One of the bioindicators most often applied to assess the quality of soil is its enzymatic
activity. Undesirable changes in the activity of enzymes can imply excessive presence
of substances which are harmful to soil environment, such as heavy metals. Being a heavy
metal, zinc is also an element essential for maintaining proper functions of live organisms.
The purpose of this study has been to determine the significance of changes occurring
in moderately heavy soil under the influence of zinc.
The experiment was carried out in three replicates under laboratory conditions. Sandy
loams of pH 5.5 and 7.0 were used for the trials. The soils were contaminated with zinc
according to the following design: control (natural content), raised content (70 mg Zn2+
kg–1), weakly polluted (200 mg Zn2+ kg–1 ), moderately polluted (500 mg Zn2+ kg–1), heavily
polluted (1,500 mg Zn2+ kg–1) and very heavily polluted soil (5,000 mg and 10,000 mg
Zn2+ kg–1). The soil samples prepared as above were brought to the moisture content of
50% maximum water capacity and incubated at 25oC for 120 days. On day 30, 60 and 120,
the activity of dehydrogenases, β-glucosidase, urease, acid phosphatase and arylsulphatase
was determined. Based on these determinations, the following indices were calculated:
ED50, the index for resistance (RS) and the index for resilience (RL).
The tests have demonstrated that as the rate of soil contamination with zinc increased,
the activity of all the analyzed enzymes was significantly depressed. The negative
influence of zinc contamination on the activity of particular enzymes, irrespective of the
soil pH, persisted throughout the whole experiment. In respect of their sensitivity to zinc,
the enzymes can be ordered as follows: arylsulphatase > dehydrogenases > acid phosphatase
> urease > β-glucosidase. Zinc contamination caused lasting changes in the soil environment,
but the return to the state of equilibrium was the quickest in the case of dehydrogenases
(RL = 0.276), less rapid for arylsulphatase (RL = 0.173) and the slowest for
acid phosphatase (RL = 0.064). In contrast, the activity of urease, instead of regenerating,
was increasingly disturbed (RL = 0.350). Soil acidification was the factor that most evidently
exacerbated the negative influence of zinc on the activity of β-glucosidase and arylsulphatase. Values of ED50 for the activity of particular enzymes were varied. In the soil of
pH 7.0, they ranged from 3,324 mg Zn2+ kg–1 for β-glucosidase to 412 mg Zn2+ kg–1 for
dehydrogenases, and in the soil of pH 5.5, they varied from 1,008 Zn2+ kg–1 for β-glucosidase
to 280 mg Zn2+ kg–1 for arylsulphatase.
Aktywność enzymatyczna gleby stanowi jeden z najczęściej wykorzystywanych biowskaźników
do oceny jakości gleby. Niekorzystne zmiany w aktywności enzymów mogą
świadczyć o nadmiernej zawartości substancji szkodliwych dla środowiska glebowego, do
których należą również metale ciężkie. Cynk jest też niezbędnym składnikiem do prawidłowego
funkcjonowania organizmów żywych. Celem badań było określenie istotności zmian
zachodzących w glebie o średniej kategorii agrotechnicznej ciężkości pod wpływem cynku.
Doświadczenie wykonano w warunkach laboratoryjnych, w 3 powtórzeniach. Do badań wykorzystano gliny piaszczyste o pH 5,5 oraz o pH 7,0, które zanieczyszczono cynkiem
wg następującego schematu: kontrola (zawartość naturalna), zawartość podwyższona
(70 mg Zn2+ k g–1), słabe zanieczyszczenie (200 mg Zn2+ k g–1), średnie zanieczyszczenie
(500 mg Zn2+ k g–1), silne zanieczyszczenie (1500 mg Zn2+ k g–1) i bardzo silne zanieczyszczenie
(5000 mg oraz 10 000 mg Zn2+ k g–1). Tak przygotowane próbki gleby uwilgotniono
do poziomu 50% maksymalnej pojemności wodnej i inkubowano w temp. 25°C
przez 120 dni. W 30., 60. oraz 120. dniu określono aktywność dehydrogenaz, β-glukozydazy,
ureazy, fosfatazy kwaśnej oraz arylosulfatazy. Na ich podstawie obliczono wskaźniki
ED50, oporności (RS) i powrotu do równowagi (RL).
W wyniku badań stwierdzono, że wraz ze zwiększeniem stopnia zanieczyszczenia gleby
cynkiem aktywność wszystkich badanych enzymów ulegała istotnemu zmniejszeniu. Negatywny
wpływ zanieczyszczenia cynkiem na aktywność enzymatyczną gleby, niezależnie
od jej pH, utrzymywał się przez cały okres trwania badań. Enzymy pod wpływem wrażliwości
na zanieczyszczenie gleby cynkiem można uszeregować następująco: arylosulfataza >
dehydrogenazy > fosfataza kwaoena > ureaza > β-glukozydaza. Zanieczyszczenie cynkiem
powodowało długotrwałe zmiany w środowisku glebowym, ale najszybciej do stanu równowagi
powracały dehydrogenazy (RL = 0,276), nieco wolniej arylosulfataza (RL = 0,173),
i najwolniej fosfataza kwaoena (RL = 0,064). Natomiast aktywność ureazy nie tyko nie regenerowała się, ale stan zaburzenia ulegał pogłębieniu (RL = -0,350). Zakwaszenie gleby w największym stopniu wzmagało negatywne działanie cynku na aktywność β-glukozydazy
i arylosulfatazy. ED50 dla aktywności poszczególnych enzymów było zróżnicowane. W glebie
o pH 7,0 wahało się od 3324 mg Zn2+ k g–1 dla β-glukozydazy do 412 mg Zn2+ k g–1 dla
dehydrogenaz, a w glebie o pH 5,5 od 1008 mg Zn2+ k g–1 dla β-glukozydazy do 280 mg Zn2+ k g–1 dla arylosulfatazy.
