Soil beta-glucosidase activity under winter wheat cultivated in crop rotation systems depleting and enriching the soil in organic matter

• Autorzy: Piotrowska A , Koper J.

Warianty tytułu

PL

Aktywnosc beta-glukozydazy glebowej spod pszenicy ozimej w zmianowaniu zubozajacym i wzbogacajacym glebe w materie organiczna

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

β-glucosidase (E.C. 3.2.1.21), an enzyme involved in cellulose degradation, plays an important role in the soil organic carbon cycle. Cellulose is the most abundant organic compound in the biosphere so a product of its enzymatic hydrolysis is important as an energy source for soil microorganisms. Since β-glucosidase is very sensitive to different factors, determination of its activity might be helpful in soil quality monitoring. The objective of the study was to assess the effect of various doses of farmyard manure (FYM) and mineral nitrogen on β-glucosidase activity in soil samples taken under winter wheat cultivated in crop rotation systems depleting soil from organic matter (A) and enriching soil in organic matter (B). Soil samples were taken in 2002 from a two-factor fertilization experiment carried out as randomized sub-blocks cropped with winter wheat cultivated on lessivé soil. The experiment was located at the Experimental Station of the Institute of Tillage and Soil Science in Grabowo on the Vistula River. All fertilization combinations included FYM (0, 20, 40, 60 and 80 t.ha–1) and nitrogen fertilization (0, 40, 80 and 120 kg ha–1). The activity of β-glucosidase was determined according to Eivazi, Tabatabai (1988). The enzyme activity ranged 3.604-7.041 mM pNP g–1 h–1 in soil samples taken from crop rotation A and between 4.931-7.445 mM pNP g–1 h–1 in those collected from the crop rotation enriching the soil in organic matter. These data were closely related to the applied FYM and nitrogen fertilization doses. Moreover, β-glucosidase activity depended significantly on sampling dates. Enzyme activity was closely connected with soil organic carbon and total nitrogen content, which was confirmed by highly significant correlation coefficients between these parameters (r=0.611-0.770 for Corg, and r=0.844-0.912 for Nog; p<0.01 and p<0.001).

PL

Biorąca udział w rozkładzie celulozy β-glukozydaza (E.C. 3.2.1.21) odgrywa ważną rolę w obiegu węgla w glebie. Jak wiadomo, celuloza to jeden z najobficiej występujących związków organicznych w biosferze, a produkt jego hydrolizy enzymatycznej stanowi cenne źródło energii dla mikroorganizmów glebowych. Ponieważ β-glukozydaza jest bardzo czuła na działanie różnorodnych czynników, oznaczanie jej aktywności może być pomocne w monitorowaniu jakości gleby. Celem pracy było określenie wpływu zróżnicowanych dawek obornika i nawożenia azotowego na aktywność β-glukozydazy w próbkach gleby spod pszenicy ozimej uprawianej w zamianowaniu zubożającym (A) i wzbogacającym (B) glebę w materię organiczną. Próbki gleby do badań pobrano w 2002 r. spod pszenicy ozimej uprawianej na glebie płowej w dwuczynnikowym doświadczeniu nawozowym założonym metodą losowanych podbloków. Doświadczenie zlokalizowano w RZD w Grabowie nad Wisłą. W każdym z bloków zastosowano kombinacje nawozowe obornika (0, 20, 40, 60 i 80 t ha–1) oraz nawożenia azotowego (0, 40, 80 i 120 kg ha–1). Aktywność β-glukozydazy oznaczono wg metody EIVAZI, TABATABAI (1988). Kształtowała się ona w zakresie 3,604-7,041 mM pNP g–1 h–1 w próbkach gleby z doświadczenia A oraz 4,931-7,445 mM pNP g–1 h–1 w próbkach z doświadczenia B i pozostawała w ścisłej zależności od zastosowanych dawek obornika i azotu mineralnego. Aktywność β-glukozydazy zależała także istotnie od terminu pobrania próbek glebowych. Ponadto aktywność oznaczanego enzymu była ściśle powiązana z zawartością Corg i Nog, o czym świadczą uzyskane wysokie współczynniki korelacji (r = 0,611-0,770 – dla Corg, oraz r = 0,844-0,912 – dla Nog; p<0,01 i p<0,001).

Słowa kluczowe

EN

soil enzyme; beta-glucosidase; enzyme activity; wheat; winter wheat; plant cultivation; crop rotation system; soil; organic matter; farmyard manure; nitrogen fertilization; lessive soil

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2010
• Tom: 15
• Numer: 3
• Opis fizyczny: p.593-600,fig.,ref.

Twórcy

autor

Piotrowska A

• University of Technology and Life Sciences in Bydgoszcz, Bernardynska 6/8 St., 85-029 Bydgoszcz, Poland

autor

Koper J.

Bibliografia

• Bandick A.K., Dick R.P. 1999. Field management effects on soil enzyme activities. Soil Biol. Biochem., 31: 1471-1479.
• Bohme L., Bohme F. 2006. Soil microbiological and biochemical properties affected by plant growth and different long-term fertilisation. Europ. J. Soil Biol., 42: 1-12.
• Dick R.P., Rasmussen P.E., Kerle E.A. 1988. Influence of long-term residue management on soil enzyme activities in relation to soil chemical properties of a wheat-fallow system. Biol. Fertil. Soils, 6: 159-164.
• Eivazi F., Tabatabai M.A. 1988. Glucosidases and galactosidases in soils. Soil Biol. Biochem., 20: 601-606.
• Eivazi F., Tabatabai M.A. 1990. Factors affecting glucosidase and galactosidase activities in soils. Soil Biol. Biochem., 22: 891-897.
• Fauci F., Dick R.P. 1994. Soil microbial dynamics: short- and long-term effects of inorganic and organic nitrogen. Soil Sci. Soc. Am. Proc., 58: 801-806.
• Gianfreda L., Ruggiero P. 2006. Enzyme activities in soil. In: Nucleic acids and proteins in soil. Nannipieri P., Smalla K. (eds.) Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 257-310.
• Jarecki M., Krzywy E. 1991. Formation of the carbon and nitrogen content and the content of other chemical components in soil under the effect of long-term fertilization with famyard manure and slurry. Rocz. Glebozn., 42 (3 /4): 37-44.
• Jimenez P., Ortiz O., Tarrasón D., Ginovart M., Bonmati M. 2007. Effect of differently posttreated dewatered sewage sludge on h-glucosidase activity, microbial biomass carbon, basal respiration and carbohydrates contents of soils from limestone quarries. Biol. Fertil. Soils, 44: 393-398.
• Landgraf D., Klose S. 2002. Mobile and readily available C and N fraction and their relationship to microbial biomass and selected enzyme activities in a sandy soil under different management systems. J. Plant Nutr. Soil Sci., 165: 9-16.
• Maćkowiak G., Zebrowski J. 1999. Effect of farm yard manure application and selection of crops in rotation on organic carbon and total nitrogen content in the soil. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 465: 341-351.
• Marcote I., Hernandez T., Garcia C., Polo A. 2001. Influence of one or two successive annual applications of organic fertilizers on the enzyme activity of soil under barley cultivation. Biores. Technol., 79: 147-154.
• Mercik S., Stępień M., Pietrzak S. 2004. Usefulness of farmyard manure in regeneration of soil strongly acidified, poor in humus and exhausted from nutrients. Part I. Soil properties. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol., 499: 253-260.
• Russel S., Górska E.B., Wyczółkowski A.I. 2005. The significance of studies on enzymes in soil environment. Acta Agroph. 3: 27-36.
• Rapa P., Beermann A. 1991. Bacterial cellulase. In: Biosynthesis and biodegradation of cellulase. Haigler C. H., Weimer P.J. (eds.), Marcel Dekker, New York, 535-599.
• Tabatabai M.A. 1994. Soil enzymes. In: Methods of soil analysis, 2. Microbiological and biochemical properties. Dick W.A. (ed.), Soil Sci. Soc. Am., 5: 775-833.