wpływ nawożenia obornikiem i azotem na aktywność

ROCZNIK] GLEBOZNAWCZE TOM LX NR I WARSZAWA 2009: 45-48
JAN KOPER, ANETTA SIWIK-ZIOMEK
WPŁYW NAWOŻENIA OBORNIKIEM I AZOTEM
NA AKTYWNOŚĆ ARYLOSULFATAZYI ZAWARTOŚĆ
SIARKI SIARCZANOWEJ (VI) W GLEBIE
EFFECT OF FERTILIZATION WITH FARMYARD
M ANURE A N D MINERAL NITROGEN ON THE ACTIVITY
OF ARYLSULPHATASE A N D CONCENTRATIONS
OF SULPHATE (VI) SULPHUR IN SOIL
Katedra Biochemii. Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w' Bydgoszczy
A b stra c t: The activity o f arylsulph atase determ ined accord in g to Tabatabai and B rem ner and
su lp h ate (V I) sulphur assayed as d escrib ed by B ard sley and L ancaster w ere stu died in soil
under w inter w heat fertilized w ith varied d oses o f farmyard m anure (0, 20. 4 0 , 60 and 80 t ha-1)
and m ineral nitrogen (0, 4 0 , 80. 120 kg-ha~l ). A sign ifican t e ffect o f both experim ental factors on
the activity o f the enzym e and concentrations o f sulphate (V I) sulphur w as found. Both studied
param eters changed over grow in g period o f the w inter w heat.
S low a k lu c zo w e : gleb a, arylosulfataza. siarka siarczanow a (V I), n aw ożen ie.
K e y words', soil, arylsulphatase, sulphate sulphur (V I), fertilization.
WSTĘP
Znaczną część siarki organicznej w glebie stanowią związki o charakterze estrów
[Tabatabai. Bremner 1970]. Jest to najaktywniejsza, najbardziej labilna forma siarki w
środowisku glebowym. W trakcie hydrolizy estrów siarczanowych rozszczepieniu ulega
wiązanie O-S przez enzym aryiosulfatazę (E.C. 3.1.6.1.) [Paul, Clark 2000]. Nawożenie
organiczne poprzez dostarczenie substratów do reakcji biochemicznych oraz stanowienie
źródła węgla dla mikroorganizmów' glebowych stymuluje aktywność enzymatyczną gleby.
Nawożenie mineralne katalizuje reakcje biochemiczne w; glebach, lecz też dostarcza
anionów, których nadmierna koncentracja w środowisku glebowym może prowadzić do
hamowania reakcji enzymatycznych [Germida i in. 1992].
MATERIAŁ I METODY
Próbki gleby do badań pobrano z wieloletniego doświadczenia założonego na terenie
RZD w Grabowie prowadzonego przez Rolniczy Zakład Żywienia Roślin i Nawożenia
IUNG Puławy. Zastosowano następujące zmianowanie: ziemniak, pszenica ozima +
46
J. Koper. A. Siwik-Ziomek
m iędzyplon, jęczm ień jary + wsiewka. koniczyna + trawa. Próbki gleb pobierano
czterokrotnie w trakcie sezonu wegetacyjnego pszenicy ozimej z międzyplonem: 21.03.,
16.05.. 16.07. i 04.10. 2002. W doświadczeniu zastosowano nawożenie obornikiem w
dawkach: 0, 20, 40, 60 i 80 t-ha 1 oraz azotem mineralnym w postaci saletry amonowej w
dawkach: NQ- 0, N j- 40, N?- 80, N „- 120 kg N-ha"1. Gleba wytworzona z gliny lekkiej
charakteryzowała się odczynem kwaśnym i lekko kwaśnym. Oznaczenie aktywności
arylosulfatazy wykonano wgTabatabai i Bremnera [1970], siarki siarczanowej zgodnie z
metodą Bardsłeya-Lancastera [1960] w modyfikacji COMN-IUNG. Zawartość węgla
organicznego, azotu ogółem oznaczono wg metodyki przyjętej w opracow aniach
gleboznawczych [Lityński i in. 1976]. Wyniki zawartości siarki siarczanowej oraz
aktywności enzymu poddano analizie wariancji z użyciem półprzedziałów ufności Tukeya
(p=0,05). Do obliczeń wykorzystano program FR-ANALWAR oparty o Microsoft Excel.
WYNIKI I DYSKUSJA
Zawartość węgla organicznego w badanej glebie mieściła się w zakresie 7,9711,14 g-kg 1 i zależała od nawożenia obornikiem (tab.l). N ajniższą zawartość tego
biopierwiastka stwierdzono w próbkach glebowych pobranych z obiektów kontrolnych.
Wraz ze wzrostem dawki obornika stwierdzono nagromadzenie się w^ęgla organicznego
w analizowanej glebie (tab. 1). Podobny wpływ nawożenia obornikiem na zawartość w-ęgla
organicznego w glebie uzyskano w wielu badaniach między innymi Mercika i in. [1995].
Zawartość azotu ogółem była mniej zróżnicowana i zawierała się w przedziale 0,89-1,01
g-kg 1 ze średnią 0,96 g-kg \ dla daw-ek obornika i azotu mineralnego.
Zawartość siarki siarczanowej w badanej glebie mieściła się w przedziale 9,02-23,13 mg-kg 1 i
zależała od zastosowanego nawożenia i tenninu pobierania próbek glebowych (rys. 1). Zawartość
S-S04~ w próbkach z całego obiektu doświadczalnego wynosiła średnio 13.8 mg-kg"1. W większości
gleb użytkowanych rolniczo zawartość siarki siarczanowej w Polsce nie przekracza 25 mg-kg-1
gleby. Najwięcej gleb, tj. 70% powierzchni użytków’ rolnych, charakteiyzuje się zawartością tej
frakcji siarki w granicach 5.0-20,0 mg-kg-1 [Lipiński i in. 2003]. Zawartość S-S042" w- glebie
pobranej z doświadczenia z Grabowa zaw ierała się w przedziale średniej zaw'artości siarki w glebie
TABELA 1. Zawartość węgla organicznego i azotu ogółem w glebie spod uprawy pszenicy ozimej
TABLE 1. The content o f total organie carbon and total nitrogen in the soil under wrinter wheat
Dawka obornika
czvnnik I
TOC
n
Ni
;
8.41
! 9.06
! 9.58
10.44
10.57
0
20
40
60
80
9.71
Średnia
| Mean
-
l s d „«5
N 0(, - N T [ g - k g ' 1]
; Dawka azotu II czynnik - Nitrogen dose II factor [kg N-ha
[t-ha"1]
; N I R 0.05
ku
2
N.
; Mean :N 0
Ni
N2
N,
Mean
8.51
8.97
9.62
10.57
10.70
8.32 ! 7.97 ! 8.37
8.67 i 9.58 ! 9.04
11.14 10.27 10.16
10.23 10.01 ; 10.32
11.05 j 10.66 ! 10.63
0.89
0.98
0.99
0,93
0.96
0.966
0.956
1.012
0.970
0.966
0.92
0.96
0.94
0.96
0.98
0.97
0.96
0.99
0.92
1.01
0.94
0.96
0.98
0.95
0.98
9.53
9.86
0.95
0.974
0.95
0.97
0.96
0 .44
n.i. - n.s.
n.i. - różnice nieistotne, n.s. - not significant
9.72
19.71
: n.i.
n.i.
n.s.
n.s.
Aktywność arylosulfatazy i zawartość siarki siarczanowej w nawożonej glebie
47
R Y SU N EK I. Zawartość siarki siarczanowej w glebie spod uprawy pszenicy ozimej
FIGURĘ 1. The content o f sulphate sulphur in soil under winter wheat
uprawnej kraju. Ilość siarki siarczanowej (VI) w ciągu sezonu wegetacyjnego w glebie spod pszenicy
ozimej ulegała zmianom. Największąjej koncentrację stwierdzono w próbkach glebowych pobranych
w pierwszyTn i drugim tenninie (odpowiednio 14,27 i 14,67 mg-kg"1). Zawartość tej frakcji siarki w
próbkach glebowych pobranych w czwartym tenninie była istotnie niższa o 15% od ilości oznaczonej
w próbkach glebowych pobranych w marcu.
Stwierdzono istotny wpływ nawożenia na zawartość siarki siarczanowej w analizow^anej
glebie (iys.l). Zwiększające się dawki nawozu naturalnego powodowały wzrost zawaitości
S-S042' do dawki 60 t-ha-1. Najwyższa daw^ka obornika (80 t-ha"1) nie powodowała już istotnego
wzrostu zawartości tego składnika. Przy nawożeniu azotem mineralnym także zaobserwowano
nagromadzanie się ilości przyswajalnej formy siarki w glebie. Największą koncentrację siarki
siarczanowej (średnio 14J 5 mg-kg 1) oznaczono w' próbkach glebowych pobranych z obiektów
nawożonych saletrą amonową w najwyższej dawce (80 kg N -h a 1) (iys.1).
Aktywność arylosulfatazy w glebie była również modyfikowana przez stosowane
naw ożenie i zm ieniała się w sezonie w egetacyjnym pszenicy ozim ej. Aktyw ność
arylosulfatazy wynosiła średnio 0.28 /<M p N P -g ‘- h N a j w y ż s z ą aktywność enzymu
(0,31 wM pNP-g Mi ]) oznaczono w próbkach glebowych pobranych w październiku.
Zwiększenie dawki nawozu naturalnego powodowało wzrost aktywności arylosulfatazy.
ale tylko do poziomu 60 t obornika na 1 ha. Aktywność enzymu przy największej jego
ilości (80 t-ha'"1) była podobna do jego aktywności przy dawce 40 t-ha"'1 i o 9% niższa w
porównaniu z aktywnością przy dawce obornika 60 t na 1 ha (rys. 2). Dick i in. [1988]
stwierdzili znaczący wzrost aktywności aiylosulfatazy i innych enzymów w glebie nawożonej
obornikiem. Natomiast zastosowany nawóz azotowy wpłynął na osłabienie aktywności
aiylosulfatazy' w badanej glebie. Najwyższą jej aktywność (średnio 0,31 u M pNP-g"1-h'"1)
stwierdzono w próbkach kontrolnych gleby nienawożonej azotem (rys. 2). Takie wyniki
wskazująna działanie saletry amonowej hamujące aktywność aiylosulfatazy-. Negatywny wpływ
jonów (NO1-, NO2-, P 0 43-. S 0 42-, C l") na aktywność enzymatyczną gleby był obserwowany
w innych badaniach [Dick i in. 1988; Ganeshamurthy. Nielsen 1990; Germida i in. 1992].
48
J. Koper, A. Siwik-Ziomek
RY SU N EK 2. Aktywność ary losu lfatazy w glebie spod uprawy pszenicy ozimej
FIGURĘ 2. The activity o f arylsulphatase in soil undcr winter wheat
WNIOSKI
1.
Optymalna dawka obornika przy której stwierdzono największą aktywność arylosulfatazy oraz
zawartości siarki siarczanowej (VI) i węgla organicznego, kształtowała się na poziomie 60 t-ha1.
2. Stwierdzona inaktywacja arylosulfatazy, przy wzrastających dawkach saletry amono­
wej z jednoczesnym zw iększaniem się zawartości siarczanów; wskazuje na hamujący
wpływ jonów azotanowych na aktywność tego enzymu w glebie.
LFFERATURA
BAR DSLEY C.E.. LANCASTER J.D. 1960: Determination o f reserve sulfur and soluble sulfates in soil.
Soil Sci. Soc. Amer. Proc. 24: 2 6 5 -2 6 8 .
DICK. R.P.. MYROL D.D.. KERLE E.A. 1988: Microbial biomass and soil enzym es activities in com pac­
ted and rehabilitated skid trail soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 52: 512 -5 1 6 .
G ANESH A M U RTH Y A. N.. NIELSEN N. E. 1990: Arylsulphatase and the biochemical mineralization
o f soil organic sulphur. S oil Biol. Biochem. 22. 8: 1163-1165.
GERM IDA .1.1 WAIN WRIGHT M.. GUPTA V V.S.R. 1992: Biochemistiy o f sulphur cycling in soil. Soil Biochem.
7:1-53.
LITYŃSKI T . JURKOWSKA I I.. GORLACH E. 1976: Analiza chemiczno-rolnicza. PWN. Warszawa: 149 ss.
LIPIŃSKI W.. TERELAK I I.. M OTOW ICKA-TERELAK T. 2003: Propozycja liczb granicznych za­
wartości siarki siarczanowej w glebach mineralnych na potrzeby doradztwa naw ozow ego. Rocz.
Glehozn.Ury.19-U.
MERCIK S.. KÓRSCHENS S.. BIELAWSKI W., RUSSEL S.. RUMPEL J. 1995: Am m onification,
nitrillcation activity and soil respiration intensity as affected by long term fertilization and soil type.
Ann. Warsaw Agric. Univer. - SGGW. Agriculture 28: 5 3 -6 4 .
PAUL E.A .. CLARK F.E. 2000: M ikrobiologia i biochemia gleb. Wvd. UM CS. Lublin: 3 5 7 -3 7 2 .
TABATABAI M .A.. BREM NER J.M. 1970: Factors affecting soil arvlsulfatasc activity. Soil Sci. Soc.
Amer. Proc. 34: 4 2 7 -4 2 9 .
P rof. d r h ab. J a n K o p e r
K a te d r a B io c h e m ii, W id z ia ł R o ln iczy.
U n iw e r s y te t T e c h n o ło g ic z n o -P r z y r o d n ic z y
8 5 - 0 2 9 B y d g o s z c z . ul. B e r n a r d y ń s k a 6
e -m a il: b io c h U iiitp . eclu.pl