A N N A L E S 1 U N I V E R S I T A T I S M A R I A E C U R I E - S K Ł O D O W S K A L U B L I N P O L O N I A

Transkrypt

1 A N N A L E S 1 U N I V E R S I T A T I S M A R I A E C U R I E - S K Ł O D O W S K A L U B L I N P O L O N I A VOL. LXI SECTIO E 2006 Katedra Mikrobiologii Rolniczej, Akademia Rolnicza w Lublinie ul. Leszczyskiego 7, Lublin, Poland Elbieta Wielgosz, Adam Szember Wystpowanie naturalnych zespołów drobnoustrojów glebowych w strefie przykorzeniowej rolin wykorzystywanych w zagospodarowywaniu terenów przydomowych The occurrence of natural soil microbial communities in rhizosphere of plants used in the management of domestic areas ABSTRACT. The objective of the investigation was to observe the effect of selected plants on the development of the population of soil microbes in rhizosphere of these plants. Specialattention was paid to microflora of the domestic plants valued as animal fodder and also of great ecological importance in the removal of toxic substances from the environment, e.g. Sida hermaphrodita, Helianthus tuberosus, Konopianka osier, and American osier. Soil samples for microbiological analyses were collected from the rhizosphere and fallow soil in 2003, three times during the vegetation season. The analyses included determination of the total number of bacteria and fungi as well as the number of amylolitic, lipolytic, proteolitic, and ammonification bacteria and were conducted using dilution plate method. The number of cellulolitic and nitrifying bacteria was determined on the basis of the titre. Their most probable number was taken from Mc Crady tables. The content of ammonium nitrogen was determined by the nesslerisation method, nitrate nitrogen by the brucine method, and the respiration activity measured by the amount of liberated CO 2 by Rühling method. Soil reaction was also determined potentiometrically (ph in KCl). Monthly and annual mean values for precipitation, temperature, and relative air humidity in the year of the research have also been presented in the paper. According to the findings, the papilionaceous plants used in the experiment acidified the soil environment, which favoured the development of filamentous fungi. These plants also provided suitable conditions for the development of proteolitic, ammonification, amylolitic, and lipolitic bacteria as well as for the increase of the total number of the bacteria. The greatest amount of liberated CO 2 was stated under the aforementioned plants as well as in the rhizosphere of American osier. Both species of osier and Helianthus tuberosus, stimulated the development of cellulolitic bacteria, and American osier stimulated the development Annales UMCS, Sec. E, 2006, 61,

2 76 E. Wielgosz, A. Szember of amylolitic bacteria. The greatest number of nitrifying bacteria was stated in the rhizosphere of Sida hermaphrodita, Helianthus tuberosus, and American osier. The greatest amount of ammonium nitrogen was found under Sida hermaphrodita and Helianthus tuberosus whereas the greatest amount of nitrate nitrogen and both forms of nitrogen were found in the soil where the papilionaceous plants and American osier were grown. As the microbiological analyses indicate, the papilionaceous plants, Sida hermaphrodita, Helianthus tuberosus, and American osier had the most positive effect on the development of the soil microbes studied. These plants may be applied to the management of domestic areas and to the improvement of biological activity of degraded soils. KEY WORDS: the number of bacteria, microbiological activity, soil of rhizosphere of domestic plants, vetch, chickling vetch, Sida hermaphrodita, Helianthus tuberosus, osier Roliny uprawne, a szczególnie ich korzenie, poprzez swoje wydzieliny zmieniaj właciwoci fizykochemiczne najbliszego otoczenia, a przez to wywieraj ogromny wpływ na kształtowanie rodowiska glebowego. Ilo wydzielin korzeniowych zaley od wielu rolinnych i glebowych czynników, takich jak np. fizjologiczny stan roliny, odczyn ryzosfery, aktywno mikroorganizmów i in. Mikroorganizmy zwikszaj efektywno wydzielin korzeniowych, a przez to mog ułatwia przyswajalno składników mineralnych i stymulowa wzrost rolin. Wydzieliny korzeniowe stymuluj aktywno mikroorganizmów, a wic mog pozytywnie lub te negatywnie oddziaływa na wzrost rolin, midzy innymi przez wpływ na rozwój korzeni, udostpnianie lub unieruchamianie składników mineralnych, rozkład wydzielin korzeniowych i in. Korzenie rolin wydzielaj oprócz wglowodanów aminokwasy, witaminy, kwasy organiczne, nukleotydy, substancje flawonowe, enzymy, ale take mog wydziela toksyczne dla drobnoustrojów saponiny, glukozydy, kwas hydrocjanowy i in. [Róycki i in. 1985; Pietr 1990; Barabasz 1997]. Wpływ rolin uprawnych na mikroorganizmy glebowe moe by wic korzystny, stymulujcy, lub wrcz szkodliwy toksyczny. Zaley to od charakteru chemicznego substancji wydzielanych do ryzosfery przez system korzeniowy rolin z jednej strony, a reakcji biologicznej mikroflory i mikrofauny bytujcej w ryzosferze z drugiej strony [Smyk 1969/1970]. Przedmiotem bada była obserwacja wpływu wybranych rolin na kształtowanie populacji drobnoustrojów glebowych wystpujcych w strefie przykorzeniowej tych rolin. Szczególn uwag zwrócono na roliny majce due znaczenie ekologiczne, biorce udział w oczyszczaniu terenów przydomowych z rónych substancji toksycznych, jak wiklina, lazowiec pensylwaski, topinambur. Celowe wydawało si porównanie wpływu tych rolin z wybranymi rolinami motylkowatymi pochodzenia polskiego lub zagranicznego, które zostały sprowadzone do naszego kraju i introdukowane do naszych warunków glebowych i klimatycznych [Borkowska i in. 1997; 1999].

3 Wystpowanie naturalnych zespołów drobnoustrojów glebowych Dotychczas ukazało si niewiele opracowa mikrobiologicznych dotyczcych mikroflory strefy przykorzeniowej rolin odgrywajcych znaczcy udział w zagospodarowywaniu terenów przydomowych, cennych ze wzgldu na pasz dla zwierzt czy te oczyszczanie rodowisk naturalnych z substancji toksycznych. Dlatego celowe jest podjcie i rozszerzenie bada w tym zakresie. METODY Badania te s kontynuacj bada rozpocztych w r na modelu do- wiadczenia poletkowego załoonego przez pracowników Katedry Szczegółowej Uprawy Rolin Akademii Rolniczej w Lublinie (prof. dr hab. H. Borkowsk i prof. dr. hab. B. Styka) na glebie brunatnej wytworzonej z pyłów lessopodobnych. Na poletkach dowiadczalnych uprawiano nastpujce roliny: wyk kaszubsk Vicia cassubica (pochodzenia polskiego), wyk pochodzc z Syberii sprowadzon do kraju przez prof. dr. hab. B. Styka, ldwian siewny Lathyrus sativus, lazowiec pensylwaski Sida hermaphrodita Rusby, topinambur Helianthus tuberosus, wiklin konopiank Salix viminalis oraz wiklin amerykask Salix americana. Próbki glebowe do analiz pobierano w r z zasigu oddziaływania korzeni tych rolin, trzykrotnie w okresie wegetacyjnym rolin. Kontrol stanowiła gleba ugorowana, oddalona od systemu korzeniowego rolin dowiadczalnych. Przeprowadzone analizy mikrobiologiczne i biochemiczne obejmowały oznaczanie: tzw. ogólnej liczebnoci bakterii na stałej poywce z wycigiem glebowym K 2 HPO 4 oraz grzybów strzpkowych na poywce Martina, liczebno- ci bakterii celulolitycznych na poywce selektywnej zawierajcej celuloz, amylolitycznych na poywce ze skrobi, lipolitycznych na poywce z trójmalanem glicerolu, proteolitycznych na podłou Fraziera, amonifikujcych i nitryfikujcych na odpowiednich dla tych mikroorganizmów poywkach [Rodina 1968]. Ogóln liczebno bakterii, grzybów, bakterii amylolitycznych, proteolitycznych, amonifikacyjnych i lipolitycznych okrelono metod wysiewu rozciecze płytkowych. Liczebno bakterii celulolitycznych i nitryfikacyjnych przeprowadzono na podstawie miana. Najbardziej prawdopodobn liczb tych bakterii odczytywano z tabel Mc Crady ego. Zawarto azotu amonowego oznaczano metod nessleryzacji, natomiast azotu azotanowego metod brucynow [Nowosielski 1974]. Aktywno oddechow mierzono iloci wydzielonego CO 2 zgodnie z metod Rühlinga [1973]. Kontrolowano take zmiany odczynu w badanych próbkach glebowych.

4 78 E. Wielgosz, A. Szember Przedstawiono równie rednie miesiczne i roczne opady, temperatur oraz wilgotno wzgldn powietrza w roku badawczym. Dane uzyskano z Katedry Agrometeorologii AR w Lublinie. Tabela 1. Opady, temperatura oraz wilgotno wzgldna powietrza (rednie miesiczne i roczne) w roku 2003 Table 1. Precipitation, temperature, and relative air humidity (monthly and yearly means) in the year 2003 Miesic Month Opady w mm Precipitation Temperatura ºC Temperature Wilgotno % Humidity I 23,2-3,4 91 II 25,0-6,2 88 III 6,6 1,6 74 IV 40,7 6,5 65 V 71,4 16,3 70 VI 36,6 17,4 67 VII 98,1 19,8 77 VIII 27,0 18,9 63 IX 29,0 13,5 69 X 50,1 5,3 88 XI 17,0 4,9 92 XII 36,3 0,2 84 rednie roczne Yearly mean 38,42 7,9 77,3 Autorzy składaj podzikowanie Panu Prof. dr. hab. Józefowi Kołodziejowi za udostpnienie danych meteorologicznych WYNIKI Tabela 2 przedstawia kształtowanie si odczynu gleby w poszczególnych kombinacjach dowiadczalnych. Najniszy odczyn bardzo kwany stwierdzono pod wykami (P i S), ph wynosiło od 4,04 do 4,35. Nieco wyszy odczyn ph, ale kwany stwierdzono pod ldwianem siewnym ph 4,51 4,55, a take w glebie ugorowanej ph 4,63 5,38. Najwyszy odczyn zaobserwowano pod wiklinami ph 5,79 6,46, był on lekko kwany. Nieco niszy stwierdzono pod topinamburem ph 5,58 5,9. W poszczególnych kombinacjach dowiadczalnych obserwowano na ogół wzrost wartoci ph w miar rozwoju rolin. Z danych zamieszczonych w tabeli 2 wynika, e odczyn w glebie pod upraw rolin motylkowatych był zawsze niszy ni w glebie ugorowanej, wiadczy to o zakwaszajcym działaniu tych rolin, natomiast pod pozostałymi rolinami warto ph zawsze przewyszała warto ph gleby ugorowanej.

5 Wystpowanie naturalnych zespołów drobnoustrojów glebowych Tabela 2. ph badanych gleb Table 2. ph of studied soils Lp. No. Kombinacje dowiadczalne Experimental combinations 1 Wyka kaszubska (P) Kaszubska vetch 2 Wyka (S) Vetch 3 Ldwian siewny Chickling vetch 4 lazowiec pensylwaski Sida hermaphrodita 5 Topinambur Helianthus tuberosus 6 Wiklina konopianka Konopianka osier 7 Wiklina amerykanka American osier 8 Gleba ugorowana Fallow soil Dates of sampling 19 V VII IX ,16 4,25 4,34 4,04 4,10 4,35 4,52 4,51 4,55 4,66 5,23 5,76 5,78 5,58 5,90 5,79 5,92 6,46 6,10 5,88 6,11 4,63 4,72 5,38 P wyka pochodzenia polskiego, S wyka pochodzca z Syberii P vetch of Polish origin,m S vetch of Siberian origin Sas L i in. [1999] twierdz, e due rónice w wartociach ph gleby przykorzeniowej mog by wynikiem pobierania rónych form azotu przez roliny. Odczyn bywa take uzaleniony od symbiotycznego wizania azotu przez roliny motylkowate. Wizanie N 2 ułatwia pobieranie kationów, a tym samym wzmoone jest wydzielanie H +, co obnia ph ryzosfery. Odczyn gleby przykorzeniowej moe by równie modyfikowany przez gatunek rolin, dostp składników odywczych oraz właciwoci buforowe gleby. Według Gorlacha i in. [2001] odczyn jest jednym z najwaniejszych wskaników yznoci gleby. Od ph gleby zale w duym stopniu jej właciwoci fizyczne, chemiczne i biologiczne, a take trwało struktury i zwizane z ni stosunki powietrzne i wodne, a wic wszystkie te czynniki, które zapewniaj rolinom optymalne warunki wzrostu i rozwoju. Tabela 3 przedstawia liczebno bakterii i grzybów oraz stosunek liczbowy bakterii do grzybów w poszczególnych kombinacjach dowiadczalnych. Biorc pod uwag wartoci rednie, stwierdzono, e jedyn rolin stymulujc rozwój bakterii jest wyka kaszubska (P), pod której upraw zanotowano najwysz redni liczb bakterii, warto ta trzykrotnie przewyszała liczb bakterii w glebie ugorowanej. Pod pozostałymi rolinami stwierdzono zahamowanie rozwoju tych

6 Tabela 3. Ogólna liczba bakterii (10 9 jtk kg -1 s.m. gleby) i grzybów (10 6 jtk kg -1 s.m. gleby) oraz stosunek liczbowy bakterii do grzybów (B/G) Table 3. Total number of bacteria (10 9 cfu kg -1 d.m. soil) and fungi (10 6 cfu kg -1 d.m. soil), and ratios of bacteria to fungi (B/F) Lp. No. Kombinacje dowiadczalne Experimental combinations 1 Wyka kaszubska (P) Kaszubska vetch 2 Wyka (S) Vetch 3 Ldwian siewny Chickling vetch 4 lazowiec pensylwaski Sida hermaphrodita 5 Topinambur Helianthus tuberosus 6 Wiklina konopianka Konopianka osier 7 Wiklina amerykanka American osier 8 Gleba ugorowana Fallow soil Bakterie Grzyby Stosunek bakterii do Bacteria Fungi grzybów (B/G) rednio rednio Ratios of bacteria to Dates of sampling Dates of sampling Mean Mean fungi 19 V VII IX V VII IX , , , , , , , ,20 Objanienia jak w tab. 2; jtk jednostki tworzce kolonie Explanations like in Table 2; cfu colony forming units

7 Wystpowanie naturalnych zespołów drobnoustrojów glebowych bakterii w stosunku do gleby ugorowanej, z wyjtkiem ldwianu siewnego, gdzie rednia warto była taka sama jak w glebie ugorowanej. Zastanawiajca jest przyczyna niszej liczby bakterii w glebie pod upraw rolin w porównaniu z gleb ugorowan. Wielu autorów [Pietr 1990; Mrozowska 1999; Szember 2001] podaje, e liczebno mikroorganizmów i aktywno mikrobiologiczna w ryzosferze jest wiksza ni w glebie poza ni. Liczebno drobnoustrojów wzrasta w miar przybliania si do korzenia, a najwikszy stymulujcy wpływ korzeni mona zaobserwowa na samej ich powierzchni [Paul E.A. i in. 2000]. Biorc pod uwag okres wegetacyjny rolin dowiadczalnych, najwysz liczb bakterii obserwowano w pierwszym lub drugim okresie analiz, a wic w okresie intensywnego wzrostu rolin. Burges i in. [1971] podaj, e zarówno liczba, jak i aktywno drobnoustrojów w ryzosferze osiga maksimum w okresie najbujniejszego rozwoju wegetatywnego rolin wyszych. Wyniki przedstawione w tabeli 3 wykazuj, e bakterie najlepiej rozwijaj si w glebach pod upraw rolin motylkowatych pomimo bardzo kwanego odczynu tych gleb. Wielu autorów donosi [Myków 1986; Kunicki-Goldfinger 2001; Szember 2001], e odczyn gleby wywiera silny wpływ na ilociowy i jakociowy skład jej mikroflory. W miar wzrostu zakwaszenia zwiksza si liczba grzybów, a zmniejsza liczba bakterii. Gleby silnie kwane i silnie zasadowe nie sprzyjaj rozwojowi drobnoustrojów. Wiadomo równie, e nagłe i silne zmiany odczynu gleby s bardzo niekorzystne zarówno dla mikroflory, jak i uprawianych rolin. Liczebno grzybów strzpkowych w poszczególnych kombinacjach do- wiadczalnych przedstawiono równie w tabeli 3. Zaobserwowano, e wszystkie uprawiane na poletkach roliny motylkowate oraz lazowiec pensylwaski stymulowały rozwój grzybów, pozostałe za hamowały ich rozwój w porównaniu z gleb ugorowan. Najwysz sezonow liczb tych mikroorganizmów zanotowano pod upraw wyki (S) w I okresie analiz, take warto rednia spod tej uprawy była najwysza ze wszystkich kombinacji i ponaddwukrotnie przewyszała liczb tych drobnoustrojów w glebie ugorowanej. Najnisz liczb grzybów zaobserwowano pod upraw wikliny amerykanki i konopianki w III okresie analiz, w kombinacjach tych była równie najnisza rednia liczba grzybów. Według Mykowa [1986] dobrym wskanikiem ilustrujcym yzno gleb jest stosunek liczbowy bakterii do grzybów (B/G). Współczynnik ten został obliczony na podstawie wartoci rednich i przedstawiony w tabeli 3. Wynika z niej, e najwysz wartoci tego współczynnika cechowała si gleba pod upraw wyki kaszubskiej (P). W glebie pod upraw tej roliny zanotowano najwysz redni liczb bakterii, a to zdecydowało o wysokiej wartoci współczynnika

8 82 E. Wielgosz, A. Szember B/G. Do wysok warto tego współczynnika stwierdzono take pod wiklin konopiank i amerykank oraz w glebie ugorowanej. Najniszy stosunek liczbowy bakterii do grzybów stwierdzono pod wyk (S), co było spowodowane najwysz redni wartoci grzybów strzpkowych w tej kombinacji dowiadczalnej. Myków [1986] podaje, e im wysze wartoci przyjmuje ten wskanik, tym lepszymi właciwociami mikrobiologicznymi wykazuje si dana gleba. Stosunek liczbowy bakterii do grzybów w glebie informuje o ilociowych proporcjach tych grup drobnoustrojów wzgldem siebie. Przesunicie tych proporcji na korzy grzybów jest z punktu widzenia yznoci gleby zjawiskiem niepodanym. Według Smyka [1969/1970] silny rozwój grzybów w glebach zakwaszonych jest niekorzystny take dlatego, e wiele gatunków grzybów odznacza si właciwociami toksynotwórczymi oraz wiele z nich wywołuje choroby rolin. W tabeli 4 zamieszczono liczebno bakterii celulolitycznych, amylolitycznych i lipolitycznych. Biorc pod uwag cały okres wegetacyjny rolin, najliczniej bakterie celulolityczne wystpiły w glebie ugorowanej w III terminie analiz. Najnisz za ich liczb stwierdzono pod upraw wyki (S) w II terminie bada oraz w glebie ugorowanej w I okresie analiz. Porównujc wartoci rednie, najwysza liczba bakterii celulolitycznych wystpiła w glebie ugorowanej, najnisza za pod upraw lazowca pensylwaskiego oraz pod rolinami motylkowatymi. Niska liczebno bakterii celulolitycznych w glebie pod upraw lazowca pensylwaskiego oraz rolinami motylkowatymi mogła by spowodowana kwa- nym odczynem gleby, na który bakterie te s bardzo wraliwe. Wczeniejsze badania Wielgosz i in. [2002; 2004a] wykazały równie zahamowanie rozwoju tej grupy bakterii w strefie przykorzeniowej lazowca pensylwaskiego. Do wysok liczebno bakterii celulolitycznych we wszystkich okresach analiz obserwowano w glebie pod upraw topinamburu i wikliny konopianki, w glebie spod tych rolin stwierdzono take najwysz redni liczb tych bakterii, biorc pod uwag uprawiane roliny. W nielicznych tylko przypadkach, a mianowicie w glebie pod upraw ldwianu siewnego i wyki kaszubskiej (P), nastpiło sukcesywne zmniejszenie liczby bakterii wraz z rozwojem rolin. W tabeli 4 przedstawiono równie liczebno bakterii amylolitycznych. Bakterie te najliczniej wystpiły pod upraw wikliny amerykanki w II terminie analiz, warto rednia spod tej uprawy jako jedyna była wysza ni w glebie ugorowanej. Najmniejsz liczb owych bakterii stwierdzono pod upraw wyki kaszubskiej (P) w II terminie bada, a warto rednia spod tej uprawy była jedn z mniejszych. Najnisz redni liczb tych bakterii zaobserwowano bowiem pod wiklin konopiank. Wyniki bada w poszczególnych okresach analiz s bardzo zrónicowane. Najbardziej wyrównane s w przypadku ldwianu siewnego. Liczebno drobnoustrojów pod t upraw nie ulega tak znacznym wahaniom. Kształtuje si na wyrównanym poziomie we wszystkich okresach analiz.

9 Tabela 4. Liczebno bakterii celulolitycznych (10 3 jtk kg -1 s.m. gleby) oraz amylolitycznych i lipolitycznych (10 6 jtk kg -1 s.m. gleby) Table 4. Number of cellulolytic bacteria (10 3 cfu kg -1 d.m. soil), amylolytic bacteria, and lipolytic bacteria (10 6 cfu kg -1 d.m. soil) Lp. No. Kombinacje dowiadczalne Experimental combinations 1 Wyka kaszubska (P) Kaszubska vetch 2 Wyka (S) Vetch 3 Ldwian siewny Chickling vetch 4 lazowiec pensylwaski Sida hermaphrodita 5 Topinambur Helianthus tuberosus 6 Wiklina konopianka Konopianka osier 7 Wiklina amerykanka American osier 8 Gleba ugorowana Fallow soil Bakterie Bacteria Celulolityczne Cellulolytic Amylolityczne Amylolytic Lipolityczne Lipolytic Dates of sampling rednio Dates of sampling rednio Dates of sampling rednio 19 V 10 VII 18 IX Mean 19 V 10 VII 18 IX Mean 19 V 10 VII 18 IX Mean Objanienia jak w tabeli 2 i 3 Explanations like in table 2; cfu colony forming units

10 84 E. Wielgosz, A. Szember W tabeli 4 zamieszczono take liczebno bakterii lipolitycznych. Najwysz liczb tych bakterii zanotowano pod upraw rolin motylkowatych, a mianowicie w glebie spod wyki kaszubskiej (P) w II terminie analiz i spod wyki (S) w I terminie analiz. Wartoci te były wysze od liczebnoci tych bakterii w glebie ugorowanej, w której najwysz warto zaobserwowano w II terminie bada. Najnisz liczebno bakterii zanotowano w III terminie bada pod upraw wikliny amerykanki i konopianki. Na ogół we wszystkich kombinacjach dowiadczalnych najnisz liczb tych bakterii obserwowano w III terminie analiz, jedynie w przypadku topinamburu liczba bakterii w tym okresie była najwysza. Biorc pod uwag wartoci rednie, liczba bakterii lipolitycznych jedynie pod upraw wyki kaszubskiej (P) przewyszała liczb tych bakterii w glebie ugorowanej. Pozostałe wartoci rednie były nisze od liczebnoci tych bakterii w glebie ugorowanej, najnisz za zanotowano pod upraw wikliny konopianki i amerykanki. Tabela 5 obrazuje liczebno bakterii proteolitycznych, amonifikujcych i nitryfikujcych w poszczególnych kombinacjach dowiadczalnych. Najwysz liczb bakterii proteolitycznych zanotowano pod upraw wyki kaszubskiej (P), a take pod upraw wyki (pochodzenia syberyjskiego S) w II terminie bada. Okres ten sprzyjał rozwojowi bakterii proteolitycznych, we wszystkich kombinacjach stwierdzono wówczas najwysz liczb tych bakterii. Najnisz liczb bakterii proteolitycznych zanotowano w glebie ugorowanej w I terminie analiz. Biorc pod uwag wartoci rednie, najwysz liczb tych bakterii zaobserwowano pod rolinami motylkowatymi i lazowcem pensylwaskim, a wic roliny te stymuluj rozwój owych bakterii, najnisz za pod topinamburem i tylko tutaj warto ta była nisza ni w glebie ugorowanej. W tabeli 5 przedstawiono równie liczebno bakterii amonifikacyjnych. Najwysz liczebno tych bakterii obserwowano w II terminie analiz, z wyjtkiem wyki syberyjskiej (S), gdzie bakterie amonifikacyjne najliczniej pojawiły si w I okresie bada, oraz w glebie ugorowanej, gdzie najwiksz liczb tych bakterii zanotowano w III terminie analiz. Najwysz sezonow liczb bakterii amonifikacyjnych zaobserwowano w glebie pod upraw wyki kaszubskiej (P) w II terminie bada, a najnisz w glebie ugorowanej w I terminie analiz i pod upraw wyki (S) w III terminie analiz. Porównujc wartoci rednie, jedynie wyka kaszubska (P) stymulowała rozwój tych bakterii, natomiast lazowiec pensylwaski, wiklina konopianka i amerykanka oraz wyka (S) hamowały ich rozwój. W pozostałych kombinacjach dowiadczalnych rednia liczba tych bakterii była taka sama jak w glebie ugorowanej. W tabeli 5 przedstawiono take wpływ rolin dowiadczalnych na rozwój bakterii nitryfikacyjnych. Najwysz liczb tych bakterii zanotowano w okresie wiosennym pod upraw wikliny amerykanki i lazowca pensylwaskiego. Na ogół

11 Tabela 5. Liczebno bakterii proteolitycznych (10 6 jtk kg -1 s.m. gleby), amonifikacyjnych (10 9 jtk kg -1 s.m. gleby) i nitryfikacyjnych (10 3 jtk kg -1 s. m. gleby) Table 5. Number of proteolytic bacteria (10 6 cfu kg -1 d.m. soil), ammonification bacteria (10 9 cfu kg -1 d.m. soil), and nitrifying bacteria (10 3 cfu kg -1 d.m. soil) Lp. No. Kombinacje dowiadczalne Experimental combinations 1 Wyka kaszubska (P) Kaszubska vetch 2 Wyka (S) Vetch 3 Ldwian siewny Chickling vetch 4 lazowiec pensylwaski Sida hermaphrodita 5 Topinambur Helianthus tuberosus 6 Wiklina konopianka Konopianka osier 7 Wiklina amerykanka American osier 8 Gleba ugorowana Fallow soil Bakterie Bacteria Proteolityczne Proteolytic Amonifikatory Ammonification Nitryfikatory Nitrifying Dates of sampling rednio Dates of sampling rednio Dates of sampling rednio 19 V 10 VII 18 IX Mean 19 V 10 VII 18 IX Mean 19 V 10 VII 18 IX Mean Objanienia jak w tabeli 2 i 3 Explanations like in Table 2; cfu colony forming units

12 86 E. Wielgosz, A. Szember najwysz liczb tych bakterii obserwowano w okresie wiosennym pod wszystkimi rolinami z wyjtkiem wyki (S), u której maksimum rozwoju tych bakterii zaobserwowano jesieni. W wikszoci przypadków liczba bakterii nitryfikacyjnych malała wraz z rozwojem rolin, a w przypadku lazowca pensylwaskiego spadek liczebnoci tej grupy bakterii był najgwałtowniejszy. Duy wpływ na rozwój tych mikroorganizmów mógł wywrze odczyn i wilgotno gleb (tab. 1, 2), gdy bakterie te s bardzo wraliwe na przesuszenie i zakwaszenie rodowiska glebowego [Barabasz 1992; Wielgosz i in. 1997]. Jednak pod upraw wyki (S), gdzie odczyn był bardzo kwany, zaobserwowano do wysok liczb tych bakterii. Jest to zgodne z wczeniejszymi badaniami Wielgosz i in. [2002, 2004b], którzy stwierdzili wysok liczb tych bakterii pod upraw wyki (S) pomimo bardzo kwanego odczynu gleby. Porównujc wartoci rednie, najwysz liczb tych bakterii stwierdzono w glebie pod upraw lazowca pensylwaskiego, wikliny amerykanki i topinamburu, a najnisz pod upraw wikliny konopianki, ldwianu siewnego i wyki kaszubskiej (P). Tak wic wiklina konopianka, ldwian siewny i wyka kaszubska hamuj rozwój bakterii nitryfikacyjnych. Pozostałe roliny stymuluj ich rozwój, przy czym lazowiec pensylwaski w najwikszym stopniu. Wczeniejsze badania Wielgosz [2001] wykazały równie stymulacj rozwoju tej grupy bakterii pod lazowcem pensylwaskim. Tabela 6 jest zestawieniem wyników dotyczcych zawartoci dwóch form azotu amonowego i azotanowego. Zawarto azotu amonowego w glebach malała wraz z rozwojem rolin, osigajc najnisz warto w okresie, gdy ro- liny koczyły wegetacj, tj. w III terminie pobierania próbek. Oznacza to, e ta forma azotu była w duym stopniu wykorzystywana przez roliny i mikroorganizmy. Sas i in. [1999] podaj, e pobieranie tej formy azotu wzmaga wydzielanie przez korzenie jonów H +, co powoduje obnienie ph ryzosfery. Wahania zawartoci azotu amonowego w cigu roku były znacznie wiksze ni zawarto- ci azotu azotanowego, malały one wraz z rozwojem rolin. Obserwowano znaczny (3 5-krotny) spadek zawartoci azotu amonowego w kocowym okresie analiz w porównaniu z wartoci pocztkow. Biorc pod uwag okres wegetacyjny rolin, najwysz zawarto azotu amonowego zanotowano pod upraw topinamburu, a nastpnie lazowca pensylwaskiego w I okresie bada. W okresie tym tylko w tych kombinacjach zawarto azotu amonowego była wysza ni w glebie ugorowanej. Najnisz za zawarto tej formy azotu stwierdzono w glebie ugorowanej w III okresie analiz. Według Barabasza [1992] w rodowisku glebowym w obecnoci łatwo dostpnych wglowodanów azot amonowy powstaje w wyniku rozkładu białek, kwasów nukleinowych i innych azotowych zwizków organicznych jest szybko immobi-

13 Tabela 6. Zawarto azotu amonowego (N-NH 4 ) i azotu azotanowego (N-NO 3 ) oraz suma obu form azotu (mg kg -1 s.m. gleby) Table 6. Content of ammonium nitrogen (N-NH 4 ) and nitrate (N-NO 3 ), and sum of both forms of nitrogen (mg kg -1 d.m. soil) Lp. No. Kombinacje dowiadczalne Experimental combinations 1 Wyka kaszubska (P) Kaszubska vetch 2 Wyka (S) Vetch 3 Ldwian siewny Chickling vetch 4 lazowiec pensylwaski Sida hermaphrodita 5 Topinambur Helianthus tuberosus 6 Wiklina konopianka Konopianka osier 7 Wiklina amerykanka American osier 8 Gleba ugorowana Fallow soil N-NH 4 N-NO 3 Suma N-NH Dates of sampling rednio Dates of sampling rednia 4 + N-NO 3 Sum of 19 V 10 VII 18 IX Mean 19 V 10 VII 18 IX Mean N-NH 4 + N-NO ,2 152,1 65,6 146,0 196,2 190,9 101,7 162,9 308,9 203,4 150,9 63,8 139,4 204,9 171,4 122,9 166,4 305,8 247,2 141,5 63,0 150,6 194,6 111,0 69,1 124,9 275,5 284,9 152,9 51,5 163,1 151,4 58,8 66,0 92,1 255,2 315,3 151,0 62,6 176,3 176,4 55,3 10,9 80,9 257,2 267,3 148,0 63,9 159,7 142,0 74,7 73,6 96,8 256,5 207,6 156,1 72,3 145,3 190,6 98,3 109,3 132,7 278,0 277,2 140,6 49,7 155,8 118,9 120,3 69,7 103,0 258,8 Objanienia jak w tabeli 2 Explanations like in Table 2

14 88 E. Wielgosz, A. Szember lizowany do nowo tworzcej si biomasy mikroorganizmów. Jon amonowy mo- e take tworzy zwizki z organicznymi i mineralnymi składnikami gleby. Jednake w warunkach, kiedy rozwój mikroorganizmów jest determinowany dostpnoci wgla i energii, wikszo NH 4 jest utleniana do NO 3 stosunkowo szybko. Azotany mog te by włczone do mikrobiologicznej fazy immobilizacji w cyklu azotowym, ale heterotroficzne mikroorganizmy szybciej pobieraj, a nawet preferuj form amonow azotu. W przeciwiestwie do formy amonowej azotany szybciej asymilowane s przez roliny. Najnisz zawarto jonów azotanowych zanotowano pod upraw topinamubra w sezonie jesiennym (10,9 mg). W stosunku do gleby ugorowanej z tego okresu warto ta była prawie siedmiokrotnie nisza. Najwysz za zawarto azotanów zanotowano w sezonie wiosennym pod upraw wyki (S), warto ta była prawie dwukrotnie wysza od zawartoci tej formy azotu w glebie ugorowanej w tym okresie. Wartoci rednie wskazuj na znacznie wysz zawarto azotanów pod rolinami motylkowatymi i pod wiklin amerykank ni w glebie ugorowanej. Analizujc wyniki z poszczególnych terminów bada, zawarto azotu azotanowego przewanie malała wraz z rozwojem rolin w poszczególnych kombinacjach dowiadczalnych. Jednak w przypadku niektórych upraw warto ta wzrosła w III terminie analiz. W przypadku wikliny amerykanki w sezonie wiosennym zawarto azotanów wynosiła 190,6 mg, nastpnie w sezonie letnim zmalała do 98,3 mg i ponownie wzrosła w okresie jesiennym do 109,3 mg. Podobna sytuacja kształtowała si w przypadku lazowca pensylwaskiego, ale wzrost zawartoci azotanów w III okresie nie był tak znaczcy. Wzrósł jedynie z wartoci 58,8 mg z II okresu do wartoci 66 mg w sezonie jesiennym. Moe to by zwizane z zapotrzebowaniem rolin na t form azotu w okresie ich intensywnego wzrostu, wtedy zawarto azotanów malała, natomiast gdy roliny koczyły wegetacj, tj. jesieni, zawarto azotanów wzrosła. Jest to zgodne z badaniami Nowackiego [1980], który stwierdził, e najwiksze stenie jonów azotanowych w roztworze glebowym wystpuje zwykle na wiosn. Jest to powodowane mineralizacj zwizków organicznych i nitryfikacj uwolnionego amoniaku oraz nawoeniem azotowym. Bardzo szybkie obnienie zawartoci azotanów w póniejszym okresie nastpuje wskutek ich pobierania przez roliny bd te powodowane jest czciowo wypłukiwaniem jonów NO 3 z gleby. Ponowny wzrost stenia azotu azotanowego obserwuje si jesieni w wyniku mineralizacji substancji organicznej, głównie resztek poniwnych i nitryfikacji powstałego amoniaku. Pod wszystkimi rolinami motylkowatymi stwierdzono zawarto obu form azotu wysz ni w glebie ugorowanej. Najwicej stwierdzono go pod wykami

15 Wystpowanie naturalnych zespołów drobnoustrojów glebowych (P i S). Cz tego azotu moe pochodzi z procesu wizania przez bakterie symbiotyczne współyjce z tymi rolinami oraz wolnoyjce bakterie wice azot atmosferyczny. Du warto obu form azotu stwierdzono take pod wiklin amerykank i ldwianem siewnym. Tabela 7. Ilo wydzielonego dwutlenku wgla (mg CO 2 kg -1 s.m. gleby na dob) Table 7. Quantity of emitted carbon dioxide (mg CO 2 kg -1 d.m. soil per day) Lp. No. Kombinacje dowiadczalne Experimental explanations 1 Wyka kaszubska (P) Kaszubska vetch 2 Wyka (S) Vetch 3 Ldwian siewny Chickling vetch 4 lazowiec pensylwaski Sida hermaphrodita 5 Topinambur Helianthus tuberosus 6 Wiklina konopianka Konopianka osier 7 Wiklina amerykanka American osier 8 Gleba ugorowana Fallow soil rednio Dates of sampling Mean 19 V VII IX ,9 8,6 27,7 16,1 18,0 13,0 13,4 14,8 15,0 14,0 16,5 15,2 14,8 12,1 15,1 14,0 12,0 12,2 12,6 12,3 16,4 11,0 14,5 14,0 15,2 20,1 13,4 16,2 10,3 10,0 29,6 16,6 Objanienia jak w tabeli 2 Explanations like in Table 2 W tabeli 7 zestawiono wyniki dotyczce pomiaru intensywnoci oddychania mierzonej iloci wydzielonego CO 2. Nowak [1986] podaje, e jednym ze sposobów okrelania aktywnoci mikroflory glebowej, a take zmian, które w niej zachodz pod wpływem naturalnych i antropogenicznych czynników rodowiskowych, jest dokonywanie pomiarów intensywnoci oddychania. Pomiary takie mona przeprowadza poprzez oznaczanie iloci zuytego przez mikroorganizmy tlenu lub te wydzielonego dwutlenku wgla. Najmniejsz ilo wydzielonego CO 2 zanotowano w sezonie letnim w przypadku uprawy wyki kaszubskiej (P), a najwiksz w glebie ugorowanej w okresie jesiennym. Nieznacznie nisz od tej warto zanotowano take jesieni pod upraw wyki kaszubskiej (P). Na ogół najmniej dwutlenku wgla wydzieliło si

16 90 E. Wielgosz, A. Szember w II terminie analiz z wyjtkiem wikliny amerykanki, gdzie w tym okresie wydzieliło si najwicej CO 2. Moe to wiadczy o zahamowaniu procesu mineralizacji substancji organicznej w okresie letnim, wówczas zaobserwowano najwysze temperatury, które spowodowały brak optymalnej wilgotnoci gleb ze wzgldu na niedostateczne iloci opadów (tab. 1). Porównujc wartoci rednie z poszczególnych kombinacji dowiadczalnych, moemy zauway, e wszystkie były nisze od iloci CO 2 wydzielonego w glebie ugorowanej, przy czym najbardziej zbliona była warto zanotowana w glebie pod upraw wikliny amerykanki i rolinami motylkowatymi. Najbardziej odbiegajca od gleby ugorowanej była warto 12,3 mg, zanotowana w glebie pod upraw topinamburu. Tak wic ilo wydzielonego CO 2 w glebie bez obsady rolinnej była wysza ni w glebie pod upraw rolin. Nisze wartoci mogły by spowodowane silnym zakwaszeniem i przesuszeniem gleby (tab. 1 i 2), co nie sprzyjało rozwojowi bakterii i było przyczyn osłabienia aktywnoci mikroflory glebowej. WNIOSKI 1. Badane roliny motylkowate zakwaszały rodowisko glebowe, co sprzyjało rozwojowi grzybów strzpkowych. 2. Najwysz ogóln liczb bakterii oraz najwicej bakterii amonifikacyjnych proteolitycznych i lipolitycznych stwierdzono pod wyk kaszubsk (P). 3. Najwyszy stosunek liczbowy bakterii do grzybów stwierdzono pod wyk kaszubsk (P) i wiklin konopiank, najniszy za pod wyk (S). 4. Sporód badanych rolin najwicej bakterii celulolitycznych stwierdzono pod topinamburem i wiklin konopiank. 5. Roliny motylkowate i lazowiec pensylwaski sprzyjały rozwojowi bakterii proteolitycznych. 6. Uprawiane roliny stymulowały rozwój bakterii nitryfikacyjnych z wyjtkiem wikliny konopianki, ldwianu i wyki kaszubskiej (P). lazowiec pensylwaski w najwikszym stopniu stymulował rozwój tych bakterii. 7. Najwicej obu form azotu stwierdzono w strefie przykorzeniowej rolin motylkowatych oraz wikliny amerykanki. Azotu amonowego najwicej zaobserwowano pod topinamburem i lazowcem pensylwaskim, azotanowego za pod wykami. 8. Intensywno oddychania mierzona iloci wydzielonego dwutlenku wgla była nieznacznie wysza w glebie ugorowanej ni pod uprawami rolin. Sporód uprawianych rolin najwicej CO 2 wydzieliło si z gleby przykorzeniowej wikliny amerykanki i wyki kaszubskiej.

17 Wystpowanie naturalnych zespołów drobnoustrojów glebowych Z przeprowadzonych bada wynika, e najkorzystniej na rozwój badanych populacji drobnoustrojów glebowych wpływały roliny motylkowate, lazowiec pensylwaski, topinambur i wiklina amerykanka. Roliny te mog by wic wykorzystywane do zagospodarowywania terenów przydomowych oraz poprawy aktywnoci biologicznej gleb zdegradowanych. Autorzy składaj serdeczne podzikowanie prof. dr hab. Halinie Borkowskiej oraz prof. dr. hab. Bolesławowi Stykowi z Katedry Szczegółowej Uprawy Rolin AR w Lublinie za udostpnienie swojego dowiadczenia w RZD Felin. PIMIENNICTWO Barabasz W Mikrobiologiczne przemiany azotu glebowego. II Biotransformacja azotu glebowego. Post. Mikrobiol. 31, 1, Barabasz W., Smyk B Mikroflora gleb zmczonych. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 452, Borkowska H., Styk B lazowiec pensylwaski (Sida hermaphrodita Rusby). Uprawa i wykorzystanie. Wyd. AR w Lublinie. Borkowska H., Styk B Warto pastewna niektórych dzikich gatunków rolin wprowadzonych do uprawy polowej. Biul. Nauk. Przem. Pasz. 38, 1, Burges A., Raw F Biologia gleby. PWRiL, Warszawa. Kunicki-Goldfinger W.J.H ycie bakterii. PWN, Warszawa. Mrozowska J Laboratorium z mikrobiologii ogólnej i rodowiskowej. Wyd. Politechniki lskiej, Gliwice. Myków W Uwagi metodyczne dotyczce mikrobiologicznych bada gleb uprawnych zrónicowanych pod wpływem zabiegów agrotechnicznych. Post. Mikrobiol. 25, 3. Nowacki E Gospodarka azotowa rolin uprawnych. PWRiL, Warszawa. Nowak A Pomiary oddychania w ocenie wpływu czynników rodowiskowych na mikroflor glebow. Post. Mikrobiol. 25, 3, Nowosielski O Metody oznaczania potrzeb nawoenia. PWRiL, Warszawa. Paul E.A., Clark F.E Soil Microbiology and Biochemistry Academic Press Polish edition UMCS Lublin. Pietr S.J Wpływ saprofitycznej mikroflory gleby na wzrost rolin. Post. Nauk Rol. 3, Rodina A Mikrobiologiczne metody badania wód. PWRiL, Warszawa. Róycki H., Strzelczyk E Połczenia organiczne wydzielane przez drobnoustroje glebowe i korzenie rolin. Post. Mikrobiol. 24, 4, Rühling A., Tyler G Heavy metal pollutions and decomposition of spruce needle litter. Oikos, 24, Sas L., Mercik S., Matysiak B Rola rizosfery w mineralnym odywianiu si rolin. Post. Nauk Rol. 6, Smyk B. 1969/1970. Zmczenie gleb uprawnych w wietle bada mikrobiologicznych i agrobiologicznych. Post. Mikrobiol. 8, 2, Szember A Zarys mikrobiologii rolniczej. Wyd. AR w Lublinie. Wielgosz E Wpływ wybranych rolin na kształtowanie niektórych zespołów drobnoustrojów glebowych ze szczególnym uwzgldnieniem bakterii amonifikujcych. Annales UMCS, Sec. E, 56,

18 92 E. Wielgosz, A. Szember Wielgosz E., Gostkowska K., wica M Wpływ niektórych odpadów organicznych na nitryfikacj w glebie brunatnej uytkowanej sadowniczo. Annales UMCS, Sec. E, 52, Wielgosz E., Szember A., Pryciak I. 2004a. Wpływ wybranych rolin na wystpowanie zespołów drobnoustrojów glebowych. Annales UMCS, Sec. E, 59, 4, Wielgosz E. Szember A. Skwarek J. 2004b. Wpływ wybranych rolin na liczebno i aktywno bakterii biorcych udział w przemianach azotu. Annales UMCS, Sec. E, 59, 4, Wielgosz E., Szember A., Tokarzewska D Wpływ wybranych rolin na liczebno niektórych zespołów drobnoustrojów glebowych oraz aktywno rónych grup morfologicznych bakterii amonifikujcych. Annales UMCS, Sec. E, 5,