Биохимическая активность и газовый режим в эвтрофном и мезотрофном болотах Горного Алтая

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Представлены результаты исследований биологической активности, концентрации углеродсодержащих парниковых газов и их эмиссии в эвтрофном и мезотрофном болотах. Установлено, что 4 года исследований характеризуются как среднемноголетние, уровни грунтовых вод на болотах были близки к поверхности, а влажность в слое 0–30 см не опускалась ниже 0.8 полной влагоемкости. Выявлено, что степень прогревания торфяных профилей болот определяется их типом и уровнем грунтовых вод. Проанализирована внутрипрофильная динамика биологических параметров за 2 года. Выявлена активность ферментов оксидоредуктаз, принимающих участие в процессах образования гумусовых веществ. Активность каталазы и полифенолоксидазы в торфах эвтрофного болота идентична их активности в торфах мезотрофного болота, а активность пероксидазы в эвтрофных торфах в 1.5–6 раз выше по сравнению с торфами мезотрофного болота. Изучена динамика углеродсодержащих газов в торфяном профиле болот, которая показала близкие значения для обоих типов болот от 0.07 до 1.4 ммоль/дм3 по СО2 и от нуля до 0.65 ммоль/ дм3 по СН4. Приведена характеристика биологического и газового режимов СО2 и СН4, которая показала большее их выделение из мезотрофного болота. Доказано, что активность биологических процессов, изученных прямым методом с использованием люминесцентной микроскопии и методом субстрат-индуцированного дыхания, проявляется по всему торфяному профилю болот до минеральных подстилающих пород, но степень их активности определяется типом болота и ботаническим составом торфов, слагающих торфяной профиль.

Об авторах

Л. И. Инишева

Томский государственный педагогический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: inisheva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7549-8339
Россия, ул. Киевская, 60, Томск, 634061

Е. В. Порохина

Томский государственный педагогический университет

Email: inisheva@mail.ru
Россия, ул. Киевская, 60, Томск, 634061

Н. Г. Инишев

Томский государственный университет

Email: inisheva@mail.ru
Россия, пр-т Ленина, 36, Томск, 634050

А. В. Головченко

МГУ им. М.В. Ломоносова

Email: inisheva@mail.ru
Россия, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

Г. В. Ларина

Горно-Алтайский государственный университет

Email: inisheva@mail.ru
Россия, ул. Ленина, 1, Горно-Алтайск, 649000

Список литературы

  1. Ананьева Н.Д. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв. М.: Наука, 2003. 223 с.
  2. Волкова И.И. О растительности Тюгурюкского болота (Горный Алтай) // Отечественная геоботаника: основные вехи и перспективы: материалы Всероссийской научной конференции с международным участием (Санкт-Петербург, 20–24 сентября 2011 г.). СПб.: Бостон-спектр, 2011. Т. 1. С. 44–47.
  3. Волкова И.И., Волков И.В. Ландшафтно-экологическая характеристика мерзлотного седловинного болота у г. Саганы (хребет Иолго, Центральный Алтай) // Вестник Томского гос. Ун-та. Сер. Биология. 2014. № 1 (25). С. 211–222.
  4. Головченко А.В., Волкова Е.М. Запасы и структура микробной биомассы в торфяниках карстовых ландшафтов Тульской области // Почвоведение. 2019. № 3. С. 370–376.
  5. Головченко А.В., Дмитриенко Ю.Д., Морозов А.А., Поздняков Л.А., Глухова Т.В., Инишева Л.И. Микробная биомасса в низинных торфяниках: запасы, структура, активность // Почвоведение. 2021. № 7. С. 838–848. https://doi.org/10.31857/S0032180X21050099
  6. Гродницкая И.Д., Карпенко Л.В., Кнорре А.А., Сырцов С.Н. Микробная активность торфяных почв заболоченных лиственничников и болота в криолитозоне Центральной Эвенкии // Почвоведение. 2013. № 1. С. 67–79.
  7. Гродницкая И.Д., Трусова М.Ю. Микробные сообщества и трансформация соединений углерода в олотных почвах таежной зоны (Томская область) // Почвоведение. 2009. № 9. С. 1099–1107.
  8. Добровольская Т.Г., Головченко А.В., Семенова Т.А., Кухаренко О.С., Инишева Л.И. Влияние аэрации на структуру микробных комплексов низинных торфяников // Вестник ТГПУ. 2011. Вып. 5 (107). С. 117–126.
  9. Добровольская Т.Г., Скворцова И.Н., Лысак Л.В. Методы выделения и идентификации почвенных бактерий. М.: Изд-во МГУ, 1989. 40 с.
  10. Дьячкова А.В., Давыдов Д.К., Фофонов А.В., Краснов О.А., Головацкая Е.А., Симоненков Д.В., Nakayama T., Максютов Ш.Ш. Влияние аномальных факторов среды на эмиссию метана на Бакчарском болоте в районе пос. Плотниково летом 2018 г. // Оптика атмосферы и океана. 2019. Т. 32. № 6. С. 482–489. https://doi.org/10.17223/25421379/25/4
  11. Ефремова Т.Т., Ефремов С.П., Аврова А.Ф. Сезонная активность почвенной пероксидазы в осушенных болотных сосняках Западной Сибири: системно-экологический анализ // Почвоведение. 2023. № 10. С. 1244–1258. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600774
  12. Инишева Л.И. Закономерности функционирования болотных экосистем в условиях воздействия природных и антропогенных факторов. Томск: Изд-во ТГПУ, 2020. 482 с.
  13. Ковалев Р.В. Почвы Горно-Алтайской автономной области. Новосибирск: Наука, 1973. 352 с.
  14. Кожевин П.А., Полянская Л.М., Звягинцев Д.Г. Динамика развития различных микроорганизмов в почве // Микробиология. 1979. Т. 48. № 4. С. 490–494.
  15. Козунь Ю.С., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Вияние климата на ферментативную активность лесных почв Северного Кавказа // Лесоведение. № 3. 2022. С. 262–269. https://doi.org/10.31857/S002411482203010X
  16. Круглов Ю.В., Пароменская Л.Н. Модификация газометрического метода определения каталазной активности // Почвоведение. 1966. № 1. С. 93–95.
  17. Кураков С.А., Крутиков В.А., Ушаков В.Г. Автономный измеритель профиля температуры АИПТ // Приборы и техника эксперимента. 2008. № 5. С. 166–167.
  18. Лисс О.Л., Абрамова Л.И., Аветов Н.А., Березина Н.В., Инишева Л.И., Курнишкова Т.В., Слука З.А., Толпышева Т.Ю., Шведчикова Н.К. Болотные системы их природоохранное значение. Тула: Гриф и Ко, 2001. 584 с.
  19. Лиштван И.И., Король Н.Т. Основные свойства торфа и методы их определения. Минск: Наука и техника, 1975. 320 с.
  20. Махныкина А.В., Прокушкин А.С., Меняйло О.В., Верховец С.В., Тычков И.И., Урбан А.В., Рубцов А.В., Кошурникова Н.Н., Ваганов Е.А. Влияние климатических факторов на эмиссию CO2 из почв в среднетаежных лесах Центральной Сибири: эмиссия как функция температуры и влажности почвы // Экология. 2020. № 1. С. 51–61. https://doi.org/10.31857/S0367059720010060
  21. Методические указания по расчетам стока с неосушенных и осушенных болот. Мин-во природных ресурсов и экологии РФ; Федер. Служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Санкт-Петербург: Петербургский модный базар, 2011. 150 с.
  22. Модина Т.Д., Сухова М.Г. Климат и агроклиматические ресурсы Алтая. Новосибирск: Универсальное кн. изд-во, 2007. 180 с.
  23. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. Вып. 8. 360 с.
  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. https://doi.org/10.19047/0136-1694-2022-112-48-72
  25. Полянская Л.М., Головченко А.В., Звягинцев Д.Г. Определение жизнеспособности спор и мицелия почвенных грибов // Микробиология. 1998. Т. 67. № 6. С. 832–836.
  26. Пяк А.И. Болото в долине ручья Ортолык-Тюргунь (Юго-Восточный Алтай) // Krylovia. 2001. № 2. С. 50–57.
  27. Раковский В.Е., Пигулевская Л.В. Химия и генезис торфа. М.: Недра, 1978. 231 с.
  28. Рельеф Алтае-Саянской горной области / Отв. ред. Николаев В.А., Чернов Г.А. Новосибирск: Наука: Сиб. отделение, 1988. 206 с.
  29. Романов В.В. Гидрофизика болот. Л.: Гидрометеоиздат, 1961. 359 с.
  30. Русанов Г.Г. Позднеплейстоценовые и голоценовые озера Северного Алтая (происхождение, динамика, физико-географическое значение). Автореф. дис. … канд. геогр. наук. Томск: ТГПУ, 2004. 24 с.
  31. Сусьян Е.А., Ананьева Н.Д., Гавриленко Е.Г., Чернова О.В., Бобровский М.В. Углерод микробной биомассы в профиле лесных почв южной тайги // Почвоведение. 2009. № 10. С. 1233–1240.
  32. Сусьян Е.А., Рыбянец Д.С., Ананьева Н.Д. Изменение микробной активности по профилю серой лесной почвы и чернозема // Почвоведение. 2006. № 8. С. 956–964.
  33. Технический анализ торфа. М.: Недра, 1992. 358 с.
  34. Физическая география // География Сибири в начале ХХI века. Новосибирск: Академическое изд-во “Гео”, 2016. Т. 5. Западная Сибирь. С. 17–32.
  35. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М., 1990. 189 с.
  36. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 252 с.
  37. Хазиев Ф.Х. Функциональная роль ферментов в почвенных процессах // Вестник АН Республики Башкортостан. 2015. Т. 20. № 2. С. 14–24.
  38. Чечкин С.А. Водно-тепловой режим неосушенных болот и его расчет. Ленинград: Гидрометеоиздат,1970. 205 с.
  39. Щербакова Т.А. Ферментативная активность почв и трансформация органического вещества. Минск: Наука и техника, 1983. 222 с.
  40. Anderson J.P.E., Domsch K.H. A phisiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils // Soil Biol. Biochem. 1978. V. 10. № 3. Р. 314–322.
  41. Anderson T.H., Domsch K.H. Application of eco-physiological quotients qCO2 and qD on microbial biomass from soils of different cropping histories // Soil Biol. Biochem. 1990. V. 22. № 2. Р. 251–255.
  42. Anderson T.H., Domsch K.H. The metabolic quotient for CO2 (qCO2) as a specific of environmental conditions, such as pH, on the microbial biomass of forest soils // Soil Biol. Biochem. 1993. V. 25. P. 393–395.
  43. Benedetti A., Dilly O. Approaches to defining, monitoring, evaluating and managing soil quality // Microbiological Methods for Assessing Soil Quality/ Eds.I. Bloem, D.W. Hopkins, A.Benedetty. Wallingford, UK; Cambridge, MA: CABI Pub. 2006. P. 3–14.
  44. Doran J.W. Soil health and sustainability: managing the biotic component of soil quality // Appl. Soil Ecology. 2000. V. 15. P. 3–15.
  45. Inisheva L.I., Golovchenko A.V., Smirnov O.N. Monitoring greenhouse gases in the peat deposits of swamps in Gornyi Altai // Geografiya i Prirodnye Resursy. 2023. V. 44. № 1. P. 31–40. https://doi.org/10.1134/S187537282301002X
  46. Inisheva L.I., Yudina N.V., Golovchenko A.V., Savelyeva A.V. Biochemical factors controlling the composition of bog water and migration of substances in the system of geochemically linked mire landscapes // Eurasian Soil Science. 2021. V. 54. № 4. P. 499–506. https://doi.org/10.1134/S1064229321040086
  47. Kaрягiна Л.А., Мiхайлоуская Н.А. Вызначэнне актыунасцi полiфенолаксiдазы i пераксiдазы у глебе // Весцi АН БССР. Сер. с/г навук. 1986. № 2. С. 40–41.
  48. Kim S.Y., Zhou X., Freeman C., Kang H. Changing thermal sensitivity of bacterial communities and soil enzymes in a bog peat in spring, summer and autumn // Appl. Soil Ecology. 2022. V. 173. P. 104382.
  49. Naumov A.V., Smolentseva E.N. Chapter 7. Estimation of carbon dioxide exchange of cascade geochemically conjugated steppe ecosystems in salinity condition // Steppe ecosystems: biological diversity, management and restoration. N.Y.: Nova Science, 2013. P. 153–163.
  50. Sikora L.J., Yakovchenko V., Kaufman D.D. Comprasion of rehydration method for biomass determination to fumigation-incubation and substrate-induced respiration method // Soil Biol. Biochem. 1994. V. 26. № 10. Р. 1443–1445.
  51. Steinmann Ph., Shotyk W. Sampling anoxic pore water in peatlands using “peepers” for in situ-filtration // Fresenius J. Anal. Chem. 1996. V. 354. P. 709–713. https://doi.org/10.1007/s0021663540709
  52. Volkova I.I., Callaghan T.V., Volkov I.V., Chernova N.A., Volkova A.I. South-Siberian mountain mires: perspectives on a potentially vulnerable remote source of biodiversity // Ambio. 2021. vol 50. P. 1975–1990.
  53. Wiesmeier M., Urbanski L., Hobley E., Lang B., von Lutzow M., Marin-Spiotta E., van Wesemael B., Rabot E., Lies M., Garcia-Franco N., Wollschläger U., Vogel H.J., Kogel-Knabner I. Soil organic carbon storage as a key function of soils – a review of drivers and indicators at various scales // Geoderma. 2019. V. 333. P. 149–162. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2018.07.026

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Температурный режим болот Горного Алтая в 2012 г.: (a) – эвтрофное, (b) – мезотрофное; 1 – 10 см, 2 – 30 см, 3 – 60 см.

Скачать (299KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Динамика компонентов микробной биомассы в торфяном профиле болот Горного Алтая за 2012–2013 гг.: (a) – эвтрофное; (b) – мезотрофное; I – бактерии; II – актиномицетный мицелий; III – споры грибов; 1 – май, 2 – июль, 3 – сентябрь.

Скачать (900KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Динамика активности ферментов в торфяном профиле болот Горного Алтая за 2012–2013 гг.: (a) – эвтрофное; (b) – мезотрофное; I – общая каталаза; II – полифенолоксидаза; III – пероксидаза; 1 – май, 2 – июль, 3 – сентябрь.

Скачать (994KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Профильная динамика газового состава за 2010, 2012, 2013 гг.: V – май, VII – июль, IX – сентябрь, в 2012 г. в сентябре не определяли.

Скачать (843KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025