Geostatistical Analysis of Spatio-Temporal Variability of Soil Microbial Biomass and Its Activity Field at a Plot Scale

• Autorzy: Piotrowska-Długosz A. , Charzyński P.

Warianty tytułu

PL

Analiza geostatystyczna zmienności czasoweo-przestrzennej glebowej biomasy mikrobiologicznej I jej aktywności w skali poletkowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Analysis and interpretation of spatio-temporal variability of soil microbial biomass content (microbial biomass carbon – MBC and nitrogen – MBN) and activity (dehydrogenase – DH, and fluorescein diacetate hydrolysis – FDAH, soil basal respiration – BR3) and their relationship to the variability of some physicochemical properties at the surface horizon of Phaeozem were studied. Soil samples were collected at 50 points at regular intervals 10 × 10 m in April and August 2007. Both biomass C and N concentration and FDAH activity showed significantly higher values in April than in August, while DH activity and BR3 range did not significantly differ between both sampling months. To characterise the spatial variability of the properties, spherical, linear or mixed (spherical/linear) models with (BR3, FDAH and MBC in April) or without (DH, FDAH, MBN and MBC in August) the nugget effect, were fitted to the calculated semivariograms. Soil basal respiration and FDA hydrolysis activity (April) were in moderate variability class (the nugget effect between 25 and 75 %), while only MBC in April was in the weak variability class (the nugget effect < 25 %). The ranges of influence calculated for microbiological properties data ranged from 10 to 17 m. Kriged maps displayed irregular distribution of microbial properties in the soil surface and their spatial distribution varied between April and August.

PL

W poziomie powierzchniowym (0-20 cm) czarnej ziemi badano zmienność czasowo-przestrzenną zawartości glebowej biomasy mikrobiologicznej (C i N biomasy mikrobiologicznej - MBC i MBN) oraz jej aktywności (aktywność dehydrogenaz - DH, poziom hydrolizy dioctanu fluoresceiny - FDAH oraz oddychanie glebowe - BR3). W kwietniu i w sierpniu 2007 r. pobrano 50 próbek glebowych z punktów zlokalizowanych w sztywnej siatce kwadratów (10 m 10 m). Wyniki opracowano metodami geostatystycznymi. Zmienność przestrzenną badanych parametrów przedstawiono za pomocą sferycznych lub mieszanych (sferyczno-liniowych) modeli semivariogamów, z efektem samorodka (BR3, FDAH i MBC w kwietniu) lub bez udziału zmienności losowej (DH, FDAH, MBN i MBC w sierpniu). Poziom oddychania gleby oraz aktywność FDAH (kwiecień) znajdowały się w średniej klasie zmienności (wariancja samorodka pomiędzy 25-75 %), jedynie zawartość MBC w kwietniu znajdowała się w niskiej klasie zmienności (wariancja samorodka < 25 %). Zakresy autokorelacji badanych zmiennych wynosiły od 10 do 17 m. Mapy rastrowe wykazały, że wartości badanych zmiennych były nieregularnie rozmieszczone na badanym obszarze. Ponadto, dla wszystkich badanych cech, z wyjątkiem FDAH, uzyskano odmienne rozmieszczenie przestrzenne wyników w obu terminach analiz.

Słowa kluczowe

EN

spatio-temporal variability; geostatistics; soil microbial biomass; FDA hydrolysis; dehydrogenase

PL

zmienność czasowo-przestrzenna; geostatystyka; biomasa mikrobiologiczna; hydroliza

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 19, nr 9
• Strony: 1081--1088
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Piotrowska-Długosz A.

autor

Charzyński P.

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

Bibliografia

• [1] Iqbal J, Thomasson JA, Jenkins JN, Owens PR, Whisler FD. Soil Sci Soc Am J. 2005;69:1338-1350. DOI: 10.2136/sssaj/2004.0145.
• [2] Garten Jr, Kang CT, Brice DJ, Schadt CW, Zhou J. Soil Biol Biochem. 2007;39:2621-2627. DOI: 10.1016/j.soilbio.2007.04.033.
• [3] Cobo JG, Dercon G, Yekeye T, Chapungu L, Kadzere C, Murwira A, Delve R., Cadisch G. Geoderma. 2010;158:398-411. DOI: 10.1016/j.geoderma.2010.06.013
• [4] Jung WK, Kitchen NR, Sudduth KA, Anderson SH. Soil Sci Soc Am J. 2006;70:1387-1397. DOI:10.2136/sssaj/2005.0273.
• [5] Dilly O, Blume HP. Adv Geścol. 1998;31:29-39.
• [6] Sun B, Zhou S, Zhao Q. Geoderma. 2003;115:85-99. DOI: 10.1016/S0016-7061(03)00078-8.
• [7] Goovaerts P. Biol Fertil Soils. 1998;27:315-334.
• [8] Killham K, Staddon WJ. Bioidicators and Sensors of Soil Health and the Application of Geostatistics. In: Enzymes in the Environment, Activity, Ecology and Applications. Burns RG, Dick RP, editors. New York: Marcel Dekker; 2002:391-405.
• [9] Mulla DJ, McBratney AB. Soil Saptial Variability. In: Handbook of Soil Science. Malcolm E, Sumner J, editors. Boca Raton: CRC Press; 2000:A321-A352.
• [10] Liu X, Zhang W, Zhang M, Ficklin DL, Wang F. Geoderma. 2009;152:23-43. DOI: 10.1016/j.geoderma.2009.05.022.
• [11] Cressie C. Math Geol. 1990;22:239-252.
• [12] IUSS Working Group WRB.: World Reference Base for Soil Resources 2006 – first update 2007. World Soil Resources Reports No 103. FAO, Rome: 2007.
• [13] Thalmann A. Landwirtsch Forsch. 1968;21:249-258.
• [14] Adam G, Duncan H. Soil Biol Biochem. 2001;33:943-951.
• [15] Vance ED, Brookes PC, Jenkinson DS. Soil Biol Biochem. 1987;19:703-707.
• [16] Bremner JM, Mulvaney CS. Nitrogen – Total. In: Methods of Soil Analysis, Part 2. Page AL, Miller RH, Keeny DR, editors. Madison: American Society of Agronomy; 1982:594-624.
• [17] Stotzky G. Microbial respiration. In: Methods of Soil Analysis. Black CA, editor. Madison: American Society of Agronomy. 1965:1550-1570.
• [18] Cambardella CA, Moorman TB, Novak JM, Parkin TB, Karlen DL, Turco RF, et al. Soils Soil Sci Soc Am J. 1994;58:1501-1511.
• [19] Casida LE, Klein DA, Santoro T. Soil Sci. 1964;98:371-376.
• [20] Dalal RC. Aust J Exp Agric. 1998;38:649-665.
• [21] Katsalirou E, Deng S, Nofziger DL, Gerakis A, Fuhlendorf SD. Eur J Soil Biol. 2010;46:181-189.
• [22] Flatman GT, Yfantis AA. Environ Monit Assess. 1984;4:335-349.
• [23] Nunan N, Wu K, Young IM, Crawford JW, Ritz K. Microb Ecol. 2002;44:296-305.
• [24] Morris SJ. Soil Biol Biochem. 1999;31:1375-1386.
• [25] Nael M, Khademi H, Hajabbasi MA. Appl Soil Ecol. 2004;27:221-232. DOI: 10.1016/apsoil.2004.05.005.
• [26] Ritz K, McNicol JW, Nunan N, Grayston S, Millard P, Atkinson D, et al. FEMS Microbiol Ecol. 2004;49:191-205. DOI: 10.1016/j.femsec.2004.03.005.
• [27] Stark CHE, Condron LM, Stewart A, Di HJ, Callaghan M. Soil Biol Biochem. 2004;36:601-608. DOI: 10.1016/j.soilbio.2003.12.005.
• [28] Muhammad S, Muller T, Jśrgensen RC. Biol Fertil Soils. 2006;43:93-101. DOI: 10.1007/s00374-005-0068-z.
• [29] Ohtonen R, Fritze H, Pennanen T, Jumpponen A, Trappe J. Oecologia. 1999;119:239-246.