The age of shelterbelts as a factor determining of enzymes activity in the agricultural landscape

• Autorzy: Wojciech Szajdak , Meysner Teresa , Gaca Wioletta , Styła Katarzyna , Szczepański Marek

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2019.13(1)006

Warianty tytułu

PL

Wiek zadrzewienia jako czynnik determinujący aktywność enzymów w krajobrazie rolniczym

• Konferencja: ECOpole’18 Conference (10-13.10.2018 ; Polanica Zdrój, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Shelterbelts belong to the stable elements in the agricultural landscape which reduce very successfully the concentrations of many chemical compounds migrating with ground water, restrain the erosion and regulate water regime in soils. The investigations were conducted in General Dezydery Chlapowski Landscape Park (West Polish Lowland). For purpose of this experiment three shelterbelts and adjoining cultivated fields were selected. Two of them were planted 200 years ago. The dominant species in the first shelterbelts is Robinia pseudacacia and the second one includes of Crataegus monogyna. The third - new shelterbelt was planted in 1993 and consists of several species of plants. An activity of xanthine, urate, and phenol oxidase was investigated. The obtained results have revealed that annual mean activity of xanthine, urate, and phenol oxidase was statistically significant higher in soils under Robinia pseudacacia (6.42, 13.23, 14.22 μmol · h^–1 · g^–1, respectively), Crataegus monogyna (4.21, 7.02, 12.79 μmol · h^–1 · g^–1, respectively) than in the soil under new shelterbelt (2.14, 2.15, 8.05 μmol · h^–1 · g^–1, respectively) and adjoining cultivated fields. The study was to investigate the influence of the age of shelterbelts on the activity of xanthine, urate, and phenol oxidase.

PL

Zadrzewienia należą do stabilnych elementów krajobrazu rolniczego, które skutecznie redukują stężenia wielu biogenów migrujących z wodą gruntową, ograniczają erozję i regulują reżim wodny w glebie. Funkcje, jakie spełniają zadrzewienia w krajobrazie rolniczym, są ważne ze względu na zrównoważony rozwój obszarów wiejskich. Badania prowadzono w Parku Krajobrazowym im. gen. Dezyderego Chłapowskiego w Turwi (województwo wielkopolskie). Próbki gleb pobierano pod trzema zadrzewieniami różniącymi się wiekiem i składem gatunkowym drzew oraz na przyległych polach uprawnych. Dwa z nich powstały około 200 lat temu. W skład gatunkowy pierwszego wchodzi Robinia pseudacacia, natomiast drugiego Crataegus monogyna. Trzecie, nowe wielogatunkowe zadrzewienie powstało w 1993 roku. W glebach oznaczono aktywność oksydazy ksantynowej, moczanowej i fenolowej. Badania wykazały, że średnia roczna aktywność oznaczonych enzymów była statystycznie istotnie wyższa i wynosiła odpowiednio w glebach pod zdrzewieniem robiniowym 6,42, 13,23, 14,22 μmol · h^–1 · g^–1, pod zadrzewieniem głogowym 4,21, 7,02, 12,79 μmol · h^–1 · g^–1 niż pod nowym zadrzewieniem 2,14, 2,15, 8,05 μmol · h^–1 · g^–1 i na przyległych polach uprawnych. Stwierdzono wpływ wieku zadrzewień na aktywność oksydazy ksantynowej, moczanowej i fenolowej.

Słowa kluczowe

EN

shelterbelts; xanthine oxidase activity; urate oxidase activity; phenol oxidase activity

PL

zadrzewienia; aktywność oksydazy ksantynowej; aktywność oksydazy moczanowej; aktywność oksydazy fenolowej

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 13, No. 1-2
• Strony: 53--67
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Wojciech Szajdak

• Institute for Agricultural and Forest Environment, Polish Academy of Sciences, ul. Bukowska 19, 60-809 Poznań, Poland, phone [phone]

autor

Meysner Teresa

• Institute for Agricultural and Forest Environment, Polish Academy of Sciences, ul. Bukowska 19, 60-809 Poznań, Poland, phone [phone]

autor

Gaca Wioletta

• Institute for Agricultural and Forest Environment, Polish Academy of Sciences, ul. Bukowska 19, 60-809 Poznań, Poland, phone [phone]

autor

Styła Katarzyna

• Institute for Agricultural and Forest Environment, Polish Academy of Sciences, ul. Bukowska 19, 60-809 Poznań, Poland, phone [phone]

autor

Szczepański Marek

• Institute for Agricultural and Forest Environment, Polish Academy of Sciences, ul. Bukowska 19, 60-809 Poznań, Poland, phone [phone]

Bibliografia

• [1] Ryszkowski L, Kędziora A. Modification of water flows and nitrogen fluxes by shelterbelts. Ecol Eng. 2007;29:388-400. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2006.09.023.
• [2] Wang R, Gibson ChD, Berry TD, Jiang Y, Bird JA, Filley TR. Photooxidation of pyrogenic organic matter reduces its reactive, labile C pool and the apparent soil oxidative microbial enzyme response. Geoderma. 2017;293:10-18. DOI: 10.1016/j.geoderma.2017.01.011.
• [3] Chen X, Yujun Xu Y, Gao H, Mao J, Chu W, Thompson ML. Biochemical stabilization of soil organic matter in straw-amended, anaerobic and aerobic soils. Sci Total Environ. 2018;625:1065-1073. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.12.293.
• [4] Tonks AJ, Aplin P, Beriro D, Cooper H, Evers S, Vane ChH, et al. Impacts of conversion of tropical peat swamp forest to oil palm plantation on peat organic chemistry, physical properties and carbon stocks. Geoderma. 2017;289:36-45. DOI: 10.1016/j.geoderma.2016.11.018.
• [5] Tarnawski M, Depta K, Grejciun D, Szelepin B. HPLC determination of phenolic acids and antioxidant activity in concentrated peat extract-a natural immunomodulator. J Pharm Biomed Anal. 2006;41:182-188. DOI: 10.1016/j.jpba.2005.11.012.
• [6] Smolander A, Kitunen V. Soil microbial activities and characteristics of dissolved organic C and N in relation to tree species. Soil Biol Biochem. 2002;34:651-660. DOI: 10.1016/S0038-0717(01)00227-9.
• [7] Szajdak LW, Gaca W. Nitrate reductase activity in soil under shelterbelt and adjoining cultivated field. Chem Ecol. 2010;26(4):123-134. DOI: 10.1080/02757540.2010.501028.
• [8] Szajdak LW, Gaca W, Meysner T, Styła K, Maryganova V. Enzymes activity and IAA contents in soils. In: Narwal SS, Pavlovic P, John J, editors. Research Methods in Plant Sciences, Vol. 2, Forestry and Agroforestry. Houston, Texas, USA: Studium Press; 2011. ISBN 1933699663.
• [9] Martin-Smith M. Uricolytic enzymes in soil. Nature. 1963;197:361-362. DOI: 10.1038/197361a0.
• [10] Perucci P, Casucci C, Dumontet S. An improved method to evaluate the o-diphenol oxidase activity of soil. Soil Biol Biochem. 2000;32:1927-1933. DOI: 10.1016/S0038-0717(00)00168-1.
• [11] Li Q, Loman AA, Callow NV, Islam SMM, Ju LK. Leveraging pH profiles to direct enzyme production (cellulase, xylanase, polygalacturonase, pectinase, α-galactosidase, and invertase) by Aspergillus foetidus. Biochem Eng J. 2018;137:247-254. DOI: 10.1016/j.bej.2018.06.008.
• [12] Guo X, Liu H, Wu S. Humic substances developed during organic waste composting: Formation mechanisms, structural properties, and agronomic functions. Sci Total Environ. 2019;662:501-510. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.01.137.
• [13] Dhillon GS, Gillespie A, Peak D, Van Rees KCJ. Spectroscopic investigation of soil organic matter composition for shelterbelt agroforestry systems. Geoderma. 2017;298:1-13. DOI: 10.1016/j.geoderma.2017.03.016.
• [14] Szajdak LW, Meysner T. Effect of afforestation in agricultural landscape on the changes of nitrogen compounds in mineral soils. In: Szajdak LW, Karabanov AK, editors. Physical, Chemical and Biological Processes in Soils. Poznań: Prodruk; 2011. ISBN 9788361607564.
• [15] Carnovalea D, Bissettb A, Thrallc PH, Bakerc G. Plant genus (Acacia and Eucalyptus) alters soil microbial community structure and relative abundance within revegetated shelterbelts. Appl Soil Ecol. 2019;133:1-11. DOI: 10.1016/j.apsoil.2018.09.001.
• [16] Martínez-García LB, Korthalsb G, Brussaarda L, Jørgensenc HB, De Deyna GB. Organic management and cover crop species steer soil microbial community structure and functionality along with soil organic matter properties. Agric Ecosyst Environ. 2018;263:7-17. DOI: 10.1016/j.agee.2018.04.018.
• [17] Ashihara H, Stasollab C, Fujimurac T, Crozier A. Purine salvage in plants. Phytochemistry. 2018;147:89-124. DOI: 10.1016/j.phytochem.2017.12.008.
• [18] Zeng N, Zhang G, Hu X, Pan J, Gong D. Mechanism of fisetin suppressing superoxide anion and xanthine oxidase activity. J Funct Foods. 2019;58:1-10. DOI: 10.1016/j.jff.2019.04.044.
• [19] Irani S, Todd ChD. Ureide metabolism under abiotic stress in Arabidopsis thaliana. J Plant Physiol. 2016;199:87-95. DOI: 10.1016/j.jplph.2016.05.011.
• [20] Zhou X, Ma X, Sun G, Li X, Guo K. Isolation of a thermostable uricase-producing bacterium and study on its enzyme production conditions. Process Biochem. 2005;40:3749-3753. DOI: 10.1016/j.procbio.2005.05.002.
• [21] Szajdak LW, Lapshina ED, Gaca W, Styła K, Meysner T, Szczepański M, et al. Physical, chemical and biochemical properties of western siberia Sphagnum and Carex peat soils. Environ Dynam Global Climate Change (EDCC). 2016;7(2):12-25. DOI: 10.17816/edgcc7213-25.
• [22] Min K, Freeman Ch, Kang H, Choi SU. The regulation by phenolic compounds of soil organic matter dynamics under a changing environment. Biomed Res Int. 2015; ID 825098:1-11. DOI: 10.1155/2015/825098.
• [23] Martínkovà L, Kotik M, Markovà E, Homolka L. Biodegradation of phenolic compounds by Basidiomycota and its phenol oxidases: A review. Chemosphere. 2016;149:373-382. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2016.01.022.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).