The present paper describes partial results of the study on the activities of microbes in the soil of Quercus mongolica forest from July, 1994 to April, 1995. To determine the relationship between structure and function of soil microbial ecosystem, the author investigated the seasonal change of physical environmental factors, microbial population and soil enzyme activities. The changes of pH was not significant and the temperature of surface soil was 2℃ higher than lower soil through out the year. Moisture contents (%) of soil samples ranged from 7.64% to 42.11%. However, soils of site 3 at Mt. Komdan in which vegetation is successional have higher moisture content than the others. The bacterial population increased in summer, but continuously decreased in autumn and winter, and then reincreased again in spring. Bacterial population of surface soil was higher than those of 30 cm depth all the year round. Dehydrogenase activity (DHA) was about two-fold higher throughout in surface soil compared to those of lower soil. And the correlation coefficient between DHA and bacterial population size was 0,713, It was suggested that DHA could be used as a primary index of soil microbial population and activity in soil ecosystem.
Kim, Sung-Hyun;Jung, Soo-Hyun;Kang, Ho-Jung;Lee, In-Sook
Journal of Ecology and Environment
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제33권2호
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pp.133-139
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2010
Atmospheric $CO_2$ concentrations have increased exponentially over the last century and, if continued, are expected to have significant effects on plants and soil. In this study, we investigated the effects of elevated $CO_2$ on the growth of Pinus densiflora seedling and microbial activity in soil. Three-year-old pine seedlings were exposed to ambient as well as elevated levels of $CO_2$ (380 and 760 ppmv, respectively). Growth rates and C:N ratios of the pine seedlings were also determined. Dissolved organic carbon content, phenolic compound content, and microbial activity were measured in bulk soil and rhizosphere soil. The results show that elevated $CO_2$ significantly increased the root dry weight of pine seedling. In addition, overall N content decreased, which increased the C:N ratio in pine needles. Elevated $CO_2$ decreased soil moisture, nitrate concentration, and the concentration of soil phenolic compounds. In contrast, soil enzymatic activities were increased in rhizosphere soil, including ${\beta}$-glucosidase, N-acetylglucosaminidase and phosphatase enzyme activities. In conclusion, elevated $CO_2$ concentrations caused distinct changes in soil chemistry and microbiology.
This study was carried out to investigate to determine seasonal variation of dehydrogenase activity, phosphatase activity, adenosine tri-phosphate content and some physicochemical properties, such as soil pH, moisture content, organic matter and several heavy metal concentrations from Apr. 1997 to jan. 1998 in Pinus densiflora and Quercus mongolica forest in Mt. Nam, to explain a relationship between enzyme activity and the soil factors. There were ranges of 4.03-4.65 in soil pH, 18.65-51.09% in moisture content and 6.69-95.95% in orgainc matter. The organic matter content decreased with soil horizon, showing the higher values in Q. mongolica forest. In comparison to the results of Kawngneung site as control area, there were slightly differences due to a development level of forest ecosystem and microbial degradation of organic matter. The heavy metal concentrations showed 32.50-75.55 ${\mu}g/g$ in Cu, 69.33-134.84 ${\mu}g/g$ in Zn, 57.02-150.32 ${\mu}g/g$ in Pb, and 0.36-1.00 ${\mu}g/g$ in Mt. Nam. These values are higher than in Kwangneung site because of long-term exposure to air pollutants from central city. On the other hand, ATP contents in Mt. Nam were lower than in Kawngneung site in relation to soil organic matter, moisture content and relatively high heavy metal concentrations. ATP contents per soil weight was largest in F+H layer and in spring time of other seasons. Dehydrogenase activity as an index of soil microbial activity had a ranges of 170.67-1,221.66 ${\mu}g$ TPF/g that showed lower values than in Kawngneung site. However, phophatase activity had a contray tendency due to P fertilization for a continuous management. Those values increased through spring to a maximum in the summer and fall in autumn. This is basically caused by metabolic state of soil on the biological activity and several and several factors, such as aeration, soil temperature, vegetation and microflora.
Soil microbes perform crucial roles in the nutrient cycles of forest ecosystems, by effecting the decomposition of organic matter. Enzyme activities have been used to evaluate decomposition rates, as well as microbial activities. The principal objectives of this study were to determine the activities of different soil enzymes, to compare enzyme activities at different elevations, and to elucidate the most important controlling variables for enzyme activities. We conducted a field survey at three sites in Mt. Jumbong on a monthly basis from May, 2004 to September, 2005. Enzyme activities did not change substantially over different seasons. However, the spatial differences were distinct; the lowest elevation site evidenced the lowest levels of enzyme activity. Soils at the lowest elevation were nutrient-depleted soils, and enzyme activities appeared to be affected by precipitation and temperature. However, enzyme activities in fertile soils at high elevations were associated with nutrients and organic matter. The enzyme activities detected in this study differed significantly at the three elevations, and their controlling variables also evidenced different factors.
The effect of soil damage on the physicochemical characteristics and activity of the soil microbial community is not well known. This study investigates this relationship by analyzing 11 soil samples collected from various points of soil damage across Gyeonggi-do. Soil damage resulted from forest fires, landslides, and development areas, with their impacts most severe on the topsoil layer (0-30 cm). Dehydrogenase and β-glucosidase activities were notably higher at locations damaged by forest fires compared to other sites. While enzyme activities in soils influenced by landslides and development areas were relatively low, sites with a pollution history exhibited elevated dehydrogenase activity, likely due to past microbial response to the pollution. Additionally, an assessment of carbon substrate usability by soil microorganisms indicated higher substrate availability in areas impacted by forest fires, contrasting with lower availability in landslide and development sites. Statistical analysis revealed a positive correlation between organic content of sand and clay and microbial activity. These findings provide valuable insights into soil damage and associated restoration research, as well as management strategies.
In the present study, long-term heavy metals (HMs) contaminated soil samples from a well-known Pb/Zn smelting area in the southwest of China were collected, and physicochemical and biological characteristics of these samples were evaluated. Soil samples contained different concentrations of HMs, namely Pb, Zn, Cu, and Cd. Enzyme activity analyses combined with microcalorimetric analysis were used for soil microbial activity evaluation. Results showed that two soil samples, containing almost the highest concentrations of HMs, also shared the greatest microbial activities. Based on correlation coefficient analysis, high microbial activity in heavily HMs contaminated soil might be due to the high contents of soil organic matter and available phosphorus in these samples. High-throughput sequencing technique was used for microbial community structure analysis. High abundance of genera Sphingomonas and Thiobacillus were also observed in these two heavily contaminated soils, suggesting that bacteria belonging to these two genera might be further isolated from these contaminated soils and applied for future studies of HMs remediation. Results of present study would contribute to the evaluation of microbial communities and isolation of microbial resources to remediate HMs pollution.
We investigated the effect of Pb uptake by Pinus densiflora and the Pb fraction in forest soil. We also investigated the change in soil physicochemical characteristics, microbial activity, and root exudates of Pinus densiflora in Pb-contaminated soils. Three-year-old pine seedlings were exposed to 500 mg/kg Pb for 12 months. The metal fractions were measured using sequential extraction procedures. Additionally, factors that affect solubility (three soil enzyme activities and amino acids of root exudate compounds) were also determined. The results showed that Pb contamination significantly decreased enzyme activities due to soil characteristics. In addition, organic matter, nitrate content, and Pb concentration were time dependent. The results indicate that changes in the Pb fraction affected Pb uptake by pine trees due to an increase in the exchangeable Pb fraction. The concentrations of organic acids were higher in Pb-spiked soil than those in control soil. Higher rhizosphere concentrations of oxalic acid resulted in increased Pb uptake from the soil. These results suggest that pine trees can change soil properties using root exudates due to differences in the metal fraction.
Dextranase produced by Flavobacterium multivorum HL-1 isolated from soil were characterized. Optimum growth condition for the production of the enzyme by the strain appeared to be at the 1.0% concentration of dextran. When NH$_{4}$N0$_{3}$ and beef extract was added to the culture media, the enzyme activity increased upto 570 and 680 units per ml respectively, and other nitrogen sources did not increase the activity. Urea, casamino acid, (NH$_{4}$)$_{2}$SO$_{4}$ and KNO$_{3}$ inhibited the activity. In the presence of Mg^{2+} in culture media, the enzyme activity increased 124%, but its activity was inhibited in the presences of Ca$^{2+}$, Co2$^{2+}$, Hg^{2+} and Zn$^{2+}$ . The optimum temperature for the enzyme activity was 45-55$\CIRC$C . In the ranges of pH 4 to 10, the activity of the enzyme appeared approximately similar.
Aspergillus flavus K-03 isolated from poultry forming soil in Korea was studied for its ability to produce extracellular proteases on basal medium containing 2%(w/v) chicken feathers. The fungus was observed to be a potent producer of such enzymes. Keratinolytic enzyme secretion was the best at 15 days of incubation period at pH 9 and temperature $40^{\circ}C$. No relationship existed between the enzyme yield and increase of biomass. Enzyme production was suppressed by exogenous sugars in descending order arabinose>maltose>mannose>fructose. But glucose did not influence the enzyme activity. The keratinolytic enzyme released by the fungus demonstrated the ability to decompose keratin substrates as chicken feather when exogenous glucose was present. The keratinolytic activity was inhibited by $HgCl_2$ and serine-protease inhibitors such as phenymethylsulfonyl fluoride(100%), chymostain(88%), crystalline soybean trypsin inhibtor(80%), antipain(45%) and aprotinin(40%), and was not by cystein-protease and aspartyl-protease inhibitors. The enzyme activity is only partially inhibited by metallo-protease inhibitor. Thus, the enzyme secreted by A. flavus K-03 belongs to the alkaline serine-type protease.
Kim, Sunghyun;Sin, Hyunjoo;Lee, Sooyeon;Lee, Insook
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제23권9호
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pp.1279-1286
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2013
Particle size and metal species are important to both soil microbial toxicity and phytotoxicity in the soil ecosystem. The effects of CuO and ZnO nanoparticles (NPs) and microparticles (MPs) on soil microbial toxicity, phytotoxicity, and bioaccumulation in two crops (Cucumis sativus and Zea mays) were estimated in a soil microcosm. In the microcosm system, soil was artificially contaminated with 1,000 mg/kg CuO and ZnO NPs and MPs. After 15 days, we compared the microbial toxicity and phytotoxicity by particle size. In addition, C. sativus and Z. mays were cultivated in soils treated with CuO NPs and ZnO NPs, after which the treatment effects on bioaccumulation were evaluated. NPs were more toxic than MPs to microbes and plants in the soil ecosystem. We found that the soil enzyme activity and plant biomass were inhibited to the greatest extent by CuO NPs. However, in a Biolog test, substrate utilization patterns were more dependent upon metal type than particle size. Another finding indicated that the metal NP uptake amounts of plants depend on the plant species. In the comparison between C. sativus and Z. mays, the accumulation of Cu and Zn by C. sativus was noticeably higher. These findings show that metal oxide NPs may negatively impact soil bacteria and plants. In addition, the accumulation patterns of NPs depend on the plant species.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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