Soil biochemical and microbial indices in wet tropical forests: Effects of deforestation and cultivation

• Published in: Journal of plant nutrition and soil science Vol. 167; no. 1; pp. 24 - 32
• Main Authors: Dinesh, R., Ghoshal Chaudhuri, S., Sheeja, T. E.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Weinheim WILEY-VCH Verlag 01.02.2004; WILEY‐VCH Verlag; Wiley
• Subjects: adenylates; Agronomy. Soil science and plant productions; Biological and medical sciences; deforestation; Fundamental and applied biological sciences. Psychology; soil biochemical properties; soil enzymes; soil microbial activity; wet tropical forests; Deforestation; Soils; wet tropical forests; soil enzymes; Tropical forest; soil biochemical properties; Soil plant relation; adenylates; soil microbial activity
• ISSN: 1436-8730; 1522-2624
• DOI: 10.1002/jpln.200321254

Little information is available about the long‐term effects of deforestation and cultivation on biochemical and microbial properties in wet tropical forest soils. In this study, we evaluated the general and specific biochemical properties of soils under evergreen, semi‐evergreen, and moist deciduous forests and adjacent plantations of coconut, arecanut, and rubber, established by clear felling portions of these forests. We also examined the effects of change in land use on microbial indices and their interrelationships in soils. Significant differences between the sites occurred for the biochemical properties reflecting soil microbial activity. Microbial biomass C, biomass N, soil respiration, N mineralization capacity, ergosterol, levels of adenylates (ATP, AMP, ADP), and activities of dehydrogenase and catalase were, in general, significantly higher under the forests than under the plantations. Likewise, the activities of various hydrolytic enzymes such as acid phosphomonoesterase, phosphodiesterase, casein‐protease, BAA‐protease, β‐glucosidase, CM‐cellulase, invertase, urease, and arylsulfatase were significantly higher in the forest soils which suggested that deforestation and cultivation markedly reduced microbial activity, enzyme synthesis and accumulation due to decreased C turnover and nutrient availability. While the ratios of microbial biomass C : N and microbial biomass C : organic C did not vary significantly between the sites, the ratios of ergosterol : biomass C and ATP : biomass C, qCO2 and AEC (Adenylate Energy Charge) levels were significantly higher in the forest sites indicating high energy requirements of soil microbes at these sites. Biochemische und mikrobiologische Indizes in Böden feuchter Tropenwälder: Auswirkungen von Rodung und Inkulturnahme Über die langfristigen Auswirkungen von Waldrodung und Kultivierung auf die biochemischen und mikrobiellen Eigenschaften von Waldböden der feuchten Tropen ist wenig bekannt. In dieser Arbeit untersuchten wir die allgemeinen und speziellen biochemischen Bodeneigenschaften unter immergrünen, halb‐immergrünen und feuchten Laubwäldern und unmittelbar benachbarten Plantagen von Kokosnuss, Arekanuss und Gummi, die auf Rodungsflächen dieser Wälder angelegt sind. Außerdem untersuchten wir die Auswirkungen dieser Landnutzungsänderungen auf mikrobiologische Indizes und entsprechende Wechselbeziehungen in den Böden. Zwischen den Standorten zeigten sich signifikante Unterschiede hinsichtlich der biochemischen Eigenschaften, welche die mikrobielle Aktivität im Boden widerspiegeln. Die Gehalte an C und N in der mikrobiellen Biomasse, Bodenatmung, N‐Mineralisationskapazität, Ergosterol, Adenylatgehalte (ATP, AMP, ADP) sowie die Dehydrogenase‐ bzw. Katalaseaktivitäten waren im allgemeinen auf den Waldstandorten signifikant höher als in den Plantagen. In gleicher Weise waren die Aktivitäten verschiedener hydrolytischer Enzyme wie saure Phosphomonoesterase, Phosphodiesterase, Casein‐Protease, BAA‐Protease, β‐Glucosidase, CM‐Cellulase, Invertase, Urease und Arylsulfatase in den Waldböden signifikant höher. Dies legt nahe, dass nach Waldrodung und Inkulturnahme wegen geringerer C‐Umsätze und Nährstoffverfügbarkeit die mikrobielle Aktivität, Enzymaktivität, Enzymsynthese und ‐akkumulation deutlich herabgesetzt ist. Während die Verhältnisse Cmik : N und Cmik : Corg zwischen den Standorten kaum variierte, waren die Verhältnisse Ergosterol : Cmik und ATP : Cmik sowie die Höhe von qCO2 and AEC (Adenylate Energy Charge) unter Wald signifikant höher. Dies ist ein Hinweis auf die hohen Energieansprüche der Bodenmikroorganismen an diesen Standorten.