ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE T. XLVII NR 3/4 WARSZAWA 1996: 89-100
JAN KOPER, ANNA PIOTROWSKA
AKTYW NOŚĆ ENZYM ATYCZNA GLEBY PŁOWEJ
W ZALEŻNOŚCI OD UPRAWY ROŚLIN W ZMIANO-
W ANIU I MONOKULTURZE
K ated ra G le b o z n a w s tw a , Z akład B io c h e m ii A k a d e m ii T e c h n ic z n o -R o ln ic z e j w B y d g o s z c z y
WSTĘP
M iarą aktyw ności biologicznej gleby, na którą składa się całokształt z a c h o d z ą cych w niej przem ian zw ią zków i energii, m oże być aktyw ność e n z y m a ty c z n a [Gałstian 1980]. R ó w n ież K upre w icz [1966] twierdzi, że p o zn a n ie aktyw ności en z ym atycznej gleby m oże dać obiektyw ny obraz procesów w niej za chodzących. P on ad to H o fm a n n [1962] uw a ż a aktyw ność e n z y m a ty czn ą za bardziej p rz y d atn ą m iarę urodzajności gleby niż pom iar intensywności o d dycha nia lub ozna cza nie liczebności m ikro o rg an iz m ó w . W e d łu g Farrella i in. [1994], m ik ro o rg a n iz m y i k orzenie roślin to głów ne źródła enzym ów , o dgryw a jące w a żn ą rolę w obiegu s k ładników od ży w czy c h dla roślin. Skujins [ 1967] w yróżnia trzy źródła e n z y m ó w w glebie: m ik roorganiz m y, korzenie roślin i ich resztki oraz sp ec yficzna flora glebow a, R oss [1975] przypisuje m ik ro o rg an iz m o m w iodąc ą rolę w tw orzeniu aktyw ności en zym atycznej, natom iast P ancholy i Rice [1973] w sk az u ją na z n a czną rolę korzeni roślin.
Przebieg procesów enzym a ty czn y c h w glebie je s t często trudny do d o k ład n eg o p o zn a n ia z uwagi na w pływ różnych czynników kształtujących w łaściw ości śro d o w isk a gleb o w e g o [Cieśla i in. 1977]. A k ty w n o ść en z y m a ty c z n a w róż nych typach gleb zm ienia się w zależności od ich w łaściw ości fizycznych i c h e m ic z nych oraz głębokości profilu glebowego. P onadto zm iany aktyw ności e n z y m ó w zależą od składu g atunkow e go szaty roślinnej i okresu wegetacji roślin, co zw ią zan e j e s t z o k re so w y m nag ro m a d zen ie m się w glebie substratów dla reakcji p rz ep ro w a d z a n y c h przez te enzym y.
C elem pracy było:
- zbadanie w pły w u roślin upraw ianych w m on o k u ltu rze i w trad y c y jn y m z m ian o w a n iu na aktyw ność e n z y m a ty czn ą w arstw y ornej gleby,
- określenie zm ian aktyw ności w ybra nych en z y m ó w z klasy o k sy d o re d u k ta z i h ydrolaz w okresie w e getacyjnym roślin.
MATERIAŁ I M ETODY
P róbki gleby do badań pobrano z w ieloletniego d o św iadc zenia p łodozm ia- n o w e g o , p ro w a d z o n e g o w R Z D w M ochełku. Założone ono zostało w 1973 roku przez K atedrę Ogólnej U pra w y Roli i Roślin A T R w B y dgoszczy na glebie płowej typow ej, o składzie gra n u lo m e try czn y m piasku gliniastego lekkiego. B adana g leba mieści się w klasie bonitacyjnej IV a-IV b i w kom pleksie przydatności rolniczej żytnim bardzo dobrym i dobrym . Jest to d o św iadc zenie statyczne o ró ż n y m system ie z m ian o w a n ia (6-polowy, 3-polow y i m onokultura), p ro w a d zo n e w układzie losow anych podbloków' w czterech pow tórzeniach.
P ełne naw ożenie m ineralne (NPK) zarów no w zm ian o w a n iu tradycyjnym , ja k i w m o n o k u ltu rze stosow ano w daw kach zgodnych z zap o trzeb o w an iem roślin. O b ornik w daw ce 30 t/ha pod buraki cukrow e stosow ano w zm ian o w a n iu co 6 lat, natom iast w m onokulturze co 3 lata.
Próbki gleb o w e pobierano z dw óch warstw: 5 - 1 0 cm i 3 0 - 4 0 cm p oziom u Ap gleby, spod czterech roślin: buraka cukrow ego, pcluszki, ję c z m ie n ia jarego i pszenicy ozimej upraw ianych w zm ianow aniu tradycyjnym i m onokulturze. Plon tych roślin kształtował się odpowiednio: 50,5, 1,39, 2,81, 2,96 t/ha w z m ia n o w a niu i 40,9, 0,15, 1,90 i 1,88 t/ha w m onokulturze. Pobieranie próbek p rz e p ro w a dzono w trzech terminach: maju, lipcu i we w rześniu 1993 roku. W roku tym z a n o to w a n o na terenie dośw iadczenia następujące warunki pogodow e:
maj lip iec w rzesień średnia m -czn a tem p. pow ietrza [°C ] 17.3 16,7 11,7 m -czn a sum a op ad ów [mm | 18.7 71,1 95,3 średnia m -czn a temp. g leb y |° C |
na g łęb o k o ści: 5 cm 16.5 17,5 12,6
10 cm 15,4 16.8 12,3
2 0 cm 14,2 16,4 12,7
A k ty w n o ść enzym ów ’ glebow ych oznaczono w edług następujących metod: - d e h y d ro g en az (E.C. 1.1.1.) - kolorym etrycznie według G ałstiana [1980], stosując ja k o substrat chlorek tetrazoliowy,
- ureazy (E.C. 3.5.1.5.) - w edług Tabatabai i B rem nera [ 1972], używ ając j a k o substratu 10% roztw oru m ocznika,
- inw ertazy [E.C. 3.2.1.26.] - kolorym etrycznie w edług H o fm a n n a i Palauffa [1965] z użyciem 20% roztw oru sacharozy jak o substratu.
O z n a c z a n o rów nież niektóre właściw ości fizykochem iczne gleby: skład granu- lom etryczny m etodą C a ss a g r a n d e ’a w modyfikacji P rószyńskiego, pH w w odzie i w chlorku potasu m etodą elektrom etryczną, za chow ując stosunek w a gow y układu gleba: roztw ór ja k 1:2,5, węgiel organiczny m etodą Tiurina oraz azot o g ó łe m m eto d ą destylacyjną przy użyciu aparatu do destylacji Biichi.
W ynik i p o d d a n o analizie wariancji i korelacji stosując test T u k e y ’a dla o k re ślenia stopnia zależności m iędzy aktyw nością badanych e n z y m ó w a gatunkiem u p ra w ia n y c h roślin oraz głębokością pobrania p róbek glebow ych.
A k ty w n o ść enzym a tyczn a g leb y p ło w e j 91
W YNIKI I D Y SK USJA
N a podstaw ie składu g ra nulom etrycznego (tab. 1) stw ierdzono, że pra w ie w szystkie badane próbki gleb m ożna zaliczyć do piasku gliniastego lekkiego. Jedynie w trzech przypadkach w próbkach pobranych z głębokości 3 0 - 4 0 cm, spod buraka cukrow ego, ję c z m ie n ia ja re g o i pszenicy ozimej gleba c h a ra k te r y z o w ała się w yż sz ą zaw artością iłu p y łow ego i koloidalnego od zaw artości tych sam ych frakcji w piasku gliniastym lekkim. W odniesieniu do tych próbek gatunek został określony ja k o piasek gliniasty m ocny.
W a rto ść pH w KC1 w ynosiła 6,7 i pH w H 90 średnio 7,3. N a jw y ż s z e wartości pH w H 90 o trzym a no dla próbek pobranych*we wrześniu, a najniższe w lipcu. N a to m iast n ajw yższe wartości pH w KC1 w ykazały próby spod upraw w zm ian o - w aniu p obra ne w lipcu, a z m onokultury we w rześniu (tab. 2).
Z aw arto ść С org. w badanych glebach wynosiła średnio 0,49% w p róbach z p o zio m u 5 - 1 0 cm spod upraw ze zm ianow aniem , średnio dla w szystkich te rm i nów i roślin, natom iast dla prób pobranych spod m onokultury w ynosiła o d p o w i e dnio 0,47% . N atom iast próbki pobrane z w arstw y 30-40 cm charak tery zo w a ły się taką sam ą zaw artością С org. (0,34%) zarów no pod m onokulturą, j a k i w zm iano- w aniu upraw. N a jw y ższą zaw artością С org. (0,56%) ce chow a ła się gleba po b ra n a w I term inie spod peluszki uprawianej w zm ianow aniu. W tej samej glebie stw ierdzono także najw yższą zawartość N ogółem (1 12,0 mg N /100 g gleby). W w iększości próbek g lebow ych zawartości N ogółem były najw y ż sze w drugim term inie analiz, zaś najniższe zawartości azotu stw ierdzono we w szystkich p r ó b kach p o bra nych we wrześniu.
K orzenie roślin są je d n y m ze źródeł enz y m ó w glebow ych [Gałstian 1980]. M o g ą one zm ieniać tzw. pulę enz y m a ty czn ą nie tylko pod w z g lę d em ilościow ym , ale i ja k o śc io w y m . Poziom aktywności enzym atycznej w profilu g le b o w y m w okresie w egetacy jn y m m oże być zróżnicow any [P awluczuk, P ech 1993] zależnie od rodzaju uprawianej rośliny.
Po przeprow adzonej analizie wariancji uzyskanych w y n ik ó w s tw ierdzono różnice w p oziom ie aktywności poszczególnych e n z y m ó w w zależności od sy ste m u upraw y, term inu i głębokości pobrania próbek glebow ych oraz od rodzaju u p ra w ian y ch roślin.
U z y sk a n e w niniejszej pracy wyniki badań nad zm ianam i aktyw ności e n z y m ó w pod w p ły w e m roślin upraw ianych w m o nokulturze i w z m ia n o w a n iu p o tw ierdziły w zna cznym stopniu dane otrzym ane przez innych autorów [Cieśla i in. 1977; K u p re w icz 1966]. W większości próbek g lebow ych pob ra n y ch spod roślin u p ra w ianych w m o n okulturze ob serw o w an o spadek aktyw ności e n z y m a t y cznej w po ró w n a n iu z aktyw nością gleb spod upraw ze z m ia n o w a n ie m (tab. 3 ,4 ) . W y ją te k stanow iła aktyw ność ureazy badana w próbkach gleb spod peluszki, j ę c z m ie n ia j a r e g o i pszenicy ozimej, średnio dla w szystkich term in ó w p obiera nia p ró b e k (tab. 3 , 4 ) oraz a ktyw ność inwertazy w p róbka ch po b ra n y ch spod pszenicy ozim ej (tab. 4).
U p ra w a roślin w m onokulturze w płynęła na obniżenie aktyw ności e n z y m a t y cznej i na w y so k o ść uzyska nych plonów , co s p o w o d o w a n e było p ra w d o p o d o b n ie j e d n o s tro n n y m w y k o rz y stan iem składników p o k arm o w y ch z gleby. S tw ie rd zo n o w y ż sz ą akty w n o ść ureazy i inwertazy w glebie pobranej spod peluszki w m o n o kulturze niż w zm ian o w a n iu upraw (rys. 1B, 2), choć jej plon w m o n o k u ltu rz e był o 80% niższy w stosunku do uzyskanego w upraw ie w z m ianow a niu. W id o c z n ie
T A B E L A 1. Skład granulom etryczn y badanej g leb y T A B L E 1. G ranulom etric co m p o sitio n o f in vestigated soil R o ślin a Plant G łęb o k o ść pobrania prób D epth o f sam p ling [cm l
P rocen tow a zaw artość frakcji [mm] Percent o f fraction content [mm]
G atunek g leb y Texture 1-0,1 0 ,1 -0 ,0 2 0 ,0 2 -0 ,-0 -0 2 < 0 ,0 0 2 Z m ia n o w a n ie - - R otation
Burak cukrow y 5 - 1 0 65 20 10 5 pgi
Sugar beet 3 0 - 4 0 62 19 10 9 Pgm P elu szk a 5 - 1 0 67 22 8 3 Pgl F ield pea 3 0 - 4 0 68 18 9 5 Pgl Jęczm ień jary 5 - 1 0 70 15 11 4 Pgl Spring barley 3 0 - 4 0 6 4 19 9 8 pgm P sz en ic a o zim a 5 - 1 0 67 19 8 6 Pgl W inter w h eat з о ^ ю 63 21 9 7 Pgl
M onoku ltu ra - !M onoculture
Burak cu k row y 5 - 1 0 67 21 7 5 Pg 1
Sugar beet 3 0 - 4 0 7 0 18 6 6 Pgi
P elu szk a 5 - 1 0 70 20 8 2 Pg! F ield pea 3 0 - 4 0 73 16 9 2 Pgl Jęczm ień jary 5 - 1 0 67 19 8 6 Pg 1 Spring barley 3 0 - 4 0 67 19 7 7 Pgl P sz en ic a o zim a 5 - 1 0 66 20 8 6 Pgl W inter w h eat 3 0 - 4 0 68 19 7 6 Pgl
ak ty w n o ść tych e n z y m ó w nie odzw ierciedla je d n o z n a c z n ie potrzeb p o k a rm o w y c h tej rośliny.
A k ty w n o ś ć badanych en z y m ó w w zależności od term inu p o b ra n ia próbek gle b o w y c h była zróżnicow ana. W e d łu g K u pre w icza [ 1966] najw y ż sza aktyw ność en z y m a ty c z n a w ystępuje latem (lipiec, sierpień) oraz na początku jesieni, a m in im a ln a p rz y p a d a na m iesiące zim ow e. N atom iast Cieśla i in. [1977] twierdzą, że e n z y m y są sto su n k o w o aktyw ne w końcu wiosny, latem następuje obniżenie ich aktyw ności, a je sie n ią p o n o w n y jej wzrost. W niniejszych badaniach n a jw y ż szą a k ty w n o ść deh y d ro g en az i ureazy uzyskano dla w iększości prób p o branych w io sn ą (tab. 3, 4, rys, 1A, B), co p o tw ierdz a wyniki badań otrzy m a n y ch przez C ieślę [1977] i D icka [1984]. W yniki te nie są zgodne z w ynikam i P ancholy i R i c e ’a [1973], w e dług których aktyw ność tych e n z y m ó w była najniższa wiosną. D o rm a a r i in. [1984] najniższe wartości ureazy uzyskali też wiosną, w e dług tych auto ró w w zrastały one w sezonie w egetacyjnym , osiągając najw y ż sze wartości zimą.
D u ż ą a k ty w n o ś ć en z y m ó w w okresie w iosennym m o żn a tłum aczyć w ysokim i tem peraturam i przy dostatecznej wilgotności, jakie w ystępow ały w okresie
pobie-T A B E L A 2. N iektóre w ła śc iw o śc i ch e m ic zn e badanej g leb y T A B L E 2. Som e ch em ical properties o f in vestigated soil Roślina Plant Głębokość pobrania prób Depth of sampling [cm]
pH w/in H2O pH w/in KCl с org. [%] N [mg%]
maj May lipiec July wrzesień Sept. maj May lipiec July wrzesień Sept. maj May lipiec July wrzesień Sept. maj May lipiec July wrzesień Sept. Zmianowanie - Burak cukrowy Rotation 5 -1 0 7,2 7,2 7,5 6,9 6,9 6,8 0,41 0,49 0,46 98,0 80,4 79,3 Sugar beet 30-40 7,4 7,2 7,4 6,9 6,8 6,8 0,32 0,33 0,36 78,4 69,1 56,9 Peluszka 5 -1 0 7,3 7,2 7,3 6,5 6,8 6,8 0,56 0,47 0,48 112,0 98,0 77,5 Field pea 30-40 7,2 7,2 7,4 6,8 6,9 6,8 0,32 0,34 0,37 86,3 95,2 62,3 Jęczmień jary 5 -1 0 7,2 7,2 7,3 6,6 6,8 6,8 0,49 0,55 0,52 92,4 101,8 86,8 Spring barley 30-40 7,3 7,2 7,5 6,8 6,9 6,8 0,31 0,37 0,34 67,2 89,6 60,7 Pszenica ozima 5 -1 0 7,2 7,2 7,4 6,8 6,8 6,8 0,51 0,48 0,49 100,8 100,9 70,0 Winter wheat 30-40 7,3 7,2 7,4 6,9 6,8 6,9 0,33 0,32 0,38 85,9 71,9 54,5 Monokultura - Burak cukrowy Monoculture 5 -1 0 7,2 7,2 7,5 6,8 6,8 6,8 0,49 0,46 0,46 99,1 72,8 59,7 Sugar beet 30-40 7,3 7,2 7,5 6,8 6,8 6,9 0,31 0,32 0,39 56,0 78,4 52,9 Peluszka 5 -1 0 7,6 7,2 7,3 6,8 6,8 6,9 0,50 0,49 0,46 67,2 86,9 64,4 Field pea 30-40 7,3 7,2 7,3 6,8 6,7 6,8 0,38 0,36 0,31 56,4 76,6 54,1 Jęczmień jary 5 -1 0 7,6 7,3 7,5 6,7 6,9 6,9 0,42 0,49 0,49 80,3 91,5 58,8 Spring barley 30-40 7,3 7,3 7,3 6,9 6,9 6,9 0,39 0,37 0,33 67,2 71,9 55,5 Pszenica ozima 5 -1 0 7,3 7,3 7.7 6,7 6,7 6,8 0,46 0,49 0,49 79,3 75,6 77,6 Winter wheat 30-40 7,3 7,2 7,5 6,8 6,7 6,9 0,30 0,31 0,37 74,1 76,5 70,8 4D Uj A k ty w n o ść e n zy m a ty c zn a g le b y p ło w e j
rania próbek. W arunki te m ogły mieć korzystny w pływ na aktyw ność biologiczną gleby, zw ła szcz a w jej wierzchniej warstwie.
N a jw y ż sz ą aktyw ność inwertazy stw ierdzono w okresie je s ie n n y m w próbach gleby spod upraw y peluszki i pszenicy ozimej, gdzie jej w artość w ynosiła 0,18 i 0,19 m g glukozy/ 1 g gleby/24 ha (tab. 3 i 4). W badaniach p ro w a d zo n y ch w roku 1992 na obiektach tego sam ego d o św iadczenia n ajw yższą akty w n o ść inwertazy pod tymi roślinami odnoto w an o w okresie letnim [Pawluczuk, Pech 1988]. N a to m iast w p róbkach gleb pobranych w 1993 r. spod uprawy buraka c u k ro w eg o najw iększ ą a ktyw ność o m aw ian e g o e nz ym u otrzym ano latem (rys. 2), co zgodne je st z w cześniejszym i w ynikam i uzykanym i przez P aw lu cz u k a i Pecha [1988]. Jed n a k że z je sz c z e w cześniejszych badań dotyczących w pływ u naw ożenia na akty w n o ść inw ertazy w glebie płowej z M och e łk a w ynika zd e cy d o w a n ie w yższa jej w artość jesienią, m ianow icie od 1,2 do 6,2 m g g l u k o z y / 1 g gleby/24 ha [Cieśla, K ope r 1990]. W z m o ż o n a aktyw ność inwertazy w glebach po upraw ie peluszki i spod pszenicy ozimej w okresie je sie n n y m s p o w o d o w a n a była rozkładem n a g ro m adzonej masy korzeniowej [Pawluczuk, Pech 1988]. U w a ln ia n a w tych w a ru n kach m.in. sacharoza p o w o d o w a ła zapew ne w zm o ż en ie aktywności inwertazy. T a k ż e Pancholy i Rice [1973] podają, że aktyw ność inwertazy dobrze o d z w ie r ciedla stopień rozkładu resztek pożniw nych.
D la o trzym a nych w y ników aktywności en z y m ó w i w ybra nych w łaściw ości fizykoc hem icznyc h p rz eprow a dzono analizę korelacji (p - 0.05). W y k a z a n o w y so ce istotne zależności m iędzy wartościam i ureazy i inwertazy, dla których w spółczynniki korelacji wynosiły (średnio dla obu głębokości) w próbkach p o branych w maju: r - 0,68, latem r = 0,92 i we wrześniu r - 0,79. W y s o k ą wartość w s p ó łcz y n n ik a korelacji otrzym ano także dla aktywności dehyd ro g en az i in w er tazy w próbach z pierw szego pobrania (r = 0,8).
P rze p ro w a d z o n o także analizę korelacji pom iędzy a ktyw nośc ią e n z y m ó w a zaw arto śc ią С org., N ogółem i pH badanej gleby. W y so k ie w spółczynniki korelacji otrzy m a n o dla większości prób pobranych wiosną. W y nosiły one: dla d e h y d ro g en az i С org. r - 0,90, d ehydrogenaz i N og. r = 0,85, dla ureazy i N og.
r - 1,00, dla inwertazy i С org. r = 0,80 oraz dla inwertazy i N og. /' = 0,75. W artości
te są zgodne z danym i, ja k ie uzyskali: D o rm a ar i in. [1984], R eynolds i W o l f [1985]. D la próbek pobranych w pozostałych dw u term inach (tj. latem i jesienią) w w iększości prz y p ad k ó w otrzym ano niskie wartości określanych korelacji.
P rzy p u s z cza się, że obniżona aktyw ność e n z y m a ty czn a m oże p o w o d o w a ć m niejsze ubytki fosforu i siarki niż w ęgla i azotu w glebach upra w n y ch w stosunku do gleb nie upraw ianych. M oże to sugerow ać, że zabiegi agrotechniczne w p ły w a ją na rozwój m ik ro o rg an iz m ó w oraz poziom aktywności e n z y m ó w w glebach. O ba te czynniki m ają znaczący w pływ na w ielkość biochem icznej m ineralizacji z w ią z ków org a n ic zn y ch i w konsekw encji dostarczanie składników o d ży w czy c h dla roślin [Farrell i in. 1994].
WNIOSKI
1. A k ty w n o ść en z y m a ty c z n a gleby, na której p ro w a d zo n o sześcio p o lo w e z m ia n o w a n ie była zw ykle w yższa od tej, ja k ą o trzym a no w p róbka ch gleb, na których u p ra w iano rośliny w m onokulturze. S padek aktyw ności en z ym atycznej
A k ty w n o ść en zy m a tyczn a g leb y płowej_
95
m g N H j / l O g / 24h
H ! Wrzesień September ES3 Lipiec July 1. ..J Ma) May l-burak cukrowy 2-peluszka 3-|eczmIeń )ary 4-pszentca ozima
sugar beet (leid pea spring barley wlnler wheal
R Y SU N E K 1. A ktyw ność dehydrogenaz (A) i ureazy (В) w zależności od uprawianej rośliny,. sposobu uprawy oraz terminu pobrania próbek
FIGURE 1. D ehydrogenases (A) and urease (В) activity as dependent on cultivated plants, kind o f cultivation and date o f sampling
m g g l u t o z y / l g / 2 4 h
ZMIAWOWANIE-CROP ROTATION M O N O KULT U R A -M O N OCU LTU RE
ü . 2 5 1
0.15
0.05
S ffiM a J M a y G53Llplec July L . . J Wrzesień. September L-burak cukrowy 2-peluszka 3-)ęczmleń ]ary 4-pszentca ozlma R Y S U N E K 2. A k t y w n o ś ć i n w e r t a z y w z a l e ż n o ś c i o d u p r a w i a n e j ro śl in y , s p o s o b u u p r a w y ora/.
t e r m in u p o b r a n i a p r ó b e k
F I G U R E 2. I n v e r t a s e ac tiv ity as d e p e n d e n t on c u l t i v a t e d pl an ts, k i n d o f c u l t i v a t i o n an d d a l e o f s a m p l i n g
gleby wystąpił w raz z o bniżeniem p lo n o w an ia roślin upraw ian y ch w m o n o k u ltu rze w p o ró w n a n iu z ich p lo n em uzy sk a n y m w upraw ie w zm ianow aniu.
2. W y ż s z ą a ktyw nośc ią en z y m a ty czn ą charakteryzow ały się z w ykle próbki gleb z głębokości 5 - 1 0 cm w porów n a n iu z próbkam i z głębokości 3 0 - 4 0 cm. N ajbardziej w yraźny spadek aktyw ności w głębszej w arstw ie gleby stw ierdzono w pró b k a ch p o bra nych spod upraw y peluszki w całym sezonie w e getacyjnym .
3. N a jw y ż sz a aktyw ność d ehyd ro g en az i ureazy wystąpiła w iosną w p róbkach p o b ra n y ch z a rów no z poletek ze z m ianow aniem , ja k i z m onokulturą. A k ty w n o ść inw ertazy była n ajw yższa we wrześniu z w yjątkiem próbek p o branych spod u p ra w y buraka cukrow ego.
4. A nalizując w pływ roślin i sposób upraw y oraz term in p o bra nia próbek stw ierdzono, że najw iększe zróżnicow anie p o ziom u aktyw ności w ystąpiło w p rz y p a d k u dehydrogenaz, nieco m niejsze z a o b serw o w an o w p rz ypadku a k ty w n o ści inw ertazy i ureazy, szczególnie w e wrześniu i lipcu spod roślin u p ra w ianych w z m ianow a niu.
T A B E L A 3. A k ty w n o ść enzym atyczna g leb y spod buraka cu k row ego i p elu szk i w z a leżn o ści od term inu i g łęb o k o ści pobrania prób T A B L E 3. E nzym atic activity o f so il under sugar beet and field pea as depend en t on kind o f cu ltivation , date and depth o f sam p lin g Obiekty - Objects Burak cukrowy - Sugar beet Peluszka - Field pea
dehydrogenazy ureaza inwertaza dehydrogenazy ureaza inwertaza
dehydrogenases urease invertase dehydrogenases urease invertase
[mg TPF/10 g/24 h] [mg NO3VIO g/1 h] [mg gluk ./lg/lh] [mg TPF/10 g/24 h] [mg NO3VIO g/1 h] [mg gluk./l g/1 h]
Sposób Zmianowanie 0,17 4,4 0,12 0,17 4,9 0,16
uprawy Crop rotation
Kind Monokultura 0,16 5,0 0,16 0,12 5,1 0,15
of cultivation Monoculture
Termin Maj - May 0,16 4,7 0,11 0,20 5,4 0,14
pobrania prób Lipiec - July 0,24 5,0 0,16 0,12 4,9 0,15
Date of sampling Wrzesień - Sept. 0,10 4,2 0,15 0,13 4,7 0,18
Głębokość 5 -10 cm 0,25 4,7 0,21 0,24 5,12 0,24
pobrania prób
Depth of sampling 30^1-0 cm 0,08 4,7 0,07 0,06 4,8 0,07
Średnio - mean 0,17 4,7 0,14 0,15 5,0 0,16
NIRO,05
Sposób uprawy (I) 0,008 0,09 0,003 0,003 0,04 0,003
Kind of cultivation (I)
Termin pobrania prób (II) 0,004 0,05 0,004 0,005 0,05 0,005
Date of sampling (II)
Głębokość pobrania prób (III) 0,005 0,05 0,005 0,005 0,04 0,004
Depth o f sampling (III)
Interakcje Ix II *** *** *** *** *** *** Interactions I x III *** *** *** *** *** ** * IIx III *** *** *** *** *** * Y ¥ * * * - p <0 , 0 0 1 40 X I A k ty w n o ść e n zy m a ty c zn a g le b y p ło w e j
Obiekty -Objects Jęczmień jary - Sprin g barley Pszenica ozima - Winter wheat
dehydrogenazy ureaza inwertaza dehydrogenazy ureaza inwertaza
dehydrogenases urease invcrtasc dehydrogenases urease invcrtasc
[mg TPF/10 g/24 h] [mg NO.r/lO g/1 h] [mg gl./l g/1 hi [mg TPF/10 g/24 h] [m g N O .r/lO g /l h] [mg gl./l g/1 h]
Sposób Zmianowanie 0,14 4,6 0,17 0,14 4,8 0,21
uprawy Crop rotation
Kind Monokultura 0,14 4,7 0,14 0,14 5,1 0,18
of cultivation Monoculture
Termin Maj - May 0,11 4,8 0,12 0,15 5,4 0,12
pobrania Lipiec - July 0,11 4,7 0,16 0,13 5,3 0,18
prób Wrzesień - Sept. 0,20 4,4 0,20 0,14 4.3 0,19 Date of sampling Głębokość 5-10 cm 0,18 4,8 0,25 0,21 5,4 0,31 pobrania prób Depth of sampling 3 0 ^ 0 cm 0,10 4,5 0,07 0,07 4,6 0,08 Średnio - mean 0,14 4,6 0,16 0,14 5,0 0,19 NIRo.o?
Sposób uprawy (I) 0,043 0,06 0,014 0,003 0,03 0,014
Kind of cultivation (I)
Termin pobrania prób (II) 0,028 0,04 0,007 0,005 0,04 0,013
Date of sampling (II)
Głębokość pobrania prób (III) 0,023 0,04 0,006 0,004 0,03 0,007
Depth of sampling (III)
Interakcje Ix II *** *** *** *** ** Interactions I X III *** *** * * * ** IIxIII *** *** * * * - p < 0,05, ** - p < 0,01, *** - p < 0,001 J. K o p e r, A . P io tr o w s k a
A k ty w n o ść enzym a tyczn a g leb y p ło w e j 99
LITERATURA
CIEŚLA W., PECH K., PAW LUC ZUK Z., RZEŚNIOW IECK A-SU LIM IERSK A G. 1977: W stępne badania nad aktyw nością fosfatazy i ureazy w czarnozicmiach kujawskich. Zesz. Nauk. A R T 44: 2 3 -3 5 .
CIEŚLA W., KOPER J. 1990: W pływ w ieloletn iego nawożenia m incralno-organicznego na kształtow a nie się poziomu fosforu organicznego i przyswajalnego oraz aktyw ność enzym atyczną gleb. Racz.
Glebozn. 41, 3/4: 7 3 -8 3 .
DICK W .W . 1984: Influence o f long-term tillage and crop rotation combination on soil enzym e activities.
Soil Sei. Soc. Ain. J. 48, 3: 5 6 9 -5 7 4 .
DORM AAR J.F., JOHNSTON A., SMOLI AK S. 1984: Seasonal changes in carbon content and dehydrogenase, phosphatase and urease activities in mixed praire and fescue grassland Ah horizons. ./. Range Manag. 37, 1: 3 1-35.
FARRELL R.E., GUPTA V .V .S.R ., GERM IDA J.J. 1994: Effects o f cultivation on the activity and kinetics o f arylsullatasc in Saskatchewan soils. Soil Biol. Biochem. 26, 8: 1 0 3 3-1040.
G A LST IA N A.S. 1980: Fiermientatiwnaja diagnostika poczw. Problemy i metody biołogiczeskoj diagnostiki i indikacji poczw. Nauka i Technika. Mińsk: 1 10-121.
H O FM ANN E., PALLA U F J. 1965: Eine kolorimetrische Methode zur Bestim m ung der Saccharase Aktivität von Boden. Z. Pflanzenernähr. Dung. Bodenkunde 100: 193-201.
H OFM A N N E. 1962: The origin and the importance o f enzym e in soil. Rec. Prog. Microbiol. 8 ,2 1 6 -2 2 0 . KUPREW ICZ W.F. 1966: Waprosy poczwicnnoj enzim ołogii. Pocz. Enz.imol. Nauka i Technika. Mińsk
2 7 5 ,1 1 1 -1 6 4 .
PAN C H O LY S .K., RICE E.L. 1973: Soil enzym e in relation to old field succession: am ylase, cellulase. invcrtase. dehydrogenase and urease. Soil Sei. Soc. Am. Proc. 37: 4 7 -5 0 .
P A W LU C ZU K Z., PECH К. 1988: Aktywność enzym atyczna pod roślinami uprawianymi w m onokul turze. Zesz. Nauk. A R T 145 Rolnictwo, 24: 15-18.
PAW LU C ZU K Z., PECH K. 1993: W piyw roślin uprawianych w monokulturze i zm ianowaniu na aktyw ność enzym atyczną warstwy uprawnej gleby. Zesz. Nauk. A R T Kraków, 277: 143-152. R E Y N O LD S C.M ., W OLF D.C. 1985: Factors related to urea Hydrolysis in soils. Soil Sei. Soc. Am. J.
4 9 ,1 : 1 0 4 - 1 0 8 .
ROSS D.J. 1975: Distribution o f invcrtase and amylase activities in soil fraction. N.Z.J. Sei. 4: 8 5 8 -8 6 5 . SKUJINS J.J. 1967: Enzym es in soil. Soil Biochem. (cd. by McLaren A .D and Peterson G.H. Edv. N .Y .)
1 ,3 7 1 -4 1 4 .
T A B A T A B A I M .A., BREM NER J.M. 1972: Assay o f urease activity in soils. Soil Biol. Biochem. 4: 4 7 9 -4 8 7 .
J. KOPER, A. P IO TR O W SK A
ENZYM ATIC ACTIVITY OF LESSIVÉ SOIL AS EFFECT
OF PLANT CULTIVATED IN M ONOCULTURE
A N D IN CROP ROTATION
D epartm ent o f S o il S cien ce and B iochem istry, U niversity o f T ech n o lo g y and A griculture, B y d g o sz c z
S U M M A R Y
T h e effect o f m ono cu ltu re and crop rotation (sugar beet, field pea, spring barley and w in ter w heat) on en zym atic activity o f lessivé soil has been investigated. T he soil sam ples w ere collected in 20th-year o f experim ent located in M o ch e łe k near B y dgoszcz. Soil sam ples w ere taken from two depths ( 5 - 1 0 cm and 30—40 cm ) in M ay, July, S e p te m b e r in different stadium o f plant developm ent. T he highest d eh y d ro g en ase s, invertase, urease activities were observed in soil sam ples taken from plots with crop rotation. D ecrease o f enzym atic activities in soil sam ples taken from m o n o cu ltu re was noted with sim ultaneous decrease o f yield. T he highest d e h y d ro g en as e and urease activities in soils w ere o bserved in sam ples taken in spring from both kinds o f cultivation. W hile the highest invertase activity was noted in S eptem ber. T he data indicate, that cultivated plants significantly influenced the differentiation level o f enzym atic activity, especially the d e h y d r o gen a se activity. F or invertase and urease activities this dep e n d en ce was fe w er especially in soil sam ples taken in July and Septem ber.
D r Jan K o p e r
Ka tedra Gleboznaws twa, Zakład Biochemii Aka demia Techniczno-Rolnicza w Bydgos zc zy 8 5 -0 2 9 Bydgoszcz, ul, Bernardyńska 6
