Ферментативная активность конструктоземов в условиях степной зоны

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведена оценка ферментативной активности конструктоземов на второй год их функционирования на базе “Экспериментального стационара по изучению почвенных конструкций” в Ботаническом саду Южного федерального университета (г. Ростов-на-Дону). На стационаре имеется 15 автономных площадок, на которых представлены 5 различных вариантов почвенных конструкций, созданных на основе песка, гумусово-аккумулятивных горизонтов чернозема, лёссовидного суглинка и верхового торфа. Эти субстраты традиционно используются для задач озеленения и благоустройства в городах степной зоны. В качестве фоновой почвы изучали чернозем миграционно-сегрегационный (Haplic Chernozem), расположенный на плакорном участке в 600 м от стационара. Для почвенных конструкций и фона изучена активность дегидрогеназы, фосфатазы, каталазы, β-глюкозидазы и интенсивность гидролиза флуоресцеина диацетата (ФДА). Наиболее информативными, подчеркивающими особенности конструктоземов, оказались активность β-глюкозидазы, каталазы, фосфатазы и интенсивность гидролиза ФДА. Показатели ферментативной активности позволяют оценить устойчивость, интенсивность и направленность биохимических процессов, протекающих в конструктоземах. Активность ферментов зависит от используемых при конструировании субстратов и их сочетания, мощности и последовательности горизонтов. Ряд конструктоземов по уровню активности ферментов приближается к природному зональному аналогу (фон), что может свидетельствовать об устойчивости функционирования и способности выполнять экологические функции в климатических условиях Ростовской области.

Об авторах

Е. В. Даденко

Научно-технологический университет “Сириус”; Южный федеральный университет

Email: 2s-t@mail.ru

Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского

Россия, Олимпийский пр., 1, Федеральная территория Сириус, 354340; пр-т Стачки, 194/1, Ростов-на-Дону, 344006

C. Н. Горбов

Научно-технологический университет “Сириус”; Южный федеральный университет

Email: 2s-t@mail.ru

Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского

Россия, Олимпийский пр., 1, Федеральная территория Сириус, 354340; пр-т Стачки, 194/1, Ростов-на-Дону, 344006

С. С. Тагивердиев

Научно-технологический университет “Сириус”; Южный федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: 2s-t@mail.ru

Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского

Россия, Олимпийский пр., 1, Федеральная территория Сириус, 354340; пр-т Стачки, 194/1, Ростов-на-Дону, 344006

П. Н. Скрипников

Научно-технологический университет “Сириус”; Южный федеральный университет

Email: 2s-t@mail.ru

Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского

Россия, Олимпийский пр., 1, Федеральная территория Сириус, 354340; пр-т Стачки, 194/1, Ростов-на-Дону, 344006

Список литературы

  1. Ананьева Н.Д., Иващенко К.В., Сушко С.В. Микробные показатели городских почв и их роль в оценке экосистемных сервисов // Почвоведение. 2021. № 10. С. 1231–1246. https://doi.org/10.31857/S0032180X21100038
  2. Горбов С.Н. Генезис, классификация и экологическая роль городских почв Европейской части Юга России (на примере Ростовской агломерации). Дис. … докт. биол. наук. М., 2018. 488 с.
  3. Горбов С.Н., Васенев В.И., Минаева Е.Н., Тагивердиев С.С., Скрипников П.Н., Безуглова О.С. Краткосрочная динамика эмиссии СО2 и содержания углерода в городских почвенных конструкциях степной зоны // Почвоведение. 2023. № 9. С. 1103–1115. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600282
  4. Даденко Е.В., Денисова Т.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Оценка применимости показателей ферментативной активности в биодиагностике и мониторинге почв // Поволжский экологический журнал. 2013. № 4. С. 385–393.
  5. Даденко Е.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Методы определения ферментативной активности почв. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2021. 176 с.
  6. Даденко Е.В., Мясникова М.А., Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Биологическая активность чернозема обыкновенного при длительном использовании под пашню // Почвоведение. 2014. № 6. С. 724–733. https://doi.org/10.7868/S0032180X14060021
  7. Денисова Т.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. Влияние гамма-излучения на биологические свойства почвы (на примере чернозема обыкновенного) // Почвоведение. 2005. № 7. С. 877–881.
  8. Инишева Л.И., Ивлева С.Н., Щербакова Т.А. Руководство по определению ферментативной активности торфяных почв и торфов. Томск: Изд-во том. ун-та, 2002. 119 с.
  9. Инишева Л.И., Порохина Е.В., Головченко А.В. Биохимическая активность торфов различного генезиса // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2024. № 54. С. 5–16. https://doi.org/10.26898/0370-8799-2024-5-1
  10. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Акименко Ю.В., Даденко Е.В. Методы диагностики наземных экосистем. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2016. 356 с.
  11. Казеев К.Ш., Лосева Е.С., Боровикова Л.Г., Колесников С.И. Влияние загрязнения современными пестицидами на биологическую активность чернозема обыкновенного // Агрохимия. 2010. № 11. С. 39–44.
  12. Казеев К.Ш., Трушков А.В., Одабашян М.Ю., Колесников С.И. Постагрогенное изменение ферментативной активности и содержания органического углерода чернозема в первые 3 года залежного режима // Почвоведение. 2020. № 7. С. 901–910. https://doi.org/10.31857/S0032180X20070059
  13. Каширская Н.Н., Плеханова Л.Н., Чернышева Е.В., Ельцов М.В., Удальцов С.Н., Борисов А.В. Пространственно-временные особенности фосфатазной активности естественных и антропогенно-преобразованных почв // Почвоведение. 2020. № 1. С. 89–101. https://doi.org/10.31857/S0032180X20010098
  14. Приходько В.Д., Казеев К.Ш., Вилкова В.В., Нижельский М.С., Колесников С.И. Изменение активности ферментов в постпирогенных почвах // Почвоведение. 2023. № 1. С. 118–128. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600743
  15. Пуртова Л.Н, Тимофеева Я.О. Изучение некоторых свойств и активности каталазы агротемногумусовых подбелов при различных видах агротехнического воздействия // Почвоведение. 2022. № 10. С. 1277–1289. https://doi.org/10.31857/S0032180X22100136
  16. Тимошенко А.Н., Колесников С.И., Кабакова В.С., Евстегнеева Н.А., Минникова Т.В., Казеев К.Ш., Минкина Т.М. Оценка устойчивости почв к загрязнению наночастицами платины методами биодиагностики // Почвоведение. 2023. № 8. С. 997–1006. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600221
  17. Якушев А.В., Матышак Г.В., Тархов М.О., Качалкин А.В., Сефилян А.Р., Петров Д.Г. Микробиологические особенности почв торфяных пятен бугристых торфяников севера Западной Сибири // Почвоведение. 2019. № 9. С. 1070–1080. https://doi.org/10.1134/S0032180X19090119
  18. Alef K., Nannipieri P. Methods in applied soil microbiology and biochemistry, London: Academic Press. 1995. 576 p.
  19. Daunoras J., Kačergius A., Gudiukaitė R. Role of Soil Microbiota Enzymes in Soil Health and Activity Changes Depending on Climate Change and the Type of Soil Ecosystem // Biology. 2024. V. 13. P. 85. https://doi.org/10.3390/biology13020085
  20. De Almeida R.F., Naves E.R., da Mota R.P. Soil quality: Enzymatic activity of soil β-glucosidase // Glob. J. Agric. Res. Rev. 2015. V. 3. P. 146–450.
  21. Deeb M., Groffman P.M., Blouin M., Egendorf S.P., Vergnes A., Vasenev V., Cao D.L., Walsh5 D., Morin T., Séré G. Using constructed soils for green infrastructure –challenges and limitations // Soil. 2020. V. 6. P. 413–434. https://doi.org/10.5194/soil-6-413-2020
  22. Dick R.P. Soil enzyme activities as indicators of soil quality // Soil Sci. Soc. Am. J. 1997. V. 58. P. 107–124.
  23. Dvornikov Y.A., Vasenev V.I., Romzaykina O.N., Grigorieva V.E., Litvinov Y.A., Gorbov S.N., Dolgikh A.V., Korneykova M.V., Gosse D.D. Projecting the urbanization effect on soil organic carbon stocks in polar and steppe areas of European Russia by remote sensing // Geoderma. 2021. V. 399. P. 115039. https://doi.org/10.1016/j.geoderma
  24. García-Gil J.C., Plaza C., Soler-Rovira P., Polo A. Long-Term effects of municipal solid waste compost application on soil enzyme activities and microbial biomass // Soil Biol. Biochem. 2000. V. 32. P. 1907–1913. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(00)00165-6
  25. Gianfreda L., Ruggiero P. Enzyme activities in soil // In Nucleic Acids and Proteins in Soil. Berlin: Springer, 2006. P. 20–25.
  26. Gómez-Brandón M., Herbón C., Probst M., Fornasier F., Barral M.T., Paradelo R. Influence of land use on the microbiological properties of urban soils // Appl. Soil Ecol. 2022. V. 175. P. 104452. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2022.104452
  27. Ivashchenko K., Lepore E., Vasenev V., Ananyeva N., Demina S., Khabibullina F., Vaseneva I., Selezneva A., Dolgikh A., Sushko S. et al. Assessing soil-like materials for ecosystem services provided by constructed Technosols // Land. 2021. V. 10. P. 1185. https://doi.org/10.3390/land10111185
  28. Karaca A., Cema C.C., Turgay O.C., Kizilkaya R. Soil enzymes as indicator of soil quality // Soil Enzymology, Soil Biology. Berlin: Springer, 2011. P. 119–148.
  29. Kramer S., Marhan S., Haslwimmer H., Ruess L., Kandeler E. Temporal variation in surface and subsoil abundance and function of the soil microbial community in an arable soil // Soil Biol. Biochem. 2013. V. 61. P. 76–85. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2013.02.006
  30. Kuzyakov Y., Razavi B.S. Photosynthesis controls of rhizosphere respiration and organic matter decomposition // Soil Biol. Biochem. 2021. V. 135. P. 343–360. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2019.05.011
  31. Ma X., Mason-Jones K., Liu Y., Blagodatskaya E., Kuzyakov Y., Guber A., Dippold M. A. et al. Coupling zymography with pH mapping reveals a shift in lupine phosphorus acquisition strategy driven by cluster roots // Soil Biol. Biochem. 2019. V. 135. P. 420–428. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2019.06.001
  32. Margalef O., Sardans J., Fernández-Martínez M., Molowny-Horas R., Janssens I.A., Ciais P., Goll D., Richter A., Obersteiner M., Asensio D., Peñuelas J. Global patterns of phosphatase activity in natural soils // Scientific Reports. 2017. V. 7. P. 1337. https://doi.org/10.1038/s41598-017-01418-8
  33. Nakayama M., Tateno R. Rhizosphere effects on soil extracellular enzymatic activity and microbial abundance during the low-temperature dormant season in a northern hardwood forest // Rhizosphere. 2022. V. 21. P. 100465. https://doi.org/10.1016/j.rhisph.2021.100465
  34. Nannipieri P., Giagnoni L., Landi L., Renella G. Role of Phosphatase Enzymes in Soil // Phosphorus in Action. Soil Biology. Berlin: Springer Press, 2011. V. 26. P. 215–243. https://doi.org/10.1007/978-3-642-15271-9_9
  35. Schinner F., Ohlinger R., Margesin R. Methods in Soil Biology. Berlin: Springer Press, 1996. 426 p.
  36. Schnurer J., Rosswall T. Fluorescein diacetate hydrolysis as a measure of total microbial activity in soil and litter // Appl. Environ. Microbiol. 1982. V. 43. P. 1256–1261. https://doi.org/ 10.1128/aem.43.6.1256-1261.1982
  37. Singh B.K., Munro S., Potts J.M., Millard P. // Influence of grass species and soil type on rhizosphere microbial community structure in grassland soils. Appl. Soil Ecology. 2007. V. 36. P. 147–155. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2007.01.004
  38. Stone M.M., Plante A.F. Changes in phosphatase kinetics with soil depth across a variable tropical landscape // Soil Biol. Biochem. 2014. V. 71. P. 61–67. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2014.01.006
  39. Tabatabai M.A. Soil enzymes // Methods of soil analysis. Part 2. Microbiological and biochemical properties. SSSA Book Series No. 5. Soil Science Society of America. Madison, 1994. P. 775–833.
  40. Utobo E.B., Tewari L. Soil enzymes as bioindicators of soil ecosystem status // Appl. Ecol. Environ. Res. 2015. V. 13. P. 147–169. https://doi.org/10.15666/aeer/1301_147169

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Активность β-глюкозидазы, фосфатазы, каталазы и дегидрогеназы в почвенных конструктоземах различного состава

Скачать (392KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Интенсивность ФДА гидролиза в почвенных конструктоземах различного состава

Скачать (240KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025