Научная статья на тему 'Изменение целлюлозолитической активности дерново-подзолистой супесчаной, светло-серой лесной легкосуглинистой и чернозёмной оподзоленной среднесуглинистой почв при их механическом нарушении'

Изменение целлюлозолитической активности дерново-подзолистой супесчаной, светло-серой лесной легкосуглинистой и чернозёмной оподзоленной среднесуглинистой почв при их механическом нарушении Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

CC BY
194
106
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ / МЕХАНИЧЕСКИ НАРУШЕННЫЕ ПОЧВЫ / ЦЕЛЛЮЛОЗОЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ / ЧЕРНОЗЁМ ОПОДЗОЛЕННЫЙ / ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТАЯ И СВЕТЛО-СЕРАЯ ЛЕСНАЯ ПОЧВА / BIOLOGICAL ACTIVITY / MECHANICALLY DISTURBED SOILS / CELLULOLYTIC ACTIVITY / PODZOLIZED CHERNOZEM SOILS / SOD-PODZOLIC SOILS / LIGHT GRAY FOREST SOILS

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Титова В.И., Шахов С.С.

В условиях Нижегородской области в 2014 году для изучения влияния процесса механического нарушения почв на их целлюлозолитическую активность (ЦА) был заложен модельный вегетационно-полевой опыт на трех почвенных образцах: дерново-подзолистой супесчаной (ДПС) и светло-серой лесной легкосуглинистой (ССЛЛ) почвах, а также чернозёме оподзоленном среднесуглинистом (ЧОС). Варианты опыта смоделированные нарушенные почвы с соотношением пахотного слоя к подпахотному 1:1 и 1:2, соответственно, которые сравнивались с ненарушенным аналогом (контроль). Наблюдениями, проводимыми трижды в течение сезона с интервалом в 30 дней, выявлено, что техногенноe изменениe почв приводит к подкислению среды и снижению содержания органического вещества, следствием чего является ингибирование ЦА в вариантах 1:1 и 1:2 в сравнении с контролем: степень разложения клетчатки для ДПС почвы в соответствующих вариантах составила 16 и 7% в сравнении с 24% на контроле; для ССЛЛ почвы 30 и 22% в сравнении с 43% на контроле; для ЧОС 38 и 26% в сравнении с 63% на контроле. На основании расчета коэффициентов корреляции Пирсона доказана функциональная и сильная зависимость ЦА от реакции среды и содержания углерода в механически нарушенных почвах всех исследуемых типов: для ДПС почвы коэффициент корреляция ЦА с содержанием углерода составил 0,9463, а с реакцией среды 0,9077; для ССЛЛ 0,9856 и 0,9377, а для ЧОС 0,9344 и 0,9436, соответственно. Результаты свидетельствуют о снижении активности микробиоты в нарушенных почвах и торможении процессов трансформации органического вещества в этих системах.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — Титова В.И., Шахов С.С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CHANGE IN CELLULOLYTIC ACTIVITY OF SOD-PODZOLIC SANDY LOAM, LIGHT-GRAY FOREST LOAMY AND PODZOLIZED LOAMY CHERNOZEM SOILS DURING THEIR MECHANICAL DISTURBANCE

For studying influence of mechanical soil disturbance on its cellulolytic activity (CA) a model vegetation-field experience on three soil samples sod-podzolic sandy loam soil (SPSL), light-gray forest loam soil (LGFL) and podzolized loamy chernozem soil (PLC) was laid in the conditions of Nizhny Novgorod region. The variants consist of simulated disturbed soils with the ratio of arable layer to the subsurface of 1:1 and 1:2, respectively, which were compared with the undisturbed analogues (control ones). Observations during the season (with period of 3) with an interval of 30 days revealed that technogenic change of soil leads to its acidification and reducing of organic matter, which, in turn, inhibits the activity of cellulolytic organisms in variants of 1:1 and 1:2 (in SPS soil within respective variants CA was 7 and 16% compared with 24% in control; for LGFL soil 30 and 22% compared with 43% in control; for PLC 38 and 26% compared with 63% for control one). On the basis of the values of Pearson correlation coefficient proved functional and strong bond of pH, the carbon content and the CA in mechanically disturbed soils of all the analyzed soil types (PLC soil correlation coefficients of CA to the carbon content was 0.9463 and to pH 0.9077; for LGFL 0.9856 and 0.9377, for PLC 0.9344 and 0.9436 respectively.). Our findings indicate a decline in activity of the microbiota in the mechanically disturbed soils and inhibition in processes of transformation of organic matter in these systems.

Текст научной работы на тему «Изменение целлюлозолитической активности дерново-подзолистой супесчаной, светло-серой лесной легкосуглинистой и чернозёмной оподзоленной среднесуглинистой почв при их механическом нарушении»

12. Polley, R. W., Thomas, M. R. Surveys of diseases of winter wheat in England and Wales, 1976-1988 / R. W. Pol-ley, M. R. Thomas // Annals ofApplied Biology - 1991 - No. 119 - P. 1-20.

13. Thomas, M. R. Factors affecting the development of Septoria tritici in winter wheat and its effect on yield / M. R. Thomas [et al.] // Plant Pathology. - 1989. - No. 38. - P. 246-257.

14. Cooke, B. M., Jones, D. G. Epidemiology of Septoria tritici and S. nodorum I. The reac-tion of spring and winter wheat varieties to infection by Septoria tritici and Septoria nodorum / [B. M. Cooke, D. G. Jones] // Trans. Br. Mycol. Soc. -1971. - No. 56. - P. 121-125.

15. Naumetov R. V. Agroekologicheskie i ekonomicheskie aspekty vozdelyvaniya sideral'nykh kul'tur v lesostepnoi zone Srednego Povolzh'ya : avtoref. dis. ... kand. s.-kh. nauk (Agri-environmental and economic aspects of cultivation of green manure crops in the forest-steppe zone of the Middle Volga region. Author's abstract of candidate's thesis), Kinel, 1997, 27 P.

16. Sabitov M. M., Nikitin S. N. Obrabotka pochvy - vazhnyi element adaptivno-landshaftnoi sistemy zemledeliya (Tillage is an important element of adaptive-landscape farming systems) Agroxxi. 2012, No. 1-3, pp. 27-30.

17. Eremin I. D., Konyshev V. A. Biogennyi vynos pitatel'nykh veshchestv pshenichnogo agrofitotsenoza v usloviyakh lesostepnoi zony Zaural'ya (Biogenic removal of nutrients wheat agrophytocenosis in the forest-steppe zone of the Urals) Agrarian Bulletin of the Urals, 2014, No. 01 (119).

УДК 631.95:579.64

ИЗМЕНЕНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗОЛИТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ СУПЕСЧАНОЙ, СВЕТЛО-СЕРОЙ ЛЕСНОЙ ЛЕГКОСУГЛИНИСТОЙ И ЧЕРНОЗЁМНОЙ ОПОДЗОЛЕННОЙ СРЕДНЕСУГЛИНИСТОЙ ПОЧВ ПРИ ИХ МЕХАНИЧЕСКОМ НАРУШЕНИИ

B.И. Титова, д-р с.-х. наук, профессор,

C.С. Шахов, аспирант,

ФГБОУ ВО Нижегородская ГСХА,

пр. Гагарина, д. 97, г. Нижний Новгород, Россия, 603137

E-mail: windenshaft@gmail .com

Аннотация. В условиях Нижегородской области в 2014 году для изучения влияния процесса механического нарушения почв на их целлюлозолитическую активность (ЦА) был заложен модельный вегетационно-полевой опыт на трех почвенных образцах: дерново-подзолистой супесчаной (Д11С) и светло-серой лесной легкосуглинистой (ССЛЛ) почвах, а также чернозёме оподзоленном среднесуглинистом (ЧОС). Варианты опыта - смоделированные нарушенные почвы с соотношением пахотного слоя к подпахотному 1:1 и 1:2, соответственно, которые сравнивались с ненарушенным аналогом (контроль). Наблюдениями, проводимыми трижды в течение сезона с интервалом в 30 дней, выявлено, что техногенное изменение почв приводит к подкислению среды и снижению содержания органического вещества, следствием чего является ингибирование ЦА в вариантах 1:1 и 1:2 в сравнении с контролем: степень разложения клетчатки для ДПС почвы в соответствующих вариантах составила 16 и 7% в сравнении с 24% на контроле; для ССЛЛ почвы - 30 и 22% в сравнении с 43% на контроле; для ЧОС - 38 и 26% в сравнении с 63% на контроле. На основании расчета коэффициентов корреляции Пирсона доказана функциональная и сильная зависимость ЦА от реакции среды и содержания углерода в механически нарушенных почвах всех исследуемых типов: для ДПС почвы коэффициент корреляция ЦА с содержанием углерода составил 0,9463, а с реакцией среды - 0,9077; для ССЛЛ - 0,9856 и 0,9377, а для ЧОС - 0,9344 и 0,9436, соответственно. Результаты свидетельствуют о снижении активности микробиоты в нарушенных почвах и торможении процессов трансформации органического вещества в этих системах.

Ключевые слова: биологическая активность, механически нарушенные почвы, целлюлозо-литическая активность, чернозём оподзоленный, дерново-подзолистая и светло-серая лесная почва.

Введение. Известно, что активность пе-добионтов в значительной степени зависит от комплекса складывающихся в почве факторов. Эта зависимость сохраняется и в антропогенно преобразованных почвах [8,11], в связи с чем изучение биологической активности почв, наравне с определением физико-химических ее параметров, становится крайне важным при оценке степени деградации почвы и уровня ее плодородия [1,3,6,7,12]. Использованию ферментативной активности как диагностического показателя способствует также низкая ошибка опытов, простота определения, высокая чувствительность к внешним воздействиям и устойчивость ферментов к внешним воздействиям даже при длительном хранении.

Целью работы было изучение влияния механического нарушения различных типов почв на протекающие в них процессы распада клетчатки - целлюлозолитическую активность, а также выявление связи между изменением этой характеристики и некоторыми абиотическими факторами среды.

Для определения целлюлозоразлагающей способности исследуемых почв применялся аппликационный метод: целлюлозные материалы, заложенные в почву, выдерживали в ней в течение 30 суток. При оценке целлюлозоли-тической активности почв использовалась шкала, предложенная Д.Г. Звягинцевым [5]: очень слабая - < 10 %, слабая - 10-30 %, средняя - 30-50 %, сильная - 50- 80 %, очень сильная > 80 %. В течение сезона целлюлозолити-ческая активность нарушенных почв в опыте определялась трижды (с интервалом в месяц): в июне, июле и августе 2014 г.

Результаты. Разложение целлюлозы является одним из основных звеньев в цепи превращения органических соединений почвы, зависит от наличия в почве органического вещества и служит характеристикой его трансформации [4]. Оно совершается при

Методика. Объектами исследования были выбраны следующие почвы: дерново-подзолистая супесчаная, сформированная на флювиогляциальных отложениях; светлосерая лесная легкосуглинистая, сформированная на покровном суглинке, а также чернозём оподзоленный среднесуглинистый на лессовидном суглинке. Для моделирования механически нарушенных почв в опыте используются пахотный и подпахотный горизонты исходных почв, которые были смешаны между собой в пропорциях: 1:1 и 1:2, соответственно. Такой баланс горизонтов отвечает задачам исследования и изменениям, происходящим в почве при нарушении её целостности и смешивании генетических горизонтов в практике ведения сельского хозяйства [2]. За контроль была взята естественная ненарушенная почва каждого типа (табл. 1).

Опыт был заложен в мае 2014 года как модельный вегетационно-полевой опыт в трехкратной повторности по схеме, представленной в таблице 1.

участии, как минимум, двух групп микроорганизмов: истинных бактерий, миксобакте-рий и актиномицетов, ферменты которых действуют на субстрат при контакте с клеточной поверхностью, а также грибной микрофлоры, продолжительное воздействие которой обеспечивается целлюлазами, выделяемыми ею в виде ферментов, разрушающих клетчатку [10,12,13,14].

Исследования показали, что ненарушенные почвы всех изучаемых типов обладали более высокой целлюлозолитической активностью по сравнению с нарушенными. При этом наименьшие значения, соответствующие наименее интенсивному распаду, относятся ко всем вариантам с ненарушенными почвами вне зависимости от их генетического типа. В вариантах с соотношением пахотного и подпахотных горизонтов, равного 1:1, время

Таблица 1

Содержание и условное обозначение вариантов опыта

№ п/п Содержание Условное обозначение

1 Пахотный слой почвы, 0-28 см Контроль

2 Модель нарушенной почвы в соотношении: одна часть слоя 0 - 28 см, одна часть слоя 29 - 100 см 1 : 1

3 Модель нарушенной почвы в соотношении: одна часть слоя 0 - 28 см, две части слоя 29 - 100 см 1 : 2

разложения увеличивается по сравнению с контролем, а в вариантах 1:2 целлюлолити-ческая активность достигает минимальных значений (табл. 2).

Более всего, в зависимости от степени нарушенности почвы, показатель целлюлоли-тической активности меняется в дерново-подзолистой почве, где этот показатель уменьшается в вариантах с соотношениями 1:1 и 1:2 на 33 и 71% от контроля, соответственно. Если замедление интенсивности разложения целлюлозных материалов на треть от контроля в случае варианта с равными долями пахотного и подпахотных горизонтов объясняется закономерным снижением доступного количества питательных элементов для обеспечения жизнедеятельности целлюлолитиков и, соответственно, числа активных микроорганизмов, способных продуцировать фермент,

то в варианте 1:2 при уменьшении содержания углерода на 40% от контроля целлюлозолити-ческая активность снизилась на гораздо большую величину - 71%, достигнув минимального по всем вариантам значения. Можно предположить, что при таком значении содержания питательных веществ, основная часть разлагающих целлюлозу организмов переходит в скрытое состояние и образует споры, поэтому в дальнейшем распад клетчатки в почве осуществляется уже ранее выделенными непосредственно в её толщу энзимами, и без поступления новых их порций значительно ин-гибируется. При этом основным лимитирующим фактором будет являться именно количество доступного органического вещества, так как реакция среды дерново-подзолистой почвы при её нарушении меняется слабо.

Таблица 2

Целлюлозоразлагающая активность механически нарушенных почв и их естественных аналогов

Вариант рНка Содержание углерода в почве, % Целлюлозолитическая активность (изменение массы целлюлозных материалов), % Степень активности

Дерново-подзолистая супесчаная

Контроль 4,27 0,64 24 слабая

1:1 4,17 0,41 16 слабая

1:2 4,10 0,26 7 очень слабая

Светло-серая лесная легкосуглинистая

Контроль 5,47 1,47 43 средняя

1:1 4,90 1,08 30 средняя

1:2 4,53 0,65 22 слабая

Чернозём оподзоленный среднесуглинистый

Контроль 5,73 2,08 63 высокая

1:1 5,40 1,89 38 средняя

1:2 5,20 1,50 26 слабая

В вариантах со светло-серой лесной почвой степень целлюлолитической активности увеличивается по сравнению с дерново-подзолистой почвой и составляет 43, 30 и 22% для контроля, нарушенной почвы в соотношении пахотного и подпахотного горизонтов 1:1 и 1:2, соответственно. Такой характер уменьшения времени распада целлюлозы напрямую связан как с доступным количеством органического вещества, которого в светло-серых лесных почвах значительно больше, так и с зависящей от данного фактора численностью самих микроорганизмов - целлюлолитиков. Степень уменьшения интенсивности при

нарушении подобных почв менее скачкообразна, и для вариантов 1:1 и 1:2 она снизилась на 31% и 50% по сравнению с контрольным образцом. В отличие от наблюдений на дерново-подзолистой почве, характер динамики изменения интенсивности разложения клетчатки в светло-серой лесной почве свидетельствует о сохранении значительной частью бактерий, актиномицетов и грибов активного состояния даже после стрессового воздействия техногенного изменения среды обитания.

Ярче, нежели в варианте со светло-серой лесной почвой, данная тенденция проявляется в пробах, взятых с контрольного и механиче-

ски нарушенных вариантов чернозёма оподзо-ленного среднесуглинистого. В последних степень разложения полисахаридов уменьшается пропорционально на 25% (соотношение горизонтов 1:1) и 60% (соотношение горизонтов 1:2) по сравнению с контролем. Логично предположить, что значительное уменьшение активности целлюлолитиков в варианте с равным соотношением пахотного и подпахотного горизонтов при практически таком же содержании углерода, как и в контроле, объясняется спецификой метода его определения. В ходе анализа учитывалось общее содержание углерода, то есть сумма минеральных и органических компонентов в составе органического вещества. В ходе перемешивания пахотного и подпахотного слоёв, вероятно, увеличилась доля карбонатов, широко представленных в нижележащих частях почвенного профиля, в то время как содержание растительных остатков, включающих в себя клетчатку и являющихся основным источником питания для целлюлолитиков, уменьшилось, что и привело к снижению целлюлолитической активности.

Графики зависимости интенсивности распада клетчатки в сравнении с графиками со-

»

Отмечено, что все полученные коэффициенты корреляции обладают двумя общими особенностями, которыми и подтверждается выдвинутая нами ранее теория о взаимосвязи целлюлолитической активности с водородным показателем и содержанием в почве доступной для разложения органики. Все найденные величины коэффициентов приближаются по модулю к единице, что достоверно свидетель-

держания в почве углерода и водородного показателя среды по мере увеличения степени механической нарушенности позволяют увидеть (рис.), что с ростом нарушенности, подкислением среды и снижением количества доступного органического вещества сама целлюлолитическая активность ингиби-руется. Подобное предположение подкрепляется и полученными другими исследователями данными: являясь ферментом и, соответственно, веществом белковой природы, целлюлаза более активна в нейтральной и близкой к нейтральной по своему рН области, что отражает степень активности энзима как внутри различных по нарушенности типов почв, так и между ними [11].

Для оценки зависимости целлюлолитиче-ской активности от значения реакции среды и количества углерода в почве использован линейный коэффициент корреляции (или коэффициент корреляции Пирсона), который характеризует степень линейной зависимости между переменными [9]. Независимыми переменными (исходными предикторами) в данном случае будут являться реакция среды и содержание углерода, корреляция которых и отражена ниже (табл. 3).

ствует о сильной функциональной связи выбранных показателей между собой, а факт положительного значения коэффициентов подтверждает пропорциональную зависимость времени разложения целлюлозы от содержания углерода и реакции среды: при уменьшении содержания углерода и подкислении среды целлюлолитическая активность, соответственно, ингибируется.

рНКС1 почвы

Содержание углерода, %

Целлюлолитическая активность, %

Условные обозначения:

- дерново-подзолистая супесчаная; Щ] - светло-серая лесная легкосуглинистая;

- чернозём оподзоленный среднесуглинистый

Рис. Влияние механического нарушения почв на их способность к разложению целлюлозы

Таблица 3

Корреляционная зависимость интенсивности разложения целлюлозы от содержания углерода в почве и её реакции среды (по Пирсону)

Почва Корреляция интенсивности разложения целлюлозы с содержанием углерода в почве Ошибка*, % Корреляция интенсивности разложения целлюлозы с реакцией среды почвы Ошибка*, %

Дерново-подзолистая супесчаная 0,9463 7,2 0,9077 8,3

Светло-серая лесная легкосуглинистая 0,9856 0,4 0,9377 4,5

Чернозём оподзоленный среднесуглинистый 0,9344 2,4 0,9436 13,5

* - средняя ошибка аппроксимации, %

Таким образом, активность целлюлозо-разлагающих энзимов стимулируется в наиболее благоприятных для работы ферментов условиях: при близкой к нейтральной реакции среды и присутствии в почве больших запасов органического вещества. В данном опыте, принимая во внимание изменения целлюлоли-тической активности при механическом нарушении почв, их состояние можно назвать неудовлетворительным.

Учитывая, что главной экологической функцией целлюлолитиков в почве является преобразование клетчатки до олигосахаридов, следует признать, что медленно происходящие в механически нарушенных почвах процессы разложения целлюлозы свидетельствуют о сравнительно низкой потенциальной способности таких систем к обеспечению себя элементами питания и разложению труднодоступных органических соединений по сравнению с контрольными, ненарушенными вариантами, о бедности их питательными элементами (прежде всего, углеродом и азотом) и в целом о неблагоприятных условиях для развития растений [15]. Уменьшение интенсивно-

сти процесса распада клетчатки, кроме того, в значительной степени препятствует поступлению в почву высокомолекулярных органических соединений, необходимых для воспроизводства гумуса.

Выводы. Полученные данные свидетельствуют о том, что механическое нарушение почв в значительной мере изменяет способность почвенного микробного сообщества преобразовывать сложные полисахариды, такие как клетчатка, в более доступные питательные вещества и участвовать в трансформации неспецифического органического вещества. Найдены коэффициенты корреляции между величиной интенсивности разложения клетчатки и такими абиотическими факторами среды, как содержание углерода и кислотность почвы, позволяющие говорить о функциональной зависимости целлю-лозоразлагающей активности с последними. Таким образом, целлюлолитическая активность может быть использована для комплексного мониторинга механически нарушенных почв и служить одним из индикаторов состояния ее плодородия.

Литература

1. Васенев И.И. Агрохимические и микробиологические особенности конструктоземов Москвы и Московской области // Агрохимический вестник. 2011. № 4. С. 37-40.

2. Ветчинников А.А. Эколого-агрохимическое обоснование технологии рекультивации сельскохозяйственных земель, нарушенных при производстве работ на линейных сооружениях: дис ... канд. с.-х. наук. Н. Новгород, 2010. 155 с.

3. Даденко Е. В. Методические аспекты применения показателей ферментативной активности в биодиагностике и биомониторинге почв : дис. ... канд. биол. наук. Ростов н/Д, 2004. 190 c.

4. Ершов В.В. Скорость разложения клетчатки в мелиорированных торфяных почвах // Продуктивность торфяных почв под луговыми агроценозами. Петрозаводск, 1981. С. 46-57.

5. Звягинцев Д.Г. Основные принципы функционирования комплекса почвенных микробов // Сборник науч. трудов (Проблемы почвоведения). М.: Наука, 1986. С. 97-102.

6. Мишустин, Е.Н. Микроорганизмы и продуктивность земледелия. М.: Изд-во Наука, 1972. 344 с.

7. Мишустин Е.Н., Перцовская М.И. Микроорганизмы и самоочищение почвы. М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1954. 652 с.

8. Почва, город, экология / Под общ. ред. акад. РАН Г.В.Добровольского. М.: Фонд «За экономическую грамотность», 1997. 320 с.

9. Суслов В.И. Эконометрия. Новосибирск: СО РАН, 2005. 744 с.

10. Титова В.И., Козлов А.В.. Методы оценки функционирования микробоценоза почвы, участвующего в трансформации органического вещества. Н. Новгород: НГСХА, 2012. 64 с.

11. Титова, В.И. Ветчинников А.А. Влияние строительно-ремонтных работ на нефтепроводе на эколого-агрохимическую характеристику почв // Агрохимический вестник. 2009. № 2. С. 13-15.

12. Bollag, J.-M. Soil biochemistry / J.-M. Bollag, G. Stotzky. - CRC Press: 1991. 432 с.

13. Creuzet N., Berenger J.-F., and Frixon C. // FEMS Microbiol. Lett. 1983. 20. pp. 347-350.

14. Soil biochemical indicators as a tool to assess the short-term impact of agricultural management on changes in. organic С in a Mediterranean environment / A. Lagomarsino, M.C. Moscatelli, A. Di Tizio, R. Manclnelli, S. Grego, S. Mai-inari // Ecological, indicators. 2009. № 9. Р. 518-527.

15. Soil properties and productivity as affected by topsoil movement within an eroded landform / J.A. Schumacher, S.K. Papiernik, Т.Е. Schumacher, D.A. Lobb, M.J. Lindstrom, M.L. Lieser, A. Eynard // Soil & Tillage Research. 2009. № 102. Р. 67-77.

CHANGE IN CELLULOLYTIC ACTIVITY OF SOD-PODZOLIC SANDY LOAM, LIGHT-GRAY FOREST LOAMY AND PODZOLIZED LOAMY CHERNOZEM SOILS DURING THEIR MECHANICAL DISTURBANCE

V.I. Titova, Dr.Agr.Sci., Professor S.S. Shakhov, Post-Graduate Student Nizhny Novgorod State Agricultural Academy Pr.Gagarina, 97, Nizhny Novgorod 603137 Russia E-mail: windenshaft@gmail .com

ABSTRACT

For studying influence of mechanical soil disturbance on its cellulolytic activity (CA) a model vegetation-field experience on three soil samples - sod-podzolic sandy loam soil (SPSL), light-gray forest loam soil (LGFL) and podzolized loamy chernozem soil - (PLC) was laid in the conditions of Nizhny Novgorod region. The variants consist of simulated disturbed soils with the ratio of arable layer to the subsurface of 1:1 and 1:2, respectively, which were compared with the undisturbed analogues (control ones). Observations during the season (with period of 3) with an interval of 30 days revealed that technogenic change of soil leads to its acidification and reducing of organic matter, which, in turn, inhibits the activity of cellulolytic organisms in variants of 1:1 and 1:2 (in SPS soil within respective variants CA was 7 and 16% compared with 24% in control; for LGFL soil - 30 and 22% compared with 43% in control; for PLC - 38 and 26% compared with 63% for control one). On the basis of the values of Pearson correlation coefficient proved functional and strong bond of pH, the carbon content and the CA in mechanically disturbed soils of all the analyzed soil types (PLC soil correlation coefficients of CA to the carbon content was 0.9463 and to pH - 0.9077; for LGFL -0.9856 and 0.9377, for PLC - 0.9344 and 0.9436 respectively.). Our findings indicate a decline in activity of the microbiota in the mechanically disturbed soils and inhibition in processes of transformation of organic matter in these systems.

Key words: biological activity, mechanically disturbed soils, cellulolytic activity, podzolized chernozem soils, sod-podzolic soils, light gray forest soils.

References

1. Vasenev, I.I., Agrokhimicheskie i mikrobiologicheskie osobennosti konstruktozemov Moskvy i Moskovskoi oblasti (The agrochemical and microbiological characteristics of constructosoles of Moscow and Moscow region), II Vasenev, Ag-rochimichesky Vestnik, 2011, No. 4, pp. 37-40.

2. Vetchinnikov A.A., (Ecological and agrochemical substantiation of technology of agricultural reclamation of lands, disturbed during the works on linear structures), dis ... cand. agricultural Sciences: 06.01.04, Vetchinnikov Alexander, Nizh-ny Novgorod, 2010, pp. 155.

3. Dadenko E.V., Metodicheskie aspekty primeneniya pokazatelei fermentativnoi aktivnosti v biodiagnostike i biomonitoringe pochv (Methodical aspects of application performance biodiagnostics enzyme activity in the soil and biomonitoring), Dis. Cand. biol. Sciences: 03.00.16, Growth N/A, 2004, pp. 190.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. Ershov, V.V., Skorost' razlozheniya kletchatki v meliorirovannykh torfyanykh pochvakh (The decomposition rate of fiber in reclaimed peat soils), Productivity of peat soils under grassland agrocenoses, Petrozavodsk, 1981, pp. 46-57.

5. Zvyagintsev D.G., Osnovnye printsipy funktsionirovaniya kompleksa pochvennykh mikrobov (Basic principles of operation of the complex soil microbes), Problems of Soil Science, Sat. scientific. tr., M.: Science, 1986, pp. 97-102.

6. Mishustin E.N., Mikroorganizmy i produktivnost' zemledeliya (Microorganisms and productivity of agriculture), M.: Nauka, 1972, pp. 344.

7. Mishustin E.N., Pertsovskaya M.I., Mikroorganizmy i samoochishchenie pochvy (Microorganisms and self-purification of soil), E.N. Mishustin, M.I. Pertsovskaya, M .: Publishing House of Acad. Sciences of the USSR, 1954, pp. 652.

8. Pochva, gorod, ekologiya (Soil, city, ecology), under total. ed. Acad. RAS G.V.Dobrovolskogo, M .: Fund "For the economic literacy", 1997, pp. 320.

9. Suslov, V.I., Ekonometriya (Econometrics), Novosibirsk: SB RAS, 2005, pp. 744.

10. Titova, V.l., Kozlov A.V., Metody otsenki funktsionirovaniya mikrobotsenoza pochvy, uchastvuyushchego v trans-formatsii organicheskogo veshchestva (Methods for assessing the functioning of soil microbial involved in the transformation of organic matter), V.I. Titova, A.V. Kozlov, Nizhny Novgorod: NGSKHA, 2012, pp. 64.

11. Titova, V.I., Vetchinnikov A.A., Vliyanie stroitel'no-remontnykh rabot na nefteprovode na ekologo-agrokhimicheskuyu kharakteristiku pochv (Influence of construction and repair work on the pipeline on environmental and agrochemical characteristics of soils), V.I. Titova, A.A. Vetchinnikov, Agrohimichesky Vestnik, 2009, No. 2, pp. 13-15.

12. Bollag, J.-M. (Soil biochemistry), J.-M. Bollag, G. Stotzky, CRC Press: 1991, pp. 432.

13. Creuzet N., Berenger J.-F., and Frixon C. (FEMS Microbiol.) Lett., 1983, No.20, pp. 347-350.

14. A. Lagomarsino, M.C. Moscatelli, A. Di Tizio, R. Manclnelli, S. Grego, S. Maiinari, Soil biochemical indicators as a tool to assess the short-term impact of agricultural management on changes in. organic C in a Mediterranean environment, Ecological, indicators, 2009, No. 9, pp. 518-527.

15. J.A. Schumacher, S.K. Papiernik, T.E. Schumacher, D.A. Lobb, M.J. Lindstrom, M.L. Lieser, A. Eynard, Soil properties and productivity as affected by topsoil movement within an eroded landform, Soil & Tillage Research, 2009, No. 102, pp. 67-77.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.