Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2004, 52(4), 137-146 | DOI: 10.11118/actaun200452040137

Mikrobiální využití huminových kyselin extrahovaných z půd dlouhodobého polního pokusu

Zdeněk Filip1, Jaromír Kubát2
1 Hegstrauch 7, 35463 Fernwald, Bundesrepublik Deutschland
2 Výzkumný ústav rostlinné výroby, Drnovská 507, 161 00 Praha 6, Česká republika

Huminové kyseliny (HA) extrahované alkalickým činidlem z půdy kontrolní a hnojené (NPK + org. hnojivo) parcely dlouhodobého polního pokusu, založeného před 45 lety na půdním typu orthic luvisol, byly vystaveny aktivitám půdních mikroorganizmů s cílem zjistit jejich využitelnost jako živin a také jejich případné strukturální změny. Inkubace tekutých médií zaočkovaných směsnými kulturami mikroorganizmů z pokusných parcel probíhala 21 dnů na kruhové třepačce (aerobní podmínky) nebo 12 měsíců staticky (semi-aerobní podmínky) v laboratoři. V médiu dostatečně zásobeném živinami se přídavek HA projevil výrazným zvýšením tvorby mikrobní biomasy, která byla naopak velmi nízká v podmínkách, kdy HA byly jediným zdrojem C nebo N. Celkové využití HA naproti tomu např. v semi-aerobních kulturách s HA jako jediným zdrojem C, vzrostlo až na 47,3 % jejich původního množství. Mezi využitelností HA z půdy kontrolní nebo hnojené nebyly zjištěny podstatné rozdíly. Účinkem mikrobních aktivit docházelo ke změnám v chemickém a strukturálním složení HA. Spektroskopická analýza (FT-IR) prokázala přednostní využívání alifatických strukturních složek HA mikroorganizmy a naopak zvýšený podíl aromatických struktur v těch preparátech, které byly reizolovány po ukončení inkubace. Souhrnně lze konstatovat, že jak v aerobních, tak i v semi-aerobních podmínkách vykázaly HA z půdy dlouhodobého polního pokusu vcelku malou odolnost vůči mikrobnímu využití a s ním souvisejícími chemickými a strukturálními přeměnami. Neměly by proto být považovány za stabilní složku půdní organické hmoty.

půdní organická hmota, huminové kyselina, mikrobní využití, mikrobní přeměny

Microbial processing of humic acids extracted from soils of a long-term field trial

Humic acids (HA) extracted with alkali from non-fertilized and fertilized (NPK + organic manure) soils of field trials established 45 years ago were exposed to activities of a mixed population of indigenous soil microorganisms in the laboratory. The individual cultures were kept on a rotary shaker for 21 days (aerobic conditions) or left standing for 12 months (semi-aerobic conditions) in order to determine the utilization of HA as nutrients, and possible HA structural transformations. In a full-strength nutrient broth HA positively affected the yields of microbial biomass, that, however, was strongly diminished if HA served as the only sources of carbon and nitrogen. In contrary, the utilization of HA was up to 47.3% under semi-aerobic conditions in cultures deficient in easy utilizable sources of carbon (glucose). No substantial differences were observed in the microbial processing of HA from non-fertilized or fertilized soils. Usually, microbial activities resulted in elemental and structural transformations of HA. Aliphatic structural units were preferably utilized as determined by FT-IR spectroscopy, while aromatic structures became rather dominating. Conclusively, independent of the type of microbial processing, HA from soils of a long-term field trial showed rather low resistance to microbial activities, and perhaps they should not account for a resistant fraction of the soil organic matter.

Keywords: soil organic matter, humic acids, microbial utilization, microbial transformation

Received: April 13, 2004; Published: June 7, 2015  Show citation

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Filip, Z., & Kubát, J. (2004). Microbial processing of humic acids extracted from soils of a long-term field trial. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis, 52(4), 137-146. doi: 10.11118/actaun200452040137
Share...
Download citation
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Open full article

    References

    1. ALBERT, E.: Wirkung einer langjährlich differenzierten mineralisch-organischen Düngung auf Ertragleistung, Humusgehalte und N-Bilanz. In MERBACH, W. und KÖRSCHENS, M. (Hrsg.) Dauerdüngungsversuche als Grundlage für natürliche Landnutzung und Quantifizierung von Stoffkreisläufen. UFZ-Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle: UFZ-Bericht 24, 1999, 59-62.
    2. BAUMECKER, M., ELLMER, F. und CHMIELENSKI, F.-K.: Langfristige Entwicklung der Humusgehalte eines Sandbodens unter dem Einfluss von Düngung und Klima. In Abstracts of the Int. Symp. Nutritional and Environmental Res. in 21st Century - The Value of Long-Term field Experiments. Bad Lauchstädt and Halle, 2002, 24.
    3. BEYER, L.: The chemical composition of soil organic matter in classical humic compound fractions and in bulk samples - a review. Z. Pflanzenernähr. Bodenk., 1996, 159: 527-539. DOI: 10.1002/jpln.1996.3581590603 Go to original source...
    4. BEYER, L., SIELONG, R. and PINGPANK, K.: The impact of a low humus level in arable soils on microbial properties, soil organic matter quality and crop yield. Biol. Fertil. Soils, 1999, 28: 156-161. DOI: 10.1007/s003740050478 Go to original source...
    5. BRADY, N. C. and WEIL, R. R.: The nature and properties of soils. Upper Saddle River, N. J.: Prentice Hall, 2002.
    6. CHEN, J., GU, E. J., LE BOEUF, H. P. and DAI, S.: Spectroscopic characterization of the structural and functional properties of natural organic matter fractions. Chemosphere, 2002, 48: 59-68. DOI: 10.1016/S0045-6535(02)00041-3 Go to original source...
    7. DEMKINA, T. S. and ZOLOTAREVA, B. N.: Determination of the rate of mineralization of humic substances in soil. Eurasian Soil Sci., 1997, 30: 1085-1089.
    8. FILIP, Z., CLAUS, H. and DIPPEL, G.: Abbau von Huminstoffen durch Bodenmikroorganismen - eine Übersicht. Z. Pflanzenernähr. Bodenk., 1998, 161: 605-612. DOI: 10.1002/jpln.1998.3581610602 Go to original source...
    9. FILIP, Z. and KUBAT, J.: Microbial utilization and transformation of humic substances extracted from soils of long-term field experiments. Eur. J. Soil Biol., 2001, 37: 167-174. DOI: 10.1016/S1164-5563(01)01080-9 Go to original source...
    10. FILIP, Z. and KUBAT, J.: Aerobic short-term microbial utilization and degradation of humic acids extracted from soils of long-term field experiments. Eur. J. Soil Biol., 2003, 39: 175-182. DOI: 10.1016/S1164-5563(03)00034-7 Go to original source...
    11. FILIP, Z., PECHER, W. and BERTHELIN, J.: Microbial utilization and transformation of humic acids extracted from different soils. J. Plant Nutr. Soil Sci., 1999, 162: 215-222. DOI: 10.1002/(SICI)1522-2624(199903)162:23.0.CO;2-Q Go to original source...
    12. GRAMSS, G., DIEGENHAGEN, D. and SORGE, S.: Degradation of soil humic extracts by wood- and soil-associated fungi, bacteria and commercial enzymes. Microb. Ecol., 1999, 37: 140-151. DOI: 10.1007/s002489900138 Go to original source...
    13. HAIDER, K.: Von der toten organischen Substanz zum Humus. Z. Pflanzenernähr. Bodenk., 1999, 162: 363-371. DOI: 10.1002/(SICI)1522-2624(199908)162:43.0.CO;2-3 Go to original source...
    14. HAIDER, K., MARTIN, J. P. and FILIP, Z.: Humus biochemistry. In PAUL, E. A. and McLAREN, A. D. (eds.) Soil Biochemistry. New York: Marcel Dekker Inc., 1975, vol 4, 195-244.
    15. HERTKORN, N., CLAUS, H., SCHMITT-KOPPLIN, Ph., PERDUE, E. M. and FILIP, Z.: Utilization and transformation of aquatic humic substances by autochthonous microorganisms. Environ. Sci. Technol., 2002, 36: 4334-4345. DOI: 10.1021/es010336o Go to original source...
    16. KONONOVA, M. M.: Humus of the main soil types and soil fertility. Pontificus Acad. Sci. Scripta Varia, 1968, 32: 361-379.
    17. RAMUNNI, A., SCIALDONE, R. and FELLECA, D.: Decomposition of humic acids by incubation in a soil water extract under various conditions of oxygen availability. Plant and Soil, 1987, 97: 15-23 DOI: 10.1007/BF02149819 Go to original source...
    18. SCHELLBERG, J., KÖRSCHENS, M. and HÜGING, A.: Einfluss unterschiedlicher Organischer und mineralischer Düngung auf den C- und N-Gehalt des Bodens in Dauerdüngungsversuch Dokopshof. In MERBACH, W. und KÖRSCHENS, M. (Hrsg.) Dauerdüngungsversuche als Grundlage für nachhaltige Landnutzung und Quantifizierung von Stoffkreisläufen. UFZ-Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle: UFZ-Bericht 24, 1999: 45-50.
    19. SCHULTEN, H. R. and LEINWEBER, P.: New insights into organic-mineral particles: Composition, properties and models of molecular structure. Biol. Fertil. Soils, 2000, 30: 399-432. DOI: 10.1007/s003740050020 Go to original source...
    20. SIMPSON, A. J., KINGERY, W. L., HAYES, M. H. B., SPRAUL, M., HUMPFER, E., DVORTSAK, R., KERSEBAUM, R., GODEJOHANN, M. and HOFMANN, M.: Molecular structures and associations of humic substances in the terrestrial environment. Naturwiss., 2002, 89: 84-88. DOI: 10.1007/s00114-001-0293-8 Go to original source...

    This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.


    Return to the content