Микробная биомасса, ее структура и продуцирование парниковых газов почвами разного землепользования

• Автор: Стольникова, Екатерина Владимировна
• Шифр специальности: 03.02.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 182 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

I. 1. Микробная биомасса почв

I. 1. 1. Методы определения микробной биомассы, их возможности и

ограничения

I. 1. 2. Микробная биомасса как компонент органического вещества почвы и

природный микробный потенциал разных почв

I. 1. 3. Агроиспользование почв и их микробная биомасса

I. 2. Структура микробной биомассы (соотношение эукариотных и прокариотных микроорганизмов)
1. 2. 1. Методы определения структуры микробной биомассы, их
возможности и ограничения
I. 2. 2. Соотношение грибы / бактерии в разных типах почв и экосистем
I. 2. 3. Агроиспользование почв и структура микробной биомассы
_ I. 3. 1. Почва — источник парниковых газов, поступающих в атмосферу
I. 3. 2. Роль почвенных микроорганизмов в продуцировании парниковых газов.
I. 3. 3. Нетто-продуцирование оксида азота I (N20) почвами (денитрификация и нитрификация), влияние агроиспользования почв на этот процесс
II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
II. 1. Почвы, их местоположение, химические и физические свойства, растительность
II. 2. Методы
II. 2. 1. Микробиологические
II. 2. 2. Физико-химические
II. 2. 2. Статистическая обработка результатов
III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
III. 1. Углерод микробной биомассы и её дыхательная активность (продуцирование СО2)
III. 1. 1. Изменение СЛШК и БД при зарастании пашни лесом (горизонтальный
градиент)
III. 1. 2. Изменение Смик и БД по профилю почв старовозрастных лесов
(вертикально - пространственный градиент)
III. 1. 5. Закономерности изменения содержания углерода микробной биомассы и дыхательной активности в разных локусах почв
III. 2. Особенности определения нетто-продуцирования оксида азота I почвой ..93 III. 2. 1. Навеска, влажность, время и температура инкубации и
предынкубации образца почвы
III. 2. 2. Влияние дополнительных источников углерода и азота на
продуцирование N20 почвой
III. 2. 3. Нетто-продуцирование И20 почвой при внесении минеральных
азотных удобрений (аммонийного и нитратного азота)
III. 2. 4. Нетто-продуцирова)ше АТ20 почвой при внесении антибиотика
циклогексимида (фунгицид)
III. 2. 5. Разделение нетто-продуцирования АТ20 почвой на нитрификационный и денитрификагщонный источники

III. 2. 6. Взаимосвязь нетто-продуцирования N20 с содержанием углерода-микробной биомассы (С,шк), его доли в общем органическом углероде почвы
(С,1ик/СорД
III. 3. Структура микробной биомассы (грибы / бактерии)
III. 3. 1. Особенности определения отношения грибы / бактерии в разных
почвах, оптимизация-процедуры внесения антибиотиков в почву
III. 3. 2. Структура микробной биомассы при зарастании-пашни лесом
(горизонтальный градиент)
III. 3. 3. Структура микробной биомассы потрофилю почв разных лесов
III. 3. 4. Дифференциация почвенного микробного дыхания на грибной и
бактериальный источники
III. 4. Микробный потенциал естественных (ненарушенных) лесных почв
европейской части России
III. 4. 1. Особенности изменения-параметров микробного потенциала> ненарушенных старовозрастных лесных почв разных растительных зон
Европейской территории России
III. 4. 2. Микробный потенциал (Смик, БД, qC02, Г/Б) минеральных горизонтов
лесных почв
III. 4. 3. Микробный потенциал органического (подстилка) и минеральных
горизонтов профиля лесных почв
III. 5. 1. Агроиспользование почв как фактор изменения ее микробиологических
показателей
III. 5. 1. Углерод микробной биомассы, его доля в общем органическомуглероде
почв естественных и пахотных экосистем
III. 5. 2. Структура микробной биомассы в почвах естественных и пахотных
экосистем
III. 5. 3. Газо-продукционная активность почв (С02, N2Ö) естественных и
пахотных экосистем
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Микробная биомасса почв - важный, живой и лабильный компонент почвы (Jenkinson, Ladd, 1981; Полянская и др., 1995 в). Вопросы, связанные с ее устойчивым количественным определением в почве (Domsch et al., 1979; Joergensen, Wiehern, 2008), а также струкгурными (грибы / бактерии) (Högberg et al., 2007; Joergensen, Wiehern, 2008) и функциональными (продуцирование парниковых газов: Drury et al., 1991; Sakamoto Oba, 1994; Yanai et al., 2007) особенностями, во многом остаются.неизученными.
Среди газообразных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов выделяют двуокись углерода (С02), метан (СН4) и разнообразные окислы азота (NxO), среди которых наибольшее экологическое значение имеет закись азота (N20) или оксид азота I. Особое внимание в последние десятилетия приковано к этим газообразным продуктам, поступающим из почвьт в атмосферу, из-за их большой роли в глобальном изменении климата (Bouwman, 1990; Conrad, 1996). Так вклад С02 в изменение климата составляет 45-50%, a N20 - всего 5%, однако экранирующий эффект (разрушение озонового слоя) С02 составляет всего 1 единицу, a N20 - уже 150 (IPCC, 2001). Более того, около 65% N20' атмосферы происходит из почв (Bouwman, 1990). Нетто-продуцирование N20 почвами следует рассматривать как результат процессов нитрификации и денитрификации, которые происходят в микроагрегатах почвы (аэробные и анаэробные зоны) одновременно. Разделить эти процессы и оценить вклад в них прокариотных и эукариотных микроорганизмов довольно трудно (Arah, 1997). Отмечено также, что применение азотных, в частности аммонийных, удобрений резко увеличивает эмиссию N20 из почв (Flessa et al., 1996; Smart et al., 1999). Считают, что это происходит в основном за счет нитрификации, однако единого мнения на этот счет нет (Arah, 1997; Stevens et al., 1997; Abbasi, Adams, 2000).
Соотношение грибов и бактерий в почвенной микробной биомассе дает представление о запасании (аккумуляции или секвестрировании) углерода почвами (Suberkropp, Weyers, 1996; Bailey et al., 2002), а значит может характеризовать и газопродукционные свойства почв и быть фактором, регулирующим эмиссию С02 и N20 почвами (Sakamoto, Oba, 1994; Заварзин, 2004).
Информации об упомянутых аспектах проблемы, связанной с микробной биомассой и продуцированием парниковых газов почвами, все еще недостаточно, а

Прямой микроскопический анализ тундровых почв полуострова Таймыр показал, что грибная биомасса доминировала во всех исследованных образцах, а соотношение грибы / бактерии составляло, в среднем 4.5 (Schmidt, Bolter, 2002). Показано также, что грибная биомасса уменьшалась с глубиной. Однако другие авторы, сообщали, что в горизонтах тундровых почв выше уровня многолетней мерзлоты превалировали бактерии, что связано, прежде всего, с большим содержанием в них органического вещества (Bölter, 1998).
Бэйли с соавторами (Bailey et al., 2003) определяли соотношение грибы / бактерии, используя, различные антибиотики, в почвах четырех разных экосистем (степь, сосновый лес, луг). Образцы были отобраны с глубины 5' см. Содержание органического вещества в исследуемых почвах варьировало от 8.5 до 49.9%, а значение pH - от 5.1 до 7.3. Показано, что в исследуемых почвах преобладали бактерии. Соотношение грибы / бактерии в почве под сосновым лесом, лесостепной и возделываемой почве прерий составляло 0.8, 0.74 и 0.81 соответственно. И только в почве залежи прерий доминировали грибы, составляя 93% от общей микробной биомассы (Bailey et al., 2003).
Грибная и бактериальная биомасса была определена в градиенте от лесной до луговой почвы в субальпийском регионе центрального Тайваня (Imberger, Chiu,
2001). Показано, что биомасса обеих групп микроорганизмов, определенная методом субстрат-индуцированного дыхания и по содержанию эргостерола, была меньше в луговой почве по сравнению с лесной, она уменьшалась также вниз по профилю почв (0-55 см). Авторами показано, что соотношение биомассы грибов и бактерий в почве (0-10 см) лесной зоны было выше (1.65), чем в луговой (1.05).
Анализ широкого ряда луговых почв северной Англии, отличающихся интенсивностью земледелия и использования удобрений, показал, что величина отношения грибы / бактерии (анализ жирных кислот) была значительно выше в неудобряемых почвах (Г / Б = 2.04), по сравнению с теми, в которые вносили удобрения (Г / Б = 0.92) (Bardgett, McAlister, 1999). Другими авторами показано также, что вклад грибной компоненты в микробную биомассу почв увеличивался в ряду от интенсивно используемых лугов к неудобряемым саморегулирующимся луговым экосистемам Уэльса (Yeates et al., 1997). На примере луговой почвы, подвергаемой различным обработкам, показано, что снижение интенсивности ее использования способствует увеличению грибного субстрат-индуцированного