Seasonal Changes of Selenium and Selected Oxidoreductases in Soil under Different Fertilization and Crop Rotation

• Autorzy: Borowska K. , Koper J. , Milanowski M.

Warianty tytułu

PL

Sezonowe zmiany zawartości selenu i aktywności wybranych oksydoreduktaz w glebie o zróżnicowanym nawożeniu i zmianowaniu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The objective of the study was to evaluate effects of different doses of FYM and nitrogen on the total selenium content in soil from different crop rotation systems. The aim of the study was to determine the changes of some oxidoreductases activity and Se concentration in soil in relation to applied doses of fertilizers over vegetation period. The experiment was carried out with the crop rotation systems – depleting and enriching in organic matter. The soil was fertilized with manure under potato in the doses of 0, 20, 40, 60 and 80 Mg/ha and with nitrogen in the doses of 0, 40, 80 and 120 kgN ha–1 under winter wheat. The content of total selenium in the investigated soil was in the range of 0.092 to 0.264 mg kg–1. From the comparison of the results reported in literature one can observe that the studied soil was poor in selenium. Over the investigated period manuring resulted in an increase of total selenium content in soil and for that reason the FYM application can be recommended as a source of selenium in Se-deficient soils. Fertilization with manure resulted in an increase of dehydrogenases and catalase activities in soil with increasing doses of FYM. The selenium content, as well as DHA and CAT activities demonstrated clear seasonal variations. The present studies indicated a significant relationship between activity of soil enzymes, and the organic matter content, affecting the selenium status in soil and plants.

PL

Celem pracy było określenie zmian zawartości selenu ogółem oraz aktywności wybranych enzymów niezbędnych w przemianach oksydoredukcyjnych w glebie w warunkach zróżnicowanego nawożenia i zmianowania. Próbki glebowe pobrano z obiektów, na których uprawiano pszenicę ozimą, trzykrotnie w 2002 roku z doświadczenia prowadzonego przez IUNG w Puławach na terenie RZD Grabów nad Wisłą, z wariantu zubożającego i wzbogacającego glebę w substancję organiczną. Nawożenie obornikiem zastosowano (jednorazowo w trakcie rotacji) pod ziemniaki w dawkach 0, 20, 40, 60, 80 Mg ha-1, natomiast azot w ilości 0, 40, 80 i 120 kgN ha-1. Wykazano, że nawożenie obornikiem w całym okresie badawczym istotnie wpływało na koncentrację selenu ogółem w glebie, która wzrastała wraz z jego dawką, niezależnie od terminu pobierania próbek glebowych i rodzaju zmianowania. Nie wykazano natomiast jednoznacznego wpływu azotu w tym zakresie. Zawartość tego pierwiastka oraz aktywność katalazy i dehydrogenaz w glebie podlegała stałym wahaniom i wykazywała zmienność sezonową. Nawożenie obornikiem wyraźnie stymulowało aktywność dehydrogenazową i katalazową gleby. Stwierdzono ścisłą zależność między aktywnością enzymatyczną gleby a zawartością w niej selenu ogółem. Uzyskane z obliczeń statystycznych wartości współczynników korelacji wykazały istotne zależności między aktywnością badanych enzymów glebowych a zawartością węgla organicznego i zawartością azotu ogółem.

Słowa kluczowe

EN

selenium; oxidoreductases; soil; farmyard manure; nitrogen

PL

selen; oksydoreduktazy; gleba; obornik; azot

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 19, nr 7
• Strony: 719--730
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Borowska K.

autor

Koper J.

autor

Milanowski M.

• Department of Biochemistry, University of Technology and Life Sciences, ul. Bernardyńska 6, 85–029 Bydgoszcz, Poland, phone: [phone], fax: [phone],

Bibliografia

• [1] Kabata-Pendias A. Trace elements in soils and plants. Boca Raton: CRC Press, Taylor&Francis Group; 2011.
• [2] Zayed A, Lytle CM, Terry N. Accumulation and volatilization of different chemical species of selenium by plant. Planta. 1998;206:284-292. DOI: 10.1007/s004250050402
• [3] Nowak J, Kąklewski K, Ligocki M. Influence of selenium on oxidoreductive enzymes activity in soil and in plant. Soil Biol Biochem. 2004;36:1553-1558. DOI:org/10.1016/j.soilbio.2004.07.002.
• [4] Ramos SJ, Faquin V, Guillerme LRG, Castro EM, Avila FW, Carvalho GS, Bastos CEA, Oliveira C. Selenium biofortification and antioxidant activity in lettuce plants fed with selenate and selenite, Plant Soil Environ. 2010;56(12):584-588.
• [5] Cartes P, Jara AA, Pinilla L, Rosas A, Mora ML. Selenium improves the antioxidant ability against aluminium-induced oxidative stress in ryegrass roots, Ann Appl Biol. 2010;156(2)297-307. DOI: 10.1111/j.1744-7348.2010.00387.x
• [6] Rios JJ, Blaco B, Cervilla LM, Rosales MA, Sanchez-Rodriguez E, Romero L, Ruiz JM. Production and detoxification of H2O2 in lettuce plants exposed to selenium. Ann Appl Biol. 2009;154(1):107-116. DOI: 10.1111/j.1744-7348.2008.00276.x.
• [7] Wyszkowska J, Wyszkowski M. Effect of cadmium and magnesium on enzymatic activity in soil. Polish J Environ Stud. 2003;12(4):473-479.
• [8] Achuba FI, Peretiemo-Clarke BO. Effect of spent engine oil on soil catalase and dehydrogenase activities. Int Agrophys. 2008;22:1-4.
• [9] Margesin RG, Walder A, Schinner F. The impact of hydrocarbon remediation on enzyme activity and microbial properties of soil, Acta Biotechnol. 2000;20:313-333. DOI: 10.1002/abio.370200312.
• [10] Watkinson JH. Fluorometric determination of selenium in biological material with 2,3-diaminonaphtalene. Anal Chem. 1966;38:92-97. DOI: 10.1021/ac60233a025.
• [11] Casida LEJr, Klein DA, Santoro T. Soil dehydrogenase activity. Soil Sci. 1964;98:371-376.
• [12] Johnson JI, Temple KL. Some variables affecting the measurement of catalase activity in soil. Soil Sci Soc Amer Proc. 1964;28:207-216.
• [13] Borowska K. Selen w glebie i roślinach w warunkach zróżnicowanego nawożenia organicznego i mineralnego. Rozprawy 140. Bydgoszcz: Wyd UTP; 2010 [In Polish, with English abstract].
• [14] Borowska K. Koper J. Changes of selenium content in soil and red clover (Trifolium pratense L) developed by organic-mineral fertilization. Fres Environ Bull. 2009;18(7):1146-1149.
• [15] Blagojevic S, Jakovljevic B, Zarkovic B. Influence of long-term fertilization on the selenium content of calcareous chernozem soil. J Environ Pathol Toxicol Oncol. 1998;17(3-4):183-187.
• [16] Wang MC, Chen HM. Forms and distribution of selenium at different depths and among particle size fractions of three Taiwan soils. Chemosphere. 2003;52:585-593. DOI.org/10.1016/S0045-6535(03)00240-6
• [17] Spychaj-Fabisiak E, Smoliński S. Wpływ zróżnicowanego nawożenia azotem i symulowanego kwaśnego opadu na aktywność enzymatyczną badanych gleb. Ann UMCS. Sec. E. 2004;59(3):1415–1420. [In Polish, with English abstract].
• [18] Koper J, Piotrowska A. Influence of long-term fertilization on the enzymatic activity, Acta Agrophys. 2001;52:133-140.
• [19] Frankenberger, WT, Dick WA. Relationship between enzyme activities and microbial growth and activity indices in soil, Soil Sci Soc Amer J. 1983;(47):945-951. DOI:10.2136/sssaj1983.03615995004700050021x.
• [20] Schulz E. Influence of site conditions and management on different soil organic matter (SOM) pools, Archiv Agron Soil Sci. 2004;50:33-48. DOI:10.1080/03650340310001627577.
• [21] Samuel AD. Dehydrogenases: an indicator of biological activities in a preluvosoil, Res J Agric Sci. 2010;42(3):306-310.
• [22] Balota EL, Colozzi-Filho A, Andrade DS, Dick RP. Microbial biomass in soils under different tillage and crop rotation systems. Biol Fertil Soil. 2003;35:300-306.