The influence of the degree of washout on the agrochemical properties and biological activity of agro-gray soil

Abstract

The paper evaluates the effect of erosion processes on the agrochemical and microbiological properties of the soil in different seasons of the annual cycle. The objects of the study are agro-gray soil of varying degrees of water erosion (uneroded, slightly and moderately eroded) and gray soil under woody forest plantations (south of the Moscow region). It was found that the content of alkaline hydrolyzable nitrogen, exchangeable potassium and mobile forms of phosphorus in the soil depended both on the degree of soil erosion and on seasonal fluctuations. Analysis of the chemical composition of soil organic matter showed that in the summer there was an increase in carboxylic, carbonyl and aromatic components, and in other periods – carbohydrate fractions. In the agro-gray soil, bacterial biomass stocks ranged from 27 to 96 kgha‒1, fungal biomass – from 10 to 357 kgha‒1, their dynamics were determined to a greater extent by the degree of washout and to a lesser extent by the season. With an increase in the degree of washing, both fungal and bacterial biomass decreased in the series unwashed>slightly washed>medium washed. Washed-away soils lost an average of 50% of bacterial and 59% of fungal biomass relative to non-washed soils. In the gray soil, bacterial biomass stocks varied seasonally from 43 to 107 kgha‒1, and fungal biomass from 171 to 621 kgha‒1. The gray soil under forest was superior in microbial pool to all variants of agro-gray soil, and was also characterized by a high content of mycelium, both actinomycete and fungal. In the studied soils, the level of potential respiration (SIR) exceeded the level of actual respiration (BR) by 2‒33 times. Microbial biomass reacted most actively to the introduction of glucose in the average washed soil in the spring and summer periods.

References

1.    Аблеева В.А., Терешонок Н.А. Метеорологическая характеристика сезонов года и динамика климата в Приокско-Террасном заповеднике // Экосистемы Приокско-Террасного биосферного заповедника: Сб. науч. тр., Пущино, 2005. С. 18–34.
2.    Агроклиматический справочник по Московской области. М., 1967. 135 с.
3.    Алифанов В.М. Палеокриогенез и современное почвообразование. Пущино, 1995. 319 с.
4.    Ананьева Н.Д., Сусьян Е.А., Чернова О.В. и др. Соотношение грибов и бактерий в биомассе разных типов почв, определяемое селективным ингибированием // Микробиология. 2006. Т. 75, № 6. С. 702–707.
5.    Асланова Р.Г. Влияние эрозионных процессов на микрофлору горно-лесных коричневых и горно-каштановых почв Ханларского района // Научная конференция по проблеме «Эрозия почв и закрепление эродированных земель в Азербайджанской ССР», посвященная 25-летию основания научно-исследовательского сектора эрозии: Материалы. Баку, 1975.
6.    Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. 3-е изд., перераб. и доп. М., 1986. 416 с.
7.    Геологическая карта Московской области. 1988 (Электронный ресурс). Режим доступа: http://www.etomesto.ru/map-geologicheskaya-karta-moskvy/ (дата обращения: 20.12.2024).
8.    Головченко А.В., Волкова Е.М. Запасы и структура микробной биомассы в торфяниках карстовых ландшафтов Тульской области // Почвоведение. 2019. № 3. С. 370–376. Golovchenko A.V., Volkova E.M. Microbial Biomass and Its Structure in Karst Peats of Tula Oblast // Eurasian Soil Science. 2019. Т. 52, № 3. С. 333–338. https://doi.org/10.1134/S1064229319030049
9.    Демидов В.В., Грачева Т.А., Перебасова П.М. и др. Влияние степени смытости дерново-подзолистой почвы на обилие и разнообразие грибов и актиномицетов // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2024. Т. 79, № 3. С. 28–30. Demidov V.V., Gracheva T.A., Perebasova P.M., et al. The Influence of Erodibility Degree of Sod-Podzolic Soil on the Abundance and Diversity of Fungi and Actinomycetes // Moscow University Soil Science Bulletin. 2024. Т. 79, № 3. С. 235–244. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0944-17-2024-79-3-28-37
10.    Десятилетия ООН по восстановлению экосистем. 2024 (Электронный ресурс). Режим доступа: URL: https://www.unep.org/ru/novosti-i-istorii/istoriya/sammit-oon-privlekaet-vnimanie-mira-k-probleme-degradacii-zemel (дата обращения: 02.02.2025).
11.    Добровольский Г.В., Шоба С.А., Балабко П.Н. и др. Деградация и охрана почв: Монография / Под ред. Г.В. Добровольского. М., 2002. 651 с.
12.    Доклад о человеческом развитии в Российской Федерации. Цели устойчивого развития ООН и Россия / Под ред. С.Н. Бобылева, Л.М. Григорьева. М., 2016. 293 с.
13.    Заславский М.Н. Пути совершенствования классификации смытых почв // В сб.: Вопросы методики почвенно-эрозионного картирования. М., 1972. 457 c.
14.    Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М., 1987. 265 c.
15.    Карта четвертичных отложений Подмосковья. 1976 (Электронный ресурс). Режим доступа: http://www.etomesto.ru/map-1977_chetvert/ (дата обращения: 20.12.2024).
16.    Ларионов Г.А. Эрозия и дефляция почв: основные закономерности и количественные оценки. М., 1993. 200 с.
17.    Методы почвенной биохимии и микробиологии. М., 1991. 302 с.
18.    Минеев В.Г., Сычев В.Г., Амельянчик О.А. и др. Практикум по агрохимии: Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. М., 2001. 688 c.
19.    Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. Учеб. пособие. М., 1981. 271 c.
20.    Почвенная карта Московской области. 1989 (Электронный ресурс). Режим доступа: http://www.etomesto.ru/map-pochvennaya/ (дата обращения: 05.01.2025).
21.    Проектирование противоэрозионных комплексов и использование эрозионноопасных земель в разных ландшафтных зонах Беларуси. Минск, 2005. 52 с.
22.    Соколов А.В. Агрохимические методы исследования почв. М., 1975. 656 с.
23.    Чекин М.Р., Поздняков Л.А., Макаров О.А. Опыт микробиологической индикации агроистощения чернозёма выщелоченного // Агрохимический вестник. 2024. № 4. С. 88–94.
24.    Черныш А.Ф., Сергеенко В.Т., Цырибко В.Б. Сравнительная оценка агрофизических, микроморфологических свойств и минералогического состава, отражающих степень устойчивости дерново-подзолистых почв // Почвоведение и агрохимия. 2014. № 1(52). C. 32-40.
25.    Чижмаков А.Ф., Чижмакова А.М. Геодезия. М., 1975. 351 с.
26.    Шишов Л.Л., Тонконогов В.Д., Лебедева И.И. и др. Классификация и диагностика почв России. Смоленск, 2004. 341 с.
27.    Юсов А.И. Количественная оценка микробных сообществ эродированных почв Вармийской возвышенности // Вестн. РГУ им. И. Канта. 2008. Вып. 1. Естественные науки. С. 83–89.
28.    Ananyeva N.D., Susyan E.A., Chernova O.V. et al.  Microbial respiration activities of soils from different climatic regions of European Russia // Eur. J. Soil Biol. 2008. Vol. 44(2). P. 147–157.
29.    Anderson T.H., Domsch K.H. Soil microbial biomass: The eco-physiological approach // Soil Biol. Biochem. 2010. Vol. 42, Iss. 12. P. 2039–2043.
30.    Aslam Z., Yasir M., Khaliq A. et al. Too much bacteria still unculturable // Crop & Environment. 2010. № 1. P. 59–60.
31.    Fierer N., Wood S.A., de Mesquita C.P.B. How microbes can, and cannot, be used to assess soil health // Soil Biology and Biochemistry. 2021. Vol. 153.
32.    Gapeshin D.I., Ivanova A.E., Gracheva T.A. et al. Microbiological Indicators of Erosion Processes in Arable Alluvial Soils // Moscow University Soil Science Bulletin. 2022. Vol. 77, № 5. P. 374–383.
33.    Hunter B.D., Roering J.J., Silva L.C.R. et al. Geomorphic controls on the abundance and persistence of soil organic carbon pools in erosional landscapes // Nat. Geosci. 2024. T. 17. P. 151–157.
34.    IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources 2014, update 2015. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. World Soil Resources Reports No. 106. FAO, Rome. 2015.
35.    Morgan R.P.C. Soil Erosion and Conservation. 3rd ed. Oxford, 2015. 320 p.
36.    Wainwright M., Ali T.A., Killham K. Anaerobic growth of fungal mycelium from soil particles onto nutrient-free silica gel // Mycol. Res. 1994. Vol. 98(7). P. 761–762.