Assessment of the catalase activity of the soil profile by methods of multidimensional statistics (On the example of drained swamps of Western Siberia)

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Weakly, moderately and intensively drained peat soils (Histosols) occupied by pine forests (Pinus sylvetris L.) were studied. According to seasonal observations catalase activity of soil profile was divided into two areas – 0–10 and 10–30 sm, using discriminant, canonical analysis, multidimensional scaling and cluster analysis methods (tree clustering and the K-means method). The surface zone is highly active, not homogeneous in reaction kinetics, in which the horizons 0–5 and 5–10 cm are grouped into three separate clusters depending on the depth of drainage. The lower zone, with relatively stable and reduced catalase activity, combined horizons of 10–20 and 20–30 cm of soils of different drainage levels into one cluster. The interdependent effect of environmental factors – soil temperature, soil bulk moisture, redox potential and pH on catalase activity was 98%. The greatest “weight” is brought by hydrothermal indicators with a dominant contribution of soil bulk moisture.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

T. Efremova

Sukachev Institute of Forest, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: efr2@ksc.krasn.ru
660036, Krasnoyarsk, Akademgorodok, 50/28

S. Efremov

Sukachev Institute of Forest, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

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

A. Avrova

Sukachev Institute of Forest, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

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

Bibliografia

  1. Агроклиматический справочник по Томской области. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. 135 с.
  2. Арзамазова А. В., Гальцова А. Д., Кинжаев Р. Р., Григорьева И. И. Эффективность применения различных форм азотных удобрений при выращивании злаковых трав на нефтезагрязненной олиготрофной торфяной почве // Проблемы агрохимии и экологии. 2023. № 2. С. 41–47. https://doi.org/10.26178/AE.2023.51.52.007
  3. Боровиков В. П., Боровиков И. П. Statistica. Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. М.: Инф. изд. дом Филинъ, 1997. 608 с.
  4. Вавуло Ф. П. Микрофлора основных типов почв БССР и их плодородие. Минск: Ураджай, 1972. 272 с.
  5. Дырин В. А. Активность каталазы в торфе целинного и рекультивируемого участков болотной экосистемы низинного типа // Вестник Томского государственного педагогического университета. 2009. № 6 (84). С. 121–125.
  6. 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.
  7. Ефремова Т. Т. Почвообразование и диагностика торфяных почв болотных экосистем // Почвоведение. 1992. № 12. С. 25–35.
  8. Ефремова Т. Т., Овчинникова Т. М., Суховольский В. Г. Многопараметрический анализ почвенных свойств лесных осушенных болот Западной Сибири // Почвоведение. 2006. № 6. С. 657–667.
  9. 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.
  10. Ефремова Т. Т., Ефремов С. П., Воронков П. Т. Регрессионный анализ ферментативной активности осушенных торфяных почв / Особенности лесо-болотных экосистем Западной Сибири. Красноярск, 1978. С. 111–131.
  11. Ефремова Т. Т., Ефремов С. П., Аврова А. Ф. Сезонная активность почвенной пероксидазы в осушенных болотных сосняках Западной Сибири: системно-экологический анализ // Почвоведение. 2023. № 10. С. 1244–1258. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600774
  12. Загуральская Л. М. Микронаселение торфяно-болотных почв Томской области / Взаимоотношение леса и болота. М.: Наука, 1967. С. 56–81.
  13. Инишева Л. И., Порохина Е. В., Аристархова В. Е., Боровкова А. Ф. Выработанные торфяные месторождения, их характеристика и функционирование. Томск: Изд-во ТГПУ, 2007. 225 с.
  14. Инишева Л. И., Шайдак Л., Сергеева М. А. Динамика биохимических процессов и окислительно-восстановительное состояние в геохимически сопряженных ландшафтах олиготрофного болота // Почвоведение. 2016. № 4. с. 505–513. https://doi.org/10.7868/S0032180X16040055
  15. Кауричев И. С., Орлов Д. С. Окислительно-восстановительные процессы и их роль в генезисе и плодородии почв. М.: Колос, 1982. 247.
  16. Козловская Л. С.,Медведева В.М., Пьявченко Н. И. Динамика органического вещества в процессе торфообразовния. Л.: Наука, 1976. 176 с.
  17. Купревич В. Ф., Щербакова Т. А. Почвенная энзимология. Минск: Наука и техника, 1966. 273 с.
  18. Ларина Г. В., Инишева Л. И., Порохина Е. В. Ферментативная активность болот горного Алтая // Вестник Алтайского гос. аграр. ун-та. 2016. № 10 (144). С. 60–68.
  19. Мелехина Е. Н., Макарова М. Ю., Щемелинина Т. Н., Анчугова Е. М., Канев В. В. Восстановительные сукцессии биоты в торфяной почве с нефтяным загрязнением при различных методах биологической рекультивации // Почвоведение. 2015. № 6. С. 740–750. https://doi.org/10.7868/S0032180X15060076
  20. Морозова Р. М. К вопросу о классификации болотных и осушенных почв / Изменение лесоболотных биогеоценозов под влиянием осушения Петрозаводск, 1986. С. 108–124.
  21. Наумова Г. В., Жмакова Н. А., Макарова Н. Л., Рассоха Н. Ф., Овчинникова Т. Ф. Энзиматическая активность торфа естественной и разрабатываемой торфяной залежи // Природопользование. 2018. №1. С. 208–216.
  22. Порохина Е. В., Голубина О. А. Ферментативная активность в торфяных залежах болота Таган // Вестник Томского гос. пед. ун-та. 2012. Т. 122. № 7. С. 171–176.
  23. 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.
  24. Рабочая группа IUSS WRB. 2015. Мировая реферативная база почвенных ресурсов 2014, исправленная и дополненная версия 2015. Международная система почвенной классификации для диагностики почв и создания легенд почвенных карт. Доклады о мировых почвенных ресурсах №106. ФАО, Рим. 203 с.
  25. Скрынникова И. Н. Классификация целинных болотных и мелиоративных торфяных почв СССР // Почвоведение. 1964. № 5. С. 14–27.
  26. Федотов Г. Н., Добровольский Г. В. Коллоидно-химическая модель для описания некоторых почвенных процессов // Почвоведение. 2006. № 5. С. 535–545.
  27. Хазиев Ф. Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 252 с.
  28. Хазиев Ф. Х. Основы системно-экологического анализа ферментативной активности почв / Экологические условия и ферментативная активность почв. Уфа, 1979. с. 3–17.
  29. Хазиев Ф. Х. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв. М.: Наука, 1982. 203 с.
  30. Хазиев Ф. Х. Экологические связи ферментативной активности почв. http://ecobiotech-journal.ru Экобиотех. 2018. Т. 1. № 2. с. 80–92.
  31. Халафян А. А. STATISTICA 6. Статистический анализ данных. 3-е изд. Учебник. М.: ООО “Бином-Пресс”, 2007. 515 с.
  32. Щербакова Т. А. Ферментативная активность почв и трансформация органического вещества (в естественных искусственных фитоценозах). Минск: Наука и техника, 1983. 222 С.
  33. Alves R. J.E., Callejas I. A., Marschmann G., Mooshammer M., Singh H. W., Whitney B., Torn M. S., Brodie E. L. Kinetic Properties of Microbial Exoenzymes Vary with Soil Depth but Have Similar Temperature Sensitivities Through the Soil Profile // Frontiers in Microbiology. 2021. V. 12. EDN: FOJYIS/https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.735282
  34. Baldrian P., Stursova M. Enzymes in Forest Soils / Soil Enzymology. Berlin: Springer-Verlag, 2011. P. 61–73. https://doi.org/10.1007/978-3-642-14225-3_4
  35. Blońska E. Enzyme activity in forest peat soils // Folia Forestalia Polonica. 2010. V. 52. № 1. P. 20–25. https://doi.org/10.5281/zenodo.30612
  36. Bobuľská L., Fazekašová D., Angelovičová L. Vertical Profiles of Soil Properties and Microbial Activities in Peatbog Soils in Slovakia // Environmental Processes. 2015. V. 2. P. 411–418. https://doi.org/10.1007/s40710-015-0073-7
  37. Brockett B., Prescott C., Grayston S. 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. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2011.09.003
  38. 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. EDN: RJPORR https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2012.11.009

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Average long-term levels of soil and groundwater standing for the observation period (June–October) in drained peat soils of bog pine forests. Soil drainage degree indices: M – weak, S – average, L – intense for Figs. 1–3.

Baixar (27KB)
Metadados
3. Fig. 2. Catalase activity of peat soils with different degrees of drainage on average over the observation period (June–October).

Baixar (29KB)
Metadados
4. Fig. 3. Dendrogram of tree-like clustering of horizons of peat soils with different degrees of drainage by catalase activity – a, arrangement of clusters on a plane – b. Depths of horizons: a – 0–5, b – 5–10, c – 10–20, d – 20–30 cm.

Baixar (28KB)
Metadados
5. Fig. 4. Paired regression relationship of clusters of horizons of drained peat soils with environmental factors. a – soil temperature, oC, b – volumetric moisture, %, c – oxidation-reduction potential, mV, d – pH.

Baixar (19KB)
Metadados
6. Fig. 5. Differentiation of the drained peat soil profile in the area of seasonal variation of catalase activity. a – zone of high activity and dynamic seasonal variability, b – comparatively weak activity and relatively stable dynamics. Depth of horizons: 1 – 0–5, 2 – 5–10, 3 – 10–20, 4 – 20–30 cm.

Baixar (31KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025