Effect of Iron, Molybdenum and Cobalt on the Amount of Nitrogen Biologically Reduced by Rhizobium galegae

• Autorzy: Symanowicz B. , Kalembasa S.

Warianty tytułu

PL

Wpływ żelaza, molibdenu i kobaltu na ilość azotu biologicznie zredukowanego przez Rhizobium galegae

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Iron and molybdenum are microelements which have a decisive effect on the amount of nitrogen fixed by legume plants. They are mainly necessary in the synthesis of nitrogenase. Cobalt also takes part in the process of biological reduction of N₂. In order to determine the effect of Fe, Mo and Co on the amount of nitrogen fixed by fodder galega (Galega orientalis Lam.), a field experiment was conducted in the years 2005–2007 at the experimental station of the University of Natural Sciences and Humanities in Siedlce. Nitrogen ¹⁵N enriched at 10.3 at % was applied in early spring as (¹⁵NH₄)2SO₄ at 1.66g per 1m². Simultaneously with fodder galega (Galega orientalis Lam.), a plant unable to reduce nitrogen N₂ was cultivated (spring barley – Hordeum sativum), which was also fertilised with ₁₅N as (¹⁵NH₄)2SO₄ with 10.3 at % enrichment. Upon harvesting the test plant in the budding phase (three cuts), samples were taken, dried and ground. Soil samples were also taken before each cut. Fe, Mo and Co content in soil and the plant was determined by the ICP-AES, following its dry mineralisation. Statistical calculations revealed significant differences in the content of iron, molybdenum and cobalt in the soil and in the plant. The soil contained the largest amount of iron, less cobalt and the smallest amount of molybdenum. The iron amount found in biomass of fodder galega lay within the optimum limits specifying the acceptable content of trace elements in fodder, whereas the molybdenum content was too high and that of cobalt was too low. The correlation coefficients indicate a significant relationship between the content of iron, molybdenum and cobalt in soil and the amount of nitrogen reduced biologically by Rhizobium galegae bacteria which live in symbiosis with fodder galega.

PL

Żelazo i molibden to mikroelementy, które mają decydujący wpływ na ilość azotu biologicznie związanego przez rośliny bobowate. Są one niezbędne do budowy nitrogenazy i innych enzymów. Również kobalt pośrednio uczestniczy w procesie biologicznej redukcji N₂. W celu określenia wpływu Fe, Mo i Co na ilość azotu związanego przez rutwicę wschodnią (Galega orientalis Lam.) przeprowadzono doświadczenie polowe w latach 2005–2007 na terenie należącym do stacji doświadczalnej UP-H w Siedlcach. Azot 15N o wzbogaceniu 10,3 at % stosowano w formie ₁₅N as (¹⁵NH₄)2SO₄ w ilości 1,66 g na 1 m2 wczesną wiosną. Równolegle z uprawą rutwicy wschodniej (Galega orientalis Lam.) uprawiano roślinę nie mającą zdolności biologicznej redukcji N₂ (jęczmień jary – Hordeum sativum), którą również nawożono 15N w formie (¹⁵NH₄)2SO₄ o wzbogaceniu 10,3 at %. Podczas zbioru rośliny testowej w fazie pąkowania (trzy pokosy) pobierano próbki, które następnie wysuszono i rozdrobniono. Przed każdym pokosem pobierano także próbki gleby. Zawartość Fe, Mo i Co w glebie i roślinie oznaczono metodą ICP-AES po mineralizacji „na sucho”. Obliczenia statystyczne wykazały istotne zróżnicowanie w zawartości żelaza, molibdenu i kobaltu w glebie i roślinie. W glebie najwięcej oznaczono żelaza, mniej kobaltu, a najmniej molibdenu. Oznaczona zawartość żelaza w biomasie rutwicy wschodniej mieściła się w optymalnym zakresie liczb granicznych określających dopuszczalne ilości pierwiastków śladowych w paszy, natomiast molibden występował w nadmiarze, a kobalt w niedoborze. Obliczone współczynniki korelacji wskazują na istotną zależność między zawartością żelaza, molibdenu i kobaltu w glebie a ilością biologicznie zredukowanego azotu przez bakterie Rhizobium galegae żyjące w symbiozie z rutwicą wschodnią.

Słowa kluczowe

EN

fodder galega; nitrogen; iron; molybdenum; cobalt; soil; plant

PL

rutwica wschodnia; azot; żelazo; molibden; kobalt; gleba; roślina

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 19, nr 11
• Strony: 1311--1320
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Symanowicz B.

• Katedra Gleboznawstwa i Chemii Rolniczej, Wydział Przyrodniczy Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach

autor

Kalembasa S.

• Katedra Gleboznawstwa i Chemii Rolniczej, Wydział Przyrodniczy Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach

Bibliografia

• [1] Gorlach E, Gambuś F. Potencjalnie toksyczne pierwiastki śladowe w glebach (nadmiar, szkodliwość i przeciwdziałanie). Zesz Probl Post Nauk Roln. 2000;472:275-296.
• [2] Kabata-Pendias A, Pendias H. Biogeochemia pierwiastków. Warszawa: PWN; 1999.
• [3] Szulc W, Rutkowska B, Łabętowicz J. Bilans mikrślementów zmianowaniu w trwałym doświadczeniu nawozowym. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2004;502:363-369.
• [4] Grzyś E. Rola i znaczenie mikrślementów w żywieniu roślin. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2004;502:89-99.
• [5] Sowiński J, Szyszkowska A. The effect of harvesting methods on the quantity and quality of fodder galega (Galega orientalis Lam) forage. Reu Technical. 2002;66:110-112.
• [6] Borowiecki J. Nowe aspekty symbiotycznego wiązania azotu. Post Nauk Roln. 2004;2:9-18.
• [7] Broos K, Beyens H, Smolders E. Survival of rhizobia in soil is sensitive to elevated zinc in the absence of the host plant. Soil Biol & Biochem. 2005;37:573-579.
• [8] Hiechel G, Barnes DK, Vance CP, Henjum KJ. N2 Fixation and N and dry matter partitioning during a 4-year alfaalfa stand. Crop Sci. 1984;24:811-815.
• [9] Peoples MB, Herridge DF, Ladha JK. Biological nitrogen fixatin: An efficient source of nitrogen for sustainable agricultural production. Plant and Soil. 1995;174:3-28.
• [10] Rennie RJ. Quatifying dinitrogen (N2) fixation in saybeans by 15N isotope dilution: the quuestion of the non-fixing control plant. Cand J Bot. 1982;60:856-861.
• [11] Kalembasa S. Zastosowanie izotopów 15N i 13N w badaniach gleboznawczych i chemiczno-rolniczych. Warszawa: WNT; 1995.
• [12] Trabelsi D, Pini F, Aouani ME, Bazzicalupo M, Mengoni A. Development of real-time PCR assay for detection and quantification of Sinorhizobium meliloti in soil and plant tissue. Lett Appl Microbiol. 2009;48:355-361.
• [13] Andrzejewska J, Ignaczak S. Effectiveness of symbiosis between fodder galega (Galega orientlis Lam) and Rhizobium galegae on follow land. EJPAU, Agronomy. 2001;4(2), www.ejpau.media.pl
• [14] Ignaczak S. Wartość zielonki z rutwicy wschodniej (Galega orientalis Lam) jako surowca dla różnych form paszy. Zesz Probl Post Nauk Roln. 1999;468:145-157.
• [15] Sienkiewicz S, Wojnowska T, Pilejczyk D. Plonowanie rutwicy wschodniej (Galega orientalis Lam) oraz zawartość związków organicznych w zależności od zróżnicowanego nawożenia fosforowo-potasowego. Zesz Probl Post Nauk Roln. 1999;468:223-232.
• [16] Symanowicz B, Appel Th, Kalembasa S. “Goat’s rue” (Galega orientalis Lam) a plant with multi-directional possibilities of use for agriculture. Part III: The influence of the infection of Galega orientalis seeds on the content of trace elements. Polish J Soil Sci. 2004;XXXVII(1):11-20.
• [17] Szczepaniak W. Metody instrumentalne w analizie chemicznej. Warszawa: PWN; 2005:165-168.
• [18] Vanace CP. Legume symbiotic nitrogen fixation. Agronomic aspects. In: The rhizobiaceae. Spaink HP, Kondorosi A, Hooykaas PJ, editors. Dordrecht, Boston, London: Kluwer Acad Pub; 1998.
• [19] Kalembasa S, Symanowicz B. Wpływ procesu biologicznej redukcji N2 na zmiany zawartości żelaza i manganu w biomasie rutwicy wschodniej (Galega orientalis Lam) w kolejnych latach uprawy. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2009;541:181-188.
• [20] Anke M. Kolloquien des Instituts für Pflanzenernährung. Jena. 1987;2:110-111.
• [21] Gorlach E. Zawartość pierwiastków śladowych w roślinach pastewnych jako miernik ich wartości. Zesz Nauk AR w Krakowie. 1991;34(262):13-22.
• [22] Jamroz D, Buraczewski S, Kamiński J. Żywienie zwierząt i paszoznawstwo. Cz 1: Fizjologiczne i biochemiczne podstawy żywienia zwierząt. Warszawa: Wyd Nauk PWN; 2001.
• [23] Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants. 4rd ed. Boca Raton: CRC Press; 2010.
• [24] Ruszkowska M, Wojcieska-Wyskupajtys U. Fizjologiczne i biochemiczne funkcje miedzi i molibdenu w roślinach. Zesz Nauk Komitetu “Człowiek i Środowisko”. 1996;14:104-110.
• [25] Schüfer U, Seifert M. Trace Elements Electrolytes. 2006;23:150-161.
• [26] Stanisławska-Glubiak E, Sienkiewicz U. Reakcja odmian jęczmienia jarego na kwaśny odczyn gleby oraz wapnowanie i nawożenie molibdenem. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2004;502:349-356.
• [27] Symanowicz B, Kalembasa S. Zawartość Mn, B, Mo i Co w biomasie kukurydzy nawożonej odpadowymi materiałami organicznymi, popiołem i NPKMg. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2010;547:347-357.
• [28] Wysokiński A, Kalembasa S, Symanowicz B. Wpływ alkalizacji oraz kompostowania osadów ściekowych na zawartość boru i molibdenu w roślinach. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2008;526:487-495.
• [29] Kalembasa S, Symanowicz B. The changes of molybdenum and cobalt contents in biomass of Goat’s rue (Galega orientalis Lam). Fresenius Environ Bull. 2009;18(6):1150-1153.
• [30] Symanowicz B, Pala J, Kalembasa S. Wpływ procesu biologicznej redukji N2 na pobranie azotu przez rutwicę wschodnią (Galega orientalis Lam). Acta Sci Polon Agricult. 2005;4(2):93-99.
• [31] Kalembasa S, Symanowicz B. Quantitative ablities of biological nitrogen reduction for Rhizobium galegae cultures by goat’s rue. Ecol Chem Eng A. 2010;17(7):757-764.