С. А. Гарбуз, Н. В. Ярославцева, В. А. Холодов
Почвенный институт им. В.В. Докучаева, 119017, Россия, Москва, Пыжевский пер., 7, стр. 2
Изучены уровни ферментативной (пероксидазной, полифенолоксидазной и каталазной) активности в воздушно-сухих структурных отдельностях 1–2 мм и выделенных из них водоустойчивых агрегатов. В работе использованы образцы дерново-подзолистой почвы (под лесом и в пахотном варианте) и типичных тяжелосуглинистых черноземов (Курская область) многолетних полевых опытов: бессменный черный пар с 1964 г., залежь с 1998 г. после бессменного черного пара с 1964 г., ежегоднокосимая степь. Пероксидазная и полифенолоксидазная активности имели примерно одинаковый уровень и высокую изменчивость от 5 до 22 и от 2 до 30 ммоль/(г ч) соответственно, каталазная активность была ниже от 2 до 7 ммоль/(г ч). В большинстве случаев ферментативная активность в водоустойчивых агрегатах была выше по сравнению с сухими структурными отдельностями. Пероксидазную активность в водоустойчивых агрегатах можно рассматривать как индикатор смещения равновесия в процессах круговорота органического вещества в почвах. В дерново-подзолистых почвах полифенолоксидазная активность была сосредоточена в водоустойчивых агрегатах, а в черноземах она более равномерно распределена между структурными отдельностями. Каталаза в отличие от ферментов углеродного цикла (пероксидазы и полифенолоксидазы) не отражала ни типовую принадлежность почв, ни особенности их использования.
Ключевые слова: пероксидазная активность, полифенолоксидазная активность, каталазная активность, органическое вещество почв, водоустойчивые агрегаты, многолетние полевые опыты, дерново-подзолистые почвы, типичные черноземы.
DOI: 10.19047/0136-1694-2016-82-42-55
ENZYMATIC ACTIVITY OF AIR-DRIED AND WATER-STABLE AGGREGATES OF SOILS UNDER DIFFERENT LAND USE
S. A. Garbuz, N. V. Yaroslavtseva, V. A. Kholodov
V.V. Dokuchaev Soil Science Institute, 119017 Moscow, Pyzhevskii 7, bld. 2
Under study were the levels of enzymatic (peroxidase, polyphenoloxidase and catalase) activity in air-dry structural particles 1–2 mm thick and water- stable aggregates extracted from the samples of soddy-podzolic soils (under forest and in crop) and typical chernozems used in long-term field experiments including the resting black fallow since 1964, the barren land after the fallowing since 1998 and annually mowed steppe. Peroxodase and polyphenoloxidase activities display approximately similar level being highly changed from 5 to 22 and 2 to 30 mmol/g respectively, whereas the catalase activity seems to be lower from 2 to 7 mmol/g. In the major cases the fermentative activity in water- stable soil aggregates is higher as compared to air-dry structural particles. The peroxidase activity in water- stable aggregates can be considered as an indicator for displacing equilibrium in processes of the organic matter turnover in soils. In soddy-podzolic soils the polyphenoloxidase activity is concentrated in water- stable aggregates, in chernozems it is evenly distributed between structural particles. As distinct from the ferments of carbon cycle (peroxidase and polyphenoloxidase) the catalase activity doesn’t depend on the soil type and its peculiar use.
Keywords: peroxidase, polyphenoloxidase and catalase activity, soil organic matter, water- stable aggregates, long-term field experiments, soddy-podzolic soils, typical chenozems.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Абрамян С.А. Изменение ферментативной активности почвы под влиянием естественных и антропогенных факторов // Почвоведение. 1992. № 7. С. 70–82.
2. Андронов Е.Е., Петрова С.Н., Пинаев А.Г., Першина Е.В., Рахимгалиева С.Ж., Ахмеденов К.М., Горобец А.В., Сергалиев Н.Х. Изучение структуры микробного сообщества почв разной степени засоленности с использованием T-RFLP и ПЦР с детекцией в реальном времени // Почвоведение. 2012. № 2. С. 173–183.
3. Гулько А.Е., Хазиев Ф.Х. Фенолксидазы почв: продуцирование, иммобилизация, активность // Почвоведение. 1992. № 11.
4. Даденко Е.В., Прудникова М.А., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Применение показателей ферментативной активности при оценке состояния почв под сельскохозяйственными угодьями // Изв. Самарского научного центра РАН. 2013. Т. 15. №3 (4). С. 1274–1277.
5. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М., 1991.
6. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2005. 445 с.
7. Кёршенс М. Значение содержания гумуса для плодородия почв и круговорота азота // Почвоведение. 1992. № 10. C. 122–131.
8. Классификация и диагностика почв СССР. М.: Колос, 1977. 223 с.
9. Коваленко М.В., Марковская Г.К. Влияние способов основной обработки почвы на её ферментативную активность // Вестник Казанского гос. аграрного ун-та. 2013. Т. 8. № 1 (27). С. 108–111.
10. Когут Б.М., Сысуев С.А., Холодов В.А. Водопрочность и лабильные гумусовые вещества типичного чернозема при разном землепользовании // Почвоведение. 2012. № 5. С. 555–562.
11. Кузнецова И. В., Азовцева Н. А., Бондарев А. Г. Нормативы изменения физических свойств почв степной, сухостепной, полупустынной зон европейской территории России // Бюл. Почв. ин-та. 2011. Вып. 67. С. 3–19.
12. Кузнецова И.В, Уткаева В.Ф., Бондарев А.Г. Нормативы изменения физических свойств пахотных черноземов степной зоны Европейской России в условиях интенсивного сельскохозяйственного использования // Почвоведение. 2014. № 1. С. 71–81.
13. Купревич В.Ф., Щербакова Т.А. Почвенная энзимиология. Минск: Наука и техника, 1966.
14. Лобков В.Т., Новикова А.С., Забродкин А.А. Плодородие темно-серой лесной почвы при применении различных способов обработки почвы, Зерновое хозяйство России. 2013. № 2. С. 27–31.
15. Мясникова М.А., Черникова М.П., Казеев К.Ш., Ермолаева О.Ю., Колесников С.И., Козунь Ю.С., Акименко Ю.В., Яровая Е.В. Биологические особенности черноземов залежей ботанического сада ЮФУ // Научный журнал КубГАУ. 2014. №104(10).
16. Почвоведение. Почвы и почвообразование / Под ред. Ковды В.А., Розанова Б.Г. М.: Высшая школа, 1988. Ч. 1. 400 с.
17. Хазиев Ф.Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005.
18. Хазиев Ф.Х. Системно экологический анализ ферментативной активности почв. М.: Наука, 1982. 204 с.
19. Хазиев Ф.Х., Гулько А.Е. Некоторые свойства гумус-пероксидазного комплекса // Почвоведение. 1990. № 2.
20. Хазиев Ф.Х., Гулько А.Е. Ферментативная активность почв агроценозов и перспективы ее изучения // Почвоведение. 1991. № 8.
21. Шеин Е.В. Курс физики почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2005. 432 с.
22. Шеин Е.В., Милановский Е.Ю. Роль и значение органического вещества в образовании и устойчивости почвенных агрегатов // Почвоведение. 2003. №1. С. 53–61.
23. Acosta-Martínez V., Tabatabai M.A. Enzyme activities in a limed agricultural soil // Biol. Ferti. Soils. 2000. V. 31. Iss. 1. P. 85–91
24. 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
25. Elliott E.T. Aggregate structure and carbon, nitrogen, and phosphorus in native and cultivated soils // Soil Sci. Soc. Am. J. 1986. V. 50 P. 627–633.
26. Liu Y.R., Li X., Shen Q.R., Xu Y.C. Enzyme Activity in Water-Stable Soil Aggregates as Affected by Long-Term Application of Organic Manure and Chemical Fertiliser // Pedosphere. 2013. V. 23(1). P. 111–119.
27. Plante A.F., Feng Y., McGill W.B. A modeling approach to quantifying soil macroaggregate dynamics // Can. J. Soil Sci. 2002. V. 82. P. 181–190.
28. Rawson A., Murphy B. The Greenhouse Effect, Climate Change and native vegetation. Background paper No 7. Native vegetation Advisory Council NSW Department of Land and Water Conservation. 2000.
29. Nannipieri P., Giagnoni L., Renella G., Puglisi E., Ceccanti B., Masciandaro G., Fornasier F., Moscatelli M. C., Marinari S. Soil enzymology: classical and molecular approaches // Biol. Fertil. Soils. 2012. V. 448(7). P. 743–762. DOI 10.1007/s00374-012-0723-0.
30. Sinsabaugh R.L. Phenol oxidase, peroxidase and organic matter dynamics of soil // Soil Biol. Biochem. 2010. V. 42. P. 391–404.
31. Six J., Bossuyt H., Degryze S., Denef K. A history of research on the link between (micro)aggregates, soil biota, and soil organic matter dynamics // Soil and Tillage Research. 2004. V. 79 P. 7–31.
32. World reference base for soil resources 2014. A framework for international classification, correlation and communication, Word Soil Resourse Report 106. FAO. Rome, 2014. 181 p.