Kuz’mina N. P., Ermolaeva S. V., Chevychelov A. P. Microbocenoses of Permafrost Forest Soils in Central Yakutia
Institute for Biological Problems of Cryolite Zone, Rus. Acad. Sci., Sib. Br.
Prospekt Lenina, 41, Yakutsk, Republiс of Sakha (Yakutia), 677980 Russian Federation
E-mail: erel1982@mail.ru, sveta_efa@mail.ru, chev.soil@list.ru
Abstract
UDC 631.461 (571.56)
How to cite: Kuz’mina N. P., Ermolaeva S. V., Chevychelov A. P. Microbocenoses of permafrost forest soils in Central Yakutia // Sibirskij Lesnoj Zurnal (Sib. J. For. Sci.). 2022. N. 6. P. 22–33 (in Russian with English abstract and references).
DOI: 10.15372/SJFS20220603
© Kuz’mina N. P., Ermolaeva S. V., Chevychelov A. P., 2022
For the first time, a study of microbial communities of permafrost forest soils of the Yakut Botanical Garden of the Institute of Biological Problems of Cryolithozone, Russian Academy of Sciences, Siberian branch was conducted. The studied area is characterized by high soil diversity, almost all types of forest soils found in Central Yakutia are common here. It was found that in the studied permafrost soils in 2019, the number of cultivated microorganisms ranged from 5.2 ± 0.5 × 102 to 2.5 ± 0.1 × 106 CFU/g of soil. Humus-carbonate soil turned out to be the most saturated with microorganisms of all types of permafrost soils, and malt was the poorest. According to the total number of microorganisms, humus-carbonate and pale gray soils formed as a result of the turf soil formation process were distinguished. It was noted that microorganisms were concentrated in the upper organogenic horizons and their number decreased with depth. Mycelial microorganisms dominated in the microbocenoses of the studied four out of five types of soils formed on loose light alluvial deposits, and ammonifying bacteria prevailed in the microbocenoses of malt developing on loess-like alluvial loams. It was found that the predominance of certain groups of microorganisms depended on the chemical composition of soils, as well as on the characteristics of their formation. Mycelial fungi were mainly represented by representatives of the genera Aspergillus sp. and Penicillium sp. Aerobic cellulolytic microorganisms were found in the amount of 5.2 ± 0.5 × 102 – 8.3 ± 4.1 × 104 CFU/g, most of them were found in humus-carbonate soil. Nitrogen fixators were found only in humus-carbonate soil (98 %). It has been studied that the number of microorganisms with physicochemical parameters (C, N, pH, humidity) correlates in different types of soils in different ways. The change in the number of microorganisms mainly depended on the soil temperature, humus and nitrogen content.
Article
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (REFERENCES)
Аринушкина Е. В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1970. 487 с. [Arinushkina E. V. Rukovodstvo po khimicheskomu analizu pochv (Manual on chemical analysis of soils. Moscow: Moscow Univ. Publ., 1970. 487 p. (in Russian)].
Воробьева Л. А. Химический анализ почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989. 272 с. [Vorob'eva L. A. Khimicheskiy analiz pochv (Chemical analysis of soils). Moscow: Moscow Univ. Publ., 1989. 272 p. (in Russian)].
Гейдебрехт В. В. Распределение микроорганизмов по профилю почв разных типов: дис. … канд. биол. наук: 03.00.07. Москва: МГУ, 1999. 138 с. [Geydebrekht V. V. Raspredelenie mikroorganizmov po profilyu pochv raznykh tipov: dis. … kand. biol. nauk: 03.00.07. (Distribution of microorganisms according to the profile of soils of different types: Cand. Biol. Sci. (PhD) thesis: 03.00.07 – microbiology). Moscow: Moscow St. Univ., 1999. 138 p. (in Russian)].
Горохов А. Н., Чевычелов А. П., Николаева О. А. Особенности природных условий ботанического сада Института биологических проблем криолитозоны // Пробл. рег. экол. 2020. № 2. С. 15–19 [Gorokhov A. N., Chevychelov A. P., Nikolaeva O. A. Osobennosti prirodnykh usloviy botanicheskogo sada Instituta biologicheskikh problem kriolitozony (Features of natural conditions of the Botanical garden of the Institute of Biological Problems of the Cryolithozone // Probl. reg. ekol. (Probl. reg. ecol.). 2020. N. 2. P. 15–19 (in Russian with English abstract)].
Гродницкая И. Д., Карпенко Л. В., Кнорре А. А., Сырцов С. Н. Микробная активность торфяных почв заболоченных лиственничников и болота в криолитозоне Центральной Эвенкии // Почвоведение. 2013. № 1. С. 67–79 [Grodnitskaya I. D., Karpenko L. V., Knorre A. A., Syrtsov S. N. Mikrobnaya aktivnost’ torfyanykh pochv zabolochennykh listvennichnikov i bolota v kriolitozone Tsentral’noy Evenkii (Microbial activity of peat soils of boggy larch forests and bogs in the permafrost zone of central Evenkia) // Pochvovedenie (Soil Sci.). 2013. N. 1. P. 67–79 (in Russian with English abstract)].
Данилова А. А., Аржакова А. П., Аргунов А. Г. Биологические особенности аласных почв Центральной Якутии // Сиб. вестн. с.-х. науки. 2008. № 11. С. 5–11 [Danilova A. A., Arzhakova A. P., Argunov A. G. Biologicheskie osobennosti alasnykh pochv Tsentral'noy Yakutii (Biological features of the alas soils of Central Yakutia) // Sib. vestn. s.-kh. nauki (Sib. Bull. Agr. Sci.). 2008. N. 11. P. 5–11 (in Russian with English abstract)].
Еловская Л. Г. Классификация и диагностика мерзлотных почв Якутии. Якутск: Якут. филиал СО АН СССР, 1987. 172 с. [Elovskaya L. G. Klassifikatsiya i diagnostika merzlotnykh pochv Yakutii (Classification and diagnostics of permafrost soils of Yakutia). Yakutsk: Yakut filial SO AN SSSR (Yakut Br. Sib. Div. USSR Acad. Sci.). 1987. 172 p. (in Russian)].
Еловская Л. Г., Коноровский А. К. Районирование и мелиорация мерзлотных почв Якутии. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1978. 175 с. [Elovskaya L. G., Konorovskiy A. K. Rayonirovanie i melioratsiya merzlotnykh pochv Yakutii (Zoning and reclamation of permafrost soils of Yakutia). Novosibirsk: Nauka (Science). Sib. Br., 1978. 175 p. (in Russian)].
Ерофеевская Л. А. Биоремедиация мерзлотных почв с использованием аборигенных микроорганизмов в условиях Якутии // Экол. и природопольз. 2014. № 3 (36). С. 77–80 [Erofeevskaya L. A. Bioremediatsiya merzlotnykh pochv s ispol'zovaniem aborigennykh mikroorganizmov v usloviyakh Yakutii (Bioremediation of permafrost soils using native microorganisms in Yakutia) // Ekol. i prirodopolz. (Ecol. & Nat. Manag.). 2014. N. 3 (36). P. 77–80 (in Russian with English abstract)].
Звягинцев Д. Г. Почва и микроорганизмы. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987. 256 с. [Zvyagintsev D. G. Pochva i mikroorganizmy (Soil and microorganisms). Moscow: Moscow Univ. Publ., 1987. 256 p. (in Russian)].
Звягинцев Д. Г., Зенова Г. М. Экология актиномицетов. М.: ГЕОС, 2001. 256 с. [Zvyagintsev D. G., Zenova G. M. Ekologiya aktinomitsetov (Ecology of actinomycetes). Moscow: GEOS, 2001. 256 p. (in Russian)].
Иванова Т. И. Структура и динамика активности микробных сообществ мерзлотных почв Центральной и Южной Якутии: автореф. дис. … канд. биол. наук: 03.00.16; 03.00.07. Улан-Удэ: Бурят. гос. ун-т, 2006. 22 с. [Ivanova T. I. Struktura i dinamika aktivnosti mikrobnykh soobshchestv merzlotnykh pochv Tsentral'noy i Yuzhnoy Yakutii: avtoref. dis. … kand. biol. nauk: 03.00.16; 03.00.07 (Structure and dynamics of activity of microbial communities of permafrost soils of Central and Southern Yakutia: Cand. Biol. Sci. (PhD) thesis: 03.00.16 – Ecol.; 03.00.07 – Microbiol.). Ulan-Ude: Buryat. St. Univ., 2006. 22 p. (in Russian)].
Иванова Т. И., Кузьмина Н. П., Чевычелов А. П. Численность микроорганизмов и уровни микробиологической активности мерзлотных антропогенно-трансформированных палевых почв Якутии // Почвоведение. 2008. № 11. С. 1371–1380 [Ivanova T. I., Kuz'mina N. P., Chevychelov A. P. Chislennost' mikroorganizmov i urovni mikrobiologicheskoy aktivnosti merzlotnykh antropogenno-transformirovannykh palevykh pochv Yakutii (The number of microorganisms and the microbiological activity of human-modified cryogenic pale soils of Yakutia) // Pocvovedenie (Soil Sci,). 2008. N. 11. P. 1371–1380 (in Russian with English abstract)].
Иванова Т. И., Кузьмина Н. П., Саввинов Д. Д. Микробоценозы мерзлотных почв долины Туймаада Центральной Якутии // Изв. РАН. Сер. биол. 2014. № 6. С. 573–585 [Ivanova T. I., Kuz'mina N. P., Savvinov D. D. Mikrobotsenozy merzlotnykh pochv doliny Tuymaada Tsentral'noy Yakutii (Microbial communities of frozen soils of the Tuimaada Valley in Central Sakha) // Izv. RAN. Ser. biol. (Bull. Rus. Acad. Sci. Ser. Biol.). 2014. N. 6. P. 573–585 (in Russian with English abstract)].
Литвинов М. А. Определитель микроскопических почвенных грибов. Л.: Наука. Ленингр. отд-ние, 1967. 303 с. [Litvinov M. A. Opredelitel’ mikroskopicheskikh pochvennykh gribov (Key to microscopic soil fungi). Leningrad: Nauka (Science). Leningrad Br., 1967. 303 p. (in Russian)].
Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д. Г. Звягинцева. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1991. 304 с. [Metody pochvennoy mikrobiologii i biokhimii / Pod red. D. G. Zvyagintseva (Methods of soil microbiology and biochemistry / D. G. Zvyagintsev (Ed.). Moscow: Moscow Univ. Publ., 1991. 304 p. (in Russian)].
Напрасникова Е. В., Макарова А. П., Данилова А. А. Биологическая активность мерзлотно-таежной палевой слабоосолоделой почвы Центральной Якутии // Биол. науки. 1988. № 7. С. 93–97 [Naprasnikova E. V., Makarova A. P., Danilova A. A. Biologicheskaya aktivnost' merzlotno-taezhnoy palevoy slaboosolodeloy pochvy Tsentral'noy Yakutii (Biological activity of permafrost-taiga pale-yellow soil in Central Yakutia) // Biol. nauki (Biol. Sci.). 1988. N. 7. P. 93–97 (in Russian)].
Никитина З. И., Антоненко А. М. Бактериальная и мицелиальная биомасса в почвах таежных экосистем Прииртышья // Биол. науки. 1982. № 7. С. 70–76 [Nikitina Z. I., Antonenko A. M. Bakterial'naya i mitselial'naya biomassa v pochvakh taezhnykh ekosistem Priirtysh'ya (Bacterial and mycelial biomass in soils of taiga ecosystems in Priirtysh’e) // Biol. nauki (Biol. Sci.). 1982. N. 7. P. 70–76 (in Russian)].
Полянская Л. М., Гейдебрехт В. В., Степанов А. Л., Звягинцев Д. Г. Распределение численности и биомассы микроорганизмов по профилям зональных типов почв // Почвоведение. 1995. № 3. С. 322–328 [Polyanskaya L. M., Geydebrekht V. V., Stepanov A. L., Zvyagintsev D. G. Raspredelenie chislennosti i biomassy mikroorganizmov po profilyam zonal'nykh tipov pochv (Profile distributions of microorganisms number and biomass in zonal soils) // Pochvovedenie (Soil Sci.). 1995. N. 3. P. 322–328 (in Russian with English abstract)].
Роде А. А. Система методов исследования в почвоведении. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1971. 92 с. [Rode A. A. Sistema metodov issledovaniya v pochvovedenii (System of the study methods in soil science). Novosibirsk: Nauka (Science), Sib. Br., 1971. 92 p. (in Russian)].
Розанов Б. Г. Морфология почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. 320 с. [Rozanov B. G. Morfologiya pochv (Morphology of soils). Moscow: Moscow Univ. Publ., 1983. 320 p. (in Russian)].
Саввинов Д. Д. Физика мерзлотных почв. Избр. тр. Новосибирск: Наука, 2013. 504 с. [Savvinov D. D. Fizika merzlotnykh pochv. Izbr. tr. (Physics of permafrost soils. Selected works). Novosibirsk: Nauka (Science), 2013. 504 p. (in Russian)].
Середина В. П., Спирина В. З. Показатели и методы оценки кислотно-основных и катионообменных свойств почв: учеб. пособ. Томск: Том. гос. ун-т, 2009. 130 с. [Seredina V. P., Spirina V. Z. Pokazateli i metody otsenki kislotno-osnovnykh i kationoobmennykh svoystv pochv: ucheb. posob. (Indicators and methods for assessing acid-base and cation-exchange properties of soils: tutorial). Tomsk: Tomsk St. Univ., 2009. 130 p. (in Russian)].
Скрыбыкина В. П. Подзолы Центральной Якутии // Наука и образование. 2017. № 2. С. 83–90 [Skrybykina V. P. Podzoly Tsentral'noy Yakutii (Podzols of central Yakutia) // Nauka i obrazovanie (Sci. & Educat.). 2017. N. 2. P. 83–90 (in Russian with English abstract)].
Чевычелов А. П., Скрыбыкина В. П., Васильева Т. И. Географо-генетические особенности формирования свойств и состава мерзлотных почв Центральной Якутии // Почвоведение. 2009. № 6. С. 648–657 [Chevychelov A. P., Skrybykina V. P., Vasil'eva T. I. Geografo-geneticheskie osobennosti formirovaniya svoystv i sostava merzlotnykh pochv Tsentral'noy Yakutii (Geographic and genetic specificity of permafrost-affected soils in central Yakutia) // Pochvovedenie (Soil Sci.). 2009. N. 6. P. 648–657 (in Russian with English abstract)].
Щелчкова М. В., Охлопкова А. В., Иванова Т. И. Целлюлазная активность почв Южной Якутии // Наука и образование. 1999. № 2 (14). С. 30–36 [Shchelchkova M. V., Okhlopkova A. V., Ivanova T. I. Tsellyulaznaya aktivnost' pochv Yuzhnoy Yakutii (Cellulase activity of soils of Southern Yakutia) // Nauka i obrazovanie (Sci. & Educat.). 1999. N. 2 (14). P. 30–36 (in Russian)].
Щелчкова М. В., Стручкова Л. К. Микробиологическая характеристика мерзлотных степных и луговых почв Центральной Якутии // Вестн. СВФУ. 2016. № 2. С. 41–51 [Shchelchkova M. V., Struchkova L. K. Mikrobiologicheskaya kharakteristika merzlotnykh stepnykh i lugovykh pochv Tsentral'noy Yakutii (Microbiological characteristics of permafrost steppe and meadow soils of Central Yakutia) // Vestn. NEFU (Bull. North-East Fed. Univ.). 2016. N. 2. P. 41–51 (in Russian with English abstract)].
Chevychelov A. P., Skrybykina V. P., Vasil’eva T. I. Geographic and genetic specificity of permafrost-affected soils in central Yakutia // Euras. Soil Sci. 2009. V. 42. Iss. 6. P. 600–608 (Original Rus. Text © A. P. Chevychelov, V. P. Skrybykina, T. I. Vasil’eva, 2009, publ. in Pochvovedenie. 2009. N. 6. P. 648–657).
Grodnitskaya I. D., Karpenko L. V., Knorre A. A., Syrtsov S. N. Microbial activity of peat soils of boggy larch forests and bogs in the permafrost zone of central Evenkia // Euras. Soil Sci. 2013. V. 46. Iss. 1. P. 61–73 (Original Rus. Text © I. D. Grodnitskaya, L. V. Karpenko, A. A. Knorre, S. N. Syrtsov, 2013, publ. in Pochvovedenie. 2013. N. 1. P. 67–79).
Ivanova T. I., Kuz'mina N. P., Chevychelov A. P. The number of microorganisms and the microbiological activity of human-modified cryogenic pale soils of Yakutia // Euras. Soil Sci. 2008 V. 41. N. 11. P. 1213–1220 (Original Rus. Text © T. I. Ivanova, N. P. Kuz’mina, A. P. Chevychelov, 2008, publ. in Pochvovedenie. 2008. N. 11. P. 1371–1380).
Ivanova T. I., Kuzmina N. P., Savvinov D. D. Microbial communities of frozen soils of the Tuimaada Valley in Central Sakha // Biol. Bull. Rus. Acad. Sci. 2014. V. 41. Iss. 6. P. 500–511 (Original Rus. Text © T. I. Ivanova, N. P. Kuzmina, D. D. Savvinov, 2014, publ. in Izv. Akad. Nauk. Ser. Biol. 2014. N. 6. P. 573–585).
