Enzymologisk forskning i Tyskland
Schröder et al. (1985) studerade, från fysiska, kemiska, mikrobiologiska, enzymologiska och mikromorfologiska synvinklar, sju profiler av teknogena jordar som bildades under jordbruksproduktionen av byten (loess; pH i 0.01 m CaCl2 var 7.1-7.9) som berodde på bandbrytningen av brunt kol i Rhen-regionen. De studerade jordarna låg nära Grefrath och Berrenrath., Recultivation startade cirka 20 år tidigare genom omläggning av lagrad loess antingen som torrt material, följt av nivellering (fem jordar), eller som vått material (pumpning av vatten-loess blandning i fördjupningar, dvs Slam poldering), följt av partiell avdunstning av vatten (två jordar). Recultivation ledde till humus och K-ackumulering och till NA och Mg-förlust, men på grund av jordbearbetning blev 30-50 cm-jordskiktet komprimerat och ogenomträngligt. I de jordar som bildas genom omplacering av torr löss, blev 50-120 cm-skiktet också ofta komprimerat.,
Dehydrogenasaktivitet detekterades i allmänhet endast från skiktet 0-30 cm, men även i detta skikt nådde aktiviteten endast cirka 10% av den hos de inhemska jordarna. Respiration (CO2 evolution) var mer intensiv i de övre skikten än i de djupare, De lägsta värdena registreras i de komprimerade skikten. I varje lager av de inhemska jordarna var andningsfrekvensen större jämfört med motsvarande lager av de sju teknogena jordarna. Liknande resultat erhölls också med avseende på cellulosanedbrytning., För att förbättra de komprimerade jordarna rekommenderades djuplossning och dränering.
i samma kolgruvregion, men i en annan ort (Gustorf nära Grevenbroich), Lessmann och Krämer (1985) bestämdes 1983 några enzymologiska och mikrobiologiska parametrar i en jämn förstöring (loess) som återupptogs med alfalfa i 2 år. Som jämförelse använde de en infödd, vegetativ loamy riverside jord. Denna studieplats var belägen vid Kirchhoven (cirka 33 km från Gustorf)., Gustorf-tomten gödslades aldrig och Kirchhoven-tomten behandlades inte med mineralgödsel de senaste 2 åren. Båda tomterna fungerar som kontroller för ett experiment på organisk gödning. Studierna kommer att fortsätta i många år, och de organiskt gödda tomterna kommer också att analyseras.
de obefruktade tomterna skilde sig från varandra i de enzymologiska och mikrobiologiska parametrarna i deras 10-20 cm skikt., I detta skikt hade loessplotten lägre dehydrogenas-och ureasaktiviteter, innehöll mindre bakterier, respirerade mindre starkt (producerade mindre CO2) och försämrade cellulosan långsammare än den inhemska markens plot. I 35-45 cm-skiktet fanns inga signifikanta skillnader mellan de två tomterna. Profildifferentieringen som indikeras av enzymologiska och mikrobiologiska data reducerades i loess plot.,
hantera problemen med markbedömning i det återodlade brunkolsgruvan i ”Niederrheinische Bucht”, Schröder (1986) jämförde en inhemsk mark som är karakteristisk för detta område, med två representativa teknogena jordar på löss, vars jordbruksproduktion började 1970. Återupplivandet av en av dessa två jordar ansågs bra och den andra dåliga. Således var bulkdensiteten i varje horisont lägre än 1,65 g cm− 3 i den goda återodlade jorden och hade ett högre värde i den dåliga återodlade jorden., I 0-40 cm-skiktet visade dehydrogenasaktiviteten, som CO2-produktion och cellulosanedbrytning, följande ordning: nativ jord >god återodlad jord> dålig återodlad jord.
Haubold et al. (1987) gjorde en liknande jämförelse med 15 bra och 15 dåliga återodlade jordar på löss, även från det bruna kolområdet i Rhen-regionen. De fann att dehydrogenasaktivitet, mikrobiell biomassa och cellulosa sönderdelning i 0-40 cm-skiktet i allmänhet var ca 50-100% lägre i de återodlade jordarna än i de inhemska jordarna., Samtidigt indikerade medelvärdena för dessa mikrobiella parametrar och för de kemiska parametrar som analyserades (c, N, Na, K, Mg och Ca-innehåll och katjonbyteskapacitet) inga anmärkningsvärda skillnader mellan de goda och dåliga återodlade jordarna. Vi tror att detta fynd, även om det gäller dehydrogenasaktivitet (en aktivitet beroende på den momentana proliferationen av mikroorganismer), inte kan appliceras på de enzymer som kan ackumuleras i jord och vara i ackumulerat tillstånd oberoende av den momentana mikrobiella proliferationen., Aktiviteten hos sådana enzymer analyserades inte av dessa utredare.
i andra studier utförda i samma kolgruvområde, Schröder et al. (1987a) och Schroder (1988a, b) har bland annat bestämt dehydrogenasaktiviteten i 0-40-cm-skiktet av 13 teknogena loamy-silty loess jordar bildade efter Slam poldering av byten följt av deras jordbruksproduktion i 6-25 år och har funnit att aktiviteten var signifikant högre i de äldre jordarna än hos de yngre., Innehållet i C, N, K och Ca, katjonbyteskapaciteten och mikrobiell biomassa ökade också signifikant över tiden, medan den tidsberoende minskningen av karbonat, Na och Mg-innehållet och ökningen av cellulosanedbrytning var obetydlig. De signifikanta korrelationerna mellan ålder och mikrobiella och kemiska parametrar hos de teknogena jordarna hade följande koefficienter. 0, 82 (dehydrogenasaktivitet), 0, 72 (mikrobiell biomassa). 0.95 (C-innehåll), 0.59 (n-innehåll), 0.87 (k-innehåll), 0.74 (Ca-innehåll) och 0.70 (cation-utbyteskapacitet).,
att Generalisera de resultat som erhålls i en jämförande studie av den 29 teknogenisk jordar bildas efter återdeponering av löss som torrt material (16 jordar) eller som vått material (13 jordar) och den intilliggande native jordar under kompakt anläggning som täcker, alla som ligger i den bruna kol-området i Rhen-området, Schröder (1988b) drog slutsatsen att dehydrogenas aktivitet, mikrobiell biomassa, och cellulosa nedbrytning i plöjt lager av teknogenisk jordar, även de gamla, endast nådde ca 30-50% av de värden som registreras i motsvarande lager av infödda jordar.,
Müller et al. (1988) studerade 1987 de biologiska egenskaperna, förutom de kemiska och fysiska, av 12 teknogena jordar belägna i Köln-Bergheim-zonen (inom det bruna kolområdet i Rhen-regionen). Dessa jordar recultivated efter redeposition av loess som torrt material 20 år tidigare. Sedan dess användes fyra av dem som lönn-och hornbeamskog, fyra som betesmarker och fyra som åkermark.,
Dehydrogenasaktivitet och mikrobiell biomassa var högst i betesmarkens skikt på 0-10 cm, mellanhand i samma lager av skogsmark och lägst i det plogade skiktet (0-30 cm) av jordbruksmarkerna. Ackumulering av humus och N var också tydligare i skogs-och betesmarkslagret 0-10 cm än i skiktet 0-30 cm av åkermark. Dehydrogenasaktivitet och mikrobiell biomassa bestämdes också i betesmarkens och skogsmarkens 10-30 cm-skikt och de erhållna värdena var lägre än de som registrerades i 0-10 cm-skiktet., Humus och N-innehåll minskade med provtagningsdjup i alla jordar. Det bör tilläggas att många daggmaskar observerades i skogs-och betesmarker, men endast ett fåtal inträffade i åkermark.
även om de biologiska och kemiska egenskaperna hos skiktet på 0-10 cm var bättre i betesmarkerna än i jordbruksmarkerna, var de fysiska egenskaperna hos betesmarker otillfredsställande, eftersom deras 30-40 cm-skikt komprimerades under betesdjurens spår, eftersom växtkåpan ännu inte var resistent mot mekaniska störningar., Sammanfattningsvis, under de första decennierna rekommenderas de återvuxna jordarna inte för användning som betesmarker.
i fortsättningen av dessa undersökningar, Schumacher et al. (1993) samplade, i början av mars 1992, två unga (< 12 år) och fyra gamla (> 25 år) recultivated spoil (loess) tomter. En av de unga tomterna innehöll åkermark och den andra var under skogsvegetation. De fyra gamla tomterna användes som icke-manuerade och gårdstillverkade åkermark, skog och gräsmark. En infödd odlingsbar löss mark var kontrollen., Provtagningsdjupen var 0-15 och 15-30 cm (åkermark), Ah horizon (mestadels 5-10 cm djup) och Y1 horizon (upp till 30 cm djup) (skogs-och gräsmarker). Dehydrogenas-och invertasaktiviteterna och substratinducerad andning (CO2-utveckling från glukosändrade prover) var alltid högst i den gamla gräsmarken och lägst i den unga åkermark. Både unga och gamla skogsmarker var mer aktiva än de gamla åkermark. Överraskande, farmyardmanuring av den gamla åkermark inte resultera i ökade aktiviteter och andning*., I överensstämmelse med dessa resultat var organiskt C-innehåll lågt i åkermark och visade viktiga ackumulationer i ordningen: gammal skogsmark > gammal gräsmark > ung skogsmark.
i en liknande studie, Schneider et al. (1995) jämfört om 10 – och 25-åriga recultivation spoil (loess) tomter som används som åkermark eller skogar. Provtagningar gjordes under vårmånaderna i 1988-1993-perioden. Dehydrogenasaktivitet och substratinducerad andning bestämd i både hela jordaggregat (> 1.,5 cm) och i deras yttre, mellersta och inre delar från 5-10 cm lager av 10-och 25 – åriga åkermark förstöra tomter visade inte några signifikanta skillnader beroende på plot ålder och jord aggregat delar. I motsats till detta var dehydrogenasaktiviteten och andningen i de 5-10 cm skikten av skogsmarkerna signifikant högre i 25-än i de 10-åriga tomterna och ökade, inom jordaggregaten, från de yttre delarna mot de inre, i tomter i båda åldrarna., Vid 20-25 cm skikten av samma jord gav aktiviteten och andningen låga värden, var inte åldersberoende och visade inte uppenbara skillnader i de tre delarna av jordaggregaten. Organiskt C-innehåll hittades igen för att ackumuleras i skogsmarkerna. Överflöd av olika ryggradslösa djur, inklusive daggmaskar, var också större i skogen än i åkermark., Sammanfattningsvis rekommenderades att jordbruksproduktivering av brunkolsbyten i den studerade regionen bör börja med skogsåtervinning. under sådana förhållanden kommer jordbruksmarkerna att nå ett ”mognadsstadium” snabbare.
några av resultaten av de komplexa jordutredningarna, inklusive de enzymologiska undersökningarna, som utfördes i Rhen brown coal-området och granskades ovan, upprepades av Schröder och Schneider (1992) och Schneider och Schröder (1995).,
I Halle-Leipzig zon, Machulla och Hickisch (1988) analyserats, enzymologically och mikrobiologiskt, byte högar (främst brun lerig eller marly overburdens) som resulterade från the strip brytning av brunkol i Espenhain. År 1987 togs prover från 0-20 cm-skiktet av 1-, 9-, 18-och 27-åriga högar. Den 1-årige högen såddes inte med grödor. En av de 9-åriga högarna odlades med alfalfa, medan en annan 9-årig hög och 18 – och 27-åriga högar befruktades med utspädd flytande dynga och beskäras till spannmål., Ett träda område vid marginalen på gruvplatsen och en tomt kvar träda i ett spannmålsfält var kontrollerna.
katalas-och dehydrogenasaktiviteterna och antalet bakterier, aktinomyceter, mikrofungi, cellulolytiska och fosfatmobiliserande mikroorganismer och Pseudomonas fluorescensceller bestämdes. Närvaron av proteolytiska mikroorganismer, överflöd av Azotobacter chrookockum och intensiteten av cellulosa sönderdelning studerades också.,
resultaten visade att enzymaktiviteterna ökade och mikrofloran berikade både kvantitativt och kvalitativt parallellt med åldern av skärande högar. Efter 18-27 års recultivation blev katalasaktivitet och mikroflora i högar liknande de hos kontrolljordarna. Däremot förblev dehydrogenasaktiviteten mycket lägre även i den 27-årige högen jämfört med den aktivitet som uppmätts i kontrolljordarna.,
i gruvområdet Wetterau brown coal strip, norr om Frankfurt am Main, utfördes komplexa markundersökningar av Schröder och Schneider (1992) och Schneider och Schroder (1995). För recultivation av byten (loess; pH 7.4-7.7) applicerades den torra avsättningsmetoden. Unga (8-11 år) och gamla (20-25 år) förstör tomter och ostörd mark tomter under jordbruksanvändning studerades.
ackumulering av organiskt C och totalt N under åren var mycket långsam i 0-30 cm-skiktet och till och med mycket långsammare i de djupare skikten av förstöringsplaner., Men dehydrogenasaktiviteten var markant högre i de gamla förstöra tomterna än hos de unga. Aktivitetsnivån för de ostörda jordarna uppnåddes emellertid inte.
För karakterisering av bytet i Niederlausitz (Lägre Lausitz) brunkol strip mining område (Cottbus regionen), Katzur och Haubold-Rosar (1996) och Kolk och Hüttl (1996) har ansökt enzymological metoder också.
dessa byten är mycket sura (pH 1.7-3.,5) på grund av deras järndisulfid (pyrit, Markasit) innehåll, från vilken svavelsyra genereras genom kemisk och bakteriell (Thiobacillus ferrooxydans) vittring; deras dumpar förblir karga av vegetation i årtionden, om inte täckt med ett 100 cm tjockt odlingsbart jordlager eller inte utsätts för förbättring. För förbättring behandlas spoil-dumperna med kalk eller basrik brunkolsaska (för att höja pH till 5,0 i skiktet 0-45 cm som krävs för återbeskogning) och med mineralgödselmedel (med en hastighet av 100-150 kg N, 25-50 kg P och 100-200 kg k ha− 1)., Kalk eller aska bör införlivas i bytet till ett djup av 60 cm, bättre 100 cm. Gödselmedlen är bara införlivade i det övre skärande skiktet. Sedan planteras de förbättrade spoil-dumparna med skogsträdsarter.
Katzur och Haubold-Rosar (1996) fann att katalasaktivitet och substrat (glukos)- inducerad andning som bestämdes i de organiska ytskikten och topsoils på förbättrades och forestally recultivated spoil dumps var högre i lövträdet än i barrskogen., Till exempel, i askbehandlade spoldumpar under olika skogsstationer av olika ålder, ökade värdena för katalasaktiviteten och andningen i följande ordning: Pinus sylvestris (22 år) < P. sylvestris (27 år) < Quercus rubra-Tilia cordata (31 år) < Populus nigra (29 år). Ackumulering av C och N var också den högsta under poppelstativet och den lägsta under den 22-årige tallstativet.,
Kolk och hüttl (1996) bestämde alkalisk fosfatasaktivitet i 0-10-cm mineralskiktet av unga (< 5 år) förstöra dumpar planterade med snabbväxande poppel och pilkloner (vid Welzow-Süd-gruvan). Spoil tomter som inte är täckta med skogsmark (vid Reichwalde-gruvan) tjänade som jämförelse. Dessa kontrollområden innehöll inget kol eller endast små mängder kolpulver.,
ordningen för alkalisk fosfatasaktivitet i byten som samplades i April 1996 var följande: kontrollplot som inte innehåller kol< kontrollplot som innehåller små mängder kolpulver< poppelplot willow plot.
det har också visat sig att alkalisk fosfatasaktivitet är en ojämförligt känsligare parameter för karakterisering av byten än mikrobiell biomassa, eftersom mikrobiell biomassa i det relativt höga fosfatasaktiva 0-10 cm mineralskiktet i poppel-och pilplotterna inte var mätbart, eftersom det var mycket litet.