Features of Organic Matter and Biological Properties of Forest Swamp Peats and Their Changes in the Process of Functioning

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In Russia, when studying the carbon cycle in the biosphere, special attention is paid to the processes of transformation of organic matter in the surface layer of the hypergenesis zone. The article provides a description of the group composition of the organic matter of peats and provides a rationale for the importance of the botanical composition. The importance of taking into account the botanical composition of peats that make up natural and reclaimed forest swamps, as well as their spatial heterogeneity, is shown. This is important to know when estimating carbon stocks in peat soils of forest ecosystems. In an experiment on the activity of transformation of peat OM, it was revealed that their activity is determined by the type and botanical composition of peat. According to the amount of accumulation of C–CO2 during the transformation process, high-moor peats are arranged in the following series: sphagnum-hollow peat > complex > fuscum > scheuchzeria-sphagnum > cotton grass-sphagnum > scheuchzeria > cotton grass; lowland: hypnum > sedge > sedge-hypnum > shift > woody > wood-sedge. Two-year experiments on the activity and direction of transformation of OM of peat-forming plants under field conditions showed that the component and chemical composition of their OM changes significantly, but individually for each plant, and the content of aromatic polyconjugated systems and carboxyl groups also increases and the number of carbohydrate fragments decreases. The characteristics of the microbiome and enzymes of representative peats of forest swamps in the taiga zone of Western Siberia are given. The conducted studies confirmed the position of V.E. Rakovsky that differences in marsh plants in the composition of peats are manifested in the chemical and biological characteristics of peats.

About the authors

L. I. Inisheva

Tomsk State Pedagogical University

Author for correspondence.
Email: inisheva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7549-8339
Russian Federation, Tomsk, 634061

N. V. Yudina

Institute of Petroleum Chemistry of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: inisheva@mail.ru
Russian Federation, Tomsk, 634021

A. V. Golovchenko

Lomonosov Moscow State University

Email: inisheva@mail.ru
Russian Federation, Moscow, 119991

References

  1. Ананьева Н.Д. Микробиологические аспекты самоочищения и устойчивости почв. М.: Наука, 2003. 223 с.
  2. Ананьева Н.Д., Сушко С.В., Иващенко К.В., Васенев В.И. Микробное дыхание почв подтайги и лесостепи Европейской части России: полевой и лабораторный подходы // Почвоведение. 2020. № 10. С. 1276–1286. https://doi.org/10.31857/S0032180X20100044
  3. Архипов В.С., Маслов С.Г. Состав и свойства типичных видов торфа центральной части Западной Сибири // Химия растительного сырья. 1998. № 4. С. 9–16.
  4. Бамбалов Н.Н. Баланс органического вещества торфяных почв и методы его изучения. Минск: Наука и техника. 1984. 175 с.
  5. Бамбалов Н.Н. Минерализация и трансформация органического вещества торфяных почв при их сельскохозяйственном использовании (на примере торфяных почв Белоруссии). Дис. ... д-ра с.-х. наук. Минск, 1983. 497 с.
  6. Бамбалов Н.Н., Беленькая Т.Я. Фракционно-групповой состав органического вещества целинных и мелиорированных торфяных почв // Почвоведение. 1998. № 12. С. 1431–1437.
  7. Бямбагар Б., Кушнарев Д.Ф., Федорова Т.Е. и др. Взаимосвязь фрагментного состава гуминовых кислот с их физиологической активностью // ХТТ. 2003. № 1. С. 83–90.
  8. Ведрова Э.Ф. Разложение органического вещества лесных подстилок // Почвоведение. 1997. № 2. С. 216–223.
  9. Гродницкая И.Д., Карпенко Л.В., Пашкеева О.Э., Гончарова Н.Н., Старцев В.В., Батурина О.А., Дымов А.А. Влияние лесных пожаров на микробиологические свойства торфяных олиготрофных почв и торфяно-подзолов глеевых в болотах северной части Сым-Дубчесского междуречья (Красноярский край) // Почвоведение. 2022. № 4. С. 454–468.
  10. Гродницкая И.Д., Трусова М.Ю. Микробные сообщества и трансформация соединений в болотных почвах таежной зоны (Томская область) // Почвоведение. 2009. № 9. С. 1099–1107.
  11. Добровольская Т.Г., Скворцова И.Н., Лысак Л.В. Методы выделения и идентификации почвенных бактерий. М.: Изд-во МГУ, 1989. 40 с.
  12. Ефимов В.Н. Торфяные почвы. М.: Россельхозиздат, 1980. 120 с.
  13. Ефремова Т.Т. Гумус и структурообразование в лесных торфяных почвах Западной Сибири. Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Новосибирск, 1990. 48 с.
  14. Зименко Т.Г., Самсонова А.С., Мисник А.Г. Микробные ценозы торфяных почв и их функционирование. Минск: Наука и техника, 1983. 181 с.
  15. Иванникова Л.А. Способ определения кинетики минерализации органического вещества почвы. Пат. СССР № 1806375.
  16. Инишева Л.И., Дементьева Т.В., Пяткова С.И. Свидетельство об официальной регистрации БД № 970002. Химия торфов: автоматизированная информационная система. М., 1997.
  17. Инишева Л.И., Ивлева С.Н., Щербакова Т.А.Руководство по определению ферментативной активности торфяных почв и торфов. Томск: Изд-во Томск. ун-та, 2003. 122 с.
  18. Калабин Г.А., Каницкая Л.В., Кушнарев Д.Ф. Количественная спектроскопия ЯМР природного органического сырья и продуктов его переработки. М.: Химия, 2000. 407 с.
  19. Кобак К.И. Биотические компоненты углеродного цикла. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 248 с.
  20. Кожевин П.А., Полянская Л.М., Звягинцев Д.Г. Динамика развития различных микроорганизмов в почве // Микробиология. 1979. Т. 48. № 4. С. 490–494.
  21. Козунь Ю.С., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Влияние климата на ферментативную активность лесных почв Северного Кавказа // Лесоведение. 2022. № 3. С. 262–269. https://doi.org/10.31857/S002411482203010X
  22. Лисс О.Л., Абрамова Л.И., Аветов Н.А., Березина Н.В., Инишева Л.И., Курнишкова Т.В., Слука З.А., Толпышева Т.Ю., Шведчикова Н.К. Болотные системы их природоохранное значение. М., 2001. 584 с.
  23. Лиштван И.И., Король Н.Т. Основные свойства торфа и методы их определения. Минск: Наука и техника, 1975. 320 с.
  24. Марков В.В., Оленин А.С, Оспенникова, Л.А., Скобеева Е.И., Хорошев П.И. Торфяные ресурсы мира. М.: Наука, 1988. 384 с.
  25. Полянская Л.М., Головченко А.В., Звягинцев Д.Г. Определение жизнеспособности спор и мицелия почвенных грибов // Микробиология. 1998. Т. 67. № 6. С. 832–836.
  26. Раковский В.Е., Пигулевская Л.В. Химия и генезис торфа. М.: Недра, 1978. 231 с.
  27. Романова Е.А. Типы болотных массивов и закономерности распределения их на территории Западной Сибири // Типы болот СССР и принципы их классификации. Л.: Наука, 1974. С. 167–174.
  28. Сусьян Е.А., Ананьева Н.Д., Гавриленко Е.Г., Чернова О.В., Бобровский М.В. Углерод микробной биомассы в профиле лесных почв южной тайги // Почвоведение. 2009. № 10. С. 1233–1240.
  29. Технический анализ торфа. М.: Недра, 1992. 358 с.
  30. Широких П.С. Органическое вещество и соединения азота в низинных торфяных почвах с различным ботаническим составом // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 1981. № 1. С. 6–20.
  31. Щербакова Т.А. Ферментативная активность почв и трансформация органического вещества. Минск: Наука и техника, 1983. 222 с.
  32. Anderson J.P.E., Domsch K.H. A phisiological method for the quantitative measurement of microbial biomass in soils // Soil Biol. Biochem. 1978. V. 10. № 3. Р. 314–322.
  33. Bouma J. Environmental Quality: a Eurupean Perspective // J. Environm. Quality. 1997. V. 26. P. 26–34.
  34. Conrad R. Soil Microorganisms as controllers of atmospheric trace gases (H2, CO, CH4, OCS, N2O, and NO) // Microbiological Reviews. 1996. V. 60. № 4. P. 609–640.
  35. Golovchenko A.V., Gracheva T.A., Lypcan V.A., Dobrovol’skaya T.G., Manucharova N.A. Actinomycete complexes in eutrophic peatlands // Eurasian Soil Science. 2022. V. 55. № 8. P. 1064–1073.
  36. Kovalevskii D.V., Permin A.B., Perminova I.V. Recovert of Conditions for Quantitative Measuring the PMR Spectra of Humic Acids // Moscow University Chemistry Bulletin. 2000. V. 41. № 1. P. 39 –42.
  37. Sikora L.J., Yakovchenko V., Kaufman D.D. Comprasion of Rehydration Method for Biomass Determination to Fumigation-incubation and Substrate-induced Respiration Method // Soil Biol. Biochem. 1994. V. 26. № 10. Р. 1443–1445.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Intensity of peat decomposition in the model experiment: top peat species (a): 1 - complex, 2 - downy sphagnum, 3 - sphagnum mochagnum, 4 - fuscum, 5 - downy, 6 - sheichcerium; lowland peat types (b): 7 - tufted, 8 - wood-sedge, 9 - woody, 10 - sedge-hypne, 11 - sedge.

Download (158KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences