1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Почвоведение
  4. № 10, 2023

Почвоведение, 2023, № 10, стр. 1244-1258

Сезонная активность почвенной пероксидазы в осушенных болотных сосняках Западной Сибири: системно-экологический анализ

Т. Т. Ефремова a, *, С. П. Ефремов a, А. Ф. Аврова a

a Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, Обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН
660036 Красноярск, Академгородок, 50/28, Россия

* E-mail: efr2@ksc.krasn.ru

Поступила в редакцию 16.03.2023
После доработки 30.05.2023
Принята к публикации 31.05.2023

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%.

Ключевые слова: осушенные торфяные почвы, оксидоредуктазы, тренд сезонных колебаний, индекс сезонности, окислительно-восстановительный потенциал, гидротермические условия, рН, взаимообусловленный эффект

Список литературы

  1. Гулько А.Е., Хазиев Ф.Х. Фенолоксидазы почв: продуцирование, иммобилизация, активность // Почвоведение. 1992. № 11. С. 55–68.

  2. 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.

  3. 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.

  4. Ефремова Т.Т. Почвообразование и диагностика торфяных почв болотных экосистем // Почвоведение. 1992. № 12. С. 25–35.

  5. 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.

  6. Ефремова Т.Т., Овчинникова Т.М., Суховольский В.Г. Многопараметрический анализ почвенных свойств лесных осушенных болот Западной Сибири // Почвоведение. 2006. № 6. С. 657–667.

  7. 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.

  8. Звягинцев Д.А. Проблемы биохимии почв // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 1977. № 1. С. 74–84.

  9. 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.

  10. 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.

  11. Инишева Л.И., Маслов С.Г., Щукина К.Е. Биохимическая активность торфа Обского региона // Химия твердого топлива. 2018. № 6. С. 33–41.

  12. Кауричев И.С., Орлов Д.С. Окислительно-восстановительные процессы и их роль в генезисе и плодородии почв. М.: Колос, 1982. 247 с.

  13. Козловская Л.С., Медведева В.М., Пьявченко Н.И. Динамика органического вещества в процессе торфообразования. Л.: Наука, 1978. 176 с.

  14. Кононова М.М. Органическое вещество почвы. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 314 с.

  15. Купревич В.Ф., Щербакова Т.А. Почвенная энзимология. Минск: Наука и техника, 1966. 275 с.

  16. 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.

  17. Морозова Р.М. К вопросу о классификации болотных и осушенных почв // Изменение лесоболотных биогеоценозов под влиянием осушения Петрозаводск, 1986. С. 108–124.

  18. 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.

  19. Орлов Д.С. Гумусовые кислоты почв и общая теория гумификации. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. 325 с.

  20. 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.

  21. Пономарева В.В., Николаева Т.А. Методы изучения органического вещества в торфяно-болотных почвах // Почвоведение. 1961. № 5. С. 88–95.

  22. 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.

  23. 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.

  24. 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.

  25. 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.

  26. Скрынникова И.Н. Классификация целинных болотных и мелиоративных торфяных почв СССР // Почвоведение. 1964. № 5. С. 14–27.

  27. Хазиев Ф.Х. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв. М.: Наука, 1982. 203 с.

  28. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 1990. 190 с.

  29. Хазиев Ф.Х. Экологические связи ферментативной активности почв // Экобиотех. 2018. Т. 1. № 2. С. 80–92. http://ecobiotech-journal.ru.

  30. Хазиев Ф.Х. О кинетике ферментативных процессов в почвах // Известия Уфимского научного центра РАН. 2018. № 3. С. 45–51.

  31. Халафян А.А. Statistica 6. Статистический анализ данных. М.: ООО Бином-Пресс, 2007. 515 с.

  32. Чекотовский Э.В. Графический анализ статистических данных в Microsoft Excel 2000. М.: Изд. дом Вильямс, 2002. 464 с.

  33. Щербакова Т.А. Роль ферментов в процессах трансформации поступающего в почву органического вещества // Экологические условия и ферментативная активность почв. Уфа, 1979. С. 59–78.

  34. Щербакова Т.А. Ферментативная активность почв и трансформация органического вещества (в естественных искусственных фитоценозах). Минск: Наука и техника, 1983. 222 с.

  35. Baldrian P., Stursova M. Enzymes in Forest Soils // Soil Enzymology. Berlin: Springer-Verlag. 2011. P. 61–73.

  36. 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.

  37. Caldwel B.A. Enzyme activities as a component of soil biodiversity: A review // Pedobiologia. 2005. V. 49. № 6. P. 637–644.

  38. 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.

  39. 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.

  40. 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.

  41. 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

  42. 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.

  43. 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.

  44. Sinsabaugh R.L. Phenol oxidase, peroxidase and organic matter dynamics of soil // Soil Biol. Biochem. 2010. V. 42. P. 391–404.

  45. 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.

  46. Zavarzina A.G. Heterophase synthesis of hymic acids in soils by immobized phenol oxidases // Soil Enzymology. Berlin: Springer-Verlag, 2011. P. 187–205.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Почвоведение

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал