R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T O M L X N R 1 W A R S Z A W A : ANNA PIOTROWSKA. JAN KOPER

Transkrypt

1 R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T O M L X N R 1 W A R S Z A W A : ANNA PIOTROWSKA. JAN KOPER NASTĘPCZY WPŁYW NAWOŻENIA MINERALNEGO, ORGANICZNEGO I MINERALNO-ORGANICZNEGO NA AKTYWNOŚĆ UREAZY GLEBOWEJ SPOD UPRAWY KONICZYNY CZERWONEJ I PSZENICY OZIMEJ SEQUENTIAL EFFECT OF MINERAL, ORGANIC AND MINERAL-ORGANIC FERTILIZATION ON UREASE ACTIVITY UNDER RED CLOVER AND WINTER WHEAT Katedra Biochemii. Wydział Rolniczy. Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy Abstract: The aim o f this study was to determine sequential effects o f long-tenn fertilization on the urease activity. Soil was sampled from 14 mineral, organic and mineral-organic fertilization com binations under red clover (2001 year) and winter wheat (2003 year) from the Ap horizon four times a year: April. May. June and October. Urease activity ranged from mg N -N H 4~ kg-1- h_! and was higher in soil collected in 2001 than in 2003 year. The highest enzyme activity was noted in soil sam ples taken in May in both years o f investigation. N o clear tendency was observed in urease activity as dependent on different mineral, organic and mineral-organic fertilization. Słowa kluczowe: gleba, ureaza, naw ożenie m ineralne, organiczne i m ineralno-organiczne. Key words: soil, urease, mineral, organic and m ineral-organic fertilization. WSTĘP Zainteresowanie akty wnością ureazy - enzymu przeprowadzającego hydrolizę mocznika do amoniaku i dwutlenku węgla - wynika ze znaczenia nawozowego substratu, jakim jest mocznik [Makoi. Ndakidemi 2008]. Aktywność ureazy glebowej będąc ściśle związana z zawartością materii organicznej ulega dynamice w zależności od koncentracji pierwiastków biogennych. Zwykle aktywność ureazy wzrasta wraz z dostępnością makroskładników. których źródłem są zarówno obornik, jak i nawozy mineralne [Gianfreda. Ruggiero 2006]. Celem pracy było po pierwsze: określenie, czy zmiana wieloletniego zróżnicowanego nawożenia mineralnego, organicznego, mineralno-organicznego na jednolite mineralne wraz z zastosowanym wapnowaniem może istotnie modyfikować aktywność ureazy glebowej, po drugie: określenie zmian sezonowych aktywności tego enzymu.

2 Następczy wpływ nawożenia... na aktywność ureazy glebowej.. 93 MATERIAŁ I METODY Materiał glebowy do badań pobrano z doświadczenia nawozowego zlokalizowanego na glebie płowej typowej założonego w 1948 r. w Stacji Badawczej w Mochełku k/bydgoszczy należącej do UTP w Bydgoszczy-. Do roku 2001 doświadczenie prowadzone było jako jednoczynnikowe, a celem jego było porównanie oddziaływania na glebę 14 obiektów nawożenia mineralnego, organicznego i mineralno-organicznego: 1. Bez nawożenia - kontrola, 2. Słoma + NPK, 3. NPK + Ca, 4. NPK, 5. Obornik (O), 6. O + PK. 7. O + KN, 8. O + KN + Mg, PN, 10. O + PN + Mg, NPK, 12. O + NPK + Mg, NPK + Ca, 14. O + NPK + Ca + Mg. Nawożenie stosowane w latach przedstawiono w tabeli 1. Po zbiorze koniczyny czerwonej na całości doświadczenia zastosowano wapnowanie wyrównawcze w dawce 1,5 t-ha"1. W 2001 roku na całej powierzchni doświadczenia wysiano rzepak ozimy, który po złym przezimowaniu zlikwidowano wiosną 2002 i wysiano owies. W 2003 roku w doświadczeniu uprawiano pszenicę ozimą, pod którą zastosowano następujące nawożenie mineralne (kg*ha-1): N - 120, Pn oraz K Celem modyfikacji doświadczenia było poznanie następczego oddziaływania wieloletniego, zróżnicowanego nawożenia mineralnego, organicznego i mineralno-organicznego po zastosowaniu wapnowania i ujednoliceniu nawożenia NPK na wszystkich poletkach doświadczalnych. Próbki glebowe do badań pobrano z warstwy ornej (5-25 cm), spod koniczyny czerwonej trzykrotnie w okresie wegetacyjnym (kwiecień, maj, czerwiec terminy I-III) oraz na początku października tego roku spod rzepaku ozimego (termin IV). W 2003 roku próby glebowe pobrano spod pszenicy ozimej ( kwiecień, maj, czerwiec - terminy I-III) oraz na początku sierpnia po jej zbiorze (termin IV). Aktywności ureazy oznaczano według metody Kandeler i Gerbera [1988] polegającej na spektrofotometrycznym pomiarze wydzielonego amoniaku po 2-godzinnej inkubacji próbki gleby z mocznikiem jako substratem w temperaturze 37 C. Parametr)' chemiczne gleby oznaczono według metod powszechnie stosowanych w gleboznawstwie. TABELA 1. Nawożenie stosowane w doświadczeniu w latach TABLE 1. Fertilization applied in Rok - Year Roślina - Plant N pa kg ha i t-ha 1 K: Ca Obornik - FYM 1997 Rzepak ozimy - Winter rape Pszenica ozima - Winter wheat Burak cukrowy - Sugar beet Jęczmień jary + Koniczyna czerwona Spring barley + Red clover 2001 Koniczyna czerwona - Red clover 30 : WYNIKI I DYSKUSJA Przeprowadzona analiza wariancji wykazała istotny wpływ kombinacji nawozowych stosowanych ponad 50 lat na zawartość węgla organicznego (Conj) i azotu ogółem (N0>) zarówno przed, jak po ujednoliceniu nawożenia (tab. 2). Zawartość C w badanych próbkach glebowych mieściła się w przedziale 4,64-6,86 g kg'"1, natormast zawartość

3 94 A. Piotrowska, J. Koper TABELA. 2. Wybrane właściwości chemiczne gleby w zależności od /różnicowanego nawożenia TABLE 2. Selected chemical parameters o f soil as dependent on differentiated fertilization Obiekty nawozowe Fertilization objects Węgiel org. Organie carbon Azot ogółem Total nitrogen ph w KC1 p H in K C l S kg 1 : *** Kontrol Control , Sloma+NPK Straw+NPK , , ,69 3. NPK + Ca NPK ,31 5 *0 _ **FYM 5, , ,23 6. O+PK - FYM+ PK , ,86 7. O+KN - FYM + KN , ,55 3, O+K N+M g - FYM + KN+M g ,49 3, O+PN FYM+PN , , O-HPN+Mg FYM +PN+M g , , O+NPK FYM+NPK ,53 0,54 3,73 3, O + N P K + M g- FYM-i-NPK+Mg , O+NPK+Ca"- FYM+NPK+Ca" , O-NPK-i-Ca-rMg - FYM +NPK+Ca+Mg ,94 Średnia - mean N 1R,(1, - LSD,, ; * 0 - obornik. **FYM - farmyard manure: *** lata badaii years o f investigation N() w badanych glebach mieściła się w zakresie od 0.39 do 0,68 g kg_1. Nie wykazano istotnych różnic pomiędzy zawartością C i N w w próbkach gleb pobranych w obu latach badań. Zarówno w jak i w 2003 roiai najniższą zawartość obu badanych makroskładników oznaczono w próbkach gleb pobranych z poletek kontrolnych (1), nawożonych słomą i NPK (obiekt 2) oraz nawożonych tylko mineralnie (obiekty 3-4). Istotnie najwyższą zawartość zarówno C jak i N stwierdzono w materiale glebowym pobranym z poletek z pełnym nawożeniem minerafno-organicznym (obiekt 14). Próbki glebowe pobrane w 2001 roku charakteryzowały się odczynem od bardzo kwaśnego do obojętnego. Wapnowanie wyrównawcze w dawce 1,5 t ha 1 zastosowane po zbiorze koniczyny wpłynęło na znaczne podwyższenie ph w próbkach glebowych pobranych spod pszenicy ozimej (tab. 2). Zróżnicowane nawożenie mineralno-organiczne zarówno przed, jak i po modyfikacji doświadczenia oraz terminy pobierania próbek glebowych w obu latach badań wpłynęły istotnie na zmiany aktywności ureazy glebowej (tab. 3). Aktywność badanego enzymu mieściła się w zakresie ,64 mgn-nh kg-1 *h"1. Próbki glebowe pobrane w' 2001 roku wykazywały większą aktywność ureazy w porównaniu z oznaczoną w próbkach pobranych spod pszenicy ozimej. Przebieg procesów enzymatycznych w glebie w trakcie sezonu wegetacyjnego roślin jest bardzo zmienny i jest kształtowany między innymi poprzez zmieniającą się okresowo temperaturę i uwilgotnienie środowiska glebowego [Gianfreda, Bollag 1996]. Uważa się, że enzymy są stosunkowa bardziej aktywne w końcu wiosny, latem lub na początku jesieni [Januszek 1993]. W badaniach własnych, w obu latach badań, największa aktywność ureazy wystąpiła w' próbkach glebowych pobranych w maju.

4 Następczy>wpływ nawożenia... na aktywność ureazy glebowej. 95 TABELA3. Aktywność ureazy [m g N -N H / kg 1 h '] w zależności od zróżnicowanego nawożenia i terminu pobrania próbek glebowych TABLE 3. Urease activity [mg N -N II/- kg 1 h 1] as dependent on difierentiated fertihzatbn and sanpling dates Obiekty nawozowe Fertilization objects Rok Year 2001 IRok Year 2003 *1 II III IV I II III IV 1. Kontro 1- Control 0, ,16 0,20 0,28 0,20 2. Słoma+NPK - Straw+NPK , ,17 0,23 0,18 0,20 3. NPK + Ca ,33 0,36 0, ,19 0, NPK ,33 0,47 0, ,24 0,13 5. * * 0 - ***FYM ,17 6. O+PK - FYM+ PK 0, ,19 0, ,16 7. O+KN - FYM + KN , ,19 0,25 0, O + K N + M g - FYM + KN+M g , ,29 0, O+PN - FYM+PN , , ,17 0, O + P N + M g- FYM+PN+Mg , ,15 0, O+NPK - FYM+NPK 0, , , O+NPK+M g - FYM+NPK+Mg 0, , ,20 0,26 0,12 0, O+NPK+Ca - FYM+NPK+Ca , ,28 0, O+NPK+Ca+M g - FYM+NPK+Ca+Mg ,28 0, , Średnia - mean ,20 0,25 0, n i r (,()5 - LSD(I05 0, , ,013 * I IV - terminy pobrania próbek glebowych. I IV - sampling dates; **obornik - ***farmvard manure Większą aktywnością ureazy charakteryzowały się próbki gleby spod koniczyny wr porównaniu zjej aktywnością stwierdzoną w materiale glebowym pobranym spod pszenicy ozimej, co mogło być w pewnym stopniu spowodowane większą dawką nawożenia azotowego zastosowanego pod pszenicę ozimą. Jest to zgodne z danymi literaturowymi wskazującymi na to, że aktywność ureazy może być hamowana przez dodanie do gleby zwiększonych dawek nawozów zawierających związki amonowe [Kieliszewska- Rokicka 2001]. Aktywność ureazy maleje, ponieważ pobieranie N mineralnego przez mikroorganizmy glebowe hamuje syntezę białka enzymatycznego [Burket, Dick 1998]. Porównując aktywność ureazy w próbkach gleb pobranych z obiektów nawożonych O+PK oraz O+NPK (z wyjątkiem próbek pobranych w czerwcu 2001 r.) wykazano istotny wpływ nawożenia azotowego stosowanego w formie saletry amonowej na aktywność enzymu w próbkach glebowych spod koniczyny czerwonej, natomiast nawożenie to nie oddziaływało istotnie na aktywność badanego enzymu w- próbkach gleby spod pszenicy ozimej. Porównując aktywność ureazy w próbkach gleb pobranych z poletek nawożonych poszczególnymi składnikami stosowanych nawozów z je j aktywnością oznaczoną w próbkach gleb z odpowiednich poletek kontrolnych (np. dla nawożenia P obiekty O + NK oraz O + NPK) nie wykazano jednoznacznego wpływu nawozów zawierających P, K, Mg i Ca na aktywność badanego enzymu. Analiza korelacji wykazała istotne i dodatnie współczynniki korelacji pomiędzy aktywnością ureazy a zawartością Coro (r = 0,551; p = 0,05) i N (r = 0,623; p= 0,05) jedynie w próbkach gleb pobranych vv maju 2003 roku.

5 96 A. Piotrowska, J. Koper WNIOSKI 1. Nie wykazano jednoznacznego kierunku zmian aktywności ureazy glebowej pod wpływem oddziaływania wieloletniego nawożenia (obornik. P, K, Mg, Ca) zarówno przed, jak i po zmianie i ujednoliceniu nawożenia. 2. Nawożenie azotowe stosowane w postaci saletry' amonowej istotnie zwiększało aktywność ureazy w' próbkach gleby spod koniczyny czerwonej pobranych w trzech terminach. Nie wykazano natomiast istotnego oddziaływania tego nawożenia na aktywność badanego enzy mu w materiale glebowym pochodzącym spod pszenicy ozimej. 3. Aktywność ureazy glebowej charakteryzowała się zmiennością sezonową, przy- czym największą jej aktywność wykazano w próbkach gleb pobranych w maju w- obu latach badań. LITERATURA BURKET J.Z.. DICK R.P. 1998: Microbial and soil parameters in relation to N mineralization in soils o f diverse genesis under different management systems. Biol. Fertil. Soils 27: G1ANFREDA L.. BOLLAG J.M. 1996: Influence o f natural and anthropogenic factors on enzyme activity in soil. W: G. Stotzky. J.M. Bollag (red.): Soil Biochemistry. Marcel Dekker. N ew York. 9: GIANFREDA 1 RUGGIERO P. 2006: Enzyme activities in soil. W: P. NannipierL K. Smalla (red.): Soil biolog). Nucleic acids and proteins in soil. Springer-Verlag 8: JANUSZEK K. 1993: Seasonal changes o f enzyme activity in mor. moder and mull humus o f selected forest soils in the Western Beskid Mountains. P ol For. Pol. 35: KANDELER E.. GERBER H. 1988: Short-term assay o f soil urease activity using colorimetric determination o f ammonium. Biol. Fertil. Soils 6: KIELISZEWSKA-ROKICKA B. 2001: Enzymy glebowe i ich znaczenie w badaniach aktywności mikrobiologicznej gleby. W: I I. Dahm. A. Pokojska-Burdziej (red.) Drobnoustroje środowiska glebowego. Toruń: MAKOI J. H. J. R.. NDAKIDEMI P.A. 2008: Selected soil enzymes: examples o f their potential roles in the ecosystem. Afric. J. Biotechnol. 7.3: Dr ini. Anna Piotrowska Katedra Biochemii, Wydział Rolniczy, Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy Bydgoszcz, ul. Bernardyńska 6, apiotr a. utp. edu.pl