Antonov G. I., Senashova V. A., Polyakova G. G., Pashenova N. V., Zhila S. V., Grodnitskaya I. D. Influence of Innovative Biofertilizers on Soil Biological Activity and Undergrowth of Scotch Pine after Felling and Fire
Abstract
UDC 630.43+630.221+630*114.6 (571.51)
How to cite: Antonov G. I., Senashova V. A., Polyakova G. G., Pashenova N. V., Zhila S. V., Grodnitskaya I. D. Influence of innovative biofertilizers on soil biological activity and undergrowth of Scotch pine after felling and fire // Sibirskij Lesnoj Zurnal (Sib. J. For. Sci.). 2023. N. 4. P. 12–25 (in Russian with English abstract and references).
DOI: 10.15372/SJFS20230402
© Antonov G. I., Senashova V. A., Polyakova G. G., Pashenova N. V., Zhila S. V., Grodnitskaya I. D., 2023
Preserving the integrity of forests after logging and fires involves the development of various methods to promote natural reforestation. One of these methods is the creation of environmentally friendly and safe biofertilizers based on waste from the timber industry. The use of innovative biofertilizer in the Pogorelsky Bor (pine forest) of the Krasnoyarsk forest-steppe had a positive effect on the biopotential of soils and the amount of Scotch pine (Pinus sylvestris L.) undergrowth after selective felling. In the first two years, in all experimental variants, an increase in the activity of hydrolytic and redox enzymes of the soil by 1.5–2 times was noted; they increased compared to the control. Immediately after the introduction of biofertilizer in the soil microbial complex, the amount of cellulolytics increases to 62 thousand CFU/g of soil in the logging areas. By the end of the growing season, both in the first and in the second year of application of biofertilizer in the experimental variant of the logging, sprouts of Scots pine were recorded 2–3 times more than in the control variant of this site. The fire that took place in May 2022 initially led to an increase in the total number of microorganisms and an increase in the activity of a number of hydrolytic enzymes due to the incoming pyrogenic carbon. After the secondary application of OPSM+M, by September 2022, the total number of microorganisms in the experimental plots decreased by 4–10 times compared to May, due to post-fire depression. There was also a decrease in the cellulose-decomposing potential, humification and a decrease in the activity of hydrolytic and redox enzymes by more than 2 times. However, the introduction of biofertilizer significantly stimulated the formation of seedlings and undergrowth of pine trees in the post-fire technological areas of felling (logging sites and portage) by 2 times.
Article
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (REFERENCES)
Антонов Г. И., Барченков А. П., Пашенова Н. В., Кондакова О. Э. Гродницкая И. Д. Влияние опилочно-почвенных субстратов на рост саженцев сосны и ели в лесопитомнике экспериментального хозяйства “Погорельский бор” // Лесоведение. 2021. № 3. С. 303–317 [Antonov G. I., Barchenkov A. P., Pashenova N. V., Kondakova O. E. Grodnitskaya I. D. Vliyanie opilochno-pochvennykh substratov na rost sazhentsev sosny i eli v lesopitomnike eksperimental'nogo khozyaystva “Pogorel'skiy Bor” (Sawdust-soil substrates affecting pine and spruce seedlings growth in a forest nursery of the experimental station “Pogorelsky Bor”) // Lesovedenie (For. Sci.). 2021. N. 3. P. 303–317 (in Russian with English abstract and references)].
Антонов Г. И., Кондакова О. Э., Семенякин Д. А. Влияние несплошных рубок на почвенный микробный комплекс сосняков Красноярской лесостепи // Живые и биокосные системы. 2014. № 7. 18 c. [Antonov G. I., Kondakova O. E., Semenyakin D. A. Vliyanie nesploshnykh rubok na pochvenny mikrobny kompleks sosnyakov Krasnoyarskoy lesostepi (Effects of partial cutting on soil microbial complex in pinewoods of Krasnoyarsk forest-steppe region) // Zhivyye i biokosnyye sistemy (Living and bio-abiotic systems). 2014. N. 7. 18 p. (in Russian with English abstract)].
Антонов Г. И., Пашенова Н. В., Гродницкая И. Д. Патент на изобретение № 2681572 от 11.03.2019. Опилочно-почвенный субстрат для оптимизации плодородия почв [Antonov G. I., Pashenova N. V., Grodnitskaya I. D. Patent na izobretenie № 2681572 ot 11.03.2019. Opilochno-pochvenny substrat dlya optimizatsii plodorodiya pochv (Patent for invention No. 2681572 of 11 March, 2019. Sawdust-soil substrate for optimizing soil fertility) (in Russian)].
Воздействие пожаров на компоненты экосистемы среднетаежных сосняков Сибири / Отв. ред. М. Д. Евдокименко. Новосибирск: Наука. 2014. 232 с. [Vozdeystvie pozharov na komponenty ekosistemy srednetaezhnykh sosnyakov Sibiri / Otv. red. M. D. Evdokimenko (The impact of fires on the ecosystem components of the middle taiga pine forests of Siberia / M. D. Evdokimenko (Resp. Ed.)). Novosibirsk: Nauka (Science), 2014. 232 p. (in Russian with English title, summary and contents)].
Гаврилова В. И., Герасимова М. И. Целлюлозолитическая активность почв: методы измерения, факторы и эколого-географическая зависимость // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2019. № 1. С. 23–27 [Gavrilova V. I., Gerasimova M. I. Tsellyulozoliticheskaya aktivnost' pochv: metody izmereniya, faktory i ekologo-geograficheskaya zavisimost' (Cellulosolytic activity of soils: methods of measurement, factors, and geographic variability) // Vestn. Mosk. un-ta. Ser. 17. Pochvovedenie (Bull. Moscow Univ. Ser. 17. Soil Sci.). 2019. N. 1. P. 23–27 (in Russian with English abstract)].
Гапонюк Э. И., Малахов С. В. Комплексная система показателей экологического мониторинга почв // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах: тр. 4-го Всесоюз. совещ. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. С. 3–10 [Gaponyuk E. I., Malakhov S. V. Kompleksnaya sistema pokazateley ekologicheskogo monitoringa pochv (Integrated system of indicators for environmental monitoring of soils) // Migratsiya zagryaznyayushchikh veshchestv v pochvakh i sopredel'nykh sredakh: tr. 4-go Vsesoyuz. soveshch. (Migration of pollutants in soils and adjacent environments: Proc. 4th All-Union Workshop). Leningrad: Gidrometeoizdat, 1985. P. 3–10 (in Russian)].
ГОСТ 28268-89. Почвы. Методы определения влажности, максимальной гигроскопической влажности и влажности устойчивого завядания растений. Утв. и введен в действие Пост. Гос. комитета СССР по стандартам от 27.09.89 N 2924. М.: Госстандарт, 1989. [GOST 28268-89. Pochvy. Metody opredeleniya vlazhnosti, maksimal'noy gigroskopicheskoy vlazhnosti i vlazhnosti ustoychivogo zavyadaniya rasteniy Utv. i vveden v deystvie Post. Gos. komiteta SSSR po standartam ot 27.09.89 N 2924 (Soils. Methods of determination of moisture, maximum hygroscopic moisture and moisture of steady plant fading. Approved and put into effect by the Decree of the USSR State Committee for Standards of 27 Sept., 1989 N 2924). Moscow: Gosstandart, 1989 (in Russian)].
ГОСТ 54653-2011. Удобрения органические. Методы микробиологического анализа: нац. стандарт Российской Федерации. Утв. и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 декабря 2011 г. № 802-ст: дата введения 2013.01.01. М.: Стандартинформ, 2013. 24 с. [GOST 54653-2011. Udobreniya organicheskie. Metody mikrobiologicheskogo analiza. Nats. standart Rossiyskoy Federatsii. Utv. i vveden v deystvie Prikazom Federal'nogo agentstva po tekhnicheskomu regulirovaniyu i metrologii ot 13 dekabrya 2011 g. № 802-st: data vvedeniya 2013.01.01 (State Standard 54653-2011. Organic fertilizers. Methods of microbiological analysis. Approved and put into effect by Order of the Federal Agency for Technical Regulation and Metrology of 13 Dec., 2011 N. 802-st: introduction date 2013.01.01. Moscow: Standartinform, 2013. 24 p. (in Russian)].
Жила С. В. Трансформация фитомассы в светлохвойных насаждениях Нижнего Приангарья под воздействием пожаров: дис. ... канд. биол. наук: 06.03.02. Красноярск: Ин-т леса им. В. Н. Сукачева СО РАН, 2013. 190 с. [Zhila S. V. Transformatsiya fitomassy v svetlokhvoynykh nasazhdeniyakh Nizhnego Priangar'ya pod vozdeystviem pozharov: dis. ... kand. biol. nauk: 06.03.02 (Transformation of phytomass in light coniferous stands of the Lower Priangar’e under the influence of fires: Cand. Biol. Sci. (PhD) Dis.: For. Sci., Silviculture, For. Plann. & For. Inventory) Krasnoyarsk: In-t lesa im. V. N. Sukacheva SO RAN (V. N. Sukachev Inst. For. Sib. Br. Rus. Acad. Sci.), 2013. 190 p. (in Russian)].
Звягинцев Д. Г. Биологическая активность почв и шкалы для оценки некоторых ее показателей // Почвоведение. 1978. № 6. С. 48–54 [Zvyagintsev D. G. Biologicheskaya aktivnost' pochv i shkaly dlya otsenki nekotorykh ee pokazateley (Biological activity of soils and scales for assessing some of its indicators) // Pochvovedenie (Soil Sci.). 1978. N. 6. P. 48–54 (in Russian with English abstract)].
Классификация и диагностика почв России / авт. и сост.: Л. Л. Шишов, В. Д. Тонконогов, И. И. Лебедева, М. И. Герасимова. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с. [Klassifikatsiya i diagnostika pochv Rossii / avt. i sost.: L. L. Shishov, V. D. Tonkonogov, I. I. Lebedeva, M. I. Gerasimova. Smolensk: Oykumena, 2004. 342 s. (Classification and diagnostics of soils of Russia // authors and compilers: L. L. Shishov, V. D. Tonkonogov, I. I. Lebedeva, M. I. Gerasimova. Smolensk: Ecumene, 2004. 342 p. (in Russian)].
Курбатский Н. П., Иванова Г. А. Пожароопасность сосняков лесостепи и пути ее снижения. Красноярск: Ин-т леса и древесины им. В. Н. Сукачева СО АН СССР, 1987. 111 с. [Kurbatskiy N. P., Ivanova G. A. Pozharoopasnost' sosnyakov lesostepi i puti ee snizheniya (Fire hazard of forest-steppe pine forests and ways to reduce it). Krasnoyarsk: In-t lesa i drevesiny im. V. N. Sukacheva SO AN SSSR (V. N. Sukachev Inst. For. & Timber, Sib. Br. USSR Acad. Sci.), 1987. 111 p. (in Russian)].
Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д. Г. Звягинцева. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1991. 303 с. [Metody pochvennoy mikrobiologii i biokhimii (Methods of soil microbiology and biochemistry) / D. G. Zvyagintsev (Ed.). Moscow: Moscow Univ. Publ., 1991. 303 p. (in Russian)].
Пашенова Н. В., Лоскутов С. Р., Пермякова Г. В., Анискина А. А. Влияние отвара чистотела на биоконверсию сосновых опилок культурами базидиальных грибов-ксилотрофов // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: Мат-лы IV Всерос. конф., Барнаул, 21–23 апр., 2009 г. В 2-х кн. / Под ред. Н. Г. Базарновой, В. И. Маркина. Барнаул: Алтай. гос. ун-т, 2009. Кн. 2. С. 39–41. [Pashenova N. V., Loskutov S. R., Permyakova G. V., Aniskina A. A. Vliyaniye otvara chistotela na biokonversiyu sosnovykh opilok kul'turami bazidial'nykh gribov-ksilotrofov: Novye dostizheniya v khimii i khimicheskoy tekhnologii rastitel'nogo syr'ya (Effect of celandine decoction on the bioconversion of pine sawdust by cultures of xylotrophic basidial fungi) // Novye dostizheniya v khimii I khimicheskoy tekhnologii rastitel’nogo syr’ya: Mat-ly IV Vseros. konf. V 2-kh kn. (New achievements in chemistry and chemical technology of plant raw materials: Proc. IV All-Rus. Conf., Barnaul, 21–23 Apr., 2009. In 2 books) / N. G. Bazarnova, and V. I. Markin (Eds.)). Barnaul: Altai gos. un-t (Altai St. Univ.), 2009. Kn. 2 (Book 2). P. 39–41 (in Russian)].
Полякова Г. Г. Физиологические механизмы иммунитета хвойных на примере взаимодействия флоэмы ствола и офиостомовых грибов: Автореф. дис. … д-ра биол. наук: 03.01.05. Красноярск: СФУ, 2012. 31 с. [Polyakova G. G. Fiziologicheskie mekhanizmy immuniteta khvoynykh na primere vzaimodeystviya floemy stvola i ofiostomovykh gribov (Physiological mechanisms of coniferous immunity on the example of the interaction of stem phloem and ophiostomy fungi): Avtoref. dis. … d-ra biol. nauk (Dr Biol. Sci. (DSc) Thesis: Physiol. & Biochem. Plants). Krasnoyarsk: SFU (Sib. Fed. Univ.), 2012. 31 p. (in Russian)].
Постановление Правительства Красноярского края «О внесении изменений в постановление Правительства Красноярского края от 30.09.2013 № 513-п «Об утверждении государственной программы Красноярского края «Развитие лесного хозяйства». Красноярск: Правительство Красноярского края, 2013 [Postanovlenie Pravitel'stva Krasnoyarskogo kraya «O vnesenii izmeneniy v postanovlenie Pravitel'stva Krasnoyarskogo kraya ot 30.09.2013 № 513-p «Ob utverzhdenii gosudarstvennoy programmy Krasnoyarskogo kraya «Razvitiye lesnogo khozyaystva» (Decree of the Government of the Krasnoyarsk Krai «On Amendments to the Decree of the Government of the Krasnoyarsk Krai of 30 Sept., 2013 N. 513-p «On Approval of the State Program of Krasnoyarsk Krai «Development of Forestry»). Krasnoyarsk: Pravitel’stvo Krasnoyarskogo Kraya (Government of Krasnoyarsk Krai), 2013 (in Russian)].
Практикум по микробиологии / Под ред. А. И. Нетрусова. М.: Academia, 2005. 603 с. [Praktikum po mikrobiologii (Laboratory course of microbiology) / A. I. Netrusov (Ed.). Moscow: Academia, 2005. 603 p. (in Russian)].
Сулейманов Р. Р., Шорина Т. С. Влияние нефтяного загрязнения на динамику биохимических процессов чернозема обыкновенного (Оренбургская область) // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2012. V. 14. N. 1. P. 240–243 [Suleymanov R. R., Shorina T. S. Vliyaniye neftyanogo zagryazneniya na dinamiku biokhimicheskikh protsessov chernozema obyknovennogo (Orenburgskaya oblast) (Influence of oil pollution on the dynamics of biochemical processes in ordinary chernozem (Orenburg Oblast)) // Izv. Samar. nauch. tsentra RAN (Proc. Samara Sci. Center Rus. Acad. Sci.). 2012. V. 14. N. 1. P. 240–243 (in Russian with English abstract)].
Фахрутдинов А. И., Ямпольская Т. Д. Изменение отдельных микробных и биохимических показателей почв лесных вырубок ХМАО – Югры // Изв. Самар. науч. центра РАН. 2015. Т. 17. № 6. С. 268–273 [Fakhrutdinov A. I., Yampol'skaya T. D. Izmenenie otdel'nykh mikrobnykh i biokhimicheskikh pokazateley pochv lesnykh vyrubok KHMAO – Yugry (Changes in individual microbial and biochemical parameters of soils in forest clearings of the Khanty-Mansi Autonomous Okrug – Yugra) // Izv. Samar. nauch. tsentra RAN (Proc. Samara Sci. Center Rus. Acad. Sci.). 2015. V. 17. N. 6. P. 268–273 (in Russian with English abstract)].
Хазиев Ф. Х. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 252 с. [Khaziev F. Kh. Metody pochvennoy enzimologii (Methods of soil enzymology). Moscow: Nauka (Science), 2005. 252 p. (in Russian)].
Barnet H. L., Hunter B. B. Illustrated genera of imperfect fungi. Fourth Ed. St. Paul, Minnesota: Amer. Phytopathol. Soc. Press, 1998. 218 p.
Gregersen T. Rapid method for distinction of gram-negative from gram-positive bacteria // Eur. J. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1978. V. 5. N. 2. P. 123–127.
Watanabe T. Pictorial atlas of soil and seed fungi: Morphologies of cultured fungi and key to species. 2nd Ed. Boca Raton: CRC Press, 2002. 504 p.
