Влияние внесения соломы на состояние микробиома дерново-подзолистой почвы

Номер выпуска 5 от 01.05.2023

Потеря органического вещества почвы при сельскохозяйственном использовании земель оказывает негативное влияние на ее свойства и является одним из серьезных факторов роста концентрации СО₂ в атмосфере. Доступным способом одновременного восстановления запасов почвенного органического вещества и депонирования секвестрированного углерода является внесение соломы в почву. Целью исследования была оценка влияния соломы на количественные показатели различных групп микроорганизмов дерново-подзолистой почвы (Albic Retisol) в рамках длительного полевого эксперимента. Многократное (суммарно 42 т/га) внесение соломы зерновых и зернобобовых культур в 1.25–2 раза повышало содержание углерода микробной биомассы (С_мик) в пахотном слое, наибольший рост биомассы отмечен в вариантах без удобрений. Базальное дыхание и дыхательный коэффициент (qСО₂) увеличивались в ряду: контроль < NPK < NPK + солома < солома. Применение минеральных удобрений снижало qСО₂, биомассу грибов и численность копий генов архей в 1.5–3.0 раза. Соотношение грибы/бактерии по методу люминесцентной микроскопии изменялось от 4 до 15, а по результатам количественной ПЦР – от 0.17 до 0.33. Минимальные значения соотношений грибы/бактерии характерны для вариантов с внесением минеральных удобрений, а максимальные – с заделкой соломы. Таким образом, систематическое поступление свежего органического вещества соломы является важным технологическим приемом для повышения микробиологической активности почвы и нивелирования негативного влияния минеральных удобрений на почвенную микробиоту.

53 0

Микробиом почв и супрагляциальных объектов в фоновых и нефтезагрязненных экосистемах О. Хейса (Архипелаг Земля Франца-Иосифа)

Номер выпуска 2 от 15.02.2024

Методами люминесцентной микроскопии и полимеразной цепной реакции в реальном времени исследован микробиом почв и супрагляциальных объектов в фоновых и нефтезагрязненных экосистемах о. Хейса, входящего в архипелаг Земля Франца-Иосифа. Биомасса микроорганизмов составляла от 81 до 666 мкг С/г субстрата; ее большая часть (до 88%) представлена грибами. Длина мицелия грибов достигала более 360 м/г субстрата. Численность прокариот варьировала от 4.0 × 10⁷ до 3.75 × 10⁹ кл./г субстрата, длина гиф актиномицетов достигала 40 м/г субстрата. До 78% обнаруженных клеток прокариот представлены мелкими наноформами, что характерно для экстремальных экосистем. Доля жизнеспособных клеток микроорганизмов максимальна (74–86%) для поверхностных органогенных горизонтов и минимальна (29–54%) для минеральных надмерзлотных слоев. В составе комплекса прокариот доминировали бактерии (от 5.14 × 10⁵ до 5.05 × 10¹⁰ копий 16S рРНК/г почвы), а не археи – от 8.46 × 10⁵ до 2.28 × 10⁹ копий 16S рРНК/г субстрата. Количество ITS рРНК грибов в образцах почв Земли Франца-Иосифа составляло от 6.47 × 10⁴ до 8.67 × 10¹⁰ копий. Численность копий гена alkB (синтез алкан-монооксигеназы для деструкции н-алканов углеводородов) варьировала от 1.2 × 10¹ до 1.8 × 10⁵/г субстрата и резко уменьшалась от поверхностных горизонтов к глубинным. Нефтезагрязненные почвы и супрагляциальные объекты содержали меньшую биомассу, однако большую численность рибосомальных генов микроорганизмов по сравнению с фоновыми экосистемами. Зарегистрировано экспоненциальное снижение проанализированных количественных параметров микроорганизмов от поверхностных к глубинным почвенным горизонтам.

61 0

Микробиом супрагляциальных систем на ледниках Альдегонда и Бертель (о. Западный Шпицберген)

Номер выпуска 4 от 15.04.2024

Изучена микробная биомасса, разнообразие культивируемых бактерий и микромицетов, а также численность функциональных генов цикла азота в супрагляциальных системах ледников Альдегонда и Бертель. Биомасса микроорганизмов варьировала от 2.54 до 722 мкг/г субстрата. Впервые показано, что большая часть (78.7–99.8%) микробной биомассы супрагляциальных объектов представлена грибами, а не прокариотами. Основную часть (от 70 до 90%) биомассы грибов составлял мицелий, длина которого изменялась от 6.70 до 537.51 м/г субстрата. Численность прокариот варьировала от 2.4 × 10⁸до 1.95 × 10⁹ кл./г субстрата. Длина мицелия актиномицетов изменялась от 2.6 до 62.61 м/г субстрата. Численность культивируемых бактерий и актиномицетов варьировала от 3.3 × 10⁴ до 1.2 × 10⁶ КОЕ/г субстрата, а микромицетов – от 2.2 × 10¹ до 1.7 × 10⁴ КОЕ/г субстрата. Доминировали бактерии родов Arthrobacter, Bacillus, Rhodococcus и Streptomyces, а также микромицеты родов Antarctomyces, Cadophora, Hyphozyma, Teberdinia, Thelebolus. Микромицеты Antarctomyces psychrotrophicus, Hyphozyma variabilis и Teberdinia hygrophila обнаружены на Шпицбергене впервые. Численность генов amoA окисляющих аммоний бактерий варьировала от 5.33 × 10⁶ до 4.86 × 10⁹; генов азотфиксации nifH – от 9.89 × 10⁷ до 9.81 × 10¹⁰; генов денитрификации nirK – от 4.82 × 10⁷ до 3.34×10¹⁰ копий генов/г субстрата. Полученные результаты косвенно свидетельствуют о ведущей роли грибов в микробиоме супрагляциальных объектов Шпицбергена и значительном вкладе прокариот в эмиссию из них парниковых газов.

50 0

БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ И ПОЧВОПОДОБНЫХ ТЕЛ ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Номер выпуска 12 от 01.12.2025

Проведено комплексное исследование биологической активности почв, супра- и перигляциальных тел, а также их микробиома для оценки вклада микроорганизмов в экологические функции почв западной части Арктической зоны Российской Федерации и архипелага Шпицберген. В работе использованы газохроматографические методы, люминесцентная микроскопия, экстракция тотальной почвенной ДНК и ее количественная ПЦР в реальном времени. Базальное дыхание почв варьировало: от 0.12 до 13.59 мкг С–CO/(r ч) для почв и почвоподобных тел Земли Франца-Иосифа; от 0.27 до 243.73 мкг С–CO/(r ч) для почв Новой Земли; от 0.06 до 4.71 мкг С–CO/(r ч) для почвоподобных тел Полярного Урала. Микробная биомасса изменялась от 256 до 6045 мкг С/r по субстрат-индуцированному дыханию (СИД) и от 0.021 до 0.910 мг/г по данным люминесцентного анализа почв и почвоподобных тел Земли Франца-Иосифа; от 3.36 до 1476.07 мкг С/r по СИД и от 22.50 до 390.18 мкг/г по данным люминесцентного анализа почв Новой Земли; от 143 до 1899 мкг С/r по СИД и от 0.050 до 0.475 мг/г по данным люминесцентного анализа для почвоподобных тел Полярного Урала; от 0.131 до 0.695 мг/г по данным люминесцентного анализа для почв полуострова Рыбачий; от 0.021 до 0.715 мг/г по данным люминесцентного анализа для почв Кольского полуострова; 0.100 до 0.500 мг/г по данным люминесцентного анализа для почв Большеземельской тундры и Ямала; от 0.07 до 0.37 мг/г почвы по данным люминесцентного анализа для почв Таймыра; от 2.54 до 722.0 мкг/г по данным люминесцентного анализа для почвоподобных тел Шпицбергена. Активность метаногенеза варьировала от 0.48 до 6.18 нг СН/(r сут) для почв Новой Земли и от 0.14 до 6.97 нг СН/(r сут) для почвоподобных тел Полярного Урала. Актуальная азотфиксация почвоподобных тел Полярного Урала изменялась от 0.01 до 7.20 нг С2Н/(r сут), а потенциальная азотфиксация — от 0.14 до 215.68 нг С2Н/(r сут). Интенсивность денитрификации почв Новой Земли изменялась от 0.50 до 18.81 мкг N–NO/(r сут). Численность 16S рРНК архей и бактерий, а также ITS рРНК грибов варьировала от 10 копий генов/г для почв и почвоподобных тел Земли Франца-Иосифа и почвоподобных тел Полярного Урала до 10 копий генов/г для почв полуостровов Рыбачий, Кольский и Ямал. Биологическая активность почв велика лишь в поверхностных органогенных горизонтах и резко уменьшалась с глубиной и с близостью к крупным ледникам. Интенсивное антропогенное воздействие уменьшало все параметры биологической активности почв и почвоподобных тел. Судя по большому количеству клеток микроорганизмов и значительному уровню функциональных генов цикла азота, почвенный микробиом Арктики обладает высоким адаптационным потенциалом к экстремальным условиям окружающей среды.

33 0