Микробиологические параметры как показатель агрогенной трансформации солонца среднего кормовыми севооборотами

Обширные территории Западной Сибири (около 40 %) засолены. На таких землях в основном выращивают многолетние травы – фитомелиоранты.  В статье представлены результаты четырехлетнего изучения растительно-микробных взаимодействий в солонце среднем средненатриевом под кормовыми севооборотами с донником желтым и кострецом безостым. Исследования проведены в Барабинской низменности, где севообороты с применением послойной обработки почвы возделывались на стационаре СибНИИ кормов в течение 33 лет. В шестипольном севообороте с донником в первом поле высевался донник сорта Альшеевский с покровной культурой – суданской травой сорта Новосибирская 84, второе поле было занято донником, третье – овсом сорта Краснообский, после чего все повторялось. В севообороте с кострецом в первом поле высевалось просо Кормовое 45, во втором поле – кострец безостый сорта СибНИИСХоз-189 и просо, далее 4 года рос кострец. В результате обработок почвы и длительного воздействия трав-фитомелиорантов в слое 0–20 см солонца среднего изменилось биоразнообразие бактерий, в 1,9–2,3 раза усилилась нитрификационная активность почвы (в первую очередь, повлиявшая на продуктивность возделываемых в севооборотах трав), и под донником активизировался процесс микробиологического гумусонакопления. С помощью метагеномного анализа 16S рРНК выявлены 4 таксономические группы бактерий (филы), достоверно отличающиеся от целинной почвы. В обоих севооборотах в солонце среднем под влиянием агробиологической мелиорации возросла доля бактерий филы фирмикутов – минерализаторов сложных азотсодержащих веществ и продуцентов стимуляторов роста растений, а также бета- и дельта-протеобактерий, функционально связанных с улучшением почвенного плодородия. Под кострецом достоверно снизилось представительство Chloroflexi – индикаторов плотности почвы.

1. Prokaryotic community assembly after 40 years of soda solonetz restoration by natural grassland and reclaimed farmland / W. Gao, J. Xu, J. Zhao [et al.] // European Journal of Soil Biology. – 2020. – Vol. 100. – Р. 103213. – https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2020.103213.

2. Семендяева Н.В. Свойства солонцов Западной Сибири и теоретические основы химической мелиорации. – Новосибирск: СО РАСХН, 2002. – 160 с.

3. Константинов М.Д., Ломова Т.Г., Кухарь М.А. Фитомелиоративные луговые севообороты на солонцовых почвах Западной Сибири. – Новосибирск: СО РАСХН, 2011. – 104 с.

4. Семендяева Н.В., Ломова Т.Г., Утенков Г.Л. Научное обеспечение сельскохозяйственного освоения солонцовых почв юга Западной Сибири за период с 1969 по 2014 г. // Вестник НГАУ (Новосибирский государственный аграрный университет). – 2015.– № 1.– С. 7–22.

5. Оценка фитомелиоративной эффективности Kochia scoparia (L.) Schrad / К.Е. Денисов, П.В. Тарасенко, И.С. Полетаев [и др.] // Аграрный научный журнал. – 2019. – № 12. – С. 15–18.

6. Ломова Т.Г., Коробова Л.Н. Фитомелиоративное окультуривание солонцов Барабы и его влияние на биологическую активность почвы // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. – 2015. – № 1 (242). – С. 12–18.

7. Курсакова В.С., Трофимов И.Т. Многолетние травы на засолённых почвах и их мелиорация. – Барнаул, 2004.– С. 30–48.

8. Plant compartment and biogeography affect microbiome composition in cultivated and native Agave species / D. Coleman-Derr, D. Desgarennes, C. Fonseca-Garcia [et al.] // New Phytol. – 2016. – Vol. 209. – P. 798‒811. – https://doi.org/10.1111/nph.13697.

9. Сэги Й. Методы почвенной микробиологии. – М.: Колос, 1983. – 295 с.

10. Wellington E. M. H., Berry A., Krsek M. Resolving functional diversity in relation to microbial community structure in soil: exploiting genomics and stable isotope probing // Current opinion in microbiology. – 2003. – Vol. 6, N 3. – P. 295–301. – https://doi.org/10.1016/S13695274(03)00066-3.

11. Пуртова Л.Н., Киселева И.В. Влияние фитомелиорации на показатели плодородия и интегральное отражение агрогенных почв Приморья // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. – 2019. – № 1 (203). – С. 51–57. – DOI: 10.25808/086 97698.2019.203.1.006.

12. Пуртова Л.Н., Киселева И.В., Щапова Л.Н. Влияние фитомелиорации на процессы гумусонакопления и микрофлору агрогенных почв Приморья. – Владивосток, 2021. – 109 c.

13. Riksen V.S., Korobova L.N. Functional and taxonomic changes in the domain Bacteria in response to phytomelioration of saline soils // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – Dushanbe: IOP Publishing Ltd, 2022. – Vol. 1010. – P. 012046. – DOI: 10.1088/17551315/1010/1/012046.

14. Korobova L.N., Riksen V.S., Lomova T.G. Biodiversity of shallow solonets bacterias, occupied longly with crop rotation with Bromus inermis (Poaceae) // Journal of Agriculture and Environment. – 2022. – N 2 (22). – https://doi.org/10.23649/jae.2022.2.22.12.

15. Riksen V.S., Korobova L.N. Biodiversity of the microbiome as an indicator of phytomeliorative soil transformation // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – Dushanbe: IOP Publishing Ltd, 2023. – Vol. 1154 (1). – P. 012017. – DOI: 10.1088/1755-1315/1154/1/012017.

16. World reference base for soil resources 2006. IUSS Working Group. – World Soil Resources Reports. – Rome, 2006. – N 103. – 145 p.

17. Edgar R.C. SINTAX: a simple non-Bayesian taxonomy classifier for 16S and ITS sequences // Biorxiv. – 2016. – С. 074161. – https://doi.org/10.1101/074161.

18. Braker G., Conrad R. Diversity, structure, and size of N2O-producing microbial communities in soils—what matters for their functioning? // Advances in applied microbiology. – 2011. – Vol. 75. – P. 33–70. – https://doi.org/10.1016/B978-0-12-387046-9.00002-5.

19. Юршенас Д.А., Каширская Н.Н. Обзор основных таксономических групп микроорганизмов в почвах зонального ряда по данным метагеномного анализа и флуоресцентной гибридизации in situ // Успехи современной биологии. – 2022. – Т. 142, № 6. – С. 578–590. – DOI: 10.31857/S0042132422060102.

20. Negative to positive shifts in diversity effects on soil nitrogen over time / X. Chen, H.Y. Chen, E.B. Searle [et al.] // Nature Sustainability. – 2021. – Vol. 4, N 3. – P. 225–232. – https://doi.org/10.1038/s41893-020-00641-y.

21. Limited resilience of the soil microbiome to mechanical compaction within four growing seasons of agricultural management / M. Longepierre, F. Widmer, T. Keller [et al.] // ISME Communications. – 2021. – Vol. 1, N 1. – P. 44. – https://doi.org/10.1038/s43705-021-00046-8.

22. Global Biogeography and Quantitative Season Dynamics of Gemmatimonadetes in Soil / J. De Bruyn, L. Nixon, M. Fawaz [et al.] // Appl Environ. Microbiol. – 2011. – Vol. 77 (17). – P. 6295– 6300. – https://doi.org/10.1128/AEM.05005-11.