Systematic-ecological estimation of seasonal activity of dehydrogenase in drained swamp soils of interstream of Ob and Tom

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Drained peat soils (Histosols) were studied. In the mode of weak and moderate drainage, the trend of seasonal fluctuations (quadratic parabola) shows a weekly average increase in dehydrogenase activity with a weekly average deceleration, in the intensive mode – a weekly average deceleration with a weekly acceleration for June–October. A reliable nonlinear relationship of enzyme activity was revealed: positive – with redox potential and pH, multidirectional – with soil bulk moisture and soil temperature. According to canonical analysis, the discussed set cumulatively determines the seasonal dehydrogenase activity by 50–81%. The hydrological regime is statistically proved as a dominant factor. A negative conjugate interaction of dehydrogenase and peroxidase activity has been established, confirming their participation in the biochemical transformation of organic matter as a whole.

Full Text

Restricted Access

About the authors

T. T. Efremova

Sukachev Institute of Forest, Krasnoyarsk Science Center, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: efr2@ksc.krasn.ru
Russian Federation, Akademgorodok, 50/28, Krasnoyarsk, 660036

S. P. Efremov

Sukachev Institute of Forest, Krasnoyarsk Science Center, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: efr2@ksc.krasn.ru
Russian Federation, Akademgorodok, 50/28, Krasnoyarsk, 660036

A. F. Avrova

Sukachev Institute of Forest, Krasnoyarsk Science Center, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: efr2@ksc.krasn.ru
Russian Federation, Akademgorodok, 50/28, Krasnoyarsk, 660036

References

  1. Галиулин Р. В., Башкин В. Н., Галиулина Р. А. Оценка эффективности рекультивации почв в условиях добычи углеводородов посредством анализа активности дегидрогеназы // Агрохимия. 2014. № 6. С. 84–88.
  2. Даденко Е. В., Мясникова М. А., Казеев К. Ш., Колесников С. И., Вальков В. Ф. Биологическая активность чернозема обыкновенного при длительном использовании под пашню // Почвоведение. 2014. № 6. С. 724–733. https://doi.org/10.7868/S0032180X14060021
  3. Ефремов С. П., Ефремова Т. Т. Влияние осушения на загруженность торфяной почвы корнями древесных и травянистых растений / Комплексная оценка болот и заболоченных лесов в связи с их мелиорацией. Новосибирск: Наука. 1973. С. 113–127.
  4. Ефремова Т. Т. Почвообразование и диагностика торфяных почв болотных экосистем // Почвоведение. 1992. № 12. С. 25–35.
  5. Ефремова Т. Т., Овчинникова Т. М., Суховольский В. Г. Многопараметрический анализ почвенных свойств лесных осушенных болот Западной Сибири // Почвоведение. 2006. № 6. С. 657–667.
  6. Ефремова Т. Т., Овчинникова Т. М. Оксидоредуктазная активность торфяных почв как показатель глубины биохимической трансформации лесных осушенных болот Западной Сибири // Известия РАН. Серия биологическая. 2007. № 3. С. 360–367.
  7. Загуральская Л. М. Микронаселение торфяно-болотных почв Томской области / Взаимоотношение леса и болота. М.: Наука, 1967. С. 56–81.
  8. Инишева Л. И. Закономерности функционирования болотных экосистем в условиях воздействия природных и антропогенных факторов. Томск: Изд-во ТГПУ, 2020. 482 с.
  9. Козунь Ю. С., Казеев К. Ш., Колесников С. И. Влияние климата на ферментативную активность лесных почв Северного Кавказа // Лесоведение № 3. 2022. С. 262–269. https://doi.org/10.31857/S002411482203010X
  10. Кононова М. М. Органическое вещество почвы. М.: Изд-во Ан СССР, 1963. 314 с.
  11. Купревич В. Ф., Щербакова Т. А. Почвенная энзимология. Минск: Наука и техника, 1966. 275 с.
  12. Лучинок Л. Н., Баран С. Г., Тулина А. С., Семенов В. М. Влияние способа сельскохозяйственного использования на ферментативную активность торфяных почв Полесья и эмиссию СО2 // Мелиорация. 2013. № 2 (70). С. 55–64.
  13. Мукатанов А. Х. Географо–экологические условия и ферментативная активность почв / Экологические условия и ферментативная активность почв. Уфа, 1979. С. 32–41.
  14. Петерсон Н. В. О сущности явления, описываемого под названием “дегидрогеназная активность почв” / Сборник докладов Симпозиума по ферментам почвы. Минск: Изд-во “Наука и техника”. 1968. С.120–128.
  15. Пономарева В. В., Николаева Т. А. К методике изучения органического вещества в торфяно-болотных почвах / Современные почвенные процессы в лесной зоне. М.: Изд-во АН СССР. 1959. С. 170–203.
  16. Пьявченко Н. И. О диагностике типов торфяных почв и залежей при изысканиях и проектировании лесоосушительных мелиораций // Исследования по лесному болотоведению и мелиорации. Петрозаводск, 1978. С. 5–24
  17. Рубин Б. А. Курс физиологии растений. М: Высшая школа, 1971. С.671.
  18. Самусик Е. А., Головатый С. Е. ферментативная активность дерново-подзолистых почв в условиях воздействия выбросов предприятия по производству строительных материалов // Журнал белорусского государственного университета. Экология. 2022. № 1. С. 104–113. https://doi.org/10.46646/2521-683X/2022-1-104-113
  19. Пьявченко Н. И. О диагностике типов торфяных почв и залежей при изысканиях и проектировании лесоосушительных мелиораций // Исследования по лесному болотоведению и мелиорации. Петрозаводск, 1978. С. 5–24.
  20. Скрынникова И. Н. Классификация целинных болотных и мелиоративных торфяных почв СССР // Почвоведение. 1964. № 5. С. 14–27.
  21. Хабиров И. К. Физические свойства и ферментативная активность почв / Экологические условия и ферментативная активность почв. Уфа, 1979. С. 99–112.
  22. Хазиев Ф. Х. Методы почвенной энзимологии. М: Наука, 2005. 252 с.
  23. Хазиев Ф. Х. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв. М.: Наука, 1982. 203 с.
  24. Хазиев Ф. Х. Экологические связи ферментативной активности почв. http://ecobiotech-journal.ru Экобиотех, 2018а. Т. 1. № 2. С. 80–92.
  25. Хазиев Ф. Х. О кинетике ферментативных процессов в почвах // Известия Уфимского научного центра РАН. 2018б. № 3. С. 45–51.
  26. Халафян А. А. STATISTICA 6. Статистический анализ данных. 3-е изд. Учебник. М.: ООО «Бином-Пресс». 2007. 515 с.
  27. Чекотовский Э. В. Графический анализ статистических данных в Microsoft Excel 2000. М.: Издательский дом “Вильямс”. 2002. 464 с.
  28. Allison S. D. Soil minerals and humic acids enzyme stability: implications for ecosystem processes // Biogeochemistry. 2006. V. 81. № 6. Р. 361–373.
  29. Baldrian P., Štursová M. Enzymes in Forest Soils / Soil Enzymology. Berlin: Springer-Verlag. 2011. P. 61–73.
  30. Borowic A., Wyszkowska J., Kucharski M., Kucharski J. Resistance of dehydrogenases, catalase, urease and plants to soil contamination with zinc // J. Elementol. 2014. V. 19. № 4. P. 929–936.
  31. Brockett B. F.T., Prescott C. E., Grayston S. J. Soil moisture is the major factor influencing microbial community structure and enzyme activities across seven biogeoclimatic zones in western Canada // Soil Biology and Biochemistry. 2012. V. 44. № 1. P. 9–20.
  32. Brzezińska M., Stępniewska Z., Stępniewski W. Dehydrogenase and catalase activity of soil irrigated with municipal wastewater // Polish Journal of Environmental Studies. 2001. V. 10. № 5. P. 307–311.
  33. Burns R. G., DeForest J.L, Marxsen J., Sinsabaugh R. L., Stromberger M. E., Wallenstein M. D., Weintraub M. N., Zoppini A. Soil enzymes in a changing environment: Current knowledge and future directions // Soil Biol. Biochem. 2013. V. 58. P. 216–234.
  34. Caldwel B. A. Enzyme activities as a component of soil biodiversity: A review // Pedobiologia. 2005. V. 49. № 6. P. 637–644.
  35. Karaca A., Cetin S. C., Turgau O. S., Kizilkaya R. Soil enzymes as indication of soil quality / Soil Enzymology. Berlin: Springer-Verlag. 2011. P. 119–148.
  36. Lia Q., Jiab W., Zhangc Q., Cheng X. Localized plant-soil-microbe interactions regulate spatial variations of soil oxidase activities within afforested systems in a subtropicalarea // Geoderma. 2022. V. 406. № 4. EDN: TPMGTL https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115499
  37. Makoi J. H., Mdakidemi P. A. Selected soil enzymes: examples of their potential roles in the ecosystem // African Journ. of Biotech. 2008. V. 7. № 3. Р. 181–191.
  38. Schaefer R. L’activité déshydrogénasique comme mesure de l’activite biologique globale des sols. // Ann. Inst. Pasteur. 1963. V. 105. № 2. Р. 326–331.
  39. Sinsabaugh R. L. Phenol oxidase, peroxidase and organic matter dynamics of soil // Soil Biol. Biochem. 2010. V. 42. P. 391–404.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dynamics of anaerobic dehydrogenase activity in the horizons of forest peat soils of different drainage depths and the main trend of seasonal fluctuations within the 0-30 cm profile for June-October. Degree of dehumidification: weakly – a, moderately – b, intensively – c, for Fig. 1, 2, 4.

Download (479KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The rate of increase in seasonal dehydrogenase activity in soil horizons during the observation period.

Download (459KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Regression relationship of dehydrogenase activity of modern peat soils 0-30 cm and environmental factors.

Download (447KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Regression relationship of dehydrogenase and peroxidase activity of forest drained peat soils.

Download (258KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences