Effect of cropping systems on phosphatases in soils

Phosphatases are widely distributed in nature and play a major role in phosphorus nutrition of plants. The effects of crop rotations and nitrogen fertilization on the activities of phosphatases (acid phosphatase, alkaline phosphatase, and phosphodiesterase) were studied in soils from two long-term cropping systems at the Northeast Research Center (NERC) in Nashua and the Clarion Webster Research Center (CWRC) in Kanawha, Iowa, USA. Surface soils (0—15 cm) were taken in 1996 and 1997 from replicated field plots in corn, soybeans, oats, or meadow (alfalfa) that received 0 or 180 kg N ha—1 before corn. Because of differences in organic C contents among soils of the two sites, the soils from the CWRC sites contained greater enzyme activity values than those from the NERC site. Plots under oats or meadow showed the greatest activity values, whereas those under continuous corn at the CWRC site and soybean at the NERC site showed the least activities. Analysis of variance indicated that the activities of the phosphatases were significantly affected by crop rotation (P < 0.001) in both years at the NERC site but not at the CWRC site. Nitrogen fertilization affected the activity of acid phosphatase in soils from the CWRC site in both years and alkaline phosphatase only in 1997; but it did not affect the activities of the phosphatases in the soils from the NERC site. With the exception of alkaline phosphatase (CWRC) and phosphodiesterase (NERC) in soils sampled in 1997, activities of alkaline phosphatase and phosphodiesterase were significantly correlated with microbial biomass C (C mic) in soils from both sites and years, with r values ranging from 0.366* to 0.599***. Cropping systems and N fertilization affected the specific activities of phosphomonoesterases, especially acid phosphatase, but not of phosphodiesterase. Regression analysis showed that activities of phosphatases were significantly correlated with organic C contents of soils from the NERC site but not from the CWRC site. Einfluss von Managementsystemen auf Phosphatasen in Boden Phosphatasen sind weit verbreitet in der Natur und spielen eine entscheidende Rolle in der Phosphorversorgung von Pflanzen. Die Auswirkungen von Managementsystemen und Stickstoffdungung auf Phosphataseaktivitaten in Boden (saure und alkalische Phosphatase, Phosphodiesterase) wurden in zwei langjahrigen Feldversuchen am Northeast-Research Center (NERC) in Nashua und am Clarion-Webster Research Center (CWRC) in Kanawha, Iowa, USA untersucht. In den Jahren 1996 und 1997 wurden Oberbodenproben (0—15cm) von Parzellen unter Mais, Sojabohne, Hafer und Luzerne entnommen, welche in jeweils drei Wiederholungen angelegt waren. Die Parzellen erhielten zusatzlich Dungergaben von 0 bzw. 180 kg N ha—1 , die vor Mais appliziert wurden. Infolge der unterschiedlichen Gehalte der Boden an organischem Kohlenstoff waren die Enzymaktivitaten auf den CWRC-Flachen hoher als auf den NERC-Flachen. Die Parzellen unter Hafer und Luzerne wiesen die hochsten, Parzellen unter Monokulturen von Mais (CWRC) bzw. Soja (NERC) die geringsten Aktivitaten auf. Die Ergebnisse der Varianzanalyse zeigten, dass die Phosphataseaktivitaten auf den NERC-Flachen in beiden Jahren signifikant durch das Managementsystem beeinflusst wurden (P < 0, 001). Die Stickstoffdungung hatte auf den CWRC-Flachen in beiden Jahren einen signifikanten Einfluss auf die saure Phosphataseaktivitat und auf die alkalische Phosphataseaktivitat im Jahr 1997. Auf den NERC-Flachen war hingegen kein Dungungseinfluss nachzuweisen. Die alkalische Phosphatase und Phosphodiesterase waren, mit Ausnahme der alkalischen Phosphatase auf den CWRC-Flachen und der Phosphodiesterase auf den NERC-Flachen, signifikant mit dem Gehalt der Boden an mikrobieller Biomasse (C mic) korreliert (r = 0, 366* bis 0, 599***). Die Management- und N-Dungungssysteme beeinflussten die spezifischen Aktivitaten von Phosphomonoesterasen, v.a. von saurer Phosphatase, jedoch nicht die spezifischen Phosphodiesteraseaktivitaten. Regressionsanalysen ergaben einen signifikanten Zusammenhang zwischen den Phosphataseaktivitaten und dem Gehalt der Boden an organischem C fur die NERC-Flachen, jedoch nicht fur die CWRC-Flachen.