Азот в системе почва-растение в альпийских экосистемах Северо-Западного Кавказа

• Автор: Леошкина, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 03.00.27
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Азот в почвах и растениях экосистем холодного климата

1.1. Особенности процессов трансформации соединений азота в экосистемах холодного климата

1.1.1. Азотфиксация

1.1.2. Аммонификация и нитрификация

1.1.3. Денитрификация

1.2. Особенности растений альпийских фитоценозов

1.2.1. Приспособленность альпийских растений к условиям существования

1.2.2. Азот в растительных тканях

Глава 2. Естественное содержание изотопа т в почвах и растениях

2.1. Изотопный состав природных объектов способы его выражения и методы определения.
2.2. Изотопы азота.
2.2.1. Изотопный состав азота почв.
2.2.1.1. Общий азот почвы
2.2.1.2. Азот неорганических соединений почвы
2.2.1.3. Азот микробной биомассы.
2.2.1.4. Влияние удобрений на естественный изотопный состав азота почв
2.2.1.5. Изотопный состав азота и активность процессов азотного цикла.
2.2.2. Изотопный состав азота растений.
Глава 3. Объекты и методы исследования
3.1. Общая характеристика района исследования.
3.1.1. Географическое положение. Рельеф
3.1.2. Климат
3.2. Объекты исследования.
3.2.1. Растительные сообщества.
3.2.2. Почвы.
3.3. Методы исследования
3.3.1. Подвижный азот в альпийских почвах
3.3.2. Процессы минерализации органических соединений азота и нитрификации
3.3.3. Изотопный состав азота почв.
3.3.4. Азот в надземной фитомассе альпийских сообществ
3.3.5. Азот и его изотопный состав в листьях альпийских растений
3.3.5.1. Взаимосвязь между концентрацией азота в листьях и его изотопным составом
3.3.5.2. Зависимость изотопного состава
азота листьев растений от источника питания
3.3.5.2.1. Полевой эксперимент
3.3.5.2.2. Лабораторный вегетационный эксперимент.
Глава 4. Результаты и обсуждение
4.1. Азот и процессы его трансформации в горнолуговых альпийских почвах.
4.1.1. Подвижный азот в горнолуговых
альпийских почвах
4.1.2. Сезонная динамика содержания минеральных форм азота
4.1.3. Минерализация органических соединений азота и нитрификация
4.1.4. Сезонная динамика минерализации органических соединений азота и нитрификации
4.2. Изотопный состав азота в горнолуговых альпийских почвах.
4.2.1. Изотопный состав азота разных соединений почвы
4.2.2. Изменение изотопного состава при
инкубации почв.
4.3. Азот и его изотопный состав в альпийских растениях
4.3.1. Аккумуляция азота надземной фитомассой альпийских фитоценозов.
4.3.2. Реакция альпийских фи гоценозов на изменение условий питания
4.3.3. Динамика содержания азота и величины 5М
в листьях альпийских растений
4.3.4. Концентрации азота величины бЫ в листьях альпийских растений при дополнительном
внесении разных минеральных форм азота в почву.
4.3.5. Фракционирование изотопов азота альпийскими растениями.
Выводы
Список литературы


Главная отличительная черта экосистем холодного климата низкая скорость всех микробиологических процессов, обусловленная низкой микробной активностью в суровых климатических условиях. Вследствие низкой интенсивности минерализации в таких экосистемах накапливается значительное количество слаборазложившегося органического вещества, которое аккумулирует в своем составе биологический азот. Азотфиксация является процессом, лимитирующим все остальные звенья азотного цикла, поскольку молекулярный азот является химически малоактивным веществом и не может непосредственно использоваться живыми организмами. Связывается молекулярный азот при участии аэробных или анаэробных бактерий, называемых азотфиксаторами или диазотрофами. Биологический процесс фиксации азота заключается в последовательном восстановлении молекулярного азота в результате ферментативных реакций, главная роль в которых принадлежит ферменту нитрогеназе. Процесс азотфиксации основной путь пополнения запаса азота в почвах естественных экосистем. По данным В. А. Ковды , ежегодная фиксация азота в наземных п водных экосистемах составляет млн. Кроме того, около млн. Таким образом, без вмешательства человека азотфиксация составляет около 0 млн. Ковда, . Азотфиксирующие микроорганизмы делят на нссимбиотические и симбиотические. Среди несимбиотических различают свободы оживу щие бактерии и ассоциативные обитающие в ризосфере и фитоплане. Свободноживущие азотфиксаторы распростраттены практически повсеместно и принадлежат к самым разным таксономическим группам. Первый диазотрофный микроорганизм был обнаружен С. Н. Виноградским среди анаэробных маслянокислых бактерий род ii, i. Суммарная годовая потенциальная продукция азота свободноживущими азотфиксаторами для разных почв колеблется от десятков до сотен кгга в год Бабьева, Зенова, , однако точное определение вклада несимбиотической азотфиксации в азотный баланс экосистемы связано, с определенными методическими трудностями Кудеяров, . Ассоциативная азотфиксация осуществляется микроорганизмами, живущими в ассоциации с первичными продуцентами. Ассоциативная азотфиксация, подобно фиксации свободноживущими бактериями, также поставляет ежегодно от до 0 кгга азота Бабьева, Зенова, . Вклад несимбиотических азотфиксаторов в пополнение запасов азота альпийских почв невелик . Причем этот вклад сильно зависит от погодных условий года наблюдений. В годы, когда температура почвы выше, активность несимбиотических азотфиксаторов может значительно возрастать , , . Симбиотическая азотфиксация важнейший источник биологического азота в почве. Симбиотические бактерии живут в тканях растений, стимулируя образование особых разрастаний на корнях или листьях клубеньков или узелков. Клубеньковые бактерии могут обеспечивать азотом некоторые виды растений более чем на от их потребности. Наиболее активны клубеньковые бактерии бобовых растений. В разных экосистемах количество связываемого за счет симбиотической азотфиксации азота может отличаться в несколько десятков раз и варьирует от 1 гм2 в тундровых экосистемах до и более гм в агроэкосистемах с преобладанием бобовых растений , i . Участвующие в симбиотической азотфиксации растения обнаружены во многих сообществах экстремальных местообитаний. Однако само присутствие таких видов не означает, что в этих сообществах протекает процесс симбиотической азотфиксации. Растения могут быть потенциально инфицированы, а азотфиксация будет значительна только тогда, когда для нес сложатся благоприятные условия. Например, показано, что низкая температура гораздо больше угнетает азотфиксацию, чем рост растений . В то же время, есть указания и на адаптацию ассоциативных азотфиксаторов к условиям холодного климата vi . К настоящему моменту проведена количественная оценка этого процесса в горных почвах Европы и Америки. Так, . Скалистых гор Колорадо ежегодно фиксируют от 0 до 0 мг м2.