Влияние солевого состава на ферментативную активность почв Астраханской области

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Оценивали влияние солевого состава на ферментативную активность почв Астраханской области: солончаков (Haplic Solonchaks (Aridic)), бурых аридных (Endosalic Calcisols) и аллювиальных дерновых (Calcic Fluvisols) почв. Исследовано 10 почвенных образцов, отобранных в верхнем слое почвы (0–20 см) с территории Наримановского и Приволжского районов Астраханской области. В исследуемых почвенных образцах преобладают сульфатный и сульфатно-хлоридный типы засоления. В незасоленной аллювиальной дерновой почве Приволжского района Астраханской области выявлен максимальный интегральный показатель ферментативной активности по всем классам ферментов (87%), тогда как в аналогичной почве со средней степенью засоления его значение было в 1.5 раза ниже. При засолении почв наибольшую чувствительность проявляли ферменты цикла С (инвертаза, дегидрогеназы), N (уреаза), S (арилсульфатаза) и P (фосфатаза), а наименьшую – ферменты цикла O (аскорбатоксидаза и пероксидаза). Использование активности ферментов в засоленных почвах в качестве диагностического показателя возможно с учетом типа почв, химизма засоления.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Т. В. Минникова

Южный федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: Loko261008@yandex.ru
Россия, Ростов-на-Дону

Ю. В. Батаева

Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева

Email: Loko261008@yandex.ru
Россия, Москва

Л. Н. Григорян

Астраханский государственный университет им. В.Н. Татищева

Email: Loko261008@yandex.ru
Россия, Астрахань

С. И. Колесников

Южный федеральный университет

Email: Loko261008@yandex.ru
Россия, Ростов-на-Дону

Л. В. Яковлева

Астраханский государственный университет им. В.Н. Татищева

Email: Loko261008@yandex.ru
Россия, Астрахань

Список литературы

  1. Базилевич Н.И., Панкова Е.И. Опыт классификации почв по засолению // Почвоведение. 1968. № 11. С. 3–16.
  2. Батаева Ю.В., Дзержинская И.С., Яковлева Л.В. Состав комплекса фототрофов в различных типах почв Астраханской области // Почвоведение. 2017. № 8. С. 973–982.
  3. Батаева Ю.В., Григорян Л.Н., Аникина Е.А., Федотова А.В., Яковлева Л.В. К вопросу о предотвращении опустынивания и борьбы с деградацией почвенных экосистем с помощью микробно-растительных взаимодействий // Каспий и глобальные вызовы. Астрахань, 2022. С. 19–23.
  4. Галстян А.Ш. Унификация методов исследования активности ферментов почв // Почвоведение. 1978. № 2. С. 107–113.
  5. Гарифзянов А.Р., Жуков Н.Н., Пантюхин Ю.О., Иванищев В.В. Особенности NaCl-индуцированногоокислительногострессаидинамикиактивностиантиоксидантныхферментовворганахтритикалеозимой // Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук. 2012. № 2. С. 9.
  6. Гафурова Л.А., Саидова М.Э. Влияние почвенно-экологических факторов на изменение ферментативной активности засоленных почв Южного Приаралья // Научное обозрение. 2019. № 3. С. 5–10.
  7. ГОСТ 17.4.4.02-2017 Охрана природы (ССОП). Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа (с Поправкой). Применяется с 01.01.2019 взамен ГОСТ 17.4.4.02-84.
  8. Григорян Л.Н., Батаева Ю.В., Яковлева Л.В., Шляхов В.А. Микробиологический состав засоленных почв аридных территорий // Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Сер. Естественные и технические науки. 2018. № 12.
  9. Григорян Л.Н., Батаева Ю.В. Экологические особенности и биотехнологические возможности почвенных актинобактерий (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2023. № 2. С. 6–19.
  10. Громова И.П. Фунгициды и активность гидролитического энзима группы амидаз в почве // Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия. 2023. Т. 9. № 3. С. 14–22.
  11. ГОСТ 26213-2021. Межгосударственный стандарт. Почвы. Методы определения органического вещества. М.: Российский институт стандартизации, 2021. 7 с.
  12. Доскач А.Г. Природное районирование Прикаспийской полупустыни. М.: Наука, 1979. 142 с.
  13. Жуков Н.Н., Гарифзянов А.Р., Иванищев В.В. Динамика активности антиоксидантных ферментов в органах Triticosecale на фоне NaCl-засоления // Известия Тульского гос. ун-та. Естественные науки. 2012. № 2. C. 285–291.
  14. Ибраева М.А., Шаухарова Д.Е., Джуманова М. Влияние засоления почв на микробиологическую активность. Почвоведение и агрохимия. 2020. № 2. C. 71–78.
  15. 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.
  16. Каширская Н.Н., Хомутова Т.Э., Чернышева Е.В., Ельцов М.В., Демкин В.А. Численность и суммарная биомасса микробных сообществ каштановых почв и солонцов сухостепной зоны Нижнего Поволжья // Почвоведение. 2015. № 3. С. 337–346.
  17. Кузина Е.В., Рафикова Г.Ф. Мухаматдьярова С.Р., Шарипова Ю.Ю., Коршунова Т.Ю. Биологическая активность чернозема, выщелоченного при нефтяном и хлоридно-натриевом загрязнении и влияние на нее обработки галотолерантными бактериями-нефтедеструкторами // Почвоведение. 2023. № 1. С. 89–101.
  18. Засоленные почвы России / Под ред. Шишова Л.Л., Панковой Е.И. М.: Академкнига, 2006. С. 28–30.
  19. Манжина С.А. К вопросу выявления химизма и степени засоления почв: российские и зарубежные практики // Мелиорация и гидротехника. 2021. Т. 11. № 3. С. 163–181.
  20. Мелиорация засоленных почв и методы их изучения: М474 учебно-методическое пособие. Томск: Издательский Дом Томского гос. ун-та, 2018. 138 с.
  21. Михайловская Н.А., Черныш А.Ф., Погирницкая Т.В., Юхновец А.В. Ферментативная активность эродированных дерново-подзолистых почв на мощных моренных суглинках. Почвоведение и агрохимия. 2013. № 2. С. 123–133.
  22. Минникова Т.В., Русева А.С., Колесников С.И. Оценка ферментативной активности нефтезагрязненного чернозема после биоремедиации // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2022. № 5. С. 5–20.
  23. Новосёлова Е.И., Киреева Н.А. Ферментативная активность почв в условиях нефтяного загрязнения и её биодиагностическое значение // Теоретическая и прикладная экология. 2009. № 2. С. 4–12.
  24. Пилецкая О.А., Ячная Д.А. Влияние сроков и способов хранения на изменение активности ферментов черноземовидной почвы Зейско-Буреинской равнины // Бюл. Почв. ин-та им. В.В. Докучаева. 2022. №. 112. С. 48–72.
  25. Поляк Ю.М., Сухаревич В.И. Почвенные ферменты и загрязнение почв: биодеградация, биоремедиация, биоиндикация // Агрохимия. 2020. № 3. С. 83–93.
  26. Пронина Н.Б., Баздыррв Г.И. Особенности ферментативной активности почв и растений в условиях эрозионного стресса // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2002. Вып. 2. С. 50–65.
  27. Прянишников Д.Н. Избр. тр. М.: Наука, 1976. 591 с.
  28. Пуртова Л.Н., Емельянов А.Н. Показатели физико-химических свойств и биологической активности агрогенных почв при различных приемах агротехнической обработки // Международный научно-исследовательский журнал. 2019. № 8.
  29. Руководство по лабораторным методам исследования ионно-солевого состава нейтральных и щелочных минеральных почв. М.: Почв. ин-т им. В.В. Докучаева, 1990. 236 с.
  30. Семененко С.Я., Морозова Н.В. Использование ферментативной биостимуляции для рекультивации почвы объектов захоронения твердых бытовых отходов // Агрохимия. 2018. № 9. С. 80–83.
  31. Семененко С.Я., Морозова Н.В. Изменение содержания солей в почве при ее рекультивации методом ферментативной биостимуляции. Аграрный научный журнал. 2018. № 1. С. 35–38.
  32. Теория и практика химического анализа почв. Ред. Л.А. Воробьева. М.: ГЕОС, 2006. 400
  33. Товстик Е.В., Олькова А.С. Оценка влияния факторов абиотической природы на ферментативную активность почвы // Экобиотех. 2021. Т. 4. № 2. С. 128–134.
  34. Толпешта И.И. Методологические подходы к расчету критических нагрузок на экосистемы соединений азота и серы. Тула, 2014. 128 с.
  35. Трунова С.А. Нурмагомедова С.Г., Абакарова С.З. Ферментативная активность почв в условиях засоления на территории Дагестана в Буйнакском районе и в поселке Талги // Проблемы развития АПК региона. 2020. № 3. С. 108–113.
  36. Хабиров И.К., Сайфуллин Р.Р. Эрозия почв и ферментативная активность // Международный научно-исследовательский журнал. 2022. № 1. С. 150–152.
  37. Хазиев Ф.Х. Ферментативная активность почв. М.: Наука, 1982. 203 с.
  38. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 252 с.
  39. Хазиев Ф.Х. Функциональная роль ферментов в почвенных процессах // Вестник АН Республики Башкортостан. 2015. № 20. С. 14–24.
  40. Хазиев Ф.Х. Экологические связи ферментативной активности почв // Экобиотех. 2018. Т. 1. № 2. С. 80–92.
  41. Шабанов Р.М., Бембеев Ч.С. Деградация земель в республике Калмыкия в контексте глобальной экологической проблемы опустынивания территорий // Итоги и перспективы развития агропромышленного комплекса. Сб. матер. Междунар. науч.-пр. конф. 2018. С. 476–481.
  42. Шашурин М.М. Ферментативная активность почв и почвогрунтов при хроническом воздействии экотоксикантов различной природы в условиях Центральной и Южной Якутии // Наука и образование. 2012. № 1. С. 76.
  43. Якименко В.Н. Изменение содержания форм минерального азота и калия в профиле почвы агроценозов // Вестник Томского гос. ун-та. 2009. № 328. С. 202–207.
  44. Якименко В.Н., Бойко В.С. Изменение содержания форм серы в почвах полевых опытов в Западной Сибири // Агрохимия. 2022. № 11. С. 3–12.
  45. Bowles T.M., Acosta-Martínez V., Calderón F., Jackson L.E. Soil enzyme activities, microbial communities, and carbon and nitrogen availability in organic agroecosystems across an intensively-managed agricultural landscape // Soil Biol. Biochem. 2014. V. 68. P. 252–262. http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2013.10.004
  46. Canfora L., Bacci G., Pinzari F., Lo Papa G., Dazzi C. et al. Salinity and bacterial diversity: to what extent does the concentration of salt affect the bacterial community in a saline soil? // PLOS ONE. 2014. V. 9. P. e106662. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0106662
  47. 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 (Basel). 2024. V. 29. P. 85. https://doi.org/10.3390/biology13020085
  48. Dick R.P., Sandor J.A., Eash N.S. Soil enzyme activities after 1500 years of terrace agriculture in the Colca valley. Pera. Agri Escosyst Environ, 1994. V. 50. P. 123–131.
  49. Gao Y., Wang J., Xu J., Kong X., Zhao L., Zeng D.H. Assessing the quality of oil contaminated saline soil using two composite indices // Ecol. Indic. 2013. V. 24. P. 105–112.
  50. Garcia-Ruiz R., Ochoa V., Hinojosa M.B., Carreira J.A. Suitability of enzyme activities for the monitoring of soil quality improvement in organic agricultural systems // Soil Biol. Biochem. 2008. V. 40. P. 2137–2145. https://doi.org/10.1016/J.SOILBIO.2008.03.023
  51. Jaworska H., Lemanowicz J. Heavy metal contents and enzymatic activity in soils exposed to the impact of road traffic // Sci. Rep. 2019. V. 9. P. 19981. https://doi.org/10.1038/s41598-019-56418-7
  52. Kanté M., Riah-Anglet W., Cliquet J.-B., Trinsoutrot-Gattin I. Soil Enzyme Activity and Stoichiometry: Linking Soil Microorganism Resource Requirement and Legume Carbon Rhizodeposition // Agronomy. 2021. V. 11. P. 2131. https://doi.org/10.3390/agronomy11112131
  53. Kolesnikov S.I., Kazeev K.Sh., Akimenko Yu.V. Development of regional standards for pollutants in the soil using biological parameters // Environ. Monitoring Assessm. 2019. V. 191. Р. 544–550. https://doi.org/10.1007/s10661-019-7718-3
  54. McHugh T.A., Compson Z., van Gestel N., Hayer M., Ballard L., Haverty M., Hines J., Irvine N., Krassner D., Lyons T. et al. Climate controls prokaryotic community composition in desert soils of the Southwestern United States // FEMS Microbiol. Ecol. 2017. V. 93. Р. 116.
  55. Meena V.S., Maurya B., Verma J., Meena R. et al. Potassium-Solubilizing Microorganism in Evergreen Agriculture: An Overview // Potassium Solubilizing Microorganisms for Sustainable Agriculture. New Delhi: Springer, 2016. https://doi.org/10.1007/978-81-322-2776-2_1
  56. Minnikova T., Kolesnikov S., Evstegneeva N., Timoshenko A., Tsepina N. Estimation of the enzymatic activity of haplic chernozem under contamination with oxides and nitrates of Ag, Bi, Te and Tl // Agronomy. 2022. V. 12. Р. 2183. https://doi.org/10.3390/agronomy12092183
  57. Minnikova T., Kolesnikov S., Revina S., Ruseva A., Gaivoronsky V. Enzymatic Assessment of the state of oil-contaminated soils in the south of Russia after bioremediation // Toxics. 2023. V. 11. P. 355. https://doi.org/10.3390/toxics11040355
  58. Minnikova T.V., Kolesnikov S.I., Evstegneeva N.A., Timoshenko A.N., Tsepina N.I., Kazeev K.Sh. Assessment of enzymatic activity of haplic chernozem soils contaminated with Ag, Bi, Te, and Tl // Eurasian Soil Science. 2024. V. 57. Р. 395–408. https://doi.org/10.1134/S1064229323603037
  59. Minnikova T., Kolesnikov S., Kuzina A., Trufanov D., Khrapay E., Trushkov A. Enzymatic diagnostics of soil health of the European part of Russia with lead contamination // Soil Systems 2024. V. 8. Р. 76. https://doi.org/10.3390/soilsystems8030076
  60. Mokrikov G., Minnikova T., Kazeev K. and Kolesnikov S. Use of soil enzyme activity in assessing the effect of No-Till in the South of Russia // Agronomy Res. 2021. V. 19. Р. 171–184. https://doi.org/10.15159/AR.20.240
  61. Otlewska A., Migliore M., Dybka-Stępień K., Manfredini A., Struszczyk-Świta K., Napoli R., Białkowska A., Canfora L., Pinzari F. When Salt Meddles Between Plant, Soil, and Microorganisms // Frontiers Plant Sci. 2020. V. 11. Р. 553087. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.553087
  62. Piotrowska-Długosz A. Significance of the enzymes associated with soil C and N transformation // Carbon and nitrogen cycling in soil. Singapore: Springer, 2020. https://doi.org/10.1007/978-981-13-7264-3_12
  63. Rahul R., Sharma P., Singh A., Singh J., Kumar M. Soil Enzymes and Their Role in Soil Health Improvement // Advances in Agricultural and Industrial Microbiology. Singapore: Springer, 2022. https://doi.org/10.1007/978-981-16-8918-5_3
  64. Raiesi F., Sadeghi E. Interactive effect of salinity and cadmium toxicity on soil microbial properties and enzyme activities // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2019. V. 168. Р. 221–229. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2018.10.079
  65. Shabaan M., Asghar H.N., Zahir Z.A., Zhang X., Sardar M.F., Li H. Salt-Tolerant PGPR Confer Salt Tolerance to Maize Through Enhanced Soil Biological Health, Enzymatic Activities, Nutrient Uptake and Antioxidant Defense // Front. Microbiol. 2022. V. 13. Р. 901865. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.901865
  66. Shahid S.A., Zaman M., Heng L. Introduction to Soil Salinity, Sodicity and Diagnostics Techniques // Guideline for Salinity Assessment, Mitigation and Adaptation Using Nuclear and Related Techniques. Cham: Springer, 2018. https://doi.org/10.1007/978-3-319-96190-3_1
  67. Sharma S.N. Soil Enzymes and Their Role in Nutrient Cycling // Structure and Functions of Pedosphere. Springer, Singapore. 2022. https://doi.org/10.1007/978-981-16-8770-9_8
  68. Shi W. Agricultural and ecological significance of soil enzymes: Soil carbon sequestration and nutrient cycling // Soil Enzymology. Soil Biology. V. 22. Berlin: Springer, 2010. https://doi.org/10.1007/978-3-642-14225-3_3
  69. Tabatabai M.A. Soil enzymes // Weaver RW et al Editors, Methods of soil analysis. Part 2. Microbiological Biochemical properties. 1994. P. 775–833.
  70. Tabatabai M.A., Bremner J.M. Use of p-nitrophenyl phosphate for assay of soil phosphatase activity // Soil Biol. Biochem. 1969. V. 1. P. 301–307.
  71. Tabatabai M.A., Bremner J.M. Arylsulfatase activity of soils // Soil Sci. Soc. Am. Proc. 1970. V. 34. P. 225–229.
  72. Vithanage M., Bandara T., Al-Wabel M. I., Abduljabbar A., Usman A.R. A., Ahmad M., Sik Ok Y. Soil enzyme activities waste biochar amended multi-metal contaminated soil; effect of different pyrolysis temperatures and application rates // Commun. Soil Sci. Plant Analysis. 2018. V. 49. P. 635–643. https://doi.org/10.1080/00103624.2018.1435795
  73. Wang K., Mao X., Yang J., Wen M., Han F. Soil extracellular enzyme activity and microbial resource limitation exhibited close relationships with groundwater table decline in desert wetlands // Catena. 2024. V. 236. P. 107754
  74. Wei S., Ding S., Li Y., Zhang E., Duan X. Differential responses of soil cellulase enzymes and oxidative enzymes to soil erosion // Catena. 2024. V. 241. P. 108015. https://doi.org/10.1016/j.catena.2024.108015
  75. World Reference Base for soil resources 2014: international soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. FAO UNESCO, 2014.
  76. Yeboah J.O., Shi G.Y., Shi W.L. Effect of Heavy Metal Contamination on Soil Enzymes Activities // J. Geosci. Environ. Protection. 2021. V. 9. P. 135–154. https://doi.org/10.4236/gep. 2021.96008

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Карта-схема отбора образцов засоленных почв Астраханской области.

Скачать (2MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изменение активности оксидоредуктаз почв разной степени засоления: (a) активность каталазы, мл О2/ (г мин); (b) активность дегидрогеназ, мг ТФФ/(г сут); (c) активность аскорбатоксидазы, мг ДГАК/(г ч); (d) активность пероксидазы, мг 1,4 бензохинона/(г 30 мин); (e) активность полифенолоксидазы, мг 1,4 бензохинона/(г 30 мин).

Скачать (2MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изменение активности гидролаз почв разной степени засоления: (a) активность инвертазы, мг глюкозы/(10 г сут); (b) aктивность уреазы, мг NH3/(10 г сут); (c) активность фосфатазы, мкг п-нитрофенола /(г ч); (d) активность арилсульфатазы, мкг п-нитрофенола /(г ч); (e) активность аденозинтрифосфатазы, мг Р /(100 г ч).

Скачать (2MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Интегральный показатель ферментативной активности (ИПФА) почв разной степени засоления: (a) по активности всех оксидоредуктаз (каталазы, дегидрогеназ, аскорбатоксидазы, пероксидазы, полифенолоксидазы); (b) по активности всех гидролаз (инвертазы, уреазы, фосфатазы, арилсульфатазы, аденозинтрифосфатазы); (c) по активности ферментов классов оксидоредуктазы и гидролазы.

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение среднего геометрического ферментативной активности (GMEA) почв разной степени засоления: (a) по активности всех оксидоредуктаз (каталазы, дегидрогеназ, аскорбатоксидазы, пероксидазы, полифенолоксидазы); (b) по активности всех гидролаз (инвертазы, уреазы, фосфатазы, арилсульфатазы, аденозинтрифосфатазы); (c) по активности ферментов классов оксидоредуктазы и гидролазы.

Скачать (1MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025