pszenicy ozimej rosnących w glebie z dodatkiem AgroHydroGelu (CAT – katalaza, POX – peroksydaza, Phe – polifenole ogółem, Chl a – chlorofi l a, Chl b – chlorofi l b, Car – karotenoidy) Fig. 2. Resistance indices (RS) of biochemical parameters in seedlings of winter wheat grown in
soil treated with AgroHydroGel (CAT – catalase, POX – peroxidase, Phe – total polyphe-nols, Chl a – chlorophyll a, Chl b – chlorophyll b, Car – carotenoids)
Na podstawie obliczonych wartości średnich współczynników oporności stwierdzono największe zmiany polifenoli ogółem po wprowadzeniu do gleby supersorbentu w daw-ce 1,99 g·kg–1 (RS = 0,34), a barwników asymilacyjnych po aplikacji AHG w dawce 1,59 g·kg–1 (RS dla chlorofilu a, chlorofilu b i karotenoidów wynosił odpowiednio 0,64, 0,53 i 0,58) (rys. 2). Wielu autorów stwierdziło, że zastosowanie supersorbentów polime-rowych niweluje negatywne oddziaływanie suszy na zawartość barwników asymilacyj-nych w różasymilacyj-nych gatunkach roślin [Beig i in. 2014, Tongo i in. 2014].
WNIOSKI
1. Zastosowanie AgroHydroGelu spowodowało istotne zmiany aktywności enzyma-tycznej w glebie lekkiej. Spośród oznaczanych enzymów największe zmiany wystąpiły w aktywności dehydrogenaz.
2. Wprowadzenie do gleby AgroHydroGelu wywołało głównie stymulację aktywno-ści katalazy i inhibicję aktywnoaktywno-ści peroksydazy w siewkach pszenicy ozimej, co może wskazywać na wystąpienie w nich stresu oksydacyjnego.
3. Zawartość barwników asymilacyjnych w siewkach pszenicy ozimej pod wpływem AgroHydroGelu uległa podwyższeniu w stosunku do roślin kontrolnych.
LITERATURA
Arnon D.J., Allen M.B., Whatley F., 1956. Photosynthesis by isolated chloroplast. IV General concept and comparison of three photochemical reactions. Biochim. Biophys. Acta 20, 449–461.
48 M. Śnioszek i inni
Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych Beig A.V.G., Neamati S.H., Tehranifar A., Emami H., 2014. Evaluation of chlorophyll fluorescence
and biochemical traits of lettuce under drought stress and super absorbent or bentonite application. J. Stress Physiol. Biochem. 10 (1), 301–315.
Borowik A., Wyszkowska J., 2016. Soil moisture as a factor affecting the microbiological and bio-chemical activity of soil. Plant Soil Environ. 62 (6), 250–255.
Chance B., Maehly A.C., 1955. Assay of catalase and peroxidases. Meth. Enzymol. 2, 764–775.
Demidchik V., 2015. Mechanisms of oxidative stress in plants: From classical chemistry to cell biology. Environ. Exp. Bot. 109, 212–228.
Geisseler D., Joergensen R.G., Ludwig B., 2012. Potential soil enzyme activities are decoupled from microbial activity in dry residue-amended soil. Pedobiologia 55, 253–261.
Islam M.R., Xue X., Mao S., Ren C., Eneji A.E., Hu Y., 2011. Effects of water-saving superab-sorbent polymer on antioxidant enzyme activities and lipid peroxidation in oat (Avena sativa L.) under drought stress. J. Sci. Food Agric. 91 (4), 680–686.
Kosterna E., Zaniewicz-Bajkowska A., Rosa R., Franczuk J., 2011. The effect of AgroHydroGel and irrigation on Kohlrabi cv ‘Oasis F1’ yields. Acta Sci. Pol., Hortorum Cultus 10 (3), 53–61.
Kosterna E., Zaniewicz-Bajkowska A., Rosa R., Franczuk J., 2012. Wpływ AgroHydroGelu na plonowanie i wybrane elementy wartości odżywczej trzech odmian kalarepy. Infrastr.
Ekol. Ter. Wiej. 2 (3), 17–30.
Lichtenthaler H.K., Wellburn A.R., 1983. Determinations of total carotenoids and chlorophyll a and b of leaf extracts in different solvents. Biochem. Soc. Trans. 11, 591–592.
Lück H., 1963. Catalase. W: Methods of enzymatic analysis. Red. H.-U. Bergmeyer. Chemie, New York i London, 885–888.
Makowska M., Borowski E., Ziemba A., 2005. Wpływ dodatku Ekosorbu do gleby na produktywno oraz zawartość N, P, K i Ca w liściach i korzeniach roślin truskawki. Ann. UMCS Sect.
EEE 15, 17–28.
Mao S., Islam M.R., Hu Y., Qian X., Chen F., Xue X., 2011. Antioxidant enzyme activities and lipid peroxidation in corn (Zea mays L.) following soil application of superabsorbent polymer at different fertilizer regimes. Afr. J. Biotechnol. 10 (49), 10000–10008.
Nowak J., Kąklewski K., 2003. Wpływ różnych warunków przechowywania gleby na zmiany ak-tywności wybranych enzymów. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 492, 225–232.
Ostrowski J., Łabędzki L., Kowalik W., Kanecka-Geszke E., Kasperska-Wołowicz W., Smarzyń-ska K., Tusiński E., 2008. Atlas niedoborów wodnych roślin uprawnych i użytków zielonych w Polsce. Wyd. IMUZ, Falenty – Warszawa, 19–32.
Owczarzak W., Kaczmarek Z., Szukała J., 2006. Wpływ hydrożelu Stockosorb na wybrane wła-ściwości strukturotwórcze gleby płowej i czarnej ziemi. J. Res. Appl. Agric. Engin. 3, 55–61.
Orwin K.H., Wardle D.A., 2004. New indices for quantifying the resistance and resilience of soil biota to exogenous disturbance. Soil Biol. Biochem. 36, 1907–1912.
Paluszek J., Żembrowski W., 2008. Improvement of water-air properties of eroded soils in a loess landscape after the application of agrohydrogel. Ann. Warsaw Univ. of Life Sci. – SGGW, Land Reclam. 39, 85–93.
Tabatabai M.A., Bremner J.M., 1969. Use of p-nitrophenyl phosphate for assay soil phosphatase activity. Soil Biol. Biochem. 1 (4), 307–310.
Thalmann A., 1968. Zur Methodik der Bestimmung der Dehydrogenaseaktivität im Boden mittels Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC). Landwirtsch. Forsch. 21, 249–258.
Tongo A., Mahdavi A., Sayad E., 2014. Effect of superabsorbent polymer aquasorb on chlorophyll, antioxidant enzymes and some growth characteristics of Acacia victoriae seedlings under drought stress. Ecopersia 2 (2), 571–583.
Xiang J., Jiang A.N., Fang Y.P., Huang L.B., Zhang H., 2012. Effects of soil water gradient on stress-resistant enzyme activities in Phragmites australis from Yellow River delta. Proc.
Environ. Sci. 13, 2464–2468.
Yu L., Haley S., Perret J., Harris M., Wilson J., Qian M., 2002. Free radical scavenging properties of wheat extracts. J. Agric. Food Chem. 50, 1619–1624.
EFFECT OF SUPERSORBENT POLYMER ON SOME BIOCHEMICAL PARAMETERS IN SOIL AND SEEDLINGS OF WINTER WHEAT (TRICTICUM AESTIVUM L.)
Summary. Supersorbent polymer application may be a way to partial reduction of water deficit, especially in sandy soils. It causes an increase in water retention, at the same time improving soil structure. The aim of this study was to determine the impact of AgroHydroGel on the activity of soil enzymes (dehydrogenases and phosphatases), as well as on selected biochemical parameters in seedlings of winter wheat cv. Skagen (activity of catalase and peroxidase and content of total polyphenols and assimilation pigments). The pot experiment was carried out on soil material taken from the topsoil of Brunic Arenosol in Agricultural Experimental Station in Lipnik, located in the West Pomeranian District, Poland. According to the classification of the United States Department of Agriculture, it was soil with a granulometric composition of loamy sand, with Corg content of 8.7 g·kg–1. AgroHydroGel was added to the soil samples in amounts appropriate to doses for soils of a very high permeability (1.19 g·kg–1), high permeability (1.59 g·kg–1) and medium permeability (1.99 g·kg–1). A monocotyledonous plant, winter wheat (Triticum aestivum L.) cv. Skagen, was used in the experiment. Seeds of the plant, originating from the same source, were sown into a plastic plant pots that were filled with reference soil and soil thoroughly mixed with the studied supersorbent. Soil samples were collected on days 1, 7, 14, 21 and 28, and activities of acid phosphatase (EC 3.1.3.2), alkaline phosphatase (EC 3.1.3.1) and dehydrogenases (EC 1.1.1.x) were determined. Moreover, in winter wheat seedlings, analyses of catalase (EC 1.11.1.6), peroxidase (EC 1.11.1.7) activity and content of photosynthetic pigments (chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoids) were performed on days 14, 21 and 28. Obtained results showed significant changes in measured biochemical parameters in soil and the seedlings of winter wheat. Among soil enzymes the highest changes were observed in dehydrogenases activity. However, in the seedlings of winter wheat, a stimulation of catalase activity, inhibition of peroxidase activity and increase in assimilation pigments concentration were mainly reported. These results showed that application of AgroHydroGel may cause disturbances in soil ecochemical state and initiate oxidative stress in wheat seedlings.
Key words: AgroHydroGel, enzymatic activity, assimilation pigments, soil, winter wheat, resistance index
nr 587, 2016, 51–62
m.chmiel@ur.krakow.pl
© Copyright by Wydawnictwo SGGW