Biological Activity of Soils of Saline Complexes

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Biological activity in transition zone between Haplic Solonetz and Каstanozem was studied. The research objects were located on natural pastures in dry steppe zone on the south of the East European Plain. Microbial biomass was estimated by the content of soil phospholipids, ratio of microorganisms of different trophic groups was determined, and enzymatic activity was studied using fluorogenically labeled substrates. Microbial biomass decreased with depth and was greatest in the upper layer of Solonetz confined to micro-depression of erosive nature. In upper horizon of other soils, the biomass was half as much. In Kastanozems, phosphatase activity dominated; in Solonetz, activity of leucine-aminopeptidase and arylsulfatase increased with depth. By biological activity, the upper horizon of eroded Solonetz was closest to that of Haplic Kastanozem and differed from Haplic Solonetzes. A pool of extracellular enzymes was active in natric horizon. According to the complex of biological indicators, the soil in transition zone between Haplic Solonetz and Каstanozem stood out sharply. Influence of solonetz process on soil biological activity is proposed to express by coefficients of biological differentiation of profile, showing the ratio biological activity in illuvial and eluvial horizons. According to it, the activity of leucine-aminopeptidase and arylsulfatase, as well as the number of CFU of cellulolytic fungi, were closely related to the intensity of solonetz process.

About the authors

T. E. Khomutova

Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science

Email: khomutova-t@rambler.ru
Pushchino, 142290 Russia

E. V. Chernysheva

Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science

Pushchino, 142290 Russia

N. N. Kashirskaya

Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science

Pushchino, 142290 Russia

A. V. Borisov

Institute of Physicochemical and Biological Problems in Soil Science

Pushchino, 142290 Russia

References

  1. Березин Л.В., Хамова О.Ф., Падерина Е.В., Гиндемит А.М. Влияние мелиоративной обработки на биологическую активность почв солонцового комплекса Западной Сибири // Почвоведение. 2014. № 11. С. 1349–1355. https://doi.org/10.7868/S0032180X14110033
  2. Большаков А.Ф. Изменение почвообразовательного процесса в солончаковых солонцах при искусственном нарушении их профиля // Почвоведение. 1975. № 10. С. 86.
  3. Борисов А.В., Ельцов М.В., Идрисов И.А., Пинской В.Н., Ходжаева А.К. Антропогенное осолонцевание почв естественных пастбищ пустынно-степной зоны // Аридные экосистемы. 2024. Т. 31. № 4. С. 70–77.
  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. Демкина Т.С., Борисов А.В., Хомутова Т.Э. Сравнительная характеристика современных и погребенных почвенных комплексов в пустынно-степной зоне Волго-Донского междуречья // Почвоведение. 2019. № 11. С. 1295–1306). https://doi.org/10.1134/S0032180X19110029
  6. Демкина Т.С., Попова И.В., Демкин В.А. Характеристика микробных сообществ современных и подкурганных почв солонцовых комплексов сухих степей нижнего Поволжья // Почвоведение. 2013. № 7. с. 840–849. https://doi.org/10.7868/s0032180x13070034
  7. Ельцов М.В., Овчинников А.Ю., Митенко Г.В., Алексеев А.О. Отклик почв на изменение климата в степной зоне европейской части России за последние десятилетия // Почвоведение. 2021. № 12. С. 1437–1448. https://doi.org/10.31857/S0032180X21120066
  8. Зимовец Б.А. Экология и мелиорация почв сухостепной зоны. М.: ГОСНИТИ, 1991. 247 с.
  9. Иванова Е.Н. Генезис и эволюция засоленных почв в связи с географической средой // Почвы СССР. Т. 1. М.–Л.: Изд-во АН СССР, 1939.С. 349–403.
  10. Казеев К.Ш., Кременица А.М., Колесников С.И., Казадаев А.А., Булышева Н.И., Утянская Н.И., Внукова Н.В., Вальков В.Ф. Биологические свойства почв каштаново-солонцовых комплексов // Почвоведение. 2005. № 4. С. 464–474.
  11. Костычев П.А. Избр. тр. М.: Изд-во АН СССР, 1951. 668 с.
  12. Минкин М.Б., Бабушкин В М., Садименко П.А. Солонцы юго-востока Ростовской области. Ростов-на-Дону: Изд-во Рост. ун-та, 1980. 271 с.
  13. Нетрусов А.И., Егорова М.А., Захарчук Л.М. Практикум по микробиологии. М.: Изд. центр “Академия”, 2005. 608 с.
  14. Панкова Е.И., Горохова И.Н., Конюшкова М.В., Любимова И.Н., Базыкина Г.С. Современные тренды развития почв солонцовых комплексов на юге степной и в полупустынной зонах в природных условиях и при антропогенных воздействиях // Экосистемы: экология и динамика. 2019. Т. 3. № 2. С. 44–88.
  15. Панов Н.П. Причины комплексности почвенного покрова аридных территорий // Генезис и мелиорация почв солонцовых комплексов. М., 2008. С. 13–17.
  16. Роде А.А., Польский М.Н. Почвы Джаныбекского стационара, их морфологическое строение, механический и химический состав и физические свойства // Тр. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 1961. Т. 56. С. 3–214.
  17. Теории и методы физики почв / Под ред. Шеина Е.В. и Карпачевского Л.О. М.: Гриф и К, 2007. 616 с.
  18. Теория и практика химических анализов почв / Под ред. Воробьевой Л.А. М.: ГЕОС, 2006. 400 с.
  19. Хитров Н.Б. Изменение микрорельефа и почвенного покрова солонцового комплекса за вторую половину XX века // Почвы, биогеохимические циклы и биосфера. Развитие идей В.А. Ковды. К 100-летию со дня рождения. М.: Товарищество науч. изданий КМК, 2004. С. 324–342.
  20. Хитров Н.Б. Связь почв солонцового комплекса Северного Прикаспия с микрорельефом // Почвоведение. 2005. № 3. С. 271–284.
  21. Хомутова Т.Э., Демкин В.А. Оценка биомассы микробных сообществ почв сухих степей по содержанию в них фосфолипидов // Почвоведение. 2011. № 6. С. 748–754.
  22. Чернов Т.И., Тхакахова А.К., Лебедева М.П., Железова А.Д., Бгажба Н.А., Кутовая О.В. Микробиомы контрастных по засолению почв солонцового комплекса волго-уральского междуречья // Почвоведение. 2018. № 9. С. 1115–1124. https://doi.org/10.1134/S1064229311060081
  23. Bergstrom D.W., Monreal C.M., King D.J. Sensitivity of soil enzyme activities to conservation practice // Soil Sci. Soc. Am. J. 1998. V. 62. P. 1286–1295. https://www.researchgate.net/publication/240789502
  24. Burns R.G. Interactions of enzymes with soil mineral and organic colloids // Interactions of soil minerals with natural organics and microbes // Spec. Publ. 17. Soil Sci Soc Am. Madison. Wis. 1986. P. 429–451.
  25. Caldwell B. Enzyme activities as a component of soil biodiversity: a review // Pedobiologia. 2005. V. 49. P. 637–644.
  26. Chen Y.P., Huang H.Y., Tsai C.F., Young C.C. Impact of fertilization and seasonal changes on paddy soil: unveiling the interplay between agricultural practices, enzyme activity, and gene diversity // Agriculture. 2024. V. 14. P. 1424. https://doi.org/10.3390/agriculture14081424
  27. Danyang Liu, Andi Feng, Senmiao Li, Bo Song, Yujie He, Yunhao Lv, Jingmei Luo, Yang Liu, Xianfa Ma, and Xinyang Li. Response of soil absolute and specific enzyme activities to long-term application of organic fertilizer to solonetz in Northeast China // Agronomy. 2023. V. 13. P. 1987. https://doi.org/10.3390/agronomy13081987
  28. Deng S., Popova I.E., Dick L., Dick R. Bench scale and microplate format assay of soil enzyme activities using spectroscopic and fluorometric approaches // App. Soil Ecol. 2013. V. 64. P. 84–90.
  29. Findlay R. The use of phospholipid fatty acids to determine microbial community structure // Molecular Microbial Ecology Manual. 1996. V. 4.1.4. P. 1–17.
  30. Frostegard A., Tunlid A., Baath E. Microbial biomass measured as total lipid phosphate in soils of different organic content // J. Microb. Meth. 1991. V. 14. P. 151–160. https://doi.org/10.1016/0167-7012(91)90018-l
  31. Hood-Nowotny R., Umana N.H.N., Inselbacher E., Oswald-Lachouani P., Wanek W. Alternative methods for measuring inorganic, organic, and total dissolved nitrogen in soil // Soil Sci. Soc. Am. J. 2010. V. 74. P. 1018–1027.
  32. Khomutova T.E., Fornasier F., Yeltsov M.V., Chernysheva E.V., Borisov A. V. Influence of grazing on the structure and biological activity of dry steppe soils of the southern Russian Plain // Land Degrad. Dev. 2021. V. 1–13. https://doi.org/10.1002/ldr.4032
  33. Lagomarsino A., Moscatelli M.C., Tizio A.D., Mancinelli R., Grego S., Marinari S. Soil biochemical indicators as a tool to assess the short-term impact of agricultural management on changes in organic C in a Mediterranean environment //
  34. Ecol. Indicators. 2009. V. 9. P. 518–527. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2008.07.003
  35. Lei H., Chen L., Wang H., Qi X., Liu J., Ouyang S., Deng X., Lei P., Lin G., Kuzyakov Ya., Xiang W. Dominant mycorrhizal association of trees determines soil nitrogen availability in subtropical forests // Geoderma. 2022. V. 427. P. 116–135. http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2022.116135
  36. Olander L.P., Vitousek P.M. Regulation of soil phosphatase and chitinase activity by N and P availability // Biogeochem. 2000. V. 49. P. 175–190.
  37. Pujia Yu, Xuguang Tang, Aichun Zhang, Gaohua Fan, Shiwei Liu. Responses of soil specific enzyme activities to short-term land use conversions in a salt-affected region, northeastern China // Sci. Tot. Environ. 2019. V. 687. P. 939–945. https://doi.org /10.1016/j.scitotenv.2019.06.171
  38. Romillac N., Slezack-Deschaumes S., Amiaud B., Piutti S. Soil microbial communities involved in proteolysis and sulfate-ester hydrolysis are more influenced by interannual variability than by crop sequence // Agronomy. 2023. V. 13. P. 180. https://doi.org/10.3390/agronomy13010180
  39. Silva E.G., Santos W.L., Oliveira J.T.C., Rocha A.T., Moreira K.A. Soil microbiological attributes under the cultivation of Pennisetum purpureum genotypes // Agricultural Engineering. ev. Ceres, Viçosa. 2024. V. 71. P. e71027. https://doi.org/10.1590/0034-737x2024710027
  40. Speir T.W., Ross D.J. Temporal stability of enzymes in a peatland soil profile // Soil Biol. Biochem. 1990. V. 22. P. 1003–1005.
  41. Qu L., Wang B., Zhang X., Wang M. Responses of soil microbial community and enzyme activities to shrub species Artemisia gmelinii in relation to varying rainfall in a Semiarid Land, SW China // Frontiers Environ. Sci. 2021. V. 9. P. 725960. https://doi.org/10.3389/fenvs.2021.725960

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».