Dehidrogenáz enzimaktivitás, mint a talajkímélő művelés és takarónövény alkalmazás hatásának korai indikátora
DOI:
https://doi.org/10.33038/jcegi.6333Kulcsszavak:
talajbiológia, ökológiai gazdálkodás, kímélő művelés, takarónövények, enzimaktivitás, glomalin, FDAAbsztrakt
Az ökológiai gazdálkodás pozitív hatását a talaj termékenységére számos kutatás igazolta. További javulás érhető el a talajegészségében, ha az ökológiai gazdálkodásban a talajművelés minimalizálása és a talaj folyamatos növényi borítottsága is hangsúlyos célként fogalmazódik meg. A hagyományos talajvizsgálatok elsősorban a talaj kémiai tulajdonságait, a tápanyag- ellátottságát vizsgálják és figyelmen kívül hagyják a talajt, mint olyan élő rendszert, ami hozzájárul a növény folyamatos táplálásához, egészséges fejlődéséhez, meghatározva a termés beltartalmi és táplálkozás élettani tulajdonságait is. Jelen kutatás a forgatás nélküli művelés és a takarónövények alkalmazásának rövidtávú hatását vizsgálja néhány talajbiológiai tulajdonság változására. Teszteltük a talajok dehidrogenáz (DHA) és fluoreszcein-diacetát (FDA) hidrolízissel kimutatható enzimaktivitását, továbbá a mikorrhiza gombák glomalinnal összefüggő talajfehérjéinek könnyen kinyerhető formáját. A három évig tartó ökológiai gazdálkodási kísérletben egy hagyományos szántásra alapozott művelést (SZ) hasonlítottunk össze forgatás nélküli műveléssel (K) és azt kiegészítve takarónövények alkalmazásával (KT). A talajok biológiai tulajdonságai közül a DHA enzim aktivitásban találtunk szignifikáns különbséget a KT kezelésben (+47,4%). Az FDA enzim aktivitásban, a tápanyag tartalomban (NPK), a glomalin tartalomban (EEGRSP) két év alatt még nem volt kimutatható változás a különböző talajkezelések között. A változatos összetételű takarónövény-keverék már rövidtávon is kifejtette hatását a DHA enzimaktivitáson keresztül. Az eredmények a talajegészség módszerek összehangolt, következetes és kombinált alkalmazásának a szükségességét is alátámasztották.
Hivatkozások
ALKORTA, I. - AIZPURUA, A. - RIGA, P., - ALBIZU, I. - AMÉZAGA, I. - GARBISU, C. (2003): Soil enzyme activities as biological indicators of soil health. Reviews on Environmental Health, 18(1). pp. 65-73. https://doi.org/10.1515/REVEH.2003.18.1.65
ÁNGYÁN, J. - MENYHÉRT, Z. (1997): Alkalmazkodó növénytermesztés, ésszerű környezet-gazdálkodás. Budapest, Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó.
AULAKH, C. S. - SHARMA, S. - THAKUR, M. - KAUR, P. (2022): A review of the influences of organic farming on soil quality, crop productivity and produce quality. Journal of Plant Nutrition, 45(12), 1884-1905. https://doi.org/10.1080/01904167.2022.2027976
BEGUM, N. - QIN, C. - AHANGER, M. A. - RAZA, S. - KHAN, M. I., - ASHRAF, M., AHMED N. - ZHANG, L. (2019): Role of arbuscular mycorrhizal fungi in plant growth regulation: implications in abiotic stress tolerance. Frontiers in Plant Science, 10, 1068. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01068
BELOPUKHOV, S. L. - GRIGORYEVA, M. V. - BAGNAVETS, N. L. - OSIPOVA, A. V. - RYBKIN, I. D. (2023): The influence of agrotechnologies of organic farming on the content of humus, phosphorus and potassium in the soil. Brazilian Journal of Biology, 83, e275585. https://doi.org/10.1590/1519-6984.275585
BIRKÁS, M. (2006): Földművelés és földhasználat. Budapest, Mezőgazda kiadó.
BUSARI, M. A. - KUKAL, S. S. - KAUR, A. - BHATT, R. - DULAZI, A. A. (2015): Conservation tillage impacts on soil, crop and the environment. International Soil and Water Conservation Research, 3(2), 119-129. https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2015.05.002
CARDOSO, E. J. B. N. - VASCONCELLOS, R. L. F. - BINI, D., MIYAUCHI, M. Y. H. - SANTOS, C. A. D. - ALVES, P. R. L. - DE PAULA, A. M. - NAKATANI, A.S. - PEREIRA, J. M. - NOGUEIRA, M. A. (2013): Soil health: looking for suitable indicators. What should be considered to assess the effects of use and management on soil health? Scientia Agricola, 70, 274-289. https://doi.org/10.1590/S0103-90162013000400009
CHAVARRÍA, D. N. - VERDENELLI, R. A. - SERRI, D. L. - RESTOVICH, S. B. - ANDRIULO, A. E. - MERILES, J. M. - VARGAS-GIL, S. (2016): Effect of cover crops on microbial community structure and related enzyme activities and macronutrient availability. European Journal of Soil Biology, 76, 74-82. https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2016.07.002
CLARK, A. (Ed.). (2008): Managing cover cropsprofitably. Diane Publishing, Collingdale, PA, United States.
COOPER, J. - BARANSKI, M. - STEWART, G. - NOBEL-DE LANGE, M. - BÀRBERI, P. - FLIEßBACH, A., - MÄDER, P. (2016): Shallow non-inversion tillage in organic farming maintains crop yields and increases soil C stocks: a meta-analysis. Agronomy for Sustainable Development, 36, 1-20. https://doi.org/10.1007/s13593-016-0354-1
CRYSTAL-ORNELAS, R. - THAPA, R. - TULLY, K. L. (2021): Soil organic carbon is affected by organic amendments, conservation tillage, and cover cropping in organic farming systems: A meta-analysis. Agriculture, Ecosystems & Environment, 312, 107356. https://doi.org/10.1016/j.agee.2021.107356
DABNEY, S. M. - DELGADO, J. A. - REEVES, D. W. (2001): Using winter cover crops to improve soil and water quality. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 32(7-8), 1221-1250. https://doi.org/10.1081/CSS-100104110
DAI, J. - HU, J. - ZHU, A. - BAI, J. - WANG, J. - LIN, X. (2015): No tillage enhances arbuscular mycorrhizal fungal population, glomalin-related soil protein content, and organic carbon accumulation in soil macroaggregates. Journal of Soils and Sediments, 15, 1055-1062. https://doi.org/10.1007/s11368-015-1091-9
DORN, B. - JOSSI, W. - VAN DER HEIJDEN, M. G. (2015): Weed suppression by cover crops: comparative on‐farm experiments under integrated and organic conservation tillage. Weed Research, 55(6), 586-597. https://doi.org/10.1080/00103620500303939
DRIVER, J. D. - HOLBEN, W. E., - RILLIG, M. C. (2005): Characterization of glomalin as a hyphal wall component of arbuscular mycorrhizal fungi. Soil Biology and Biochemistry, 37(1), 101-106. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2004.06.011
FAGERIA, N. K. - BALIGAR, V. C. - BAILEY, B. A. (2005): Role of cover crops in improving soil and row crop productivity. Communications in soil science and plant analysis, 36(19-20), 2733-2757. https://doi.org/10.1080/00103620500303939
FENG, H. - SEKARAN, U. - WANG, T. - KUMAR, S. (2021): On-farm assessment of cover cropping effects on soil C and N pools, enzyme activities, and microbial community structure. The Journal of Agricultural Science, 159(3-4), 216-226. https://doi.org/10.1017/S002185962100040X
FÜLEKY GY. (2011): 3. kötet. Talajvédelem, talajtan. In: Domokos E.(szerk) Környzetetmérnöki tudástár 3. kötet. Veszprém. Pannon Egyetem – Környezetmérnöki Intézet. Az anyag a HEFOP 3.3.1-P.-2004-0900152/1.0 téma keretében készült a Pannon Egyetemen.
GARCIA, C. - HERNANDEZ, T. - COSTA, F. (1997): Potential use of dehydrogenase activity as an index of microbial activity in degraded soils. Communications in soil science and plant analysis, 28(1-2), 123-134. https://doi.org/10.1080/00103629709369777
HARUNA, S. I. - ANDERSON, S. H. - UDAWATTA, R. P. - GANTZER, C. J. - PHILLIPS, N. C. - CUI, S. - GAO, Y. (2020): Improving soil physical properties through the use of cover crops: a review. Agrosystems, Geosciences & Environment, 3: e20105. https://doi.org/10.1002/agg2.20105
JUHOS, K. - NUGROHO, P. A. - JAKAB, G. - PRETTL, N. - KOTROCZÓ, Z. - SZIGETI, N. - SZALAI, Z. - MADARÁSZ, B. (2024): A comprehensive analysis of soil health indicators in a long‐term conservation tillage experiment. Soil Use and Management, 40(1), e12942. https://doi.org/10.1111/sum.12942
KAYE, J. P. - QUEMADA, M. (2017): Using cover crops to mitigate and adapt to climate change. A review. Agronomy for sustainable development, 37, 1-17. https://doi.org/10.1007/s13593-016-0410-x
KEMENESY E. (1959): Talajerőgazdálkodás. Budapest. Akadémiai Kiadó.
KEMPERS, A. J., & ZWEERS, A. (1986): Ammonium determination in soil extracts by the salicylate method. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 17(7), 715-723. https://doi.org/10.1080/00103628609367745
KOBIERSKI, M., LEMANOWICZ, J., WOJEWÓDZKI, P., & KONDRATOWICZ-MACIEJEWSKA, K. (2020): The effect of organic and conventional farming systems with different tillage on soil properties and enzymatic activity. Agronomy, 10(11), 1809. https://doi.org/10.3390/agronomy10111809
KOTROCZÓ ZS. - FEKETE I. - JUHOS K. - PRETTL N. - NUGROHO P.A. - VÁRBÍRÓ G. - BIRÓ B. - KOCSIS T. (2023): Characterisation of Luvisols Based on Wide-Scale Biological Properties in a Long-Term Organic Matter Experiment. Biology, 12, (7) 909. https://doi.org/10.3390/biology12070909
KOTTKE, I., - NEBEL, M. (2005): The evolution of mycorrhiza-like associations in liverworts: an update. New Phytologist, 330-334. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2005.01471.x
KOVÁCS B. - ANDREOLLI M. - LAMPIS S. - BIRÓ B. - KOTROCZÓ Z. (2024): Bacterial Community Structure Responds to Soil Management in the Rhizosphere of Vine Grape Vineyards. Biology, 13(4), 254. https://doi.org/10.3390/biology13040254
KOVÁCS, G. P. - SIMON, B., BALLA, I. - BOZÓKI, B. - DEKEMATI, I. - GYURICZA, C. – PERCZE, A. - BIRKÁS, M. (2023): Conservation tillage improves soil quality and crop yield in Hungary. Agronomy, 13(3), 894. https://doi.org/10.3390/agronomy13030894
KUMAR, A. - PANDA, A. - SRIVASTAVA, L. K. - MISHRA, V. N. (2017): Effect of conservation tillage on biological activity in soil and crop productivity under rainfed Vertisols of central India. International Journal of Chemical Studies, 5(6), 1939-1946.
LIEBIG, M. A. - DORAN, J. W. (1999): Impact of organic production practices on soil quality indicators. American Society of Agronomy, Crop Science Society of America, and Soil Science Society of America, 28(5) 1601-1609. https://doi.org/10.1016/j.envc.2024.100903
LITTRELL, J. - XU, S. - OMONDI, E. - SAHA, D. - LEE, J. - JAGADAMMA, S. (2021): Long‐term organic management combined with conservation tillage enhanced soil organic carbon accumulation and aggregation. Soil Science Society of America Journal, 85(5), 1741-1754. https://doi.org/10.1002/saj2.20259
LOVELOCK, C. E. - WRIGHT, S. F. - CLARK, D. A. - RUESS, R. W. (2004): Soil stocks of glomalin produced by arbuscular mycorrhizal fungi across a tropical rain forest landscape. Journal of Ecology, 278-287. https://doi.org/10.1111/j.0022-0477.2004.00855.x
MADARÁSZ, B. - JUHOS, K. - RUSZKICZAY-RÜDIGER, Z. - BENKE, S. - JAKAB, G. - SZALAI, Z. (2016): Conservation tillage vs. conventional tillage: long-term effects on yields in continental, sub-humid Central Europe, Hungary. International Journal of Agricultural Sustainability, 14(4), 408-427. http://dx.doi.org/10.1080/14735903.2016.1150022
MÄDER, P. - BERNER, A. (2012): Development of reduced tillage systems in organic farming in Europe. Renewable Agriculture and Food Systems, 27(1), 7-11. https://doi.org/10.1017/S1742170511000470
MANNINGER G. A. (1956): A talaj sekély művelése. Budapest. Mezőgazdasági Kiadó.
NUGROHO, P. A. - JUHOS, K. - PRETTL, N. - MADARÁSZ, B. - KOTROCZÓ, Z. (2023): Long-term conservation tillage results in a more balanced soil microbiological activity and higher nutrient supply capacity. International Soil and Water Conservation Research, 11(3), 528-537. https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2023.03.003
NUNES, M. R. - KARLEN, D. L. - VEUM, K. S. - MOORMAN, T. B. - CAMBARDELLA, C. A. (2020): Biological soil health indicators respond to tillage intensity: A US meta-analysis. Geoderma, 369, 114335. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2020.114335
PEIGNÉ, J. - CASAGRANDE, M. - PAYET, V. - DAVID, C. - SANS, F. X. - BLANCO-MORENO, J. M. - COOPER, J. - GASCOYNE, K. - ANTICHI, D. - BÀRBERI, P. - BIGONGIALI, F. - SURBÖCK, A. - KRANZLER, A. - BEECKMAN, A. - WILLEKENS, K. - LUIK, A. - MATT, D. - GROSSE, M. - HEß, J. - CLERC, M. - DIERAUER H. - MÄDER, P. (2016): How organic farmers practice conservation agriculture in Europe. Renewable Agriculture and Food Systems, 31(1), 72-85. https://doi.org/10.1017/S1742170514000477
PUERTA, V. L. - PEREIRA, E. I. P. - WITTWER, R. - VAN DER HEIJDEN, M. - SIX, J. (2018): Improvement of soil structure through organic crop management, conservation tillage and grass-clover ley. Soil and Tillage Research, 180, 1-9. https://doi.org/10.1016/j.still.2018.02.007
RAGHAVENDRA, M. - SHARMA, M.P. - RAMESH, A. - RICHA, A. - BILLORE, S.D. - VERMA, R.K. (2020): Soil Health Indicators: Methods and Applications. In: RAKSHIT, A. - GHOSH, S. - CHAKRABORTY, S. - PHILIP, V. - DATTA, A. ( -eds) Soil Analysis: Recent Trends and Applications. SingaporeSpringer. https://doi.org/10.1007/978-981-15-2039-6_13
RÁTONYI, T. (2007): Hagyományos és a talajkímélő termesztéstechnológiai rendszerek talaj fizikai állapotára gyakorolt hatásának értékelése / Effects of conventional and conservation tillage systems on soil physical status. OTKA Kutatási Jelentések / OTKA Research Reports.
ROLDÁN, A. - SALINAS-GARCÍA, J. R. - ALGUACIL, M. M. - CARAVACA, F. (2005): Changes in soil enzyme activity, fertility, aggregation and C sequestration mediated by conservation tillage practices and water regime in a maize field. Applied Soil Ecology, 30(1), 11-20. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2005.01.004
ROSIER, C. L., HOYE, A. T., & RILLIG, M. C. (2006): Glomalin-related soil protein: assessment of current detection and quantification tools. Soil Biology and Biochemistry, 38(8), 2205-2211. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2006.01.021
SHAH, K. K. - TRIPATHI, S. - TIWARI, I. - SHRESTHA, J. - MODI, B. - PAUDEL, N. - DAS, B. D. (2021): Role of soil microbes in sustainable crop production and soil health: A review. Agricultural Science and Technology, 13(2), 109-118. https://doi.org/10.15547/ast.2021.02.019
SOLAIMAN, Z. (2007): Measurement of microbial biomass and activity in soil. Advanced techniques in soil microbiology (pp. 201-211). Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-540-70865-0_13
STEVENSON, F. J. (1965): Origin and distribution of nitrogen in soil. In BARTHOLOMEW, W.V. - CLARK, F.E. (Eds) Soil Nitrogen, 10, 1-42. American Society of Agronomy, Agronomy Monographs. https://doi.org/10.2134/agronmonogr10.c1
STOTT, D. E. (2019): Recommended soil health indicators and associated laboratory procedures. Soil Health Technical Note, No. 450-03. U.S. Department of Agriculture, Natural Resources Conservation Service
SZILI-KOVÁCS T. - KÁTAI J. - TAKÁCS T. (2011): Mikrobiológiai indikátorok alkalmazása a talajminőség értékelésében - Szemle. Debrecen. pp. 273-286.
SZOSTEK, M. - SZPUNAR-KROK, E. - PAWLAK, R. - STANEK-TARKOWSKA, J. - ILEK, A. (2022): Effect of different tillage systems on soil organic carbon and enzymatic activity. Agronomy, 12(1), 208. https://doi.org/10.3390/agronomy12010208
THALMANN, A. (1968): Zur Methodik der Bestimmung der Dehydrogenaseaktivitӓt im Boden mittels Triphenyltetrazoliumchlorid. Landwirtschaft. Forsch, 21, 249–258.
TINKER P. B. (1984): The role of microorganisms in mediating and facilitating the uptake of plant nutrients from soil. Plant and Soil, 76, 77–91. https://doi.org/10.1007/BF02205569
TYURIN, I. V. (1979): K metodike analiza dlja szoversennogo izucsenyija szosztava pocsvennogo peregnoja ili gumusza, 1951. In: Szegi J. (szerk.): Talajmikrobiológiai vizsgálati módszerek. Kecskemét. Mezőgazdasági Könyvkiadó, pp. 146-147.
UNGER, P. W. - VIGIL, M. F. (1998): Cover crop effects on soil water relationships. Journal of Soil and Water Conservation, 53(3), 200-207.
VAN ES, H. M. - KARLEN, D. L. (2019): Reanalysis validates soil health indicator sensitivity and correlation with long‐term crop yields. Soil Science Society of America Journal, 83(3), 721-732. https://doi.org/10.2136/sssaj2018.09.0338
VEERMAN, C. - PINTO CORREIA, T. - BASTIOLI, C. - BIRÓ B. (2020): Caring for soil is caring for life – Ensure 75% of soils are healthy by 2030 for food, people, nature and climate – Report of the Mission board for soil health and food , European Commission, Directorate-General for Research and Innovation , Brussels, Publications Office https://data.europa.eu/doi/10.2777/821504
VERES ZS. - KOTROCZÓ ZS. - MAGYAROS K. - TÓTH J.A. - TÓTHMÉRÉSZ B. (2013): Dehydrogenase Activity in a Litter Manipulation Experiment in Temperate Forest Soil. Acta Silvatica et Lignaria Hungarica, 9: 25–33. https://doi.org/ 10.2478/aslh-2013-0002
VILLÁNYI, I. - FÜZY, A. - ANGERER, I. - BIRÓ, B. (2006): Total catabolic enzyme activity of microbial communities. Fluorescein diacetate analysis (FDA). p. 441-442. In: Understanding and modelling plant-soil interactions in the rhizosphere environment. Handbook of methods used in rhizosphere research. Chapter 4.2. Biochemistry (ed.: D. L. JONES). Swiss Federal Research Institute WSL; Birmensdorf. ISBN 3-905621-35-5
WEN, L. - PENG, Y. - ZHOU, Y. - CAI, G. - LIN, Y. - LI, B. (2023): Effects of conservation tillage on soil enzyme activities of global cultivated land: A meta-analysis. Journal of Environmental Management, 345, 118904. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.118904
WILKES, T. I. - WARNER, D. J. - EDMONDS-BROWN, V. - DAVIES, K. G., - DENHOLM, I. (2021): Zero tillage systems conserve arbuscular mycorrhizal fungi, enhancing soil glomalin and water stable aggregates with implications for soil stability. Soil Systems, 5(1), 4. https://doi.org/10.3390/soilsystems5010004
WRIGHT, S. F. - STARR, J. L., - PALTINEANU, I. C. (1999): Changes in aggregate stability and concentration of glomalin during tillage management transition. Soil Science Society of America Journal, 63(6), 1825-1829. https://doi.org/10.2136/sssaj1999.6361825x
WRIGHT, S. F. - ANDERSON, R. L. (2000): Aggregate stability and glomalin in alternative crop rotations for the central Great Plains. Biology and Fertility of Soils, 31, 249-253. https://doi.org/10.1007/s003740050653
ZIKELI, S. - GRUBER, S. (2017): Reduced tillage and no-till in organic farming systems, Germany—Status quo, potentials and challenges. Agriculture, 7(4), 35. https://doi.org/10.3390/agriculture7040035
Letöltések
Megjelent
Folyóirat szám
Rovat
License
Copyright (c) 2024 Journal of Central European Green Innovation
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
