| 1 |
1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. |
Сезонная динамика углерода и азота микробной биомассы в почвах южной тайги |
| Результаты этапа: Изучение соответствия результатов определения углерода и азота микробной биомассы почв, получаемых разными методами (фумигации-экстракции, регидратации и субстрат-индуцированного дыхания), проведено на примере трех почв в окрестностях УОПЭЦ «Чашниково» в Солнечногорском районе Московской области. Определения проведены в сезонной динамике в свежих образцах почв (время хранения в холодильнике от отбора до анализа составляло около суток) и в образцах после 7 суток аэробной инкубации при 22 °С при естественной полевой влажности.
Показано, что результат определения концентрации углерода микробной биомассы в разных почвах зависит от метода анализа. В дерново-подзолистой и аллювиальной почвах методы фумигации-экстракции и субстрат-индуцированного дыхания дают близкие результаты, тогда как метод регидратации – значимо более высокие. В перегнойно-глеевой почве относительно близкие результаты получены при использовании методов фумигации-экстракции и регидратации, а метод субстрат-индуцированного дыхания дает почти в два раза меньший показатель. Такое несоответствие результатов хорошо демонстрируется отсутствием корреляции между углеродом микробной биомассы, определенной методом фумигации-экстракции и субстрат-индуцированного дыхания в перегнойно-глеевой почве, тогда как в дерново-подзолистой почве связь между этими параметрами относительно тесная.
Концентрация азота микробной биомассы в меньшей степени чувствительна к методу анализа – во всех почвах различия результатов определения методами фумигации-экстракции и регидратации статистически не значимы, и наблюдается тесная взаимосвязь между концентрациями, определенными двумя методами.
Полученные результаты свидетельствуют, что разные методы определения углерода микробной биомассы дают разные представления о сезонной динамике этого показателя. Наибольшие проблемы оценки возникают в наиболее теплый период года, когда результаты, полученные методами экстракции и субстрат-индуцированного дыхания, плохо согласуются в двух из трех исследованных почв.
Использованный подход показал необходимость изучения более широкого спектра почв с целью выявления индивидуальной устойчивости или чувствительности определяемых показателей микробной биомассы к методу анализа. Это свидетельствует о необходимости определения для разных почв индивидуальных (групповых) коэффициентов пересчета анализируемых показателей в концентрации углерода и азота микробной биомассы.
|
| 2 |
1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. |
Углерод и азот микробной биомассы в почвах Восточно-Европейской равнины и Северного Кавказа |
| Результаты этапа: Изучение соответствия результатов определения углерода и азота микробной биомассы почв, получаемых разными методами (фумигации-экстракции, регидратации и субстрат-индуцированного дыхания), проведено на примере серых почв Тульской области (серая, темно-серая, агросерая), черноземов Липецкой области (чернозем глинисто-иллювиальный, чернозем (под лесом), агрочернозем глинисто-иллювиальный), каштановых почв Волгоградской области (естественная, под залежью, пахотная), горных почв Тебердинского заповедника (две перегнойно-темногумусовые почвы разных альпийских сообществ и два бурозема разных типов леса). Определения проведены в свежих образцах почв (время хранения в холодильнике от отбора до анализа составляло не более 3 суток) и в образцах после 7 суток аэробной инкубации при 22 °С при естественной полевой влажности. Работа по изучению влияния высушивания и замораживания почв на результат определения углерода и азота микробной биомассы разными методами выполнялась на примере трех почв Московской области, которые ранее в 2013 г. использовались в свежем виде для оценки соответствия результатов определения углерода и азота микробной биомассы почв, получаемых разными методами.
Показано, что результат определения концентрации углерода микробной биомассы в разных почвах зависит от метода анализа. Экстрагируемость углерода возрастает гораздо сильнее после регидратации почвы в сравнении с фумигацией. При этом различия имеют выраженный индивидуальный характер для разных почв. Относительно слабый эффект регидратации характерен для почв с низкой полевой влажностью. Определение углерода микробной биомассы методом субстрат-индуцированного дыхания изменяет представления о соотношении его концентраций в разных почвах, полученные методом фумигации-экстракции, поскольку результат может быть большим для одних почв и меньшим для других. Концентрация азота микробной биомассы в меньшей степени чувствительна к методу анализа – во всех почвах различия результатов определения методами фумигации-экстракции и регидратации статистически не значимы.
Предварительная аэробная инкубация почвенных образцов перед проведением анализа приводит к изменению закономерностей, выявленных при анализе свежих образцов. Концентрации углерода и азота микробной биомассы, определенные методом фумигации-экстракции практически не изменяются, тогда как концентрация углерода микробной биомассы, измеренная методом субстрат-индуцированного дыхания, заметно снижается после инкубации почв.
Замораживание и в еще большей степени высушивание образцов почв и их хранение в таком виде в течение нескольких месяцев до анализа заметно изменяет концентрации углерода и азота микробной биомассы. Показано, что микробные сообщества разных почв в разной степени устойчивы к их замораживанию и высушиванию.
|
| 3 |
1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. |
Влияние метода определения на концентрации углерода и азота микробной биомассы почв |
| Результаты этапа: Изучено соответствие результатов определения углерода и азота микробной биомассы почв, получаемых разными методами (фумигации-экстракции, регидратации и субстрат-индуцированного дыхания). Исследование проведено на примере гумусовых горизонтов 16 почв, различающихся по кислотности и содержанию органического вещества. Определения выполнялись: 1) в свежих образцах почв, 2) в образцах после 7 суток аэробной инкубации, 3) в образцах, хранившихся в замороженном и 4) воздушно-сухом состоянии, 5) в образцах, инкубировавшихся после размораживания и 6) после увлажнения в течение 7 суток. В почвах с низкой полевой влажностью изучаемые показатели определялись также после увлажнения свежих образцов до 60% ППВ и инкубирования в течение 1 и 7 суток. Для уточнения правомочности выводов, получаемых на основе расчета углерода и азота микробной биомассы с использованием единых для всех почв стандартных коэффициентов экстрагируемости элементов, проведено экспериментальное определение коэффициентов экстрагируемости углерода и азота микробной биомассы: 1) из культур микроорганизмов, включая культуры, меченые по 13C и 15N, и 2) из почв с in situ меченой 15N микробной биомассой.
Показано, что результат определения концентрации углерода микробной биомассы в разных почвах зависит от метода анализа. Экстрагируемость углерода возрастает гораздо сильнее после регидратации почвы в сравнении с фумигацией. При этом различия имеют выраженный индивидуальный характер для разных почв. Относительно слабый эффект регидратации характерен для почв с низкой полевой влажностью. Определение углерода микробной биомассы методом субстрат-индуцированного дыхания может изменять представление о соотношении его концентраций в разных почвах, полученные методом фумигации-экстракции: близкие или повышенные показатели характерны для почв с относительно высокой степенью гумификации органического вещества, а пониженные – для почв, обогащенных органическим веществом с невысокой степенью гумификации.
Концентрация азота микробной биомассы в меньшей степени чувствительна к методу анализа – в большинстве почв определение методами фумигации-экстракции и регидратации дает близкие результаты.
Предварительная аэробная инкубация почвенных образцов перед проведением анализа приводит к изменению закономерностей, выявленных при анализе свежих образцов. Концентрации углерода и азота микробной биомассы, определенные методом фумигации-экстракции практически не изменяются, тогда как концентрация углерода микробной биомассы, измеренная методом субстрат-индуцированного дыхания, заметно снижается после инкубации почв.
Замораживание и в еще большей степени высушивание образцов почв и их хранение в таком виде до анализа заметно изменяет концентрации углерода и азота микробной биомассы (преимущественно снижает). Изменения в большей степени происходят в исходно более влажных образцах по сравнению с относительно сухими.
Результаты работы с культурами микроорганизмов показали, что коэффициенты экстрагируемости углерода и азота изменяются в 2-2,5 раза для отдельных видов грибов и бактерий. При этом только максимальные показатели (0,36 для углерода и 0,52 для азота) приближаются к коэффициентам, обычно используемым при расчете элементов микробной биомассы почв. Таким образом, результаты расчетов могут быть скорее заниженными при использовании стандартных коэффициентов и могут содержать элементы значительной погрешности в зависимости от видового состава микробного сообщества почвы. Результаты определения коэффициента экстрагируемости азота микробной биомассы методом прямого мечения 15N in situ подтвердили этот вывод и выявили условия, при которых стандартный расчет концентрации азота микробной биомассы может дать заниженные результаты. Прежде всего, это касается почв с высокой доступностью азота и условий анализа, повышающих такую доступность (например, высушивание образцов). В таких условиях азот в большей степени закрепляется в компонентах микробной биомассы, не подвергающихся экстракции.
|
