JADWIGA WYSZKOWSKA, MIROSŁAW KUCHARSKI, JAN KUCHARSKI,
AGATA BOROWIK
AKTYWNOŚĆ BIOLOGICZNA GLEBY
ZANIECZYSZCZONEJ CYNKIEM
BIOLOGICAL ACTIVITY IN SOIL
CONTAMINATED WITH ZINC
Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie
A b s tr a c t: T he e ffe c t o f so il contam ination w ith zinc (0; 5 0 0 and 1000 m g • kg"1 o f so il) on the
num ber o f m icroorgan ism s, the activity o f so il e n zy m es as w ell as the y ield o f spring barley and m aize w as stu died in a pot experim en t. The experim en t in v o lv ed sa m p les o f typical brow n soil form ed o f loam y sand. T he soil sam p le w ere taken from the plou gh and hu m us layer. B a sed on the results, it w a s found that in so il contam inated w ith zin c the num ber o f bacteria representing the g e n u s o f A z o to b a c te r , A rth ro b a c te r, P s e u d o m o n a s and g rou p s o f o lig o tr o p h ic , c o p io tr o - phic, a m m o n ify in g , nitrogen im m o b iliz in g and c ellu lo litic bacteria as w e ll as. a ctin o m y ces and fungi d ecreased. T h e zin c contam ination inhibited the activity o f so il d eh y d ro g en a se, urease, acid and a lk a lin e p h o sp h a ta se.
S ło w a k lu c z o w e : z a n ie c z y s z c z e n ie g leb y c y n k ie m , lic z eb n o ść d robn oustrojów , a k ty w n o ść e n
zy m ó w , ję c z m ie ń jary, kukurydza.
K e y w o r d s : zin c contam in ation o f so il, num ber o f m icroorgan ism s, a ctivity o f en z y m es, spring
barley, m aize.
WSTĘP
W państwach Unii Europejskiej zwiększa się zanieczyszczenie gleb cynkiem, miedzią,
niklem i kadmem, z powodu stosowania do celów nawozowych osadów ściekowych
bądź wytworzonych z nich kompostów [Barajas-Aceves 2005]. Metale te zmniejszają
biomasę drobnoustrojów w glebie [Barajas-Aceves 2005; Kelly i in. 1999] i obniżają
ich liczebność [Kelly i in. 1999; Oliveira i Pampulha 2006). W pływają negatywnie na
przemiany węgla i azotu [Barajas-Aceves 2005; De Brouwere i in. 2007; Mertens i in.
2007; Oliveira, Pampulha 2006] i hamują aktywność enzymów glebowych [Mikanova
2006]. Z m ieniają także funkcjonalną stabilność gleby poprzez zm ianę struktury
drobnoustrojów [Kelly i in. 2003; Lock, Janssen 2005; Mertens i in. 2007].
Zanieczyszczenie metalami ciężkimi indukuje tolerancję drobnoustrojów [Lock,
Janssen 2005]. Opiera się to na zjawisku, które prowadzi do zmniejszenia toksycznego
oddziaływania metali na większość wrażliwych mikroorganizmów. Przystosowanie
drobnoustrojów do zwiększonej koncentracji metali ciężkich polega na zmniejszeniu
populacji organizmów wrażliwych na metale i zwiększeniu populacji tolerujących metale
[Mertens i in. 2007]. To zubożenie strukturalne drobnoustrojów [Kelly i in. 1999] czyni
ich populacje bardziej wrażliwymi na dodatkowe stresy [Lock, Janssen 2005; Mertens
i in. 2007]. Z tych względów badania nad oddziaływaniem metali ciężkich na aktywność
drobnoustrojów glebowych są wciąż aktualne.
Celem badań było określenie wpływu cynku występującego w glebie w nadmiarze na
liczebność drobnoustrojów i aktywność enzymów glebowych oraz na plonowanie jęczmienia
jarego i kukurydzy. Weryfikowano także przydatność nawożenia słomą w przywracaniu
równowagi biologicznej gleby zachwianej na skutek zanieczyszczenia cynkiem.
MATERIAŁ I METODY BADAŃ
Badania wykonano w hali wegetacyjnej w plastykowych wazonach, w których
umieszczono po 3,2 kg gleby o składzie granulometrycznym piasku gliniastego o pHKCJ
- 5,6. Doświadczenie przeprowadzono w 4 powtórzeniach. Testowanymi roślinami
były jęczm ień jary odmiany M adonna (15 roślin w wazonie) oraz kukurydza odmiany
R eduta - ro ślin a n astęp c za (4 rośliny w w azonie). We w szy stk ich o b iektach
zastosowano stałe nawożenie makro- i mikroelementami, wynoszące w przeliczeniu
na czysty składnik w mg • kg-1 gleby: N - 125 [CO(NH ) ], P - 50 [KH P O J, К -
90 [KH PO + KC1], Mg - 20 [MgSO 7H O], Zn - 5 [ZnCl ], Cu - 5 [CuSO 5H O],
Mn - 5 [MnCl2-4H20 ], Mo - 5 [Na7M o 0 4 2HzO], В - 0,33 [Н3В 0 3].
Czynnikami zmiennymi były:
1. różne dawki cynku w mg • kg-1 s.m. gleby: 0, 500 i 1000,
2. nawożenie słom ą jęczm ienia jarego w g • kg“1 s.m. gleby: 0 i 5,
3. terminy analizy.
Cynk stosowano w postaci wodnego roztworu ZnCl2.
W czasie trwania doświadczenia (112 dni) utrzymywano stałą wilgotność gleby na
poziomie 60% kapilarnej pojemności wodnej. Analizy mikrobiologiczne i biochemiczne
wykonano trzykrotnie: w 14 dniu po umieszczeniu gleby w wazonach, tzn. w dniu
wysiewu jęczmienia jarego i po jego zbiorze (61 dzień trwania doświadczenia) oraz po
zbiorze kukurydzy - rośliny następczej (112 dzień). W dniu pobrania próbek glebowych
wykonano analizę mikrobiologiczną oznaczając metodą płytkową liczebność bakterii:
oligotroficznych i ich form przetrwalnych oraz bakterii kopiotroficznych i ich form
przetrwalnych - na podłożu z peptonem i ekstraktem mięsnym wg Onty i Hattoriego
[1983], Azotobacter spp. metodą Fenglerowej [1965], bakterii celulolitycznych, amonifi-
kacyjnych, im m o bilizu jących azot, A rth ro b a cter i P seu do m ona s - na podłożu
scharakteryzowanym w pracy Wyszkowskiej i in. [2007], promieniowców - metodą
Kiistera i Williamsa z antybiotykami nystatyną i actidionem, według Parkinsona i in.
[1971] oraz grzybów - na agarze glukozowo-peptonowym według Martina [1950]. Formy
przetrwalne bakterii oligotroficznych i kopiotroficznych określano w materiale, który był
pasteryzowany przez 15 minut w temperaturze 85°C.
W ramach analiz biochemicznych, oznaczono aktywność dehydrogenaz glebowych
z substratem TTC [Öhlinger 1996], ureazy - według A lef i Nannipieri [1998] oraz
fosfatazy kwaśnej i alkalicznej - według metody opisanej przez A lef i in. [1998].
Wyniki opracowano statystycznie posługując się testem Duncana wykorzystując
pakiet Statistica
[ St a tSo f t,Inc....2006].
WYNIKI I DYSKUSJA
Z anieczyszczenie gleby cynkiem przyczyniło się do zm niejszenia liczebności
wszystkich badanych drobnoustrojów (tab. 1,3) jeszcze przed wysiewem jęczm ienia
jarego, tj. w 14 dniu po um ieszczeniu gleby w wazonach i inkubowaniu w stanie
nieobsianym. Zmniejszenie dotyczy zarówno gleby nawożonej słomą jak i nienawożonej.
Samo nawożenie słomą stymulowało namnażanie drobnoustrojów, dlatego w pewnym
sensie można mówić o zminimalizowaniu rozmiarów zachwiania równowagi biologicz
nej, gdy wyniki uzyskane w obiektach nawożonych słomą będzie się porównywało
do obiektów nienaw ożonych i niezanieczyszczonych cynkiem. Dotyczy to bakterii
oligotroficznych ogółem i przetrwalnikujących oraz bakterii kopiotroficznych ogółem
(tab .l), bakterii am onifikacyjnych, im m obilizujących azot i Arthrobacter (tab. 2),
TABELA 1. Liczebność bakterii o ligo tro licznych i kopiotroficznych (w 1 kg s.m. gleby) TABLE 1. Number o f oligotrophic and copiotrophic bacteria (1 kg d.m. o f soil) Dawka Zn
Zn dose [mg • kg"1 gleby - o f soil]
Termin analizy - Time o f analyse Przed siewem jęczmienia jarego
Before o f spring barley sowing
Po zbiorze - After harvest jęczmienia jarego spring barley
kukurydzy maize
-s +s -s +s -s +s
Bakterie o ligo troficzne ogółem - Oligotrophic total bacteria (jtk x 1010 - cfu x l 0 10) 0 500 1000 2,19 ± 0,1 1,56 ± 0,13 1,37 ± 0 ,09 2,5 2 ± 0,11 1,71 ± 0,08 1,48 ± 0,12 16,33 ± 0,69 15,53 ± 0,81 8,70 ± 0,12 18,27 ± 0,52 11,22 ± 0,67 6,41 ± 0,34 11,51 ± 0,62 13,41 ± 0,17 8,68 ± 0,12 15,43 ± 0,76 13,96 ± 0,54 5,93 ± 0,27 NIR* LSD* a - 0,57; b - n.s.; с - 0,57; a xb - 0,81 ; axe - 0,99; b x c - 0,81; a x b x c - 1 , 4 Bakterie o ligo troficzne przetrwalnikujące - Oligotrophic sporulating bacteria (jtk x lO 9 - cfu x l 0 9) 0 500 1000 2,90 ± 0,13 2,34 ± 0,11 2 ,30 ± 0,02 3,82 ± 0,09 3,08 ± 0,18 2 ,97 ± 0,17 2 ,59 ± 0,25 2,25 ± 0,12 1,79 ± 0,12 3,09 ± 0 ,29 2,14 ± 0,08 1,91 ± 0,04 1,74 ± 0,07 1,40 ± 0,07 0,5 4 ± 0,12 1,43 ± 0,18 0,97 ± 0,17 0,19 ± 0,06 NIR*LSD * a - 0,13; b - 0,10; с - 0,13; a xb - n.s.; a x c - 0,22; b x c - 0,18; a xb x c - 0,31 Bakterie kopiotroficzne ogółem - Copiotrophic total bacteria (jtk x 1010 - cfu x l 0 10)
0 500 1000 3,23 ± 0,11 0 ,82 ± 0,04 1,04 ± 0,06 3 ,82 ± 0,11 2 ,49 ± 0,13 2,08 ± 0,09 9,65 ± 0,12 7,71 ± 0,08 4 ,7 7 ± 0,22 16,33 ± 0,38 12,78 ± 0,22 10,53 ± 0,23 11,28 ± 0,18 11,63 ± 0,36 11,24 ± 0,29 11,48 ± 0,62 9 ,69 ± 0 ,14 6,90 ± 0,23 NIR*LSD* a - 0,32; b - 0,26; с - 0,32 ; ax b - 0,46; ах с - 0,56; bxc - 0,46; ax b x с - 0,79 Bakterie kopiotroficzne przetrwalnikujące - Copiotrophic sporulating bacteria (jtk x 109 - cfu x l 0 9) 0 500 1000 6 ,16 ± 0,14 4,4 9 ± 0,57 4,31 ± 0,23 6 ,46 ± 0,23 3 ,56 ± 0,17 2,08 ± 0,22 10,64 ± 0,52 7,74 ± 0,21 6,94 ± 0,35 12,02 ± 0,17 5,80 ± 0,58 4,73 ± 0 ,12 5,58 ± 0,24 3 ,99 ± 0,20 2 ,6 4 ± 0,19 7,02 ± 0,29 6,24 ± 0,25 2,05 ± 0,08 NIR*LSD * a - 0,27; b - 0,22; с - 0,27; a xb - 0,38; a x c - 0,46; b x c - 0,38; a xb x c - 0,6 -s - gleba nienawożona słomą - soil fertilized without straw; +s - gleba nawożona słomą - soil fertilized with straw; *N IR dla: a - dawki cynku, b - nawożenia słomą, с - terminu analizy *LSD for: a - zinc d ose, b - straw fertilization, с - analyse time
TABELA 2. Liczebność bakterii biorących udział w przemianach związków azotu(w 1 kg s.m. gleby) TABLE 2. Number o f bacteria nitrogen compounds transformated (in 1 kg d.m. o f soil)
Dawka Zn Zn dose [mg • kg 1 gleby - o f soil]
Termin analizy - Time o f analyse Przed siewem
jęczmienia jarego Before o f spring barley sowing
Po zbiorze - After harvest jęczmienia jarego spring barley
kukurydzy maize
-s +s -s +s -s +s
Bakterie amonifikacyjne - Ammonifying bacteria (jtk x 109 - ciii x lO 9) 0 500 1000 3,04 ± 0 ,1 8 1,67 ± 0 ,1 7 1,48 ± 0 ,1 1 3,79 ± 0,45 8,02 ± 0,22 6,50 ± 0,30 11,22 ± 0 ,3 3 8,43 ± 0,47 5,61 ± 0 ,3 4 10,76 ± 0 ,3 5 10,42 ± 0,40 4,81 ± 0 ,1 3 13,38 ± 0 ,6 0 11,51 ± 0 ,8 9 8,22 ± 0 ,4 1 18,61 ± 0 ,8 2 17,56 ± 0 ,4 1 10,82 ± 0 ,3 1 NIR* LSD* a - 0,40; b - 0,33.; с - 0,40; axb - 0,56; axe - 0,70; b xc - 0,56; a x b x c - 0,98 Bakterie immobilizujące azot — Nitrogen immobilizing bacteria (jtk x lO 9 - cfti x lO 9)
0 500 1000 1,78 ± 0,13 1,52 ± 0,17 1,34 ± 0,11 2,60 ± 0 ,1 8 2,49 ± 0,11 1,82 ± 0,23 8,47 ± 0,41 7,86 ± 0,27 4 ,50 ± 0,18 9,42 ± 0,23 4,69 ± 0,20 3,51 ± 0,08 11,90 ± 0,50 11,98 ± 0,31 8,49 ± 0,24 17,21 ± 0,51 10,74 ± 0,52 8,65 ± 0,41 NIR*LSD* a - 0,35; b - 0,29; с - 0,35; axb - 0,50.; a x c - 0,61; b x c - 0,50; a xb x c - 0,87 A rth ro b a cter spp. (jtk x 109 - cfii x lO 9) 0 500 1000 22,57 ± 0 ,6 7 16,48 ± 0 ,6 8 9,06 ± 0 ,6 7 28,95 ± 0,93 22,72 ± 0,51 20,94 ± 0,68 35,40 ± 0,32 12,67 ± 0,49 8,70 ± 0,26 28,69 ± 0,88 16,48 ± 0,53 9,46 ± 0,47 18,45 ± 0,93 2 0,16 ± 0,18 14,73 ± 0,32 33,5 0 ± 0,54 12,87 ± 0,76 11,63 ± 0,71 NIR*LSD* a - 0,86; b - 0,70; с - 0,86 ; ax b - 1,21 ; ах с - 1,48; bx с - 1,21 ; ax b x с - 2,10 A zo to b a c te r spp. (jtk x 103 - cfù x lO 1) 0 500 1000 1,48 ± 0 ,5 7 0,00 0,00 1,48 ± 0,57 0,00 0,00 1,14 ± 0,57 0,00 0,00 1,91 ± 0 ,5 7 0,00 0,00 0,78 ± 0,59 0,00 0,00 15,51 ± 0,59 0,00 0,00 NIR*LSD* a - 0,23; b - 0,19; с - 0,23; a xb - 0,33; a x c - 0,40; b x c - 0,33; a xb x c - 0,57 *objaśnienia podano pod tab. 1 - explanations under Table 1
Pseudomonas i bakterii celulolitycznych oraz prom ieniowców i grzybów (tab. 3).
Jednak, gdy rezultaty badań zostaną porównane z wynikam i z obiektu niezanie-
czyszczonego cynkiem i jednocześnie nawożonego słomą, to okazuje się, że cynk
zm niejszał pozytyw ny wpływ naw ożenia słom ą na drobnoustroje glebowe. Takie
działanie było długotrwałe, gdyż obserwowano je jeszcze w 61 dniu trwania doświad
czenia, tj. po zbiorze jęczm ienia jarego oraz w 112 dniu - po zbiorze kukurydzy,
uprawianej jako roślina następcza - bezpośrednio po jęczm ieniu jarym . Cynk, dodany
do gleby w ilości 500 i 1000 mg Zn • kg"1, okazał się całkowicie toksyczny dla bakterii
z rodzaju Azotobacter.
U zyskane w yniki potw ierd zają niekorzystny w pływ cynku na drobnoustroje
stwierdzony w badaniach Locka i Janssena [2005],
K elly’ego i in. [2003] oraz
M artensa i in. [2007]. Według Locka i Janssena [2005] trzy różne m echanizm y
wpływają na drobnoustroje. Są to: 1) natychmiastowy toksyczny wpływ, który zabija
TABELA 3. Liczebność bakterii z rodzaju Pseudom onas i bakterii celulolitycznych oraz promieniowców i grzybów (w 1 kg s.m. gleby)
TABLE 3. Number o f bacteria o f Pseudom onas and cellulolitic bacteria, actinomyces and fungi (in 1 kg d.m. o f soil) Dawka Zn Zn dose [mg • kg"1 gleby - o f soil]
Termin analizy - Time o f analyse Przed siewem
jęczmienia jarego Before o f spring barley sowing
Po zbiorze - After harvest jęczmienia jarego spring barley kukurydzy maize -s +s -s +s -s +s P seudom on as spp. (jtk x 109 - cfii x 109) 0 500 1000 27,32 ± 0,62 20,94 ± 0,93 16,04 ± 0,77 32,22 ± 0,82 27,02 ± 0,87 20,19 ± 0 ,6 7 20,91 ± 0,78 20,45 ± 0,70 9,16 ± 0 ,4 6 39,53 ± 0,64 17,24 ± 0,58 14,19 ± 0 ,4 6 22,80 ± 0,27 23,26 ± 0,93 10,39 ± 0 ,9 5 41,72 ± 0,65 18,61 ± 0 ,5 4 15,20 ± 0 ,7 3 NIR* LSD* a - 0,96; b - 0,80.; с - 0,96; axb - 1,40; axe - 1,71; bxc - n.s.; a x b x c - 2,42 Bakterie celulolityczne - Cellulolitic bacteria (jtk x lO 7 - cfii x l 0 7)
0 500 1000 2,75 ± 0,08 2,71 ± 0,18 2,90 ± 0,17-4,42 ± 0,12 3,23 ± 0,17 3,04 ± 0,22 3,32 ± 0,13 3,09 ± 0,07 3,01 ± 0,23 5,72 ± 0,13 4,46 ± 0 ,1 1 4,01 ± 0,13 2,36 ± 0,08 2,48 ± 0,18 2,56 ± 0,23 3,33 ± 0,12 1.86 ± 0,13 1.86 ± 0,12 NIR*LSD* a - 0,97; b - 0,80; с - 0,97; axb -1 ,3 9 .; a x c - n.s; b x c - 1,39; a xb x c - 2,42 Promieniowce - A ctin o m yces (jtk x lO 9 - cfu x 109)
0 500 1000 3,64 ± 0,24 2,86 ± 0,18 3,04 ± 0,06 3,67 ± 0,19 3,30 ± 0,17 2,56 ± 0,06 10,00 ± 0,11 8,70 ± 0,23 4,20 ± 0,31 10,87 ± 0 ,i 7 9,61 ± 0,17 7,13 ± 0,19 7,25 ± 0,39 4,11 ± 0,12 2,09 ± 0,18 9,54 ± 0,23 6,82 ± 0,15 3,10 ± 0,09 NIR*LSD* a - 0,21; b - 0,17; с - 0,21 ; axb - n.s; ах с - 0,36; bx с - 0,29; ax b x с - 0,51 Grzyby - Fungi (jtk x lO 7 - cfu x l 0 7)
0 500 1000 3,71 ± 0,12 3,04 ± 0 ,1 8 2,90 ± 0,06 4,97 ± 0,35 4,05 ± 0,23 3,45 ± 0,06 5,46 ± 0,38 10,45 ± 0,28 6,98 ± 0,24 15,76 ± 0 ,4 0 9,50 ± 0,11 8,77 ± 0,34 6.20 ± 0,47 5.20 ± 0 ,1 9 5,62 ± 0 ,4 1 8,41 ± 0,36 9,27 ± 0,43 7,60 ± 0,58 NIR*LSD* a - 0,34; b - 028; с - 0,34; a xb - 0,48; a x c - 0,59; b x c - 0,48; a xb xc - 0,83 * objaśnienia podano pod tab. 1 - explanations under Table 1
wrażliwe gatunki, 2) selekcja z uwagi na tolerancję w stosunku do metali z powodu
różnej zdolności do współzawodniczenia organizmów przeżywających oraz 3) adaptacja
organizmów rozwijających się w glebach zanieczyszczonych z powodu fizjologicznych
lub genetycznych zmian. Ten pierwszy mechanizm, podobnie jak w badaniach Oliveira
i Pampulha [2006], najsilniej oddziaływał na bakterie z rodzaju Azotobacter.
N egatyw ny w pływ zanieczyszczenia cynkiem na drobnoustroje nie m ógł nie
oddziaływać na aktywność enzymatyczną gleby (tab. 4). Niezależnie od terminu badań,
na skutek działania tego metalu ciężkiego, następowało istotne zmniejszenie aktywności
dehydrogenaz, ureazy, fosfatazy alkalicznej i fosfatazy kwaśnej. Aktywność enzyma
tyczna w glebach zanieczyszczonych cynkiem i jednocześnie nawożonych słomą, z
reguły utrzym ywała się na wyższym poziomie niż aktywność enzymatyczna gleby
zanieczyszczonej tym metalem i nienawożonej słomą.
TABELA 4. Aktywność enzymów w 1 kg s.m. gleby TABLE 4. Enzymes activity in 1 kg d.m. o f soil Dawka Zn
Zn dose [mg • kg"1 gleby - o f soil]
Termin analizy - Time o f analyse Przed siewem
jęczmienia jarego Before o f spring barley sowing
Po zbiorze - After harvest jęczmienia jarego spring barley kukurydzy maize -s +s -s +s -s +s Dehydrogenazy - Dehydrogenases [cm 3 H0 • d-1] 0 500 1000 3,64± 0,05 2,94 ± 0,05 2,34 ± 0,05 8,37 ± 0,10 3,98 ± 0 ,1 0 2,84 ± 0,15 7,58 ± 0,20 3,38 ± 0 ,1 0 1,07 ± 0 ,0 5 9,73 ± 0 ,5 1 4,30 ± 0,10 1,38 ± 0,15 7,49 ± 0,21 2,86 ± 0,05 0,62 ± 0 ,1 0 20,29 ± 0,52 5,25 ± 0,16 0,83 ± 0 ,1 0 NIR* LSD* a - 0,14; b - 0,11 с - 0,96; axb - 0,20; axe - 0,24; bxc - 0,20; a x b x c - 0,34 Ureaza - Urease [mg N -N H 4 • h _l] 0 500 1000 18.90 ± 0,50 17.90 ± 0,50 16.91 ± 0,50 41,77 ± 0,50 28.84 ± 0,50 27.85 ± 0,50 32,20 ± 0 ,5 1 18,91 ± 0 ,5 1 26,07 ± 0 ,5 1 55,72 ± 0 ,5 1 31,18 ± 0 ,5 1 30,16 ± 0 ,5 1 25,45 ± 0,52 32,20 ± 1,04 23,37 ± 0,52 42,0 7 ± 0,52 30,13 ± 1,04 24,93 ± 1,04 NIR*LSD* a - 0,42; b - 0,34 с - 0,42; a xb - 0,60; a x c - 0,73; b x c - 0,60; a xb x c - 1,04 Fosfataza alkaliczna - Alkaline phosphatase [mmol PNP • h _l]
0 500 1000 2,80 ± 0,04 0,98 ± 0,03 0,69 ± 0,02 3,08 ± 0,04 1,15 ± 0,02 0,86 ± 0,03 1,46 ± 0,07 1,32 ± 0,14 0,98 ± 0,04 1,84 ± 0,05 1,73 ± 0,02 1,57 ± 0,11 1,52 ± 0,04 1,35 ± 0,06 0,73 ± 0,01 1,85 ± 0,07 1,66 ± 0,04 1,63 ± 0,04 NIR*LSD* a - 0,04; b - 0,03; с - 004 ; axb - 0,05; ах с - 0,07; bx с - 0,05; ax b x с - 0,09 Fosfataza kwaśna - Acid phosphatase [mmol PNP • h _l]
0 500 1000 2,89 ± 0,05 1,33 ± 0 ,0 5 1,81 ± 0 ,0 4 4,25 ± 0 , 1 8 1.51 ± 0,02 2.51 ± 0,04 5,55 ± 0,09 3,09 ± 0,18 2,29 ± 0 ,1 8 4,73 ± 0 ,1 8 3,06 ± 0,07 1,87 ± 0 ,0 5 3.70 ± 0,18 2,94 ± 0,02 1.70 ± 0,07 3,05 ± 0,09 2,77 ± 0,04 1,72 ± 0 ,0 2 NIR*LSD* a - 0,07; b - n.s.; с - 0,07; axb - n.s.; a xc - 0,12; b x c - 0,10; a xb x c - 0,18 *objaśnienia podano pod tab. 1 - explanations under Table 1
Podobne rezultaty w badaniach nad oddziaływaniem metali ciężkich na aktywność
enzymów glebowych uzyskali M ikanova [2006] oraz Oliveira i Pam pulha [2006].
Według tych autorów aktywność dehydrogenaz, spośród w szystkich oznaczanych
enzymów, była najsilniej hamowana przez metale ciężkie (Zn, Cu, Cd, Pb, Hg). Również
zanieczyszczenie gleby cynkiem powodowało największe zakłócenia w aktywności tej
grupy enzym ów , co czyni o zn aczanie aktyw ności d eh y d ro g en az w skaźnikiem
przydatnym w badaniach z zakresu ekotoksykologii gieb [Oliveira, Pampulha 2006].
C ynk, w ystęp ujący w nadm iarze w glebie, działał negatyw nie nie tylko na
drobnoustroje i enzymy glebowe, ale także na wzrost i rozwój jęczm ienia jarego oraz
kukurydzy (tab. 5). Jęczmień jary okazał się bardziej wrażliwy od kukurydzy na to
działanie. Jego plony drastycznie zmniejszyły się pod wpływem dawki 500
mg Zn • kg-1 gleby i były prawie śladowe na skutek działania dawki 1000
mg Zn • k g '1 gleby, natom iast pierw sza z zastosow anych daw ek nie zm ieniała
rozmiarów plonowania kukurydzy, a druga - obniżała plon w jeszcze większym stopniu
TABELA 5. Plon suchej masy jęczmienia jarego i kukurydzy [g s.m * w azon '] TABLE 5. The yield o f spring barley and maize [g d.m. per pot]
D aw ka Zn - Zn d ose Jęczmień jary - Spring Kukurydza - M aize [mg • kg 1 gleby - o f soil] barley
-s +s -s +s 0 18,81 ± 0,73 18,94 ± 0,45 2 6 ,9 6 ± 2 ,13 2 5 ,4 5 ± 0 ,6 5 500 13,60 ± 0 ,7 9 12,52 ± 0 ,6 0 2 6 ,4 4 ± 1,90 2 4 ,7 7 ± 1,89 1000 1,08 ± 0,15 1,65 ± 0 ,1 0 0 ,4 4 ± 0 ,0 7 0 ,6 2 ± 0 ,1 2 N IR *L SD * a - 0,8 3 ; b - b X с - n.s.; n.s.: с — 0 ,83; a x b — n.s. a X b X с - 2 ,0 0 ; a X с — 1,18;
- s - gleba nienawożona słom ą - soil fertilized without straw; + s - gleba naw ożona słomą - soil fertilized with straw; *N IR dla: a - daw ki cynku, b - nawożenia słomą, с - gatunku rośliny; *L SD for: a - zinc d o se, b - straw fertilization, с - kind o f plant
niż plon jęczm ienia jarego. Niekorzystnego oddziaływania na rośliny zanieczyszczenia
cynkiem nie łagodziło nawożenie słomą jęczmienną, chociaż wpływało korzystnie na
właściwości mikrobiolo-giczne i biochemiczne gleby.
WNIOSKI
1. Zanieczyszczenie gleby cynkiem w ilości 500 i 1000 mg • kg-1 wpływa niekorzystnie
na bakterie, promieniowce i grzyby oraz na aktywność dehydrogenaz glebowych oraz
ureazy, fosfatazy kwaśnej i fosfatazy zasadowej.
2. Na właściwości mikrobiologiczne i biochemiczne gleb zanieczyszczonych cynkiem
korzystnie wpływa nawożenie słomą jęczmienną, która w pewnym sensie może łago
dzić stres związany z tym zanieczyszczeniem.
3. Kukurydza dobrze znosi glebę zanieczyszczoną cynkiem w ilości 500 mg • kg-1. Jej
wzrost i rozwój prawie całkowicie hamuje dawka 1000 mg Zn • kg-1. Jęczmień jary, w
odróżnieniu od kukurydzy, jest rośliną bardziej wrażliwą na zanieczyszczenie gleby
cynkiem.
LITERATURA
ALEF K., N A N N IPIE R I P. 1998: Urease activity. W: M ethods in A pplied Soil M icrob iology and Biochem istry. A le f K., Nannipieri P. (eds), A cadem ic Press. Harcourt Brace & Company, Publishers, L on d on :3 1 6 -3 2 0 .
ALEF K., NA N N IPIER I P., T R A C A R -C EPED A C. 1998: Phosphatase activity. W: M ethods in Applied Soil M icrob iology and Biochem istry. A le f K., Nannipieri P. (eds), A cadem ic Press. Harcourt Brace & Company, Publishers, London: 3 3 5 -3 4 4 .
B A R A JA S-A C E V E S M. 2005: Comparison o f different microbial biom ass and activity measurement m ethods in m etal-contam inated soils. Biores. Techn. 96: 1405-1 4 1 4 .
DE BRO UW ER E K .D ., HERTIGERS S., SM OLDERS E. 2007: Zinc toxicity on N O reduction declines with time in laboratory spiked soils and is undetectable in field contaminated soils. Soil Biol. Biochem. 3 9 :3 1 6 7 -3 1 7 6 .
FENGLEROWA W. 1965: Sim ple method for counting A zo to b a cter in soil sam ples. A cta M icrob. Polon. 14(2): 2 0 3 -2 0 6 .
KELLY J.J., H Ä G G BLO M M .M ., TATE R.L. 1999: Changes in soil microbial com m unities over time resulting from one time application o f zinc: a laboratory m icrocosm study. Soil Biol. Biochem . 31:
145 5 -1 4 6 5 .
KELLY J.J., H Ä G G BLO M M .M ., TATE R.L. 2003: Effects o f heavy metal contamination and remedia tion on soil microbial com m unities in the vicinity o f a zinc sm elter as indicated by analysis o f microbial com m unity phospholipid fatty acid profiles. B iol. Fertil. Soils 38: 6 5 -7 1 .
LOC K., JA N SSE N C.R. 2005: Influence o f soil zinc concentrations on zinc sensitivity and fluctional diversity o f m icrobial com m unities. Environ. Pollut. 136: 2 7 5 -2 8 1 .
M ARTIN J. 1950: U se o f acid, rose bengal and streptomycin in the plate m ethod for estim ating soil fungi.
Soil Sei. 6 9 :2 1 5 -2 3 3 .
MERTENS J., R U Y T E R S S., SPRING AEL D ., SM OLDERS E. 2007: Resistance and resilience o f zinc tolerant nitrying com m unities is unaffected in log-term zinc contaminated soils. S oil Biol. Biochem. 3 9 :1 8 2 8 -1 8 3 1 .
M IKANOVA O. 2006: E ffects o f heavy m etals on som e soil biological parameters. J. Geochem . E xplo
rât. 88: 2 2 0 -2 2 3 .
ÖHLINGER R. 1996: Dehydrogenase activity with the substrate TTC.W: M ethods in Soil Biology. SchinnerR , Öhlinger R., K andelerE., Margesin R. (eds), Springer Verlag, Berlin Heidelberg: 2 4 1 -2 4 3 . OLIVEIRA A ., P A M PU L H A M.E. 2006: Effects o f long-term heavy metal contam ination on soil m icro
bial characteristics. J. Bios. Bioeng. 102, 3: 157-161.
ONTA H., HATTORI T. 1983: Oligotrophic bacteria on organic debris and plant roots in paddy field.
Soil Biol. Biochem . 1: 1-8.
P A R K IN SO N D ., GRAY F.R.G., W ILLIAM S S.T. 1971: M ethods for studying the e co lo g y o f soil m icroorganisms. B lack w eel Scientific Publications Oxford and Edinburg, IPB Handbook: 19. STATSOFT, INC. (2006). STATISTICA (data analysis software system ), version 7.1. w w w .statsoft.com . W Y SZ K O W SK A J., BO R O S E., K U C H AR SK I J. 2007: Effect o f interactions betw een nickel and other
heavy metals on the soil m icrobiological properties. P lan t Soil Environ. 53,12: 5 4 4 -5 5 2 .
