Effect of Different Tillage Practices on Phosphatase and Urease Activities in a Calcareous Soil

Document Type : Research Paper

Authors

1 Assistant Professor, Soil and Water Research Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Zarghan, Iran

2 Associate Professor, Soil and Water Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

Abstract

Residue retention with less soil disturbance is a promising approach to maintain the soil quality. The study was conducted to determine the effects of tillage at three levels (conventional tillage (CT), reduced tillage (RT), and No-Till (NT)) as main plots and crop residue at two levels (residue removal and retention) as sub-plot on phosphatase and urease enzyme activitiesof calcareous soil in wheat-corn cropping system based on a split-plot design with three replications at the Zarghan in Fars province, Iran from 2015-16 to 2016-17. Results showed that applying tillage and residue significantly affected on soil bulk density (BD), organic matter (OM), and enzyme activities. In soil surface (soil depth: 0-10 cm), the highest BD was observed by NT practice when residue removed, whereas BD maximized as soil depth (10-20 cm) increased especially under CT. In contrast, OM was maximized under RT and residue retention (30% of residue) in wheat-corn rotation. The lowest alkaline phosphatase enzyme (917.00 and 443.00 µg PNP g-1 soil h-1 in wheat and corn, respectively) was obtained by CT and residue removal. Applying RT with 30% of residue was maximized acid phosphatase activity in wheat by 442.65 µg PNP g-1 soil h-1 and followed in corn by 374.17 µg PNP g-1 soil h-1. However, the highest urease enzyme activity (198.33 and 181.67 µg NH4 g-1 soil h-1 in corn and wheat, respectively) observed by NT when 30% of residue was retained. In general, adopting RT practice accompanied by retaining crop residue (30% of residue on the soil surface) to reduce BD, increase OM and improve enzyme activities of calcareous soil in the wheat-corn cropping system is recommended.

Keywords

References

  1. اخوان، س. و م. شعبانپور. 1396. پیامد فشردگی دو نوع خاک مختلف بر غلظت آمونیوم و نیترات قابل استخراج و جذب نیتروژن توسط گندم. نشریه دانش آب و خاک، جلد 27، شماره 1. ص. 199-212.
  2. افشاری، م.، م. رمضانپور، ع.ح. ضیاییان، م.ه. موسوی­فضل و ح.ر. ذبیحی. 1396. بررسی اثر کاربرد کود شیمیایی و مواد آلی بر فعالیت آنزیم­های فسفاتاز اسیدی و قلیایی در برخی از خاک­های کشور. نشریه زیست شناسی خاک، جلد 5، شماره 2. ص. 175-184.
  3. پژمان، ح.، ل. جوکار و م. زارع مویدی. 1396. مقایسه فراوانی و تنوع گونه­ای بندپایان گیاه­خوار موجود در زراعت گندم در سامانه­های خاک­ورزی حفاظتی و متداول در منطقه زرقان فارس. آفات و بیماری­های گیاهی، جلد 85، شماره 2. ص. 139-154.
  4. جواهری، ت.، الف. لکزیان، ر. خراسانی و پ. طاهری. 1393. بررسی فعالیت­های فسفاتاز اسیدی و قلیایی جدایه­های مختلف قارچ­های خاکزی در حضور ترکیبات آلی فسفره (اسید فیتیک و گلیسرو فسفات سدیم). نشریه زیست شناسی خاک، جلد 2، شماره 1. ص. 1-11.
  5. چگنی، م.، ش. انصاری­دوست و ح.ا. اسکندری. 1393. اثر روش­های خاک­ورزی و مدیریت بقایای گیاهی بر برخی از ویژگی­های فیزیکی خاک در جهت رسیدن به کشاورزی پایدار. مجله دانش کشاورزی و تولید پایدار، جلد 24، شماره 2. ص. 31-40.
  6. رمضانی، غ.ع.، ع.ر. برزگر، غ.ح. حق­نیا و ی. منصوری. 1391. بررسی اثر تراکم بر ویژگی­های فیزیکی و هیدرولیکی یک خاک لوم. آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 26. ص. 214-225.
  7. سادات­حسینی، م.، غ.ح. حق­نیا، الف. لکزیان و ح. امامی. 1391. تأثیر کوتاه مدت مدیریت پسماند گیاه و بر فعالیت آنزیم­های اوره­آز و فسفاتاز قلیایی در خاک. نشریه آب و خاک، جلد 26، شماره3. ص. 545-553.
  8. صادقی، س.، ف. کیانی، م.الف. اسدی، ب. کامکار و س. ابراهیمی. 1398. بررسی اثر سیستم­های مختلف خاک­ورزی بر فعالیت بیولوژیکی و آنزیمی خاک. نشریه مدیریت خاک و تولید پایدار، جلد 9، شماره 2. ص. 151-164.
  9. عباسیان، آ.، الف. گلچین و م. شکل ابادی. 1393. بررسی برخی از فعالیت­های آنزیمی دو خاک هسیتوسول و ارتباط آن­ها با خصوصیات بیولوژیکی و شیمیایی خاک. نشریه زیست شناسی خاک، جلد 2، شماره 2. ص. 111-124.
  10. محمدی، خ.، غ. حیدری، م. جواهری و م. آقاعلیخانی. 1391. تاثیر سیستم­های مختلف خاک­ورزی و کوددهی بر توده زنده میکروبی و فعالیت آنزیمی خاک در زراعت آفتابگردان. نشریه آب و خاک، جلد 26، شماره 1. ص. 104-113.
  11. میرزاوند، ج.، س.ع.الف. موسوی، ع.م. ثامنی، ص. افضلی­نیا و ن. کریمیان. 1395. اثر روش­های خاک­ورزی و مدیریت بقایای گیاهی بر هدایت هیدرولیکی غیراشباع خاک در تناوب گندم-ذرت. نشریه پژوهش­های حفاظت آب و خاک، جلد 23، شماره 3. ص. 131-150.
  12. میرزاوند، ج. 1398. تغییرات ماده آلی خاک و عملکرد محصول در سامانه­های خاک­ورزی حفاظتی و متداول در تناوب گندم-ذرت در منطقه زرقان فارس. نشریه دانش کشاورزی و تولید پایدار، جلد 29، شماره 2. ص. 121-133.
  13. Alameda, D. and Villar, R. 2012. Linking root traits to plant physiology and growth in Fraxinus angustifolia Vahl. seedlings under soil compaction conditions. Environmental and Experimental Botany 79:49-57.
  14. Bach, E.M., Williams, R.J., Hargreaves, S.K., Yang, F. and Hofmockel, K.S. 2018. Greatest soil microbial diversity found in micro-habitats. Soil Biology and Biochemistry 118:217-226.
  15. Bunemann, E.K., Bongiorno G., Bai Z., Creamer, R.E., Deyn, de G., Goede, de R., Fleskens, L., Geissen, V., Kuyper, T.W., Madera, P., Pulleman, M., Sukkel, W., Groenigen, van J.W. and Brussaard, L. 2018. Soil quality-A critical review. Soil Biology and Biochemistry 120:105-125.
  16. Corstanje, R., Schulin, R. and Lark, R.M. 2007. Scale-dependent relationships between soil organic carbon and urease activity. European Journal of Soil Science 58:1087-1095.
  17. Friedrich, T., Derpsch, R. and Kassam, A. 2012. Overview of the global spread of conservation agriculture. The Journal of Field Actions, Field Actions Science Reports 6:1-7.
  18. Hattori, D., Kenzo, T., Okamura, k., Irino, C., Joseph, J.K.D., Ikuo-Ninomiya, E. and Katsutoshi, S. 2013. Effects of soil compaction on the growth and mortality of planted dipterocarp seedlings in a logged-over tropical rainforest in Sarawak, Malaysia. Forest Ecology and Management 310:770-776.
  19. Hu, C. and Cao, Z. 2007. Size and activity of the soil microbial biomass and soil enzyme activity in long-term field experiments. World Journal of Agricultural Sciences 1:63-70.
  20. Kabiri, V., Raiesi, F. and Ghazavi, M.A. 2015. Six years of different tillage systems affected aggregate associated SOM in a semi-arid loam soil from Central Iran. Soil and Tillage Research 154:114-125.
  21. Kabiri, V., Raiesi, F. and Ghazavi, M.A. 2016. Tillage effects on soil microbial biomass, SOM mineralization and enzyme activity in a semi-arid Calcixerepts. Agriculture, Ecosystems and Environment 232:73-84.
  22. Li, C.H., Ma, B.L. and Zhang, T.Q. 2002. Soil bulk density effects on soil microbial populations and enzyme activities during the growth of maize (Zea mays L.) planted in large pots under field exposure. Canadian Journal of Soil Science 82:147-154.
  23. Li, Y., Changc, S.X., Tiand, L. and Zhang, Q. 2018. Conservation agriculture practices increase soil microbial biomass carbon and nitrogen in agricultural soils: A global meta-analysis. Soil Biology and Biochemistry 121:50-58.
  24. Saikia, R. and Sharma, S. 2017. Soil enzyme activity as affected by tillage and residue management practices under diverse cropping systems. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences 6(10):1211-1218.
  25. Sharma, P., Singh, G. and Singh, R.P. 2013. Conservation tillage and optimal water supply enhance microbial enzyme (glucosidase, urease and phosphatase) activities in fields under wheat cultivation during various nitrogen management practices. Archives of Agronomy and Soil Science 59(7):911-928.
  26. Singh, G., Bhattacharyya, R., Das, T.K., Sharma, A.R., Ghosh, A. and Das Shrila-Jhab, P. 2018. Crop rotation and residue management effects on soil enzyme activities, glomalin and aggregate stability under zero tillage in the Indo-Gangetic Plains. Soil and Tillage Research 184:291-300.
  27. Tabatabai, M.A. and Bremner, J.M. 1972. Assay of urease activity in soil. Soil Biology and Biochemistry 4:479-487.
  28. Tabatabai, M.A. 1994. Soil enzymes. P. 227-246. In: Page, A.L., Miller, R.H., Keeney, D.R. (eds.) Methods of soil analysis. American Society of Agronomy, Madison.
  29. Zheng, W., Zhao, Z., Gong, Q., Zhai, B. and Li, Z. 2018. Responses of fungal–bacterial community and network to organic inputs vary among different spatial habitats in soil. Soil Biology and Biochemistry 125:54-63.
  30. Zuber, S.M. and Villamil, M.B. 2016. Meta-analysis approach to assess effect of tillage on microbial biomass and enzyme activities. Soil Biology and Biochemistry 97:176-187.
Journal of Sol Biology
Volume 8, Issue 1
June 2020
Pages 15-24

Files

Share

How to cite

Statistics