Kvantitativna verižna reakcija s polimerazo (qPCR)

Ekstrakte DNK smo razredčili tako, da smo za qPCR uporabili redčitve vzorcev s koncentracijo 1 ng μl^-1 DNK.

Vzorce (2 μl) smo nanesli na mikrotitrske plošče s 96 vdolbinami v dveh ponovitvah in dodali še 6 redčitev standarda s koncentracijami od 10 ² do 10⁷ kopij želenega tarčnega gena na µl. Za kvantifikacijo bakterij smo za tarčni gen uporabili bakterijski gen za 16S rRNK, za denitrifikatorske bakterije nosZII, za arheje arhejski 16S rRNK ter za glive ITS regijo

(Preglednica 2). Za pomnoževanje bakterijskih, glivnih in krenarhejskih fragmentov smo pripravili založno reakcijsko raztopino, sestavljeno, kot je predstavljeno v Preglednici 3.

Preglednica 2: Pogoji kvantitativne verižne reakcije s polimerazo glede na tarčni gen Tarčni gen Bakterijski 16S

rRNK Bakterijski nosZII Glivna ITS regija Krenarhejski 16S rRNK

Referenca Muyzer in sod.,

1993 Jones in sod., 2013 White in sod., 1990 Ochsenreiter in sod., 2003

Mikrotitrske plošče s 2 µl vzorca in 13 µl založne raztopine smo prelepili s prozorno folijo ter 10 s centrifugirali na 1000 rpm. Nato smo plošče vstavili v napravo ABI 7500 fast (Applied Biosystems, ZDA). V pripadajoči program smo vdolbinicam dodelili tarčno DNK, določili parametre poteka reakcije, ki so navedeni v Preglednici 2, ter označili vdolbinice z redčitveno vrsto standarda. Po končani reakciji smo preverili dobljeno standardno krivuljo in iz nje izločili redčitve standardov, ki so najbolj izstopale, da smo dobili učinkovitost reakcije nad 90 % ter R² nad 0,99.

Preglednica 3: Sestava reakcijske raztopine za kvantitativno reakcijo s polimerazo

Reagent Volumen [µl]

Vzorec 2

Taq polimeraza 0,5

Začetni oligonukleotidi

2 x 1,5

SYBR GREEN 7,5

DEPC voda 2

Za preračun števila kopij na gram suhih tal smo uporabili formulo:

Š𝑡𝑒𝑣𝑖𝑙𝑜 𝑘𝑜𝑝𝑖𝑗 𝑛𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑚 𝑠𝑢ℎ𝑖ℎ 𝑡𝑎𝑙 = š𝑡𝑒𝑣𝑖𝑙𝑜 𝑘𝑜𝑝𝑖𝑗∗𝑟𝑒𝑑č𝑖𝑡𝑒𝑣

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑣𝑧𝑜𝑟𝑐𝑎 ∗ 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑛𝑗𝑎 𝑘𝑜𝑙𝑜𝑛𝑒

𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑠𝑢ℎ𝑖ℎ 𝑡𝑎𝑙 … (3) 3.5 ANALIZA PODATKOV

Dobljene rezultate smo zbrali, uredili in grafično prikazali s programom MS Excel. Za statistično obdelavo smo uporabili program R. Pri analizi skupnih vzorcev smo obravnavanja določili glede na vrsto obdelave in globino vzorčenja, pri vzorcih izbranih velikostih skupin strukturnih agregatov pa smo poleg obdelave in globine upoštevali še velikostno frakcijo.

Na podlagi štirih ponovitev vzorčenja smo na podlagi povprečji štirih ponovitev vzorčenja izvedli enosmerno analizo variance (ANOVA) ter to uporabili za Tukyev HSD test mnogoterih primerjav. Kot mejo za statistično značilne razlike smo upoštevali vrednost pri p<0,05.

4 REZULTATI

Z namenom ugotavljanja vpliva obdelave tal, t. j. konvencionalnega oranja (CT) v primerjavi z minimalno, plitvo obdelavo brez mešanja tal (MT), na sestavo talne mikrobne združbe v odvisnosti od velikosti strukturnih agregatov smo analize izvedli v dveh serijah vzorcev: (i) porušenih povprečnih vzorcih tal, odvzetih s sondiranjem (skupni, nefrakcionirani vzorci), in (ii) neporušenih vzorcih tal, odvzetih s Kopeckyevimi cilindri, ki smo jih ločili v velikostne frakcije strukturnih agregatov na 4-8 mm, 2-4 mm in <2 mm (frakcionirani vzorci).

4.1 TALNE LASTNOSTI V ODVISNOSTI OD INTENZITETE OBDELAVE

Zmanjšana intenziteta obdelave je značilno povečala vsebnost organskega ogljika v zgornjih 10 cm tal (Preglednica 4). Zgornjih 10 cm tal minimalne obdelave je vsebovalo 1,93 % skupnega ogljika, od tega 1,91 % organskega ogljika. Ostala obravnavanja so vsebovala le 1,3 % skupnega talnega ogljika in od tega med 1 in 1,3 % organskega. Delež mineralnega ogljika (Cmin) je v obeh obravnavanjih nizek in predstavlja le med 0,05 in 0,2 % skupnega ogljika. Prav tako je zgornjih 10 cm tal v MT vsebovalo značilno več skupnega dušika, nitrata, fosforja in kalija (Preglednica 4). Hkrati se razlike v intenziteti obdelave niso odražale v pH vrednosti in vsebnosti karbonatov.

Preglednica 4: Kemijske lastnosti skupnih (nefrakcioniranih) vzorcev tal. Male črke označujejo statistično značilne razlike med obravnavanji (Tukeyev HSD test, p < 0,05)

Obravnavanje CT MT

Globina (cm) 0-10 10-20 0-10 10-20

pH 6,45±0,06 a 6,53±0,05 a 6,73±0,26 a 6,70±0,28 a

Kalij (mg K2O 100 g^-1 tal) 34,0±4,28 b 39,13±4,1 b 64,6±15,8 a 42,3±8,75 b Fosfor (mg P2O5100 g^-1 tal) 31,73±1,43 c 32,40±0,86 bc 41,50±0,42 a 34,98±2,15 b

TN (%) 0,15±0,01 b 0,15±0,00 b 0,19±0,02 a 0,14±0,01 b

NH4 (mg 100 g^-1 tal) 5,40±1,59 a 6,69±1,89 a 0,54±0,08 b 1,62±2,46 b NO3 (mg 100 g^-1 tal) 0,16±0,03 b 0,16±0,03 b 0,37±0,1 a 0,27±0,1 ab

C/N 9±0,66 a 9±0,75 a 10±0,0 a 11±0,37 a

TC (%) 1,33±0,08 b 1,33±0,01 b 1,93±0,19 a 1,33±0,09 b

CaCO3 (%) 0,93±0,35 a 0,93±0,29 a 0,7±0,12 a 0,83±0,26 a

Corg (%) 1,32±0,09 b 0,99±0,66 b 1,91±0,17 a 1,32±0,09 b

Razmerje med organskim C in skupnim N (TN) (C/N) je bilo med 9 in 11; med obravnavanji ni bilo značilnih razlik. Delež skupnega dušika v obravnavanjih se je gibal med 0,13 in 0,21 %. Podobno kot skupni organski ogljik je bil tudi TN največji v obravnavanju MT 0-10 cm; to obravnavanje se je značilno razlikovalo od CT 0-0-10 cm, CT 0-20 cm in MT 0- 10-20 cm, kjer je bila vsebnost najmanjša. Mineralne oblike dušika v tleh so bile pod značilnim vplivom obdelave; minimalna obdelava je vsebovala značilno več nitrata in značilno manj amonija kot konvencionalna obdelava tal.

Povprečen pH je bil 6,6. Obravnavanja med seboj niso statistično značilno razlikovala v vsebnosti karbonatov s povprečno vsebnostjo 0,8 %. Preskrbljenost tal s kalijem (K2O) je bila čezmerna in statistično značilno večja v obravnavanju MT 0-10 cm, kjer je povprečna vsebnost 64,6 mg K2O 100 g^-1 tal; med ostalimi obravnavanji se ni razlikovala in je v povprečju znašala 38,5 mg 100 g^-1 tal. Tudi preskrbljenost s fosforjem (P2O5) je bila čezmerna in največja v obravnavanju MT 0-10 cm (41,5 mg P2O5 100 g^-1 tal). Spodnji globini (10-20 cm) CT in MT se med seboj nista razlikovali, ampak je prišlo do razlik med zgornjima globinama obravnavanj, kjer je bila vsebnost značilno večja v MT. Najmanjša je bila vsebnost v obravnavanju CT 0-10 cm (31,73 mg 100 g^-1 tal).

4.2 TALNE LASTNOSTI V ODVISNOSTI OD OBDELAVE IN VELIKOSTI STRUKTURNIH AGREGATOV

Deleži izbranih velikostnih skupin strukturnih agregatov se med obravnavanji in globinami niso značilno razlikovali (Slika 5). Najmanjši delež pri vseh obravnavanjih so predstavljali najmanjši strukturni agregati. Agregati, manjši od 2 mm, so povprečno predstavljali okoli 10 % skupne mase. Največji delež so predstavljali največji strukturni agregati (4-8 mm). Ti so predstavljali med 60 in 80 % vzorcev pri vseh štirih obravnavanjih. Okoli 20 % oziroma med 12 in 28 % v vseh obravnavanjih so prestavljali strukturni agregati veliki 2-4 mm.

Slika 4: Deleži velikostnih frakcij strukturnih agregatov (<2, 2-4, 4-8 mm) po obravnavanjih (CT in MT) ter po globinah vzorčenja (0-10 cm in 10-20 cm)

V teksturi med izbranimi velikostnimi skupinami strukturnih agregatov nismo določili značilnih razlik. Tekstura vzorcev tal vseh preučevanih velikostnih skupin strukturnih agregatov obeh obravnavanj in globin je bila ilovica (Preglednica 6). Največji delež je predstavljal melj, okoli 40 %. Od tega je večji delež zavzel fini melj. Sledil je pesek, ki je v vseh obravnavanjih predstavljal med 30 in 40 %. Najmanjši je bil delež gline, okoli 20 %.

0% 20% 40% 60% 80% 100%

0-10 10-20 0-10 10-20

CTMT

Delež izbrane velikostne frakcije

Obravnavanje in globina vzorčenja

4-8 mm 2-4 mm <2 mm

Preglednica 5:Teksturni razred in deleži peska, melja in gline v odvisnosti od velikostne frakcije strukturnih agregatov (<2, 2-4, 4-8 mm), globine vzorčenja (0-10 in 10-20 cm) in intenzitete obdelave tal (CT in MT).

Med obravnavanji ni statistično značilnih razlik (Tukeyev HSD test, p < 0,05) Obravna

Med obravnavanji smo ugotovili velike razlike v obstojnosti strukturnih agregatov.

Najmanjši delež obstojnih agregatov, določenih z mokrim sejanjem (Slika 5), je imela frakcija 1-2 mm zgornje globine obravnavanja CT (40 %). Sledili sta obe frakciji spodnje globine obravnavanja CT (49 %); najbolj obstojna v tem obravnavanju je bila frakcija 2-4 mm zgornje globine (57 %). V obravnavanju MT je bila obstojnost vseh frakcij večja v primerjavi s CT (Slika 6). V obravnavanju MT je imela največji delež obstojnih strukturnih agregatov frakcija 2-4 mm v globini 10-20 cm (80 %), najmanjši pa frakcija 1-2 mm globine 0-10 cm (75 %). Pri CT je bila v povprečju najbolj obstojna frakcija 2-4 mm globine 0-10 cm (57 %); najmanj obstojnih agregatov je imela frakcija 1-2 mm te globine (40 %).

Ugotovili smo velike razlike v obstojnosti agregatov znotraj obravnavanj, t. j. med ponovitvami istega obravnavanja. Največji standardni odkloni so bili pri naslednjih obravnavanjih: CT 10-20 cm 1-2 mm (49,2 ± 19,4, MT 0-10 cm 2-4 mm (79,9 ± 16,3) in MT 10-20 cm 1-2 mm (79,6 ± 15,3). Podobne rezultate obstojnosti agregatov kot z mokrim sejanjem smo dobili tudi z metodo po Sekeri (Preglednica 6). Pri CT je po 10 minutah razpadla večina strukturnih agregatov. Pri MT so agregati večinoma le delno razpadli.

Slika 5: Delež obstojnih strukturnih agregatov (%) določenih po metodi mokrega sejanja v odvisnosti od velikostne frakcije strukturnih agregatov (<2, 2-4, 4-8 mm), globine vzorčenja (0-10 in 10-20 cm) in intenzitete obdelave tal (CT in MT)

Preglednica 6: Obstojnost strukturnih agregatov (4-8 mm) glede na obravnavanje (CT in MT) in globino (0-10 in 10-20 cm) vzorčenja določena z metodo po Sekeri

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0-10 10-20 0-10 10-20

CT MT

delež obstojnih agregatov (%)

Obravnavanje in frakcija strukturnih agregatov

1-2 2-4 Frakcija

CT

Ocena 5 5 4 5

MT

Ocena 3 2 2 3

4.2.2 Kemijske lastnosti

Primerjava rezultatov skupnih (nefrakcioniranih) vzorcev tal (Preglednica 4) in talnih vzorcev izbranih velikostnih skupin strukturnih agregatov (Priloga B) je pokazala podoben vpliv intenzitete obdelave tal na kemijske parametre. V vseh velikostnih frakcijah smo ugotovili največjo vsebnost skupnega ogljika in dušika v zgornji globini (0-10 cm) minimalne obdelave (MT). Sledili sta obravnavanji CT 0-10 cm in 10-20 cm; najmanjša je bila vsebnost pri spodnji globini MT.

Slika 6: Vsebnost skupnega ogljika (TC) v odvisnosti od velikostne frakcije strukturnih agregatov (<2, 2-4, 4-8 mm), globine vzorčenja (0-10 in 10-20 cm) in intenzitete obdelave tal (CT in MT)

Vsebnost skupnega ogljika se je gibala med 1,3 in 2,2 % (Slika 8). Statistično značilno večja je bila vsebnost TC v vseh frakcijah obravnavanja MT 0-10, kjer je bila vsebnost med 2,03 in 2,15 %. V ostalih obravnavanjih je bila vsebnost značilno manjša; najmanjša je bila pri obravnavi MT 10-20 cm (1,26 %).

Vpliv intenzitete obdelave na vsebnost topnega organskega ogljika (DOC) ni bil tako izrazit (Slika 7). Največjo povprečna vsebnost DOC je bila v frakciji 2-4 mm MT 0-10 cm 2-4 mm, in sicer 16,14 mg 100 g^-1 tal. Najmanjša povprečna vsebnost DOC je bila določena pri obravnavanju CT 0-10 cm v isti frakciji (10,36 mg 100 g^-1 tal).

0 0,5 1 1,5 2 2,5

<2 2-4 4-8

<2 2-4 4-8

<2 2-4 4-8

<2 2-4 4-8

0-1010-200-1010-20

CTMT

Vsebnost (%)

Obravnavanje, globina in frakcija

VsotaTC

Slika 7: Vsebnost topnega organskega ogljika (DOC) v odvisnosti od velikostne frakcije strukturnih agregatov (<2, 2-4, 4-8 mm), globine vzorčenja (0-10 in 10-20 cm) in intenzitete obdelave tal (CT in MT)

Vsebnost skupnega dušika (TN) je znašala med 0,12 in 0,21 % in se je med obravnavanji statistično značilno razlikovala (Slika 7). Statistično značilno največja je bila v vseh frakcijah MT 0-10 cm; sledila so ostala obravnavanja, ki se med seboj niso značilno razlikovala. Prav tako nismo odkrili razlik med velikostnimi skupinami strukturnih agregatov znotraj obravnav.

0 5 10 15 20 25

<2 2-4 4-8

<2 2-4 4-8

<2 2-4 4-8

<2 2-4 4-8

0-1010-200-1010-20

CTMTObravnavanje, globina in frakcija

VsotaDOC (mg 100 g-1 tal)

Slika 8: Vsebnost skupnega dušika (TN) v odvisnosti od velikostne frakcije strukturnih agregatov (<2, 2-4, 4-8 mm), globine vzorčenja (0-10 in 10-20 cm) in intenzitete obdelave tal (CT in MT)

Topni organski dušik (DON) v vzorcih se je značilno razlikoval med globinama vzorčenja;

večje vsebnosti so bile v globini 0-10 cm v primerjavi z 10-20 cm (Priloga B). Največja vsebnost DON je bila v talnih vzorcih vseh velikostnih frakcij strukturnih agregatov obravnavanja MT 0-10 cm; sledilo je obravnavanje CT 0-10 cm. Obravnavi CT 10-20 cm in MT 10-20 cm sta imeli značilno manjšo vsebnost DON; na tej globini so prevladovale mineralne oblike dušika (Priloga B). Vsebnost nitrata je bila največja pri obravnavi MT 10-20 cm v frakcijah 2-4 mm in 4-8 mm in je znašala 0,18 mg 100 g^-1 tal. Pri CT je bila vsebnost večja v zgornji vzorčeni globini. Vsebnost amonija je bila največja v spodnji globini vzorčenja pri obeh obravnavah obdelave. Spodnji globini sta vsebovali povprečno 3,4 mg 100 g^-1 tal, medtem ko sta zgornji globini vsebovali le med 0,5 in 2 mg 100 g^-1 tal nitrata.

4.2.3 Lastnosti talne mikrobne združbe

Mikrobna biomasa, ki smo jo ocenili s skupno talno DNK, je bila statistično značilno največja v MT 0-10 cm; sledili sta obe globini obravnavanja CT; najmanjša je bila v MT 10-20 cm (Slika 10, Priloga A). Ugotovimo lahko, da mikrobna biomasa sledi vsebnostim skupnega talnega ogljika (Slika 6). Statistično značilnih razlik v vsebnosti skupne talne DNK med velikostnimi frakcijami strukturnih agregatov sicer nismo določili v nobenem od obravnavanj, a so se največje razlike med frakcijami pokazale prav pri obravnavanju MT 0-10 cm. Največja povprečna vsebnost skupne talne DNK je bila v frakciji <2 mm obravnavanja MT 0-10 cm, kar 16,7 µg g^-1 tal , najmanjša pa v obravnavanju MT 10-20 cm prav tako v frakciji <2 mm (5,7 µg g^-1 ).

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25

<2

Slika 9: Vsebnost DNK (µg g ^-1) v vzorcih tal v odvisnosti od velikostne frakcije strukturnih agregatov (<2, 2-4, 4-8 mm), globine vzorčenja (0-10 in 10-20 cm) in intenzitete obdelave tal (CT in MT)

Vpliv obdelave na mikroorganizme se je ponovil tudi pri velikosti splošne mikrobne združbe, ki smo jo spremljali preko kvantifikacije splošnih bakterijskih in krenarhejskih 16S rRNK genov ter glivne ITS regije (Priloga B). Številčnost bakterij v tleh je bila pod vplivom tako obdelave kot globine vzorčenja (Slika 11, Priloga A). Velikost bakterijske združbe je bila v vseh obravnavanjih v primerjavi z glivami in krenarhejami največja. Največje število kopij (1,37 x 10¹⁰ kopij) smo dobili v frakciji <2 mm pri MT 0-10 cm. Od frakcij obravnavanja MT 0-10 cm so se statistično značilno razlikovale vse frakcije obravnavanja MT 10-20 cm. Najmanjše število kopij na gram tal so vsebovali vzorci MT 10-20 cm v frakciji <2 mm (2,81 x 10⁹ kopij).

0 5 10 15 20

0-10 10-20 0-10 10-20

CT MT

Vsebnost DNA v suhi snovi frakcije [µg/g tal]

Obravnavanje in globina 4-8 2-4 <2 Frakcija

Slika 10: Število kopij tarčnega gena 16S rRNK bakterij v odvisnosti od velikostne frakcije strukturnih agregatov (<2, 2-4, 4-8 mm), globine vzorčenja (0-10 in 10-20 cm) in intenzitete obdelave tal (CT in MT)

Številčnost glivne združbe (Slika 12, Priloga A) je bila največja v obravnavanju MT 0-10 cm <2 mm (9,70 x 10⁷ kopij), podobno kot pri bakterijah. Po vsebnosti so sledile ostale frakcije obravnavanja MT 0-10 cm ter frakcije obeh globin obravnavanja CT. Najmanjša je bila združba gliv v frakciji <2 mm pri obeh globinah obravnavanja CT ter pri vseh frakcijah MT 10-20 cm. Enako se številčnost tudi pri glivni združbi med velikostnimi frakcijami strukturnih agregatov znotraj obravnavanj ni razlikovala. Statistično značilne razlike so se pokazale med globinama obravnavanja MT.

Slika 11: Število kopij tarčnega regije ITS gliv v odvisnosti od velikostne frakcije strukturnih agregatov (<2, 2-4, 4-8 mm), globine vzorčenja (0-10 in 10-20 cm) in intenzitete obdelave tal (CT in MT)

Združba krenarhej je bila v primerjavi z bakterijsko in glivno združbo najmanjša (Slika 13, Priloga A). Enako kot pri bakterijah in glivah je bila tudi številčnost krenarhej največja v frakcijah obravnavanja MT 0-10 cm. Največjo številčnost smo določili v frakciji 4-8 mm (2,34 x 10⁸ kopij). Sledila so obravnavanja CT frakcije 2-4 mm pri obeh globinah ter CT 10-20 cm 4-8 mm. Značilne razlike so se pokazale med frakcijami obravnavanja MT 0-10 cm in MT 10-20 cm. Najmanjšo združbo krenarhej smo tako dobili pri obravnavi MT 10-20 cm

<2 mm (4,86 x 10⁷ kopij).

Slika 12: Število kopij tarčnega gena 16S rRNK krenarhej v odvisnosti od velikostne frakcije strukturnih agregatov (<2, 2-4, 4-8 mm), globine vzorčenja (0-10 in 10-20 cm) in intenzitete obdelave tal (CT in MT)

Združbo denitrifikatorskih bakterij (Slika 14, Priloga A), smo določili preko gena nosZII, ki kodira encim N2O reduktazo, ta je odgovoren za zadnji del procesa denitrifikacije in sicer redukcijo N2O do N2. Podobno kot bakterijska, je bila združba denitrifikatorjev največja v frakciji <2 mm obravnavanja MT 0-10 cm. Sledile so frakcije obravnavanja CT 0-10 cm ter 10-20 cm; najmanjše število kopij smo dobili pri obravnavanju MT 10-20 cm. Frakcije obravnavanj MT 0-10 cm in MT 10-20 cm so se statistično značilno razlikovale.

Denitrifikatorji so predstavljali okoli 0,5 % bakterijske združbe v zgornji globini (0-10 cm) obeh obravnavanj obdelave in okoli 0,4 % v spodnji globini.

Slika 13: Število kopij tarčnega gena nosZII v odvisnosti od velikostne frakcije strukturnih agregatov (<2, 2-4, 4-8 mm), globine vzorčenja (0-10 in 10-20 cm) in intenzitete obdelave tal (CT in MT)

5 RAZPRAVA

Vsebnost organske snovi v tleh je pod močnim vplivom intenzitete obdelave in je ključni dejavnik, ki spreminja sestavo in velikost talne mikrobne združbe. Hkrati vsebnost organske snovi in mikrobna združba tal vplivata na formacijo in obstojnost strukturnih agregatov (Belmonte in sod., 2018). To lahko potrdimo tudi z rezultati naše študije, saj smo ugotovili, da so tla po 20 letih minimalne obdelave v zgornjih 10 cm vsebovala več skupnega ogljika, imela večjo združbo bakterij, gliv in arhej ter bolj obstojne strukturne agregate v primerjavi s konvencionalnim oranjem.

5.1 VPLIV OBDELAVE NA STRUKTURO TAL 5.1.1 Velikost strukturnih agregatov

V naši študiji nismo ugotovili vpliva intenzitete obdelave na deleže velikostnih frakcij strukturnih agregatov (Slika 5, Priloga C 1), kar je v nasprotju z rezultati nekaterih drugih avtorjev, ki poročajo o večjem deležu makroagregatov tako pri minimalni obdelavi kot pri direktni setvi brez obdelave (no-till) (Helgason in sod., 2010; Chellapa in sod., 2021; Zhang in sod., 2018). Obravnavani poskusi, med katerimi so tako krajši kot enako dolgoročni poskusi kot naš, so preučevali vplive tako na teksturno lažja kot težja tla. Vsi pa so v obravnavanju z večjim deležem makroagregatov ugotovili večjo vsebnost organske snovi.

Kljub značilnim razlikam v vsebnosti skupnega ogljika (Slika 6, Priloga B), tako v skupnih vzorcih kot v talnih vzorcih izbranih velikostnih skupin strukturnih agregatov v MT 0-10 cm, se razlike v porazdelitvi strukturnih agregatov v naši študiji niso pokazale. Možen vzrok je lahko tudi uporabljena metoda frakcionacije strukturnih agregatov. Zgoraj navedeni avtorji so namreč za ločevanje po frakcijah uporabili metodo mokrega sejanja.

Muruganandam in sod. (2009), ki so, podobno kot mi, frakcije ločili s suhim sejanjem prav tako niso zaznali razlik v deležu frakcij med različnimi intenzitetami obdelave.

Zgoraj navedeni avtorji so v obravnavanjih z večjim deležem makroagregatov določili tudi večjo vsebnost organske snovi. Zhao in sod. (2021) ter Li in sod. (2019) so hkrati preučevali intenziteto obdelave tal ter dodatke organske snovi tlom. Ugotovili so, da se ob dodatku organske snovi učinek zmanjšane intenzitete obdelave izniči in zato razlik v deležu makroagregatov med obema intenzitetama obdelave tal niso odkrili.

5.1.2 Obstojnost strukturnih agregatov

Zmanjšana intenziteta obdelave je s povečanjem vsebnosti organske snovi izboljšala obstojnost strukturnih agregatov. Podobno kot v našem poskusu (Slika 5, Priloga C 2)se je v poskusu Rahmatija in sod. (2020) izkazalo, da je zmanjšana intenziteta obdelave povečala delež obstojnih strukturnih agregatov. Povečano obstojnost so pri zmanjšani intenziteti

obdelave opazili tudi Guo in sod. (2020), Kaurin in sod. (2015), Murugan in sod. (2019) in Alvarez in Steinbach. (2019). V nedavni meta-analizi se je izkazalo, da je zaradi zmanjšane intenzitete obdelave tal obstojnost strukturnih agregatov v povprečju večja kar za 31 % (Page in sod., 2020). Naši rezultati nakazujejo na povečanje za nekje med 20 in 30 odstotnih točk v obstojnosti agregatov pri minimalni obdelavi.

Pogosto oranje in posledično zmanjševanje vsebnosti organske snovi v tleh močno vplivata na obstojnost strukturnih agregatov (Plaster, 2009). Za tvorbo strukturnih agregatov sta predlagani dve teoriji, in sicer da makroagregati nastajajo pod vplivom mikrobne aktivnosti, kjer mikroagregate mikrobi povezujejo v večje tvorbe (Tisdall in Oades, 1982) oziroma kot je predlagal Oades (1984), da najprej nastajajo makroagregati, ki nato pod vplivom zunanjih dejavnikov, kot je intenzivna obdelava, razpadajo na mikroagregate (Guo in sod., 2020).

Toda strukturni agregati so ne glede na njihov nastanek podvrženi razpadanju zaradi obdelave (dos Reis Ferreira in sod., 2012).

Zmanjšana intenziteta obdelave tal preko večje vsebnosti organske snovi in obstojnosti strukturnih agregatov vpliva še na izboljšanje drugih fizikalnih in bioloških lastnosti tal. To so boljša infiltracija vode in večja poroznost, večja odpornost na vodno in vetrno erozijo, boljša fizična zaščita organske snovi znotraj agregatov ter večja pestrost habitatov za talne mikroorganizme (Page in sod., 2020; Zhang in sod., 2018).

5.1.3 Sestava izbranih velikostnih skupin strukturnih agregatov 5.1.3.1 Organska snov

Podobno kot kažejo rezultati naše študije (Slika 6, Priloga B) tudi številni drugi avtorji poročajo, da zmanjšana intenziteta obdelave tal poveča vsebnost organske snovi v zgornji plasti tal (Guo in sod., 2020; Rahmati in sod., 2020; Murugan in sod., 2019; Zhang in sod., 2018; Gonzalez-Chavez in sod., 2010; Helgason in sod., 2010). Značilno stratifikacijo organske snovi so opazili tudi Bu in sod. (2020) ter Niu in sod. (2019), ki pa med konvencionalnim oranjem in minimalno obdelavo tal niso opazili razlik v vsebnosti organske snovi pri vzorčenju do globine oranja. Zanimivo so Bu in sod. (2020) za razliko od nas, odkrili večjo vsebnost skupnega ogljika in dušika v makroagregatih minimalne obdelave v primerjavi z oranjem.

Z globalno meta-analizo 95 poskusov obdelave so Li in sod. (2021) potrdili tako naše kot prej navedene rezultate. V primerjavi s konvencionalnim oranjem je zmanjšana intenziteta obdelave povečala še vsebnost nekaterih drugih oblik organske snovi v tleh. Poleg skupnega ogljika smo v naši študiji analizirali tudi topni organski ogljik, ki je ena od oblik organske snovi, vendar pa se vpliv obdelave na njeno vsebnost ni pokazal (Slika 7, Priloga B). Na dinamiko sprememb v vsebnosti organske snovi poleg obdelave tal vplivata tudi talni tip in

klimatske razmere. Pri obsegu spremembe sta pomemben časovni okvir zmanjšanje intenzitete obdelave ter globina vzorčenja (Li in sod., 2021).

5.1.3.2 Mikrobna združba

Mikrobna združba tal je bila značilno večja v zgornji globini minimalne obdelave v primerjavi s konvencionalnim oranjem (Slika 9, Priloga A). S qPCR pristopom smo ocenili tako aktivne kot potencialno aktivne in dormantne mikroorganizme v tleh. V neporušenih vzorcih tal, ki smo jih uporabili za določanje združb, aktivni mikroorganizmi predstavljajo med 0,1 in 2 % oziroma do največ 5 % skupne mikrobne biomase. Potencialno aktivni organizmi predstavljajo največji del, in sicer med 10 in 60 % biomase (Blagodatskaya in Kuzyakov, 2013).

Bu in sod. (2020) navajajo, da sta velikost populacije mikrobov in taksonomska raznolikost združbe pozitivno korelirani s povečanimi vsebnostmi organskega ogljika in dušika v zgornjih plasteh tal pri minimalni obdelavi. To sovpada tudi z rezultati naše študije, saj smo tako pri skupni vsebnosti ogljika kot tudi pri določanju vsebnosti mikrobne biomase opazili povečanje v zgornji globini minimalne obdelave.

Vpliv zmanjšane intenzitete obdelave se je pokazal kot povečana biomasa in vrstna raznolikost mikrobne združbe tudi v poskusu Gonzalez-Chavez in sod. (2010); enako povečanje so v makroagregatih zabeležili tudi Bu in sod. (2020) ter Murugan in sod. (2019).

Slednji so poročali še o večjem deležu glivne biomase in mikrobnih ostankov v organski snovi. Povečanje glivne združbe Helgason in sod. (2010) v obstojnejših makroagregatih povezujejo z vlogo mikrobnih eksudatov in ostankov pri stabilizaciji strukturnih makroagregatov. V naši študiji kljub večji vsebnosti organske snovi in boljši obstojnosti

Slednji so poročali še o večjem deležu glivne biomase in mikrobnih ostankov v organski snovi. Povečanje glivne združbe Helgason in sod. (2010) v obstojnejših makroagregatih povezujejo z vlogo mikrobnih eksudatov in ostankov pri stabilizaciji strukturnih makroagregatov. V naši študiji kljub večji vsebnosti organske snovi in boljši obstojnosti

In document SESTAVA TALNE MIKROBNE ZDRUŽBE V ODVISNOSTI OD VELIKOSTI STRUKTURNIH AGREGATOV IN OBDELAVE TAL (Strani 25-0)