Ферментативная активность и эмиссия закиси азота из дерново-подзолистой супесчаной почвы с биоуглем

Ферментативная активность и эмиссия закиси азота из дерново-подзолистой супесчаной почвы с биоуглем

Автор: Рижия Е.Я., Мухина И.М., Вертебный В.Е., Хорак Я., Конончук П.Ю., Хомяков Ю.В.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Агрофизический институт: от физических исследований к практике растениеводства (1932-2017)

Статья в выпуске: 3 т.52, 2017 года.

Бесплатный доступ

В сельскохозяйственных исследованиях, связанных с применением биоугля, раскрытию механизмов его взаимодействия с почвой уделяется значительное внимание. Один из информативных подходов - анализ ферментативной активности почвы как наиболее чувствительного индикатора ее состояния. Для оценки влияния древесного биоугля на ферментативную активность дерново-подзолистой супесчаной почвы и кумулятивную эмиссию закиси азота (N2O) мы провели 90-суточный лабораторный эксперимент, сравнив в 9-кратной повторности показатели в контроле (почва, К), в почве с биоуглем (Б), с минеральным удобрением (нитроаммофоска N16P16K16, N90) и при сочетании минерального удобрения с биоуглем (N90 + Б). Исследовали катализирующей эффект уреазы (карбамид-амидогидролаза, КФ 3.5.1.5), каталазы (H2O2:Н2О2-оксидоредуктаза, КФ 1.11.1.6), пероксидазы (1,2,3-пирогаллол:Н2О2-оксидоредуктаза, КФ 1.11.1.7) и полифенолоксидазы (О-дифенол:кислород-оксидоредуктаза, КФ 1.10.3.1). Выбор этих ферментов обусловлен их высокой чувствительностью к различным воздействиям и значимой ролью в трансформации органического вещества, от которой зависит цикл азота. Результаты исследований показали, что внесение биоугля в дозе 10 т/га достоверно (p 2O из почвы в 1,4 раза по сравнению как с контролем, так и с вариантом N90. Наличие биоугля в почве не оказывало существенного влияния на уреазную активность. В то же время активность изучаемых оксидоредуктаз в почве с биоуглем достоверно (p 2O и каталазной активностью были установлены высокие корреляционные связи ( r = 0,85 и r = 0,87 соответственно для Б и N90 + Б). Расчет соотношения активности полифенолоксидазы и пероксидазы свидетельствовал об усилении (на 10-13 %) процессов минерализации гумусовых веществ в присутствии биоугля по сравнению с показателями в вариантах без биоугля. Таким образом, биоуголь достоверно обусловил смену окислительно-восстановительных условий в почве, что нашло отражение в изменении активности оксидоредуктаз, усилении минерализации гумусовых веществ, уменьшении эмиссии N2O. Изученные ферменты и эмиссия N2O оказались чувствительными биоиндикаторами состояния почвы с биоуглем и могут быть использованы для экологической оценки эмиссии парниковых газов в системах землепользования

Еще

Дерново-подзолистая супесчаная почва, биоуголь, нитроаммофоска, ферментативная активность, уреаза, каталаза, пероксидаза, полифенолоксидаза, эмиссия закиси азота

Короткий адрес: https://sciup.org/142214045

IDR: 142214045   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2017.3.464rus

Список литературы Ферментативная активность и эмиссия закиси азота из дерново-подзолистой супесчаной почвы с биоуглем

  • Мишустин Е.Н. Микроорганизмы и продуктивность земледелия. М., 1972.
  • Kudeyarov V.N. Nitrogen cycle and nitrous oxide production. Eurasian Soil Science, 1999, 32(8): 892-901. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=13312593. Без даты.
  • Verheijen F., Jeffery S., Bastos A.C., van der Velde M., Diafas I. Biochar application to soils. A critical scientific review of effects on soil properties, processes and functions. European Commission, Joint Research Centre, 2010 (doi: 10.2788/472).
  • Van Zwieten L., Kimber S., Morris S., Downie A., Berger E., Rust J., Scheer C. Influence of biochars on flux of N2O and CO2 from Ferrosol. Austr. J. Soil. Res., 2010, 48: 555-568 ( ) DOI: 10.1071/SR10004
  • Lehmann J., Rillig M.C., Thies J., Masiello C.A., Hockaday W.C., Crowley D. Biochar effects on soil biota -a review. Soil Biol. Biochem., 2011, 43: 1812-1836 ( ) DOI: 10.1016/j.soilbio.2011.04.022
  • Zheng H., Wang Z., Deng X., Herbert S., Xing B. Impacts of adding biochar on nitrogen retention and bioavailability in agricultural soil. Geoderma, 2013, 206: 32-39 ( ) DOI: 10.1016/j.geoderma.2013.04.018
  • Gomez J.D., Denef K., Stewart C.E., Zheng J., Cotrufo M.F. Biochar addition rate influences soil microbial abundance and activity in temperate soils. Eur. J. Soil Sci., 2014, 65: 28-39 ( ) DOI: 10.1111/ejss.12097
  • Рижия Е.Я., Бучкина Н.П., Мухина И.М., Белинец А.С., Балашов Е.В. Влияние биоугля на свойства образцов дерново-подзолистой супесчаной почвы с разной степенью окультуренности (лабораторный эксперимент). Почвоведение, 2015, 2: 211-220. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=22840918. Без даты.
  • Hochstein L.I., Tomlinson G.A. The enzymes associated with denitrification. Annu. Rev. Microbiol., 1988, 42: 231-261 ( ) DOI: 10.1146/annurev.mi.42.100188.001311
  • McCarty G.W. Modes of action of nitrification inhibitors. Biol. Fertil. Soils, 1999, 29: 1-9 ( ) DOI: 10.1007/s003740050518
  • Jin K., Sleutel S., Buchan D., De Neve S., Cai D., Gabriels D., Jin J.Y. Changes of soil enzyme activities under different tillage practices in the Chinese Loess Plateau. Soil and Tillage Research, 2009, 104(1): 115-120 ( ) DOI: 10.1016/j.still.2009.02.004
  • Rajapaksha A.U., Vithanage M., Zhang M., Ahmad M., Mohan D., Chang S.X., Ok Y.S. Pyrolysis condition affected sulfamethazine sorption by tea waste biochars. Bioresource Technology, 2014, 166: 303-309 ( ) DOI: 10.1016/j.biortech.2014.07.100
  • Хазиев Ф.Х. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв. М., 1982.
  • Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М., 2005.
  • R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computin, Vienna, 2014. Режим доступа: https://www.r-project.org/. Без даты.
  • Signor D., Cerri C.E.P., Conant, R. N2O emissions due to nitrogen fertilizer applications in two regions of sugarcane cultivation in Brazil. Environ. Res. Lett., 2013, 8(1): 015013 ( ) DOI: 10.1088/1748-9326/8/1/015013
  • Wang C., Lu H., Dong D., Deng H., Strong P.J., Wang H., Wu W. Insight into the effects of biochar on manure composting: evidence supporting the relationship between N2O emissions and denitrifying community. Environ. Sci. Technol., 2013, 47(13): 7341-7349 ( ) DOI: 10.1021/es305293h
  • Bailey V.L., Fansler S.J., Smith J.L., Bolton H., Jr. Reconciling apparent variability in effects of biochar amendment on soil enzyme activities by assay optimization. Soil Biol. Biochem., 2010, 43(2): 296-301 ( ) DOI: 10.1016/j.soilbio.2010.10.014
  • Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М., 1987.
  • Jin H. Characterization of microbial life colonizing biochar and biochar-amended soils. PhD diss. Cornell University, Ithaca, 2010. Режим доступа: https://ecommons.cornell.edu/handle/1813/17077. Без даты.
  • Размахина М.А. Влияние антропогенных факторов на загрязнение почв. Мат. VII Межд. студ. электронной науч. конф. «Студенческий научный форум-2015». Режим доступа: http://www.scienceforum.ru/2015/826/8691. Без даты.
  • Даденко Е.В., Денисова Т.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Оценка применимости показателей ферментативной активности в биодиагностике и мониторинге почв. Поволжский экологический журнал, 2013, 4: 385-393. Режим доступа: http://www.sevin.ru/volecomag/issues/2013_4.html#a5. Без даты.
  • Bach C.E., Warnock D.D., Van Horn D.J., Weintraub M.N., Sinsabaugh R.L., Allison S.D., German D.P. Measuring phenol oxidase and peroxidase activities with pyrogallol, L-DOPA, and ABTS: Effect of assay conditions and soil type. Soil Biol. Biochem., 2013, 67: 183-191 ( ) DOI: 10.1016/j.soilbio.2013.08.022
  • Kolb S.E., Fermanich K.J., Dornbush M.E. Effect of charcoal quantity on microbial biomass and activity in temperate soils. Soil Sci. Soc. Am. J., 2009, 73: 1173-1181 ( ) DOI: 10.2136/sssaj2008.0232
  • Гулько А.Е., Хазиев Ф.Х. Фенолоксидазы почв: продуцирование, иммобилизация, активность. Почвоведение, 1992, 11: 55-68.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp