Glycosidases in soils as affected by cropping systems

Glycosidases are a group of soil enzymes that play a major role in degradation of carbohydrates. This study was conducted to assess the impact of crop rotation and N fertilization on the activities of α- and β-glucosidases and α- and β-galactosidases in plots of two long-term field experiments at the Clarion-Webster Research Center (CWRC) and Northeast Research Center (NERC) in Iowa. Surface-soil (0–15 cm) samples were taken in 1996 and 1997 in corn (Zeamays L.), soybean (Glycinemax (L.) Merr.), oats (Avenasativa L.), or meadow (alfalfa) (Medicago sativa L.) plots that received 0 or 180 kg N ha–1, applied as urea before corn, and an annual application of 20 kg P ha–1 and 56 kg K ha–1. Activities of the four glycosidases were significantly affected by crop rotations in both years at the two sites but not by nitrogen application. In general, higher activities were observed in plots under meadow or oat and the lowest in continuous corn (CWRC) and soybean (NERC). Four-year rotation showed the highest activity, followed by 2-year rotation and monocropping systems. Linear-regression analyses indicated that, in general, the activities of the glycosidases were significantly correlated with microbial-biomass C (r > 0.302, p ≤ 0.05) and microbial-biomass N (r > 0.321, p ≤ 0.05), organic-C (r > 0.332, p ≤ 0.05) and organic-N (r > 0.399, p ≤ 0.01) contents of the soils. Results of this work suggest that multicropping stimulated the activities of the glycosidases. The specific activities of the glycosidases in soils of the two sites studied, expressed as g p-nitrophenol released per kg of organic C, differed among the four enzymes. The lowest values were obtained for β-galactosidase and α-glucosidase, followed by α-galactosidase and β-glucosidase. Glycosidasen in Boden unter dem Einfluss von Bewirtschaftungssystemen Glycosidasen stellen eine Gruppe von Bodenenzymen dar, welche eine entscheidende Rolle im Abbau von Kohlenhydraten spielen. Ziel dieser Untersuchungen war die Erfassung des Einflusses von Fruchtfolge und N-Dungung auf die Aktivitaten von α- und β-Glucosidasen und α- und β-Galactosidasen in zwei Langzeitfeldversuchen, dem Clarion-Webster-Versuchsfeld (CWRC) und dem Northeast-Versuchsfeld (NERC) in Iowa. In den Jahren 1996 und 1997 wurden Oberbodenproben (0–15 cm) von Parzellen unter Mais (Zeamays L.), Sojabohne (Glycine max (L.) Merr.), Hafer (Avena sativa L.) oder Luzerne (Medicago sativa L.) entnommen, welche vor Mais 0 oder 180 kg N ha–1 in Form von Harnstoff sowie jahrliche Dungergaben in Hohe von 20 kg P ha–1 und 56 kg K ha–1 erhielten. Uber zwei Jahre wurden die Aktivitaten der vier Glycosidasen in beiden Feldversuchen signifikant von der Bewirtschaftung beeinflusst, jedoch nicht von der N-Dungung. Im allgemeinen wurden hohere Enzymaktivitaten in Parzellen unter Luzerne oder Hafer festgestellt und die geringsten unter Maismonokultur (CWRC) bzw. Sojabohne (NERC). Vierjahrige Fruchtfolgen zeigten die hochsten Aktivitaten, gefolgt von zweijahrigen Fruchtfolgen und Monokulturen. Analysen mittels linearer Regression weisen auf eine Korrelation zwischen Glycosidaseaktivitaten und C (r > 0.332, p ≤ 0.05) und N der mikrobiellen Biomasse (r > 0.321, p ≤ 0.05) sowie den Gehalten an org. C (r > 0.332, p ≤ 0.05) und N (r > 0.399, p ≤ 0.01) hin. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen deuten darauf hin, dass die Aktivitaten von Glycosidasen durch mehrjahrige Fruchtfolgen stimuliert wurden. Die spezifischen Glycosidaseaktivitaten in den Boden der zwei Feldversuche, berechnet als freigesetztes p-Nitrophenol (g (kg org. C)–1), variierten zwischen den vier Enzymen. Die geringsten Werte wurden fur β-Galactosidase und α-Glucosidase festgestellt, gefolgt von α-Galactosidase und β-Glucosidase.