Динамика растительного сообщества и микробиома хроносерий посттехногенных почв в известняковом карьере в условиях рекультивации

Динамика растительного сообщества и микробиома хроносерий посттехногенных почв в известняковом карьере в условиях рекультивации

Автор: Дмитракова Я.А., Абакумов Е.В., Першина Елизавета Владимировна, Иванова Екатерина Андреевна, Андронов Евгений Евгеньевич

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Растение и почва

Статья в выпуске: 3 т.53, 2018 года.

Бесплатный доступ

Посттехногенные экосистемы - удобная модель для изучения процессов начального почвообразования и восстановления экосистем. Их можно рассматривать как естественные модели восстановления микробных сообществ во времени (временные ряды и хроносерии). Исследование разновозрастных стадий почвообразования на отвалах карьеров разного типа позволяет получить фактическую информацию о скорости и направленности почвообразования в разнообразных субстратно-фитоценотических комбинациях. Среди карьеров нерудных полезных ископаемых особенное место в структуре горной добыче на Северо-Западе занимают участки по добыче известковых пород, приуроченные к Ижорской возвышенности. Целью настоящей работы было изучение динамики фитоценозов и почвенного микробиома в процессе сукцессии на отвалах различного возраста при естественном самозарастании и рекультивации известнякового карьера. Исследование проводили на карьере Печурки (Сланцевский р-н, Ленинградская обл.) весной и летом 2016 года. Проективное покрытие растительности и видовой состав оценивали на каждом экотопе карьера...

Еще

Первичная сукцессия растительности и микроорганизмов, известняковые карьеры, педогенез, метагеном, рекультивация

Короткий адрес: https://sciup.org/142216558

IDR: 142216558   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2018.3.557rus

Список литературы Динамика растительного сообщества и микробиома хроносерий посттехногенных почв в известняковом карьере в условиях рекультивации

  • Williamson N.A., Johnson M.S., Bradshaw A.D. Mine wastes reclamation. Mining Journal Books, Ltd., London, United Kingdom, 1982.
  • Abakumov E., Trubetskoj O., Demin D., Celi L., Cerli C., Trubetskaya O. Humic acid characteristics in podzol soil chronosequence. Chem. Ecol., 2010, 26: 59-66 ( ) DOI: 10.1080/02757540.2010.497758
  • Abakumov E.V., Maksimova E.I., Lagoda A.V., Koptseva E.M. Soil formation in the quarries for limestone and clay production in the Ukhta region. Eurasian Soil Science, 2011, 44(4): 380-385 ( ) DOI: 10.1134/S1064229311040028
  • Исаченко Г.А., Резников И.А. Ландшафты Санкт-Петербурга: эволюция, динамика, разнообразие. Биосфера, 2014, 2: 196-200.
  • Abakumov E.V., Cajthaml T., Brus J., Frouz J. Humus accumulation, humification, and humic acid composition in soils of two post-mining chronosequences after coal mining. J. Soils Sediments, 2013, 13(3): 491-500 ( ) DOI: 10.1007/s11368-012-0579-9
  • Johnson N., Payton P., Spalding A. The conservation value of metalliferous mine sites in Cornwall. Cornwall Archaeological Unit and Institute of Cornish Studies, Truro, 1996.
  • Key R. Bare ground and the conservation of invertebrates. British Wildlife, 2000, 11: 183-191.
  • Андроханов В.А., Овсянникова С.В., Курачев В.М. Техноземы: свойства, режимы, функционирование. Новосибирск, 2000.
  • Арчегова И.Б. Закономерности формирования биоразнообразия растительных сообществ в восстанавливающихся и преобразующихся экосистемах в разных типах техногенных объектов на Северо-Востоке Европейской части России. Вестник института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН, 2013, 3(179): 24-27.
  • Kuráž V., Frouz J., Kuráž M., Mako A., Shustr V., Cejpek J., Romanov O.V., Abakumov E.V. Changes in some physical properties of soils in the chronosequence of self-overgrown dumps of the Sokolov quarry-dump complex, Czechia. Eurasian Soil Science, 2012, 45(3): 266-272 ( ) DOI: 10.1134/S1064229312030076
  • Андронов Е.Е., Петрова С.Н., Пинаев А.Г., Першина Е.В., Рахимгалиева С.Ж., Ахмеденов К.М., Горобец А.В., Сергалиев Н.Х. Изучение структуры микробного сообщества почв разной степени засоления с использованием T-RFLP и ПЦР с детекцией в реальном времени. Почвоведение, 2012, 2: 173.
  • Копцева Е.М. Естественное восстановление растительности на техногенных местообитаниях Крайнего Севера: Ямальский сектор Арктики. СПб, 2005.
  • Нешатаев В.Ю., Карапухин Н.С., Ефремов Д.Ф., Кноль В.В., Нешатаев М.В., Штак К.Д. Практическое пособие по восстановлению растительного покрова на землях, нарушенных открытыми горными разработками при освоении месторождений полезных ископаемых в условиях Камчатского края. СПб, 2012.
  • Сумина О.И. Формирование растительности на техногенных местообитаниях Крайнего Севера России. Автореф. докт. дис. СПб, 2011.
  • Абакумов Е.В., Гагарина Э.И. Почвообразование в посттехногенных экосистемах карьеров на Северо-Западе Русской равнины. СПб, 2006.
  • Yarwood S., Wick A., Williams M., Daniels W.L. Parent material and vegetation influence soil microbial community structure following 30-years of rock weathering and pedogenesis. Microb. Ecol., 2015, 69(2): 383-394 ( ) DOI: 10.1007/s00248-014-0523-1
  • Labbé L., Lanctôt B., Fortin, J.A. Étalement des îlots d'aulnes et enrichis sement dessolsau complexe La Grande. Rapport pour la Vice-présidence Environnement, Hydro-Québec. Institut de recherche en biologie végétale de Montréal, Montréal, Qué., 1995.
  • Laitinen J., Rehell S., Oksanen J. Community and species responses to water level fluctuations with reference to soil layers in different habitats of mid-boreal mire complexes. Plant Ecol., 2008, 194(1): 17-36 ( ) DOI: 10.1007/s11258-007-9271-3
  • Gretarsdottir J., Aradottir A.L., Vandvik V., Heegaard E., Birks H.J.B. Long-term effects of reclamation treatments on plant succession in Iceland. Restor. Ecol., 2004, 12(2): 268-278 ( ) DOI: 10.1111/j.1061-2971.2004.00371.x
  • Tormo J., Bochet E., Garcia-Fayos P. Roadfill revegetation in semiarid Mediterranean environments. Part II: Topsoiling, species selection, and hydroseeding. Restor. Ecol., 2007, 15(1): 97-102 ( ) DOI: 10.1111/j.1526-100X.2006.00194.x
  • Стифеев А.И., Головастикова А.В., Бессонова Е.А. Изменение состава и структуры микробного сообщества в условиях техногенного ландшафта отвалов михайловского ГОКа КМА. Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии, 2011, 4(4): 40-41.
  • Dangi S.R., Stahl P.D., Wick A.F., Ingram L.J., Buyer J.S. Soil microbial community recovery in reclaimed soils on a surface coal mine site. Soil Sci. Soc. Am. J., 2012, 76(3): 915-924 ( ) DOI: 10.2136/sssaj2011.0288
  • Acosta-Martinez V., Dowd S.E., Sun Y., Wester D., Allen V. Pyrosequencing analysis for characterization of soil bacterial populations as affected by an integrated livestock-cotton production system. Appl. Soil Ecol., 2010, 45(1): 13-25 ( ) DOI: 10.1016/j.apsoil.2010.01.005
  • Liu S., Liu W., Yang M., Zhou L., Liang H. The genetic diversity of soil bacteria affected by phytoremediation in a typical barren rare earth mined site of South China. SpringerPlus, 2016, 5(1): 1131 ( ) DOI: 10.1186/s40064-016-2814-0
  • Li Y., Wen H., Chen L., Yin T. Succession of bacterial community structure and diversity in soil along a chronosequence of reclamation and re-vegetation on coal mine spoils in China. PLoS ONE, 2014, 9(12): e115024 ( ) DOI: 10.1371/journal.pone.0115024
  • Luna L., Pastorelli R., Bastida F. The combination of quarry restoration strategies in semiarid climate induces different responses in biochemical and microbiological soil properties. Appl. Soil Ecol., 2016, 107: 33-47 ( ) DOI: 10.1016/j.apsoil.2016.05.006
  • Полянская Л.М. Микробная сукцессия в почве. Автореф. докт. дис. М., 1998.
  • Fierer N., Leff J.W., Adams B.J., Nielsen U.N., Bates S.T., Lauber C.L., Owens S., Gilberte J.A., Wall D.H., Caporaso J.G. Cross-biome metagenomic analyses of soil microbial communities and their functional attributes. PNAS USA, 2012, 109(52): 21390-21395 ( ) DOI: 10.1073/pnas.1215210110
  • Zhang C., Xue S., Liu G.B., Zhang C.S. Effects of slope aspect on soil chemical and microbial properties during natural recovery on abandoned cropland in the Loess plateau, China. Progress in Environmental Science and Engineering, 2011, 356-360: 2422-2429 (doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.356-360.2422).
  • Шапошников А.И., Белимов А.А., Кравченко Л.В., Виванко Д.М. Взаимодействие ризосферных бактерий с растениями: механизмы образования и факторы эффективности ассоциативных симбиозов. Сельскохозяйственная биология, 2011, 3: 16-22.
  • 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, 58: 216-234 ( ) DOI: 10.1016/j.soilbio.2012.11.009
  • Ananyeva N.D., Susyan E.A., Chernova O.V., Wirth S. Microbial respiration activities of soils from different climatic regions of European Russia. Eur. J. Soil Biol., 2008, 2: 147-157.
  • Цитович И.К. Курс аналитической химии. М., 1994.
  • Растворова О.Г. Физика почв (практическое руководство). Л., 1983.
  • Пономарева В.В., Плотникова Т.А. Миграционная и седиментационная способность черных и бурых гуминовых кислот и их соединений с кальцием. В кн.: Проблемы почвоведения/Под ред. М.А. Глазовской, И.А. Соколова. М., 1978: 65-72.
  • Anderson J.P.E., Domsch K.H.A. Physiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils. Soil Biol. Biochem., 1978, 10(3): 215-221 ( ) DOI: 10.1016/0038-0717(78)90099-8
  • Blanchet F.G., Legendre P., Borcard D. Forward selection of explanatory variables. Ecology, 2008, 89(9): 2623-2632 ( ) DOI: 10.1890/07-0986.1
  • Ter Braak C.J.F. Canonical correspondence analysis: a new eigenvector technique for multivariate direct gradient analysis. Ecology, 1986, 67(5): 1167-1179 ( ) DOI: 10.2307/1938672
  • Edgar R.C. Search and clustering orders of magnitude faster than BLAST. Bioinformatics, 2010, 26(19): 2460-2461 ( ) DOI: 10.1093/bioinformatics/btq461
  • Huber J.A., Butterfield D.A., Baross J.A. Temporal changes in archaeal diversity and chemistry in a mid-ocean ridge subsea floor habitat. Appl. Environ. Microb., 2002, 68: 1585 ( ) DOI: 10.1128/AEM.68.4.1585-1594.2002
  • Hugron S., Andersen R., Poulin M., Rochefort L. Natural plant colonization of borrow pits in boreal forest highlands of eastern Canada. Botany, 2011, 89: 451-465 ( ) DOI: 10.1139/B11-036
  • Gilardelli F., Sgorbati S., Armiraglio S., Citterio S., Gentili R. Assigning plant communities to a successional phase: time trends in abandoned limestone quarries. Plant Biosyst., 2016, 150(4): 799-808 ( ) DOI: 10.1080/11263504.2015.1011722
  • Řehounková K., Prach K. Spontaneous vegetation succession in gravel-sand pits: a potential for restoration. Restor. Ecol., 2008, 2(16): 305-312 ( ) DOI: 10.1111/j.1526-100X.2007.00316.x
  • Karim M.N., Mallik A.U. Roadside revegetation by native plants: I. Roadside microhabitats, floristic zonation and species traits. Ecol. Eng., 2008, 32(3): 222-237 ( ) DOI: 10.1016/j.ecoleng.2007.11.003
  • Kershaw G.P., Kershaw L.J. Successful plant colonizers on disturbances in tundra areas of northwestern Canada. Arctic Alpine Res., 1987, 19(4): 451-460 ( ) DOI: 10.2307/1551411
  • Alpert P. The discovery, scope, and puzzle of desiccation tolerance in plants. Plant Ecol., 2000, 151(1): 5-17 ( ) DOI: 10.1023/A:1026513800380
  • Beckett R.P., Kranner I., Minibayeva F.V. Stress physiology and the symbiosis. In: Lichen biology. 2nd ed./T.H. Nash, III (ed.). Cambridge University Press, Cambridge, UK, 2008.
  • Sancho L.G., de la Torre R., Horneck G., Ascaso C., de los Rios A., Pintado A., Wierzchos J., Schuster M. Lichens survive in space: results from the 2005 LICHENS experiment. Astrobiology, 2007, 7(3): 443-454 ( ) DOI: 10.1089/ast.2006.0046
  • Цвелев Н.Н. Определитель сосудистых растений Северо-Западной России (Ленинградская, Псковская и Новгородская области). СПб, 2000.
  • Hodačová D, Prach K. Spoil heaps from brown coal mining: technical reclamation vs spontaneous revegetation. Restor. Ecol., 2003, 11: 385-391 ( ) DOI: 10.1046/j.1526-100X.2003.00202.x
  • Mudrák O., Frouz J., Velichová V. Underestory vegetation in reclaimed and unreclaimed post-mining forest stands. Ecol. Eng., 2010, 36: 783-790 ( ) DOI: 10.1016/j.ecoleng.2010.02.003
  • Šebelíková L., Řehounková K., Prach K. Spontaneous regeneration vs. forestry reclamation in post-mining sand pits. Environ. Sci. Pollut. Res., 2016, 23: 13598-13605.
  • Tropek R., Černá I., Straka J., Čížek O., Konvička M. Is coal combustion the last chance for vanishing insects of inland drift sand dunes in Europe? Biol. Conserv., 2013, 162: 60-64 ( ) DOI: 10.1016/j.biocon.2013.03.027
  • Арчегова И.Б. О гумусе в связи с нетрадиционным пониманием почвы. Почвоведение, 1992, 1: 58-64.
  • Ананьева Н.Д. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв. М., 2003.
  • Jenkinson D.S., Ladd J.N. Microbial biomass in soil: measurement and turnover. Soil Biochemistry, 1981, 5: 415-471.
  • Приходько В.Е., Сиземская М.Л. Базальное дыхание и состав микробной биомассы целинных, агро-и лесомелиорированных полупустынных почв Северного Прикаспия. Почвоведение, 2015, 8: 974.
  • Frouz J., Nováková A. Development of soil microbial properties in topsoil layer during spontaneous succession in heaps after brown coal mining in relation to humus microstructure development. Geoderma, 2005, 129: 54-64 ( ) DOI: 10.1016/j.geoderma.2004.12.033
  • Mummey D.L., Stahl P.D., Buyer J.S. Soil microbiological properties 20 years after surface mine reclamation: spatial analysis or reclaimed and undisturbed sites. Soil Biol. Biochem., 2002, 34: 1717-1725 ( ) DOI: 10.1016/S0038-0717(02)00158-X
  • Megharaj M., Naidu R., Ramadass K., Samkumar R.A., Satheesh V., Subashchandrabose S.R., Thavamani P., Venkateswarlu K. Microbes from mined sites: Harnessing their potential for reclamation of derelict mine sites. Environ. Pollut., 2017, 230: 495-505 ( ) DOI: 10.1016/j.envpol.2017.06.056
  • Doughari H.J., Ndakidemi P.A., Human I.S., Benade S. The ecology, biology and pathogenesis of Acinetobacter spp.: an overview. Microbes Environ., 2011, 26: 101-112 ( ) DOI: 10.1264/jsme2.ME10179
  • Urbanova M., Kopecky J., Valaskova V., Mareckova M.S., Elhottova D., Kyselkova M., Loccoz Y.M., Baldrian P. Development of bacterial community during spontaneous succession on spoil heaps after brown coal mining. FEMS Microbiol. Ecol., 2011, 78: 59-69 ( ) DOI: 10.1111/j.1574-6941.2011.01164.x
  • Андронов Е.Е., Иванова Е.А., Першина Е.В., Орлова О.В., Круглов Ю.В., Белимов А.А., Тихонович И.А. Анализ показателей почвенного микробиома в процессах, связанных с почвообразованием, трансформацией органического вещества и тонкой регуляции вегетационных процессов. Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева, 2015, 80: 83-94.
  • Lauber C.L., Hamady M., Knight R., Fierer N. Pyrosequencing-based assessment of soil pH as a predictor of soil bacterial community structure at the continental scale. Appl. Environ. Microb., 2009, 75: 5111-5120 ( ) DOI: 10.1128/AEM.00335-09
  • Kaiser K., Wemheuer B., Korolkow V., Wemheuer F., Nacke H., Schöning I. Driving forces of soil bacterial community structure, diversity, and function in temperate grasslands and forests. Scientific Reports, 2016, 6: 33696 ( ) DOI: 10.1038/srep33696
  • Rousk J., Bååth E., Brookes P.C., Lauber C.L., Lozupone C., Caporaso J.G. Soil bacterial and fungal communities across a pH gradient in an arable soil. The ISME Journal, 2010, 4: 1340-1351 ( ) DOI: 10.1038/ismej.2010.58
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp