Сезонная активность почвенной пероксидазы в осушенных болотных сосняках Западной Сибири: системно-экологический анализ
- Авторы: Ефремова Т.Т.1, Ефремов С.П.1, Аврова А.Ф.1
-
Учреждения:
- Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН
- Выпуск: № 10 (2023)
- Страницы: 1244-1258
- Раздел: ХИМИЯ ПОЧВ
- URL: https://journals.rcsi.science/0032-180X/article/view/138256
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0032180X23600774
- EDN: https://elibrary.ru/UJUOPN
- ID: 138256
Цитировать
Аннотация
Изучали мезотрофное болото, осушенное 25 лет назад (географические координаты 56°23′710″ N, 84°34′043″ E). В торфяных почвах (Histosols) средневзвешенная за сезон активность пероксидазы (базовый уровень) составила в режиме слабой гидромелиорации 14.4, умеренной – 21.9, интенсивной – 70 ед. (мл йода на 1 г сух. навески за 2 мин). Основная закономерность развития сезонных колебаний активности пероксидазы описывается полиномом второго порядка. Значения и знаки параметров параболического тренда показывают, что средняя активность пероксидазы еженедельно снижалась на 4.4, 7.6 и 15.2 ед. с еженедельным средним ускорением на 0.31, 0.59 и 1.54 ед. с июня по октябрь в режиме слабого, умеренного и интенсивного осушения соответственно. Сезонные колебания активности пероксидазы относительно базового уровня характеризуется июньским увеличением прироста, максимальным в слое 0–10 см. В июле наблюдается снижение темпов прироста: в режиме слабого и умеренного осушения процесс охватывает весь почвенный профиль в августе, в условиях глубокого осушения – в октябре. Активность фермента достоверно положительно связана с объемной влажностью и величиной рН, отрицательно – с окислительно-восстановительным потенциалом и разнонаправлено – с температурой почв. При оценке вклада условий почвенной среды в сезонную динамику пероксидазы создается эффект взаимозаменяемости экологических градиентов. Методом канонического анализа установлено, что индексы детерминации объясняют совокупное воздействие обсуждаемого множества на 52–74%, главным фактором, регулирующим сезонную активность пероксидазы, является гидротермический режим: в условиях слабого осушения в большей мере под воздействием температуры, интенсивного – влажности, умеренного осушения – влажности и температуры. Активность пероксидазы и глубина гумификации торфяных почв разной степени осушения взаимосвязаны на 87%.
Об авторах
Т. Т. Ефремова
Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: efr2@ksc.krasn.ru
Россия, 660036, Красноярск, Академгородок, 50/28
С. П. Ефремов
Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН
Email: efr2@ksc.krasn.ru
Россия, 660036, Красноярск, Академгородок, 50/28
А. Ф. Аврова
Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН
Email: efr2@ksc.krasn.ru
Россия, 660036, Красноярск, Академгородок, 50/28
Список литературы
- Гулько А.Е., Хазиев Ф.Х. Фенолоксидазы почв: продуцирование, иммобилизация, активность // Почвоведение. 1992. № 11. С. 55–68.
- Дырин В.А. Активность пероксидазы и полифенолоксидазы в торфе целинного и рекультивируемого участков болотной экосистемы низинного типа // Вестник Томского гос. пед. ун-та. 2015. № 2. С. 164–169.
- Ефремов С.П., Ефремова Т.Т. Влияние осушения на загруженность торфяной почвы корнями древесных и травянистых растений // Комплексная оценка болот и заболоченных лесов в связи с их мелиорацией. Новосибирск: Наука, 1973. С. 113–127.
- Ефремова Т.Т. Почвообразование и диагностика торфяных почв болотных экосистем // Почвоведение. 1992. № 12. С. 25–35.
- Ефремова Т.Т., Ефремов С.П., Воронков П.Т. Регрессионный анализ ферментативной активности осушенных торфяных почв // Особенности лесо-болотных экосистем Западной Сибири. Красноярск, 1978. С. 111–131.
- Ефремова Т.Т., Овчинникова Т.М., Суховольский В.Г. Многопараметрический анализ почвенных свойств лесных осушенных болот Западной Сибири // Почвоведение. 2006. № 6. С. 657–667.
- Ефремова Т.Т., Овчинникова Т.М. Оксидоредуктазная активность торфяных почв как показатель глубины биохимической трансформации лесных осушенных болот Западной Сибири // Известия РАН. Сер. биологическая. 2007. № 3. С. 360–367.
- Звягинцев Д.А. Проблемы биохимии почв // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1977. № 1. С. 74–84.
- Инишева Л.И., Ивлева С.Н., Щербакова Т.А. Руководство по определению ферментативной активности торфяных почв и торфов. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2003. 122 с.
- Инишева Л.И., Шайдак Л., Сергеева М.А. Динамика биохимических процессов и окислительно-восстановительное состояние в геохимически сопряженных ландшафтах олиготрофного болота // Почвоведение. 2016. № 4. С. 505–513.
- Инишева Л.И., Маслов С.Г., Щукина К.Е. Биохимическая активность торфа Обского региона // Химия твердого топлива. 2018. № 6. С. 33–41.
- Кауричев И.С., Орлов Д.С. Окислительно-восстановительные процессы и их роль в генезисе и плодородии почв. М.: Колос, 1982. 247 с.
- Козловская Л.С., Медведева В.М., Пьявченко Н.И. Динамика органического вещества в процессе торфообразования. Л.: Наука, 1978. 176 с.
- Кононова М.М. Органическое вещество почвы. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 314 с.
- Купревич В.Ф., Щербакова Т.А. Почвенная энзимология. Минск: Наука и техника, 1966. 275 с.
- Ларина Г.В., Инишева Л.И., Порохина Е.В. Ферментативная активность болот горного Алтая // Вестник Алтайского гос. аграр. ун-та. 2016. № 10. С. 60–68.
- Морозова Р.М. К вопросу о классификации болотных и осушенных почв // Изменение лесоболотных биогеоценозов под влиянием осушения Петрозаводск, 1986. С. 108–124.
- Наумова Г.В., Жмакова Н.А., Макфрова Н.Л., Рассоха Н.Ф., Овчинникова Т.Ф. Энзиматическая активность торфа естественной и разрабатываемой торфяной залежи // Природопользование. 2018. № 1. С. 208–216.
- Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. 325 с.
- Орлов Д.С., Бирюкова О.Н. О некоторых показателей биологической активности почв и вторичной трансформации гумусовых кислот // Экологические условия и ферментативная активность почв. Уфа, 1979. С. 78–98.
- Пономарева В.В., Николаева Т.А. Методы изучения органического вещества в торфяно-болотных почвах // Почвоведение. 1961. № 5. С. 88–95.
- Порохина Е.В., Голубина О.А. Ферментативная активность в торфяных залежах болота Таган // Вестник Томского гос. пед. ун-та. 2012. Т. 122. № 7. С. 171–176.
- Порохина Е.В., Инишева Л.И., Дырин В.А. Биологическая активность и сезонные изменения СО2 и СН4 в торфяных залежах эвтрофного болота // Вестник Томского гос. ун-та. Биология. 2015. № 3 (31). С. 157–176.
- Порохина Е.В., Сергеева М.А. Химический состав и биологическая активность торфяной залежи олиготрофного болота // Самарский научный вестник. 2018. Т. 7. № 3. С. 82–87.
- Пьявченко Н.И. О диагностике типов торфяных почв и залежей при изысканиях и проектировании лесоосушительных мелиораций // Исследования по лесному болотоведению и мелиорации. Петрозаводск, 1978. С. 5–24.
- Скрынникова И.Н. Классификация целинных болотных и мелиоративных торфяных почв СССР // Почвоведение. 1964. № 5. С. 14–27.
- Хазиев Ф.Х. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв. М.: Наука, 1982. 203 с.
- Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 1990. 190 с.
- Хазиев Ф.Х. Экологические связи ферментативной активности почв // Экобиотех. 2018. Т. 1. № 2. С. 80–92. http://ecobiotech-journal.ru.
- Хазиев Ф.Х. О кинетике ферментативных процессов в почвах // Известия Уфимского научного центра РАН. 2018. № 3. С. 45–51.
- Халафян А.А. Statistica 6. Статистический анализ данных. М.: ООО Бином-Пресс, 2007. 515 с.
- Чекотовский Э.В. Графический анализ статистических данных в Microsoft Excel 2000. М.: Изд. дом Вильямс, 2002. 464 с.
- Щербакова Т.А. Роль ферментов в процессах трансформации поступающего в почву органического вещества // Экологические условия и ферментативная активность почв. Уфа, 1979. С. 59–78.
- Щербакова Т.А. Ферментативная активность почв и трансформация органического вещества (в естественных искусственных фитоценозах). Минск: Наука и техника, 1983. 222 с.
- Baldrian P., Stursova M. Enzymes in Forest Soils // Soil Enzymology. Berlin: Springer-Verlag. 2011. P. 61–73.
- Burns R.G., DeForest J.L, Marxsen J., Sinsabaugh R.L., Stromberger M.E., Wallenstein M.D., Weintraub M.N., Zoppini A. Soil enzymes in a changing environment: Current knowledge and future directions // Soil Biol. Biochem. 2013. V. 58. P. 216–234.
- Caldwel B.A. Enzyme activities as a component of soil biodiversity: A review // Pedobiologia. 2005. V. 49. № 6. P. 637–644.
- Esimbekovaa E.N., Torgashinaa I.G., Kalyabinaa V.P., Kratasyaka V.A. Enzymatic Biotesting: Scientific Basis and Application // Contemporary Problems of Ecology. 2021. V. 14. P. 209–304.
- Freeman C., Ostle N.J., Fenner N., Kang H. A regulator role for phenol oxidase during decomposition in peatlands // Soil Biol. Biochem. 2004. V. 36. № 10. P. 1663–1667.
- Karaca A., Cetin S.C., Turgay O.S., Kizilkaya R. Soil enzymes as indication of soil quality // Soil Enzymology. Berlin: Springer-Verlag, 2011. P. 119–148.
- Lia Q., Jiab W., Zhangc Q., Cheng X. Localized plant-soil-microbe interactions regulate spatial variations of soil oxidase activities within afforested systems in a subtropicalarea // Geoderma. 2022. V. 406. № 4. EDN: TPMGTLhttps://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115499
- Makoi J.H., Ndakidemi P.A. Selected soil enzymes: exsamples of their potential roles in the ecosystem // African J. Biotech. 2008. V. 7. № 3. P. 181–191.
- Pinsonneault A.J., Moore T.R., Roulet N.T. Temperature the dominant control on the enzyme-latch across a range of temperate peatland types // Soil Biol. Biochem. 2016. V. 97. P. 121–130.
- Sinsabaugh R.L. Phenol oxidase, peroxidase and organic matter dynamics of soil // Soil Biol. Biochem. 2010. V. 42. P. 391–404.
- Steinweg M.J., Kostka J.E., Hanson P.J., Schadt C.W. Temperature sensitivity of extracellular enzymes differs with peat depth but not with season in an ombrotrophic bog // Soil Biol. Biochem. 2018. V. 125. P. 244–250.
- Zavarzina A.G. Heterophase synthesis of hymic acids in soils by immobized phenol oxidases // Soil Enzymology. Berlin: Springer-Verlag, 2011. P. 187–205.