BIOCHEMICZNE WŁAŚCIWOŚCI GLEBY ZANIECZYSZCZONEJ OLEJEM NAPĘDOWYM A PLONOWANIE ŁUBINU ŻÓŁTEGO

Transkrypt

1 ROCZNIKI GLEBOZNAW CZE TOM LV NR 1 WARSZAWA 2004: JADWIGA WYSZKOWSKA, JAN KUCHARSKI BIOCHEMICZNE WŁAŚCIWOŚCI GLEBY ZANIECZYSZCZONEJ OLEJEM NAPĘDOWYM A PLONOWANIE ŁUBINU ŻÓŁTEGO THE BIOCHEM ICAL PROPERTIES OF SOIL CONTAMINATED BY DIESEL OIL AND THE YIELD OF YELLOW LUPINE Katedra Mikrobiologii, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Abstract: The aim of the study was to determine the effect of diesel oil contamination on the biochemical properties of the soil and the yield of yellow lupine. The experiment involved samples of typical brown soil formed of light clay sand and light clay which were taken from plough-humus layer. Based on the results it was found that soil contamination with diesel oil from 0.5% to 3.0% of MWC disturbed the soil biochemical balance. This substance, regardless of the type of soil, nitrogen fertilization and incubation time, stimulated the activity of dehydrogenases ând urease. Słowa kluczowe: olej napędowy, zanieczyszczenie gleby, aktywność enzymów. Key words: diesel oil, soil contamination, enzymes activity. WSTĘP Dynamiczny rozwój przemysłu i motoryzacji jest jednąz przyczyn zanieczyszczenia środowiska naturalnego, w tym gleb, ropąnaftowąi jej pochodnymi. Zagrożenie stanowią zarówno duże zakłady rafineryjne i petrochemiczne, terminale paliw płynnych, jak i małe, ale powszechnie występujące źródła, takie jak: transport kolejowy, drogowy, przeładunek i magazynowanie, awarie szybów wiertniczych, rurociągów, eksploatacja maszyn i pojazdów [Amadi i in. 1996, J0rgensen i in. 2000, Zieńko 1996]. Każdego dnia do środowiska trafiają produkty ropopochodne. Według danych Inspekcji Ochrony Środowiska w roku 2000 w wyniku zdarzeń mających znamiona nadzwyczajnych zagrożeń do środowiska dostało się około 169 m 3 produktów ropopochonych w postaci: surowej ropy naftowej, oleju napędowego, oleju opałowego, benzyny bezołowiowej [Grzesiak i Sieradzki 2001], a w 2001 roku odpowiednio 164 m3 produktów ropopochodnych [Grzesiak i Sieradzki 2002].

2 300 J. Wyszkowska, J. Kucharski Przedostające się do gleb produkty ropopochodne powodująpogorszenie właściwości powietrzno-wodnych i chemicznych oraz naruszają strukturę gleby [Iwanow 1994, Sztompka 1999]. W konsekwencji prowadzi to do naruszenia równowagi biologicznej [Budny i in. 2002, Delille i Pelletier 2002, Kucharski i Wyszkowska 2001, Wyszkowska i Kucharski 2001, Wyszkowska i in. 2002a i 2002b], o której możemy wnioskować między innymi na podstawie aktywności enzymów glebowych. To one są podstawą metabolizmu glebowego i decydują o szybkości i kierunku przemian metabolicznych zachodzących w glebie [Przystaś 2000]. Powyższe przesłanki skłoniły do przeprowadzenia badań, których celem było określenie wpływu zanieczyszczenia gleb olejem napędowym na kształtowanie się jej biochemicznych właściwości oraz plonowanie łubinu żółtego. MATERIAŁ I METODY Badania wykonano w 4 powtórzeniach w hali wegetacyjnej w plastikowych wazonach. W doświadczeniu posłużono się próbkami gleby brunatnej typowej wytworzonej z piasku gliniastego lekkiego oraz brunatnej typowej, wytworzonej z gliny lekkiej. Bliższą charakterystykę tych gleb przedstawiono w tabeli 1. Z poziomu omo-próchnicznego pobrano odpowiednią masę gleby i po wymieszaniu umieszczono po 3,2 kg w każdym wazonie. Przed upakowaniem gleby w wazonach zastosowano nawożenie mineralne w następujących ilościach w przeliczeniu na czysty składnik w mg kg 1gleby: P - 75 (К2НР04); К (K2H P04 + KC1); Mg - 40 (MgS04 x 7H20); Zn - 5 (ZnCl2); Cu - 5 (CuS04 x 5H20); Mn - 5 (MnCl* x 4H20); Mo - 5 (Na2M o04 х 2H20); В - 0,33 (H3B 0 3). W odpowiednich obiektach glebę zanieczyszczono olejem napędowym (ON), w następującej ilości w przeliczeniu na maksymalną pojemność wodną (MP W): 0; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 i 3%. Najniższa dawka oleju napędowego (0,5% MPW) dla gleby lżejszej wynosiła 1,67 g kg 1s.m., a dla gleby cięższej - 1,71 g kg 1s.m. Olej napędowy charakteryzował się następującymi właściwościami: zawartość w ody-m aks. 220 mg k g'1, zawartość zanieczyszczeń stałych - maks. 24 mg kg \ zawartość siarki - maks. 0,5 mg kg 1, gęstość (temp. 15 C) - maks. 860 kg m3, lepkość (temp. 40 C) - 4,5 mm2 s 1(PN-EN 590, 1999). Badania prowadzono w dwóch seriach: bez nawożenia azotem i z nawożeniem w ilości 250 mg N kg-1 w postaci CO(NH2)2. Glebę po zastosowaniu nawożenia i zanieczyszczenia olejem napędowym oraz po doprowadzeniu do 60% kapilarnej pojemności wodnej, przez 18 dni utrzymywano w wazonach bez roślin. W 19 dniu pobrano próbki, w których wykonano oznaczenia biochemiczne i w tym samym dniu wysiano łubin żółty odmiany Juno (7 roślin w wazonie). W czasie wegetacji roślin (58 dni) utrzymywano stałą wilgotność gleby. Zbioru łubinu żółtego dokonano w fazie kwitnienia i w tym samym terminie wykonano po raz drugi analizy biochemiczne gleby, które polegały na oznaczeniu aktywności dehydrogenaz glebowych (Deh) z substratem TTC [Öhlinger 1996], ureazy (Ure) - według Alef i Nannpieri [ 1998] oraz fosfatazy kwaśnej (Pac) i alkalicznej (Pal) - według metody opisanej przez Alef i in. [1998]. Wyniki zostały opracowane statystycznie z wykorzystaniem analizy wariancji trzyczynnikowej ANOVA. Obliczono również równania regresji i współczynniki determinacji między stopniem zanieczyszczenia gleb olejem napędowym a aktywnością enzymów, a także uwzględniając wszystkie trzy powtórzenia, w których wykonano

3 Biochemiczne właściwości gleby zanieczyszczonej olejem napędowym..301 TABELA 1. Niektóre fizykochemiczne właściwości gleb użytych w doświadczeniu TABLE 1. Some physicochemical properties of the soils used in the experiment Typ (rodzaj gleby) Type (kind) of soil Sk&d granulometryczny Granulometric composition С g k g 1 РНкс. Hh S 1,0-0,1 0, 1-0, 0 2 <0, 0 2 mmol(+) kg-1 gleby- of soil Brunatna typowa, piasek gliniasty lekki Proper brown soil, light bamy sand Brunatna typowa, glina lekka Proper brown soil, light loam , 2 6,3 1 0,8 65, ,6 6,5 12,4 81,5 С - zawartość węgla organicznego (organie carbon content), Hh - kwasowość hydrolityczna (hydrolytic acidity), S - suma zasad wymiennych (total exchange bases) analizy biochemiczne obliczono współczynniki korelacji prostej Pearsona między plonowaniem roślin, ilością i masą brodawek korzeniowych a aktywnością enzymów glebowych przy użyciu programu Statistica [STATSOFT, Inc ]. WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA O szkodliwości działania oleju napędowego przedostającego się do gleby, można wnioskować na podstawie naruszenia w niej równowagi biologicznej, mierzonej aktywnością: dehydrogenaz, ureazy, fosfatazy kwaśnej i fosfatazy alkalicznej oraz na podstawie wielkości plonu łubinu żółtego (tab. 2-5). W wyniku badań stwierdzono, że siła oddziaływania oleju napędowego na aktywność enzymatyczną gleby uzależniona była od jej składu granulometrycznego, stopnia zanieczyszczenia olejem i nawożenia mocznikiem oraz od okresu zalegania oleju w glebie. Substancja ta, niezależnie od rodzaju gleby i nawożenia azotem, oddziaływała stymulująco na aktywność dehydrogenaz oraz ureazy (tab. 2). Aktywność tych enzymów w glebie była istotnie dodatnio skorelowana ze stopniem jej zanieczyszczenia. Bardzo ważnym czynnikiem modyfikującym aktywność enzymatyczną w obydwu glebach było nawożenie azotem, a siła stymulującego wpływu oleju napędowego na aktywność dehydrogenaz i ureazy szczególnie mocno uwidoczniła się w obiektach wzbogaconych w azot. W piasku gliniastym lekkim nienawożonym azotem najwyższa dawka tego ksenobiotyku (3% ON) powodowała 3,4-krotny wzrost aktywności dehydrogenaz i 2,3-krotny - ureazy, a w glinie lekkiej 1,5- krotny - dehydrogenaz i 4,8-krotny - ureazy. W obiektach nawożonych azotem wpływ oleju napędowego był istotnie wyższy i w glebie lżejszej, na skutek jego działania, aktywność dehydrogenaz zwiększyła się 4,6-krotnie, a ureazy - 6,4-krotnie, natomiast w glebie cięższej - odpowiednio: 4,8- i 8,0-krotnie. Mimo stymulującego wpływu nawożenia mocznikiem na aktywność dehydrogenaz i ureazę w glebie zanieczyszczonej olejem napędowym, zwraca uwagę fakt, że nawożenie to, w glebie niezanieczyszczonej wpłynęło niekorzystnie na aktywność dehydrogenaz (w glinie lekkiej) i aktywność ureazy (w obydwu glebach).

4 302 J. Wyszkowska, J. Kucharski TABELA 2. Wpływ zanieczyszczenia olejem napędowym i nawożenia azotem na aktywność enzymów glebowych w 1 kg s.m gleby (średnie dla dwóch terminów) TABLE 2. Effect of diesel oil contamination and nitrogen fertilization on the activity of soil enzymes in 1 kg (average for two terms) Dawka ON, w % MPW DO dose, in % MWC Dehydrogenazy Dehydrogenases (cm3 H2 d_,) Ureaza - Urease (mg N-NH4 h_1) Fosfataza - Phosphatase (mmol PNP h"1) -N +N -N +N alkaliczna - alkaline kwaśna - acid -N +N -N +N Piasek gliniasty lekki - light loamy sand 0 0,5 1, , , ,44 6,96 8, 0 0 8, ,64 3,54 4,84 6,70 8,96 11,76 14,4 16,317 9,89 17,82 19,40 23,18 24,65 24,20 24,89 6,53 11,50 17,75 23,46 36,07 48,21 48,06 0,84 0,81 0,74 0,76 0,75 0,76 0,72 0,92 0,98 0,99 1,03 0,96 0,98 0,99 1,94 2, ,16 2,33 2,32 1,94 2,04 2,06 2, 1 2 2, 2 0 2,19 2,23 Średnia- Average 7,28 9,51 20,57 27,37 0,77 0,98 2,15 2,1 1 r 0,95 0,99 0,89 0,98-0,83 0,41 0,97 0,97 Glina lekka - light bam 0 0,5 1, , ,0 4,26 4,44 5,13 5,02 6, 1 0 6,49 6,42 2, 6 6 3,29 3,45 3,82 6,54 8,93 12, ,91 27,10 28, ,60 34,31 9,64 19,46 25,28 38,77 52,02 59,86 86,72 0,78 0,78 0,78 0,79 0,76 0,80 0,77 0,94 1,0 0 1,06 1, , ,8 6 1,65 1,57 1,54 1,51 2,1 1 1,74 1,6 6 1,54 1,45 1,39 1,29 Średnia - Average 5,41 5,92 27,88 41,68 0,78 1,04 1,71 1,60 r 0,95 0,94 0,93 0,98 0,05 0,62-0,95-1,0 0 NIR - LSD a -0,43**, b - 0,2 9 * *, с _ o,2 9 * *, a Xb - 0,60**, a Xс - 0,60**, b Xс 0,41 **, a Xb X с -0,85** a -2,27**, b - 1,54 **, c - 1,54**, a Xb - 3,22**, a Xс -3,22**, b X с -2,17**, a Xb X с- 4,55** a - 0,0 1 **, b - 0,0 1 **, с - 0,0 1 **, a Xb - 0,0 2 **, a X с - 0,0 2 **, b X с - 0,0 1 *% a Xb X с- 0,03** a - 0,04**, b - 0,03 **, с - 0,03**, a X b - 0,06**, a X с - n.l, b X с - 0,04*, a X Ь X с- n. L, * * NIR dla (LSD for): a - dawki oleju napędowego (diesel oil dose), b - rodzaju gleby (kind of soil), с - nawożenia N (N fertilization), n.l - działanie nieistotne (non-significant), * istotne dla (significant for) p=0.05; **istotne dla (significant for) p=0,01; r - współczynnik korelacji (correlation coefficient)

5 Biochemiczne właściwości gleby zanieczyszczonej olejem napędowym..303 Zależności pomiędzy stopniem zanieczyszczenia gleby olejem napędowym a aktywnością dehydrogenaz i ureazy, które wystąpiły w niniejszej pracy, potwierdzają wcześniejsze badania własne [Kucharski i Wyszkowska 2001, Wyszkowska i in. 2002b] oraz Galas i in. [ 1997]. Stymulujący wpływ oleju napędowego na aktywność ureazy jest zgodny z obserwacjami Xu i Johnson [1997], którzy pozytywną rolę tej substancji tłumaczą wzrostem biomasy mikroorganizmów i zwiększeniem się ich aktywności. Z kolei Małachowska-Jutsz i in. [1997] zaobserwowała, iż zanieczyszczenie gleby związkami ropopochodnymi w pierwszych tygodniach powodowało wzrost aktywności amylaz, proteaz i dehydrogenaz, natomiast w kolejnych tygodniach trwania doświadczenia przyczyniło się z reguły do zmniejszenia aktywności tych enzymów. Nie potwierdzają tego badania własne, gdyż aktywność wszystkich enzymów analizowanych w pierwszym terminie była niższa niż w drugim. Mniej jednoznaczne wyniki otrzymano w przypadku pomiaru aktywności fosfataz. Aktywość fosfatazy kwaśnej w piasku gliniastym lekkim, niezależnie od nawożenia azotem, była dodatnio skorelowana ze stopniem zanieczyszczenia olejem napędowym, natomiast w glinie lekkiej - ujemnie. Również aktywność fosfatazy alkalicznej układała się nieregularnie i w sumie w niewielkim stopniu była determinowana obecnością oleju napędowego w glebie. Wyższą aktywność enzymów glebowych w serii wzbogaconej w azot można prawdopodobnie tłumaczyć faktem, że podczas hydrolizy mocznika uwalniane sąjony NH4+, co pociąga za sobą lokalny wzrost ph [Galas i in. 1997] oraz tym, że olej napędowy mógł być dla wielu drobnoustrojów, wytwarzających enzymy, substratem energetycznym, a w takim przypadku zapewnienie odpowiedniej puli azotu dla drobnoustrojów jest niezbędne. Na aktywność wszystkich testowanych enzymów, z wyjątkiem ureazy w glinie lekkiej, pozytywnie oddziaływała uprawa łubinu żółtego (tab. 3). Świadczą o tym wyższe wartości aktywności w glebie analizowanej po zbiorze łubinu żółtego niż przed jego siewem. Prawdopodobnie wynika to z korzystnego oddziaływania wydzielin korzeniowych roślin na właściwości mikrobiologiczne i biochemiczne gleby oraz z pozytywnego wpływu systemu korzeniowego na jej napowietrzenie, co ma szczególne znaczenie w glebie zanieczyszczonej olejem napędowym. Prezentowane wyniki dowodzą także, że zwiększona aktywność enzymów, wywołana obecnością oleju napędowego w glebie, utrzymywała się przez cały okres trwania doświadczenia. Bardzo istotnym czynnikiem modyfikującym aktywność enzymatyczną gleby był jej gatunek. Aktywność ureazy i fosfatazy alkalicznej była wyższa w glinie lekkiej niż w piasku gliniastym lekkim, natomiast dehydrogenaz i fosfatazy kwaśnej - odwrotnie, wyższe wskaźniki aktywności tych enzymów notowano w glebie lżejszej (tab. 2, tab. 3). Te różnice mogą wynikać ze specyficznych właściwości poszczególnych enzymów i ich reakcji na zanieczyszczenie olejem napędowym w warunkach nieco odmiennego składu granulometrycznego gleb, gdyż decyduje on o właściwościach fizykochemicznych, a te są ściśle powiązane z aktywnością mikrobiologiczną [Pezeshki i in. 2000]. Przeprowadzone badania wskazały na silne i istotne powiązanie aktywności dehydrogenaz, ureazy i fosfatazy kwaśnej z wielkością plonu łubinu żółtego (tab. 4). Dowodzą tego istotne, ujemne współczynniki korelacji obliczone między plonem części nadziemnych oraz korzeni łubinu żółtego a aktywnością poszczególnych enzymów. Te wzajemne relacje między wzrostem i rozwojem łubinu żółtego a aktywnością enzymów glebowych, w przypadku gleb zanieczyszczonych olejem napędowym, układają się

6 304 J. Wyszkowska, J. Kucharski TABELA 3. Wpływ zanieczyszczenia olejem napędowym i terminu analizy na aktywność enzymów glebowych w 1 kg s.m gleby TABLE 3. Effect of diesel oil contamination and analysis date on the activity of soil enzymes in 1 kg Dawka ON, w % MPW DO dose, in % MWC Dehydrogenazy Dehydrogenases (cm3 H2 d ) przed siewem before po zbiorze after Piasek gliniasty lekki - light loamy sand Ureaza - Urease (mg N-NH4 h l) przed siewem before po zbiorze after Fosfataza - Phosphatase (mmol PNP h 1) alkaliczna - alkaline kwaśna - acid przed siewem before po zbiorze after przed siewem before po zbiorze after 0 1,77 3,02 6,54 8,48 0,75 1,84 1,84 1,84 0,5 2,50 5,85 13,95 15,13 0,78 1,8 6 1,8 6 1,98 1,0 3,54 7,69 19,77 21,23 0,81 1,8 8 1,8 8 2,05 1,5 4,64 9,38 26,46 28,76 0,87 1,96 1,96 2, 1 2 2, 0 7,09 11,49 35,50 37,50 0,85 2, 0 2 2, 0 2 2,09 2,5 9,51 14,89 39,38 40,58 0,87 2, 0 2 2, 0 2 2,23 3,0 10,04 14,76 39,63 38,96 0, 8 8 2, 0 0 2, 0 0 2, 2 0 Średnia - Average 5,58 9,58 25,89 27,23 0,83 1,94 1,94 2,07 r 0,98 0,99 0,98 0,97 0,92 0,93 0,93 0,93 Glina lekka - light bam 0 2,91 3,76 8, ,09 0,64 0,84 1,6 8 2,05 0,5 3,59 3,92 26,01 20,80 0,71 0,85 1,44 1,74 1,0 4,14 4,48 33,19 27,45 0,74 0,89 1,43 1,70 1,5 4,28 4,56 46,43 41,02 0,74 0,93 1,19 1,61 2, 0 6,37 6,79 54,75 48,43 0,76 0,92 1,1 1 1,54 2,5 7,29 8, ,14 54,83 0,81 0,96 1,1 1 1,52 3,0 9,23 9,68 88,25 76,97 0,82 0,93 1,08 1,46 Średnia - Average 5,40 5,91 46,14 40,51 0,74 0,90 1,29 1,6 6 r 0,96 0,95 0,99 0,98 0,97 0,90-0,94-0,92 NIR - LSD a - 0,43** a -2,27**, a - 0,0 1 **, a - 0,04**, b - 0,29**, b - 1,54 ** b - 0,0 1 **, b - 0,03 ** с -0,29** c - 1,54**, с - 0,0 1 **, с -0,03**, a Xb - 0,60**, a Xb - 3,22**, a Xb - 0,0 2 **, a Xb - 0,06**, a Xс - 0,60**, a Xс - 3,22**, a X с - 0,0 2 **, a Xс - 0,06**, b X с -0,41**, b X с -2,17**, b Xс - 0,0 1 **, b X с - n.l, a Xb X с -- 0,85** a X b X с -4,55** a Xb Xс - 0,03** a XЬ X с - 0,09** NIR dla (LSD for): a - dawki oleju napędowego (diesel oil dose), b - rodzaju gleby (kind of soil), с - użytkowania gleby (use of soil), n.l - działanie nieistotne (non-significant), *istotne dla (significant for) p= 0.05; **istotne dla (significant for) p=0,01; r - współczynnik korelacji (correlation coefficient)

7 Biochemiczne właściwości gleby zanieczyszczonej olejem napędowym..305 TABELA 4. Współczynniki korelacji prostej Persona między aktywnością enzymów glebowych a plonowaniem łubinu żółtego TABLE 4. Pearson's simple correlation coeffcients between soil enzyme activity and yellow lupine yield Zmienna Variable Dehydrogenazy Dehydrogenases Ureaza Urease Fosfataza - Phosphatase kwaśna- acid alkaliczna- alkaline Piasek gliniasty lekki - light loamy sand Plon cz nadz. Above-ground parts yield -0,57* -0,64* -0,80** 0,15 Długość roślin - Plants length -0,67* -0,63* -0,81** -0,19 Plon korzeni - Roots yield -0,55-0,50-0,80** -0,33 Masa brodawek - Mass of nodules -0,32-0,40-0,31 0,30 Liczba brodawek - No of nodules -0,56-0,58* -0,85** 0,03 Dehydrogenazy - Dehydrogenases 0,94** 0,72** -0,16 Ureaza - Urease 0,94** 0,71** -0,34 Fosfataza kwaśna - Acid phosphatase 0,72** 0,71** -0,16 Fosfataza alkaliczna Alkaline phosphatase -0,16-0,34-0,16, Glina lekka - light loam Olej napędowy - Diesel oil 0,78** 0,75** -0,90** -0, 1 0 Plon cz. nadz Above-ground parts yield -0,51-0,58* 0,79** 0,07 Długość roślin - Plants length -0,57* -0,65* 0,8 8 ** -0,08 Plon korzeni - Roots yield -0,64* -0,74** 0,92** -0,37 Masa brodawek - Mass of nodules -0,37-0,45 0,74** -0,45 Liczba brodawek - No. of nodules -0,41-0,47 0,74** -0,56 Dehydrogenazy - Dehydrogenases 0,94** -0,82** -0,15 Ureaza - Urease 0,94** -0,89** 0,05 Fosfataza kwaśna - Acid phosphatase -0,82** -0,89** -0,18 Fosfataza alkaliczna Alkaline phosphatase -0,15 0,05-0,18

8 306 J. Wyszkowska, J. Kucharski odmiennie niż w warunkach zanieczyszczenia metalami ciężkimi. Z reguły metale ciężkie ujemnie oddziałują na drobnoustroje i rośliny, dlatego wraz ze wzrostem zanieczyszczenia metalami zmniejsza się zarówno plonowanie roślin, liczebność drobnoustrojów i tym samym aktywność enzymów [Wyszkowska 2002, Kucharski i Wyszkowska 2000]. Olej napędowy jako potencjalny substrat energetyczny dla niektórych drobnoustrojów, może powodować zwiększenie ich liczebności, a tym samym podniesienie aktywności enzymatycznej, ale w tych warunkach korzenie roślin nie mogą w optymalny sposób spełniać swoich funkcji fizjologicznych i rośliny rosną znacznie słabiej (tab. 5). Odbija się to w efekcie nie tylko na zahamowaniu rozwoju korzeni i brodawek, jak miało to miejsce w przypadku uprawy łubinu żółtego, ale także na plonie części nadziemnych. Olej napędowy był bardzo toksyczny dla tej rośliny, bowiem już najmniejsze zanieczyszczenie tym ksenobiotykiem (w ilości 0,5% MPW) piasku gliniastego lekkiego powodowało istotne zmniejszenie plonu części nadziemnych - o 52%, korzeni - o 35%, liczby brodawek - o 54%, masy brodawek - o 45% oraz skrócenie długości łodyg - o 20%. Z kolei w przypadku gliny lekkiej negatywne oddziaływanie tej substancji było mniejsze i wartości te wynosiły odpowiednio: 36, 1, 26, 38 i 17%). Objawy toksycznego oddziaływania, polegające na zaburzeniu gospodarki wodnej (więdnięcie), chlorozie młodych liści i uszkodzeniu stożka wzrostu oraz korzeni, które pojawiły się u łubinu żółtego już w obiektach zanieczyszczonych najniższą dawką oleju napędowego, nasilały się wraz ze zwiększeniem jego ilości w glebie. W konsekwencji tego, w obiektach z dodatkiem 3,0% związku ropopochodnego w stosunku do maksymalnej pojemności wodnej, niezależnie od wzbogacania gleby w azot, wystąpiło aż o 87%) zmniejszenie plonu części nadziemnych i o 76% korzeni w przypadku uprawy tej rośliny na piasku gliniastym lekkim i odpowiednio o 85 i 49% - na glinie lekkiej. W uprawie łubinu na obydwu glebach w obiektach najsilniej zanieczyszczonych nastąpił całkowity zanik brodawek korzeniowych. Oczywiście siła toksycznego oddziaływania badanego związku ropopochodnego na wzrost i rozwój łubinu żółtego uzależniona była nie tylko od stopnia zanieczyszczenia, ale także od nawożenia mocznikiem. Nawóz ten nie tylko nie podnosił plonu łubinu żółtego na obiektach kontrolnych i nie łagodził toksycznego oddziaływania oleju napędowego na wzrost i rozwój roślin, ale wręcz odwrotnie potęgował negatywne działanie tego zanieczyszczenia. Działał więc zupełnie inaczej niż na aktywność większości enzymów. Toksyczne oddziaływanie oleju napędowego na rośliny znalazło potwierdzenie zarówno we wcześniejszych badaniach własnych [Wyszkowska i Kucharski 2000, Wyszkowska i Kucharski 2001, Wyszkowska i in. 2002a], jak i w publikacjach innych autorów [Iwanow i in. 1994, Pezeshki i in. 2000, Olańczuk-Neyman i in. 1994]. W doświadczeniu Rytelewskiego i in. [1981] rośliny zbożowe (jęczmień jary, mieszanka zbożowo-strączkowa, żyto ozime) rosnące na glebie zanieczyszczonej olejem napędowym obumierały po kilkunastu dniach od momentu wschodu, natomiast ziemniaki w ogóle nie wschodziły. Negatywny wpływ oleju napędowego na rośliny można prawdopodobnie tłumaczyć niekorzystnym oddziaływaniem węglowodorów zawartych w oleju napędowym na transpirację i oddychanie roślin oraz na transport składników pokarmowych przez błony komórkowe [Pezeshki i in. 2000]. Jest to o tyle niebezpieczne, że węglowodory ropopochodne m ogą być kumulowane przez korzenie roślin jedno- i dwuliściennych [Małachowska-Jutsz i Miksz 2000] i ich działanie może być długotrwałe.

9 Biochemiczne właściwości gleby zanieczyszczonej olejem napędowy m TABELA 5. Wpływ zanieczyszczenia gleby olejem napędowym na plonowanie łubinu żółtego TABLE 5. Effect of diesel oil contamination of soil on the yield of yellow lupine Dawka ON, (%) MPW DO dose, (%) MWC Długość roślin, Plants length, (cm) Sucha masa - Dry matter części nadziemne above-ground parts Dawka azotu - Nitrogen dose korzenie roots g wazon 1 - g per pot brodawki nodules (g korzeń ') (g per root) Liczba brodawek na 1 korzeniu Number of nodules on 1 root Piasek gliniasty lekki - light loamy sand 0 53,89 43,54 21,59 20,54 6,91 4,17 0,57 0,46 1 0, 0 0 8, 6 8 0,5. 43,39 34,46 9,50 10,71 4,25 2,84 0,39 0,19 5,14 3,54 1,0 34,00 12,93 6,14 2,40 4,00 0,90 0,42 0,0 1 4,21 0,39 1,5 29,93 12,29 4,71 1,45 3,45 0,92 0,28 0, 0 0 4,57 0, 0 0 2, 0 26,61 8,54 4,47 1,31 3,71 0,64 0,07 0, 0 0 1,07 0, 0 0 2,5 24,36 8,18 4,39 1,34 2,48 0,64 0, 0 0 0, 0 0 0,25 0, 0 0 3,0 24,18 5,54 4,38 1,25 2,32 0,59 0, 0 0 0, 0 0 0,1 1 0, 0 0 X 33,77 17,92 7,88 5,57 3,87 1,53 0,25 0, 1 0 3,62 1,80 r -0,93-0,89-0,78-0,81-0,89-0,84-0,96-0,78-0,93-0,78 Glina lekka - light loam 0 45,75 51,25 15,19 15,62 3,96 3,83 0,48 0, 2 0 8,57 5,11 0,5 34,14 46,68 5,93 13,76 3,70 4,13 0,33 0,1 1 8,1 1 2, 6 8 1,0 28,43 20,32 3,94 3,82 3,62 2,42 0, 2 2 0,07 7,71 2,25 1,5 25,82 19,32 3,35 2,25 2,53 1,89 0,1 1 0, 0 0 7,61 0,14 2, 0 25,54 19,04 3,31 2,24 2,75 1,82 0,09 0, 0 0 3,50 0, 0 0 2,5 22,64 18,43 2,71 2, 1 0 2,69 1,6 6 0,05 0, 0 0 2,18 0, 0 0 3,0 22,54 16,14 2,71 1,81 2, 8 6 1,16 0,07 0, 0 0 1,07 0, 0 0 X 29,27 27,31 5,30 5,94 3,16 2,41 0,19 0,05 5,54 1,45 r -0,89-0,84-0,76-0,85-0,82-0,92-0,92-0, 8 8-0,94-0,89 NIR a -2,31 ** a - 1,29**, a -0,27**, a - 0,03 ** a _ o,59**, LSD b - 1,56 b - 0,87**, b - n.l, b - 0, 0 2 ** b - 0,40**, c - 1,56**, с -0,87**, с - 0,19**, с - 0,0 2 **, с - 0,40**, axb - 3,26*, axb - 1,82*, axb - 0,39**, axb - 0,04**, a x b -0,83**, axe - 3,26**, axe - 1,82**, axe - 0,39**, axe - 0,04**, axc -0,83**, bxc-2,42**, bxc 1,23**, bxc - 0,26**, bxc -0,03**, bxc -0,56**, 4,60** axbxc --2,57** axbxc- 0,55** axbxc 0,06** axbxc - 1,17* p X cr X О 1 O N - olej napędowy (DO - diesel oil),nir dla (LSD for): a - dawki oleju napędowego (diesel oil dose), b - rodzaj gleby (kind o f soil), с - nawożenie N (N fertilization), n.i. - działanie nieistotne (non-significant), *istotne dla (significant for) p=0.05; **istotne dla (significant for) p=0.01; r - współczynnik korelacji (correlation coefficient)

10 308 J. Wyszkowska, J. Kucharski WNIOSKI 1. Zanieczyszczenie gleby olejem napędowym w ilości od 0,5 do 3,0% MPW naruszało równowagę biochemiczną gleby. Substancja ta, niezależnie od gatunku gleby, nawożenia mocznikiem i terminu analizy próbek glebowych stymulowała aktywność dehydrogenaz oraz ureazy. W mniejszym stopniu oddziaływała na aktywność fosfatazy kwaśnej i fosfatazy alkalicznej 2. Aktywność ureazy, fosfatazy kwaśnej i fosfatazy alkalicznej, w odróżnieniu od aktywności dehydrogenaz, była wyższa w glinie lekkiej niż w piasku gliniastym lekkim. 3. Uprawa łubinu żółtego wpłynęła pozytywnie na aktywność większości enzymów w obydwu analizowanych glebach. 4. Zanieczyszczenie gleby olejem napędowym wpłynęło ujemnie na wzrost i rozwój łubinu żółtego. Wzbogacenie gleby w azot okazało się nieskuteczne w detoksykacji gleby zanieczyszczonej związkiem ropopochodnym. 5. Aktywność enzymów w glebach zanieczyszczonych olejem napędowym nie może być obiektywnym wskaźnikiem stanu jej żyzności, gdyż jest ujemnie skorelowana z plonowaniem roślin. LITERATURA ALEF K., NANNIPIERI P. 1998: Urease activity. W: Methods in Applied Soil Microbiology and Biochemistry. A lef K, Nannipieri P. (eds), Academic Press. Harcourt Brace & Company, Publishers, London: ALEF K., NANNIPIERI P., TRAZAR-CEPEDA C. 1998: Phosphatase activity. W: Methods in Applied Soil Microbiology and Biochemistry. Alef K., Nannipieri P. (eds), Academic press. Harcourt Brace & Company, Publishers, London: AMADI A., ABBEY S.D., NMA A. 1996: Chronic effects of oil spil on soil properties and microflora of rainforest ecosystem in Nigeria. Water, Air Soil Pollut. 8 6 : BUDNY J.G., PATON G.I., CAMPBELL C.D. 2002: Microbial communities in different soil types do not converege after diesel contamination. J. Appl. M icrobiol 92(2): DELILLE D., PELLETIER E. 2002: Natural attenuation of diesel-oil contamination in a subantartic soil (Crozed Island). Polar B iol 25: GALAS E., KWAPISZ E., TORBISZ-SZYMAŃSKA L., KRYSTYNOWICZ A., ANTCZAK T., ORYNSKA A. 1997: Charakterystyka wybranych szczepów bakterii degradujących węglowodory ropy naftowej. Biotechnologia 36(1): GRZESIAK M., SIERADZKI Z. 2001: Ochrona Środowiska. GUS, W-wa: ss GRZESIAK M., SIERADZKI Z. 2002: Ochrona Środowiska. GUS, W-wa: ss IWANOW W.N., DYLGIEROW A.N., STABNIKOWA E. 1994: Aktivnost niekatorych ekołogotroficzieskich grup mikroorganizmow pri zagraznienii cziemoziema obyknowiennowo ugliewodorami niefci. M ikrobiol Zurn. 6 : J0R G EN SEN K.S., PUUSTINEN J., SUORTTI A.M. 2000: Bioremediation o f petroleum hydrocarbon - contaminated soil by composting in biopiles. Environ. Pollut. 107: KUCHARSKI J., WYSZKOWSKA J. 2000: Microbiological properties of soil contaminated with chromium. Nat. Sc. 7: KUCHARSKI J., WYSZKOWSKA J Microbiological properties of soil contaminated with diesel oil. Acta Agroph. 51: MAŁACHOWSKA-JUTSZ A., MROZOWSKA J., KOZIELSKA M., MIKSCH K. 1997: Aktywność enzymatyczna w glebie skażonej związkami ropopochodnymi w procesie jej detoksykacji. Biotechnologia 1(36):

11 Biochemiczne właściwości gleby zanieczyszczonej olejem napędowym..309 MAŁACHOWSKA-JUTSZ A., MIKSCH K. 2000: Rola ryzosfery roślin jedno- i dwuliściennych w usuwaniu WWA, TPH oraz frakcji ciężkich ze środowiska glebowego. Zesz. Nauk. Politech. Śl. Inż. Środ. 45: ÖHLINGER R. 1996: Dehydrogenase Activity with the Substrate TTC W: Methods in Soil Biology. Schinner F., Öhlinger R., Kandeler E., Margesin R. (eds), Springer Verlag, Berlin Heidelberg: OLAŃCZUK-NEYMAN K., PREJZNER J., TOPOLNICKI M. 1994: Chemiczna i bakteriologiczna ocena skażenia gruntów stacji przeładunku paliw produktami ropopochodnymi. Biotechnologia 2(25): PEZESHKI S.R., HESTER M.W., LIN Q., NYMAN J.A. 2000: The effects of oil spill and clean-up on dominant US Gulf coast marsh macrophytes: a review. Environ. Pollut. 108: POLSKA NORMA Przetwory naftowe. Oleje napędowe. PN-EN 590: ss. 11. PRZYSTAŚ W., MIKSCH K., MAŁACHOWSKA-JUTSZ A. 2000: Zmiany aktywności enzymatycznej gleby w procesie biodegradacji zanieczyszczeń ropopochodnych przy zastosowaniu biopreparatów. Archiwum Ochr. Środ. 26(2): RYTELEWSKI J., PRZEDWOJSKI R., MAĆKIEWICZ J : Porównanie niektórych metod rekultywacji gleb skażonych ropą naftową. Zesz. Nauk. AR T Olszt., Rolnictwo 31: STATSOFT, INC. (2001): STATISTIC A (data analysis software system), version 6. SZTOMPKA E. 1999: Biodégradation of engine oil in soil. Acta Microb. Pol. 489(2): WYSZKOWSKA J. 2002: Biologiczne właściwości gleby zanieczyszczonej chromem sześciowartościowym. Wyd. UWM. Rozprawy i monografie 65: WYSZKOWSKA J., KUCHARSKI J. 2000: Biochemical properties of soil contaminated by petrol. Pol. J. Environ. St. 9(6): WYSZKOWSKA J., KUCHARSKI J. 2001: Correlation between number of microbes and degree o f soil contamination with petrol. Pol. J. Environ. Stud. 10(3): WYSZKOWSKA J., KUCHARSKI J., WAŁDOWSKA E. 2002a: The influence of diesel oil contamination on soil microorganisms and oat growth. Rost. Vyr. 48: WYSZKOWSKA J., KUCHARSKI J., WAŁDOWSKA E. 2002b: The influence of diesel oil contamination on soil enzymes activity. Rost. Vyr. 48: XU J. G., JOHNSON R. L. 1997: Nitrogen dynamics in soils with different hydrocarbon contents planted to barley and field pea. Can. J. Soil Sei. 77: ZIEŃKO J. 1996: Substancje ropopochodne w środowisku przyrodniczym. Ekol. i Tech. 4(1): p r o f dr hab. Jan Kucharski K atedra M ikrobiologii, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski PI. Łódzki 3, Olsztyn-Kortowo

12