Zmienność przestrzenna mineralnych form azotu w wybranych typach gleb regionu Pomorza i Kujaw

Results concerning spatial variability of mineral nitrogen forms content in the field scale are both of theoretical and practical significance and could be used to optimization of nitrogen fertilization. The objective of this study was to evaluate and compare the spatial Variability of mineral nitrogen forms (N-NO3- andN-NH4+) in the surface horizon (0-20 cm) of two different arable soils: Alfisols and Phaeozems of the Pomerania and Cuiavia region. For this purpose 50 soil samples were taken from each soil type from sampling sites located in a square sampling grid (10 m x 10 m). The results were evaluated with the use of classic statistical and geostatistical methods. Spatial variability of investigated nitrogen forms was evaluated with use of raster maps drawn after the approximation of source data by kriging method applied with the use of the SURFER 8.0 software. The amount of N-NH4+ was differentiated both within soil types and between them. Concentration of this nitrogen form in Pharoses ranged 10.0-28.4 mg o kg-1 and was lower than in Alfisols, ranging from 15.9 to 37.1 mg N-NH4+ o kg-1. The amount of nitrate nitrogen fluctuated significantly. A higher concentration of this form was noted in Phaeozems (10.6-44.3 mg N-NO3- o kg-1) than in Alfisols (6.2 to 51.8 mg N-NO3- o kg-1). As confirmed by range values the differentiation of the investigated nitrogen forms within the soil type was very high. It corroborated with coefficients of variations (CV%) for N-NH4+ and N-NO3- amounting 28.6 and 31.2 in Phaeozems and 22.0 and 48.9 in Alfisols.Wyniki badań dotyczących zmienności przestrzennej zawartości mineralnych form azotu w skali pola uprawnego mogą mieć znaczenie zarówno poznawcze, jak i praktyczne i mogą być wykorzytane do optymalizacji nawożenia roślin azotem. Celem badań było rozpoznanie i porównanie zmienności przestrzennej zawartości mineralnych form azotu (N-NO3- oraz N-NH4+) w poziomie powierzchniowym dwóch odmiennych typów gleb uprawnych obszaru Pomorza i Kujaw, a mianowicie gleba płowa oraz czarna ziemia. W rym celu z każdego typu gleby pobrano 50 próbek z punktów zlokalizowanych w sztywnej siatce kwadratów o boku 10 m. Otrzymane wyniki opracowano metodami statystycznymi i geostatystycznymi. Zmienność przestrzenną badanych form azotu określono na podstawie map rastrowych wykreślonych po aproksymacji danych źródłowych metodą krigingu. Zawartość N-NH4+ byta zróżnicowana zarówno w badanych typach gleb, jak i pomiędzy nimi. Zawartość tej formy azotu w czarnej ziemi mieściła się w zakresie 10.0-28.4 mg o kg-1 i była mniejsza niż w glebie płowej, która zawierała od 15.9 do 37.1 mg N-NH4+ o kg-1. Odmiennie kształtowała się natomiast zawartość formy azotanowej, której większe ilości stwierdzono w czarnej ziemi (10.6-44.3 mg N-NO3- o kg-1) niż w glebie płowej, która zawierała od 6.8 do 51.8 mg N-NO3- o kg-1. Jak wynika z przedstawionych zakresów, zróżnicowanie zawartości badanych form azotu w obrębie typu gleby było również bardzo duże. Potwierdzają to obliczone współczynniki zmienności (CV%) dla N-NH4+ i N-NO3- wynoszące odpowiednio: 28.6 i 31.2 w czarnej ziemi oraz 22.0 i 48.9 w glebie płowej

Differentiation of total n content and the activity of n-cycle enzymes in luvisol and phaeozem of the Pomorze and Kujawy region

Celem badań było określenie zróżnicowania zawartości N-ogółem (NOG) oraz aktywności ureazy (UR), nitroreduktazy (NR) i poziomu amonifikacji argininy (ADA) w poziomie powierzchniowym gleby płowej oraz czarnej ziemi regionu Pomorza i Kujaw. W tym celu w kwietniu 2007 roku z obu obszarów pobrano po 50 próbek glebowych z punktów zlokalizowanych w sztywnej siatce kwadratów (10m x 10m). Wyniki badań opracowano metodami statystycznymi, a zmienność przestrzenną wybranych parametrów określono za pomocą map rastrowych oraz korelogramów, przedstawiających korelacje przestrzenne badanych zmiennych. Średnia zawartość N-ogółem w glebie płowej wynosiła 0,80 g•kg–1, natomiast w czarnej ziemi 1,80 g•kg–1. Aktywność ureazy mieściła się w zakresie 7,30-19,3 mg NH4 +•kg–1•h–1 w czarnej ziemi oraz 0,16-0,68 mg NH4 +•kg–1•h–1 w glebie płowej, natomiast poziom amonifikacji argininy wynosił średnio 4,09 mg NH4 +•kg–1•h–1 w czarnej ziemi oraz 1,31 mg NH4 +•kg–1•h–1 w glebie płowej. Aktywność nitroreduktazy była zbliżona w obu typach badanych gleb. Wyniki aktywności NR cechowały się wysokim zróżnicowaniem, co potwierdziły współczynniki zmienności wynoszące CV = 41,9% w glebie płowej oraz CV = 106,2% w czarnej ziemi, natomiast aktywność UR i ADA oraz zawartość N-ogółem wykazywała średnie zróżnicowanie (CV od 16 do 35%). Większość badanych zmiennych miała skośność dodatnią, a jedynie wyniki zawartości NOG w czarnej ziemi oraz aktywności UR w glebie płowej wykazywały ujemne wartości skośności. Kurtoza mieściła się w zakresie od –1,369 do 8,909 i dla większość badanych cech była ona dodatnia, co świadczy o większej koncentracji wyników wokół średniej w porównaniu do rozkładu normalnego. W obu badanych glebach najwyższe współczynniki korelacji prostej uzyskano pomiędzy zawartością CORG i NOG. Korelogramy wykazały, że badane zmienne charakteryzowały się zróżnicowaną korelacją przestrzenną, a największą korelację wykazywała aktywność NR w próbkach czarnej ziemi. Mapy przestrzennego rozmieszczenia wyników badanych zmiennych wykazały, że rozmieszczenie wartości każdej z nich wykazywało inny kierunek. Ponadto wartości danej cechy były odmiennie rozmieszczone w obu typach gleb.The objective of this study was to evaluate and compare the spatial differentiation of total-N content and urease (UR), nitrate reductase (NR) and arginine deaminase (ADA) activities in the surface horizon of Luvisol and Phaeozem of the Pomorze and Kujawy region. 50 soil samples from both study areas were collected in April 2007 in a square sampling grid (90 m x 40 m). The results were evaluated with the use of classic statistical and modern geostatistical methods. Spatial variability of the investigated parameters was evaluated by using empirical semivariograms with adjusted theoretical mathematical model of variograms. Raster maps of the studied properties were drawn. Mean value of total-N content in Luvisol samples was 0.80 g•kg–1, while in case of Phaeozem it amounted to 1.80 g•kg–1. Urease activity ranged 7.30-19.3 mg NH4•kg–1•h–1, while arginine deaminase activity was 4.09 mg NH4•kg–1•h–1 in Phaeozem and 1.31 mg NH4•kg–1•h–1 in Luvisol. The nitrate reductase activity was similar in samples of both types of soils. Differentiation of NR activity was very high, what was confirmed by coefficients of variation values (CV%) amounting for 41.9% in Luvisol and 106.2% in Phaeozem, while UR, ADA activity and total-N content showed a moderate variability (CV = 16-35%). The kurtosis ranged from –1.369 to 8.909 and most of variables studied shown the positive values of this parameter, suggesting higher concentration of the data around the average value compared with the normal distribution. In both soil studied the highest positive correlation coefficients were found between CORG and NTOT content. Correlograms displayed various spatial correlation of properties determined and the highest spatial correlation was calculated for NR activity in Phaeozem. The raster maps showed that the distribution of each variable had the different direction in the area studied and the same variable was distributed diversely in both topsoils

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

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.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

Zróżnicowanie przestrzenne zawartości azotu ogółem oraz aktywności enzymów przemian azotu w glebie

The objective of this study was to evaluate and compare the spatial differentiation of total N (NTOT) content and urease (UR), nitrate reductase (NR) and arginine deaminase (ADA) activities in the surface horizon of Luvisol and Phaeozem of the Pomerania and Cuiavia region. 50 soil samples from both study areas were collected in April 2007 in a square sampling grid (90 × 40 m). The results were evaluated with the use of geostatistical methods. Spatial variability of the investigated parameters was evaluated by using empirical semivariograms with adjusted theoretical mathematical model of variograms. Raster maps of the studied properties were drawn. The concentration of chemical properties (TN, TOC, pHKCl) and the activity of UR and ADA was significantly higher in Phaeozem compared to Luvisol. Only the nitrate reductase activity was similar in samples of both types of soils. To characterise the spatial variability of the properties studied, spherical or mixed (spherical/linear) models with or without the nugget effect (only NR activity in Luvisol), were fitted to the calculated semivariograms. Total N content, NR activity in Phaeozem and ADA activity in Luvisol were in the strong variability class (the nugget effect < 25 %), while UR activity in both soil types and ADA activity in Phaeozem were situated in the moderate variability class (the nugget effect between 25 and 75 %). The ranges of influence calculated for properties studied ranged from 9.0 to 17 m. The raster maps showed that the distribution of each variable had a different pattern on the area studied. A specific variable was distributed in both topsoils in a different way.Celem badań było określenie zmienności przestrzennej zawartości N-ogółem (TN) oraz aktywności ureazy (UR), nitroreduktazy (NR) i poziomu deaminacji argininy (ADA) w poziomie powierzchniowym gleby płowej oraz czarnej ziemi regionu Pomorza i Kujaw. W kwietniu 2007 r. z obu obszarów pobrano po 50 próbek glebowych z punktów zlokalizowanych w sztywnej siatce kwadratów (90 × 40 m). Wyniki zmienności przestrzennej badanych parametrów określono za pomocą empirycznych variogramów oraz map rastrowych. Zawartość parametrów chemicznych (TN, TOC, pHKCl) oraz aktywność UR i ADA były większe w czarnej ziemi w porównaniu do gleby płowej. Jedynie aktywność nitroreduktazy była zbliżona w obu typach badanych gleb. Zmienność przestrzenną badanych parametrów przedstawiono za pomocą sferycznych lub mieszanych (sferyczno-liniowych) modeli semivariogamów. Zawartość N ogółem, aktywność NR w czarnej ziemi oraz ADA w glebie płowej znajdowały się w niskiej klasie zmienności (wariancja samorodka < 25 %) natomiast aktywność UR w obu typach gleb oraz ADA w czarnej ziemi zaliczono do średniej klasy zmienności. Zakresy autokorelacji badanych zmiennych wynosiły od 9 do 17 m. Mapy przestrzennego rozmieszczenia wyników badanych zmiennych wykazały, że rozmieszczenie wartości każdej z nich wykazywało inny kierunek. Ponadto wartości danej cechy były odmiennie rozmieszczone w obu typach gleb