Responses of phosphatases and arylsulfatase in soils to liming and tillage systems

This study was carried out to investigate the long-term influence of lime application and tillage systems (no-till, ridge-till, and chisel plow) on the activities of phosphatases and arylsulfatase in soils at four research sites in Iowa, USA. The activities of the following enzymes were studied: acid and alkaline phosphatases, phosphodiesterase, and arylsulfatase at their optimal pH values. With the exception of acid phosphatase, which was significantly (P < 0.001) but negatively correlated with soil pH (r ranged from –0.65** to –0.98***), the activities of other enzymes were significantly (P < 0.001) and positively correlated with soil pH, with r values ranging from 0.65** to 0.99*** for alkaline phosphatase, from 0.79*** to 0.97*** for phosphodiesterase, and from 0.66*** to 0.97*** for arylsulfatase. The Δ activity/Δ pH values were calculated to determine the sensitivity of each enzyme to changes in soil pH. Acid phosphatase was the most sensitive and arylsulfatase the least sensitive to changes in soil pH. Activities of the enzymes were greater in the 0 – 5 cm depth samples than those in 0 – 15 cm samples under no-till treatment. With the exception of acid phosphatase, enzyme activities were mostly significantly (P < 0.001) and positively correlated with microbial biomass C (Cmic), with r values ranging from 0.28 (not significant) to 0.83*** and with microbial biomass N (Nmic), with r values ranging from 0.31 (not significant) to 0.94***. Liming and tillage systems significantly affected the activities of some enzymes but not others, as was evident from the specific activity values (g of p-nitrophenol released kg–1 Corg h–1). Reaktionen von Phosphatasen und Arylsulfatasen in Boden auf Kalkung und differenzierte Bodenbearbeitung In vier langjahrigen Feldversuchen in Iowa, USA, wurde der Einfluss von Kalkung und differenzierter Bodenbearbeitung (Direktsaatverfahren, reduzierte Bearbeitung und Grubberverfahren) auf die Aktivitaten von Phosphatasen und Arylsulfatase in Boden untersucht. Die Aktivitaten von saurer und alkalischer Phosphatase, Phosphodiesterase und Arylsulfatase wurden unter dem optimalen pH-Wert fur das jeweilige Enzym bestimmt. Mit Ausnahme der sauren Phosphataseaktivitat, welche signifikant negativ (P < 0.001) mit dem pH-Wert des Bodens korreliert war (r = –0.65** bis –0.98***), waren die Aktivitaten der anderen Enzyme signifikant (P < 0.001) positiv mit dem Boden-pH korreliert. Dabei variierten die Korrelationskoeffizienten zwischen r = 0.65** und 0.99*** fur die alkalische Phosphatase, zwischen r = 0.79*** und 0.97*** fur die Phosphodiesterase und zwischen r = 0.66*** und 0.97*** fur die Arylsulfatase. Die Verhaltnisse von Δ Aktivitat / Δ pH-Wert wurden berechnet, um die Empfindlichkeit der untersuchten Enzyme gegenuber pH-Wertveranderungen im Boden festzustellen. Dabei erwies sich die saure Phosphatase als das emfindlichste und die Arylsulfatase als das am wenigsten emfindlichste Enzym. In der Direktsaatvariante waren die Enzymaktivitaten in 0 – 5 cm Bodentiefe hoher als in 0 – 15 cm Tiefe. Mit Ausnahme der sauren Phosphatase waren die Enzymaktivitaten signifikant positiv mit dem mikrobiell gebundenen C (Cmik) und N (Nmik) korreliert. Die Korrelationskoeffizienten variierten dabei zwischen r = 0.28 (nicht signifikant) und 0.83*** fur Cmik und zwischen r = 0.31 (nicht signifikant) und 0.94*** fur Nmik. Die spezifischen Enzymaktivitaten (g p-Nitrophenol kg–1 Corg h–1) zeigten, dass die Aktivitaten von einigen Enzymen signifikant von Kalkung und Bodenbearbeitungssystem abhangig waren.