Изменения таксономического состава и структуры прокариотного сообщества агродерново-подзолистой почвы при внесении биоугля

Изменения таксономического состава и структуры прокариотного сообщества агродерново-подзолистой почвы при внесении биоугля

Автор: Шахназарова В.Ю., Орлова Н.Е., Орлова Е.Е., Банкина Т.А., Якконен К.Л., Рижия Е.Я., Кичко А.А.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Микробные сообщества почв

Статья в выпуске: 1 т.55, 2020 года.

Бесплатный доступ

В настоящее время в научной литературе активно обсуждается целесообразность применения в земледелии биоугля - одного из новых видов органогенных мелиорантов, получаемого из древесины или отходов растительного происхождения. Биоуголь рекомендуют использовать для увеличения биологической активности почв, повышения продуктивности культур, в ряде стран его активно внедряют в агротехнологии. Однако многие аспекты влияния биоугля на свойства и состояние агроценозов исследованы крайне слабо. Основное беспокойство вызывают данные о влиянии биоугля на минерализацию гумуса, так как дегумификация может привести к потере почвенного плодородия и снижению экологической устойчивости почв, особенно дерново-подзолистых, для которых характерно невысокое содержанием гумуса и слабая гумифицированность. Такие почвы исходно имеют низкую экологическую устойчивость и достаточно уязвимы для воздействия человека. При их использовании необходимо уделять значительное внимание микробиологическим и биохимическим процессам трансформации почвенного органического вещества...

Еще

Метагеномный анализ, высокопроизводительное секвенирование, почвенный микробоценоз, продукты пиролиза, дерново-подзолистая почва, олиотрофы, копиотрофы, почвенные гидролитики

Короткий адрес: https://sciup.org/142223780

IDR: 142223780   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2020.1.163rus

Список литературы Изменения таксономического состава и структуры прокариотного сообщества агродерново-подзолистой почвы при внесении биоугля

  • Glaser B., Lehmann J., Zech W. Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal - a review. Biology and Fertility of Soils, 2002, 35: 219-230 ( ). DOI: 10.1007/s00374-002-0466-4
  • Lehmann J., da Silva Jr. JP., Steiner C., Nehls T., Zech W., Glaser B. Nutrient availability and leaching in an archaeological Anthrosol and a Ferralsol of the Central Amazon basin: fertilizer, manure and charcoal amendments. Plant and Soil, 2003, 249(7): 343-357 (doi: 10.1023/A:1022833116184).
  • Yamato M., Okimori Y., Wibowo I.F., Anshori S., Ogawa M. Effects of the application of charred bark of Acacia mangium on the yield of maize, cowpea and peanut, and soil chemical properties in South Sumatra, Indonesia. Soil Science and Plant Nutrition, 2006, 52: 489-495 ( ). DOI: 10.1111/j.1747-0765.2006.00065.x
  • Agricultural and environmental applications of biochar: advances and barriers. SSSA Spec. Publ. 63 /M. Guo, Z. He, S.M. Uchimiya (eds.). SSSA, Madison, WI, 2016 ( ). DOI: 10.2136/sssaspecpub63.frontmatter
  • Zama E.F., Reid B.J., Arp H.P.H., Sun G.-X., Yuan H.-Y., Zhu Y.-G. Advances in research on the use of biochar in soil for remediation: a review. Journal of Soils Sediments, 2018, 18(7): 2433-2450 ( ). DOI: 10.1007/s11368-018-2000-9
  • Amonette J.E., Joseph S. Characteristics of biochar: microchemical properties. In: Biochar for environmental management: science and technology /J. Lehmann, S. Joseph (eds.). Earthscan, London-Sterling, VA, 2009: 33-52.
  • Liu Y., Wang Y., Lu H., Lonappan L., Brar S.K., He L., Chen J., Yang S. Biochar application as a soil amendment for decreasing cadmium availability in soil and accumulation in Brassica chinensis. J. Soils Sediments, 2018, 18(7): 2511-2519 ( ).
  • DOI: 10.1007/s11368-018-1927-1
  • Ippolito J.A., Laird D.A., Busscher W.J. Environmental benefits of biochar. J. Environ. Qual., 2012, 41(4): 967-972 ( ).
  • DOI: 10.2134/jeq2012.0151
  • Biederman L.A., Harpole W.S. Biochar and its effects on plant productivity and nutrient cycling: a meta-analysis. GCB Bioenergy, 2013, 5(2): 202-214 ( ).
  • DOI: 10.1111/gcbb.12037
  • González J.F., Román S., Encinar J.M., Martinéz G. Pyrolysis of various biomass residues and char utilization for the production of activated carbons. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2009, 85(1-2): 134-141 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.jaap.2008.11.035
  • Keiluweit M., Nico P.S., Johnson M.G., Kleber M. Dynamic molecular structure of plant biomass-derived black carbon (biochar). Environ. Sci. Technol., 2010, 44(4): 1247-1253 ( ).
  • DOI: 10.1021/es9031419
  • Lehmann J., Joseph S. Biochar for environmental management: an introduction. In: Biochar for environmental management: science and technology /J. Lehmann, S. Joseph (eds.). Earthscan, London-Sterling, VA, 2009: 1-12.
  • Verheijen F., Jeffery S., Bastos A., Velde M., Diafas I. Biochar application to soils, a critical scientific review of effects on soil properties, processes and functions. EUR 24099-En. European Commission, Luxembourg, 2010 (doi: 10.2788/472).
  • Xu N., Tan G., Wang H., Gai X. Effect of biochar additions to soil on nitrogen leaching, microbial biomass and bacterial community structure. European Journal of Soil Biology, 2016, 74: 1-8 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.ejsobi.2016.02.004
  • Xu M., Xia H., Wu J., Yang G., Zhang X., Peng H., Yu X., Li L., Xiao H., Qi H. Shifts in the relative abundance of bacteria after wine-lees-derived biochar intervention in multi metal-contaminated paddy soil. Science of the Total Environment, 2017, 599-600: 1297-1307 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.05.086
  • Gao L., Rui W., Shen G., Zhang J., Meng G., Zhang J. Effects of biochar on nutrients and the microbial community structure of tobacco-planting soils. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 2017, 17(4): 884-896 ( ).
  • DOI: 10.4067/S0718-95162017000400004
  • Jenkins R.J., Viger M., Arnold E.C., Harris Z.M., Ventura М., Miglietta F., Girardin C., Edwards R.J., Rumpel C., Fornasier F., Zavalloni C., Tonon G., Alberti G., Taylor G. Biochar alters the soil microbiome and soil function: results of next-generation amplicon sequencing across Europe. GCB Bioenergy, 2017, 9(3): 591-612 ( ).
  • DOI: 10.1111/gcbb.12371
  • Awasthi M.K., Li J., Kumar S., Awasthi S.K., Wang Q., Chen H., Wang M., Ren X., Zhang Z. Effects of biochar amendment on bacterial and fungal diversity for co-composting of gelatin industry sludge mixed with organic fraction of municipal solid waste. Bioresource Technology, 2017, 246: 214-223 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.biortech.2017.07.068
  • Mueller C.W., Koegel-Knabner I. Soil organic carbon stocks, distribution, and composition affected by historic land use changes on adjacent sites. Biol. Fertil. Soils, 2009, 45(4): 347-359 ( ).
  • DOI: 10.1007/s00374-008-0336-9
  • Sohi S.P., Krull E., Lopez Capel E., Bol R. Chapter 2 - A review of biochar and its use and function in soil. In: Advances in agronomy, Vol. 105 /D.L. Sparks (ed.). Academic Press, 2010: 47-82 (
  • DOI: 10.1016/S0065-2113(10)05002-9)
  • Lehmann J., Rillig M.C., Thies J., Masiello C.A., Hockaday W.C., Crowley D. Biochar effects on soil biota - a review. Soil Biology and Biochemistry, 2011, 43(9): 1812-1836 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.soilbio.2011.04.022
  • Birk J.J., Steiner C., Teixeira W.C., Zech W., Glaser B. Microbial response to charcoal amendments and fertilization of a highly weathered tropical soil. In: Amazonian dark earths: Wim Sombroek's vision /W.I. Woods, W.G. Teixeira, J. Lehmann, C. Steiner, A. WinklerPrins, L. Rebellato (eds.). Springer, Dordrecht, 2009: 309-324 ( ).
  • DOI: 10.1007/978-1-4020-9031-8_16
  • 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 Biology and Biochemistry, 2011, 43(2): 296-301 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.soilbio.2010.10.014
  • Dempster D., Gleeson D., Solaiman Z., Jones D. L., Murphy D. Biochar addition to soil changed microbial community structure and decreased microbial biomass carbon and net inorganic nitrogen mineralised. In: Soil solutions for a changing world /R. Gilkes, N. Prakongkep (eds.). Brisbane, 2010, Vol. 2.2.1: 9-12.
  • Lehmann J., Czimczik C., Laird D., Sohi S. Stability of biochar in soil. In: Biochar for environmental management: science and technology /J. Lehmann, S. Joseph (eds.). Earthscan, London-Sterling, VA, 2009: 183-206.
  • Kuzyakov Y., Bogomolova I., Glaser B., Biochar stability in soil: decomposition during eight years and transformation as assessed by compound-specific 14C analysis. Soil Biology and Biochemistry, 2014, 70: 229-236 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.soilbio.2013.12.021
  • Luo Y., Zang H., Yu Z., Chen Z., Gunina A., Kuzyakov Y., Xu J., Zhang K., Brookes P. Priming effects in biochar enriched soils using a three-source-partitioning approach: 14C labelling and 13C natural abundance. Soil Biology and Biochemistry, 2017, 106: 28-35 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.soilbio.2016.12.006
  • Orlova N., Abakumov E., Orlova E., Yakkonen K., Shahnazarova V. Soil organic matter alteration under biochar amendment practice: study on the Podzol soils of the Leningrad region (Russia). J. Soils Sediments, 2019, 19(6): 2708-2716 ( ).
  • DOI: 10.1007/s11368-019-02256-z
  • Орлова Н.Е., Орлова Е.Е., Банкина Т.А. Агроэкологическая оценка применения биоугля для повышения плодородия дерново-подзолистых низко гумусированных почв. В сб.: Почвы в биосфере. Томск, 2018: 113-115.
  • Крейер К.Г., Банкина Т.А., Орлова Н.Е., Юрьева Г.М. Практикум по агрохимическому анализу почв. СПб, 2005.
  • Bolger A.M., Lohse M., Usadel B. Trimmomatic: A flexible trimmer for Illumina Sequence Data. Bioinformatics, 2014, 30(15): 2114-2120 ( ).
  • DOI: 10.1093/bioinformatics/btu170
  • Caporaso J.G., Kuczynski J., Stombaugh J., Bittinger K., Bushman F.D., Costello E.K., Fierer N., Gonzalez Peña A., Goodrich J.K., Gordon J.I., Huttley G.A., Kelley S.T., Knights D., Koenig J.E., Ley R.E., Lozupone C.A., McDonald D., Muegge B.D., Pirrung M., Reeder J., Sevinsky J.R., Turnbaugh P.J., Walters W.A., Widmann J., Yatsunenko T., Zaneveld J., Knight R. QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data. Nature Methods, 2010, 7(5): 335-336 ( ).
  • DOI: 10.1038/nmeth.f.303
  • Чернов Т.И., Тхакахова А.К., Кутовая О.Д. Оценка различных индексов разнообразия для характеристики почвенного прокариотного сообщества по данным метагеномного анализа. Почвоведение, 2015, 4: 462-468 ( ).
  • DOI: 10.7868/S0032180X15040036
  • Чернов Т.И., Тхакахова А.К., Железова А.Д., Кутовая О.Д. Метагеном генетических горизонтов почвенного профиля. В сб.: Основные достижения и перспективы почвенной метагеномики. СПб, 2017: 68-87.
  • Филиппова В.А., Круглов Ю.В., Андронов Е.Е. Филогенетическая структура сообщества прокариот дерново-подзолистой почвы под озимой рожью не зависит от агротехнических приемов. Сельскохозяйственная биология, 2018, 53(5): 994-1003 ( ).
  • DOI: 10.15389/agrobiology.2018.5.994rus
  • Sheng Y., Zhu L. Biochar alters microbial community and carbon sequestration potential across different soil pH. Science of the Total Environment, 2018, 622-623: 1391-1399 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.11.337
  • Abujabhah I.S., Bound S.A., Doyle R., Bowman J.P. Effects of biochar and compost amendments on soil physico-chemical properties and the total community within a temperate agricultural soil. Applied Soil Ecology, 2016, 98: 243-253 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.apsoil.2015.10.021
  • Eichorst S.A., Kuske C.R. Identification of cellulose-responsive bacterial and fungal communities in geographically and edaphically different soils by using stable isotope probing. Applied Environment Microbiology, 2012, 78(7): 2316-2327 ( ).
  • DOI: 10.1128/AEM.07313-11
  • Prasad S., Manasa B.P., Buddhi S., Pratibha M.S., Begum Z., Bandi S., Tirunagari P., Shivaji S. Arcticibacter svalbardensis gen. nov., sp. nov., of the family Sphingobacteriaceae in the phylum Bacteroidetes, isolated from Arctic soil. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 2013, 63(5):1627-1632 ( ).
  • DOI: 10.1099/ijs.0.044420-0
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp