Изменения микробного сообщества дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы при возделывании различных сельскохозяйственных культур

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Полевые и лабораторные исследования проводили в 2023 г. с целью оценки изменений состава микробных сообществ дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почвы при выращивании различных культур в звене севооборота со следующим чередованием культур: горчица – озимая пшеница – ячмень. Такая последовательная ротация культур выбрана для базовой оценки динамических преобразований структуры микробиологических сообществ почвы, обусловленных возделыванием различных сельскохозяйственных культур. Микробное сообщество в почвенных образцах, отобранных через 1, 2 и 3 года после запашки сидеральной массы, анализировали посредством ампликонного секвенирования гена 16S рРНК бактерий и архей. При попарном сравнении микробных сообществ почвы из-под различных культур наибольшее в опыте число достоверно изменяющихся таксономически значимых групп микроорганизмов (55) обнаружено в почве из-под озимой пшеницы и горчицы. При анализе почвы из-под ячменя и горчицы количество специфичных таксонов уменьшалось вдвое (до 24). Почвы, занятые пшеницей и ячменем, были практически идентичны по составу доминирующих таксонов бактерий. Наиболее выраженные изменения отмечали среди представителей археи типа Crenarchaeota, относящихся к классу Nitrososphaeria. Отдельные таксоны этого класса продемонстрировали высокую специфичность в отношении агроэкологических условий возделывания зерновых культур и горчицы. Сидерация оказывает минорное влияние на состав микробного сообщества, по-видимому, в первую очередь на уровне изменения численности отдельных бактериальных таксонов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Завалин

Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д. Н. Прянишникова

Автор, ответственный за переписку.
Email: zavalin.52@mail.ru

академик РАН, доктор сельскохозяйственных наук

Россия, Москва

А. С. Карашаева

Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д. Н. Прянишникова

Email: zavalin.52@mail.ru

кандидат сельскохозяйственных наук

Россия, Москва

Е. Н. Старостина

Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии имени Д. Н. Прянишникова

Email: zavalin.52@mail.ru
Россия, Москва

А. О. Зверев

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии

Email: zavalin.52@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Методология биологических исследований почвы в рамках проекта «Микробиом России» / Т. И. Чернов, В. А. Холодов, Б. М. Когут и др. // Бюллетень Почвенного института им. В. В. Докучаева. 2017. Вып. 87.C. 100–112. doi: 10.19047/0136-1694-2017-87-100-113.
  2. Respones of soil physico-chemical properties, structure of the microbial community and crop yields to different fertilization practices in Russias’S conventional farming system. / A. N. Naliukhin, A. V. Kozlov, A. V. Eregin, et al. // Brazilian Journal of Biology: 2024. Vol. 84. e282493. URL: https://www.scielo.br/j/bjb/a/6cLdJhvfSzCvMyTD8mnbkrw/?format=pdf&lang=en (дата обращения: 14.05.2025). doi: 10.1590/1519-6984.282493.
  3. Чернов Т. И., Семенов М. В. Управление почвенными микробными сообществами: возможности и перспективы (обзор) // Почвоведение. 2021. № 12.C. 1506–1522. doi: 10.31857/S0032180X21120029.
  4. Unveiling the roles, mechanisms and prospects of soil microbial communities in sustainable agriculture / K. Kiprotich, E. Muema, C. Wekesa, et al. // Discover Soil: 2025. Vol. 2:10. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s44378-025-00037-4 (дата обращения: 14.05.2025). doi: 10.1007/s44378-025-00037-4.
  5. Biodiversity, and biotechnological contribution of beneficial soil microbiomes for nutrient cycling, plant growth improvement and nutrient uptake / N. Yadav, D. Kour, T. Kaur, et al. // Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2021. Vol. 33. 102009. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1878818121001055 (дата обращения: 14.05.2025). doi: 10.1016/j.bcab.2021.102009.
  6. Изменение метагенома прокариотного сообщества как показатель плодородия пахотных дерново-подзолистых почв при применении удобрений / А. Н. Налиухин,C. М. Хамитова, А. П. Глинушкин и др. // Почвоведение. 2018. № 3.C. 331–337. doi: 10.7868/S0032180X18030073.
  7. Microbial community succession in soil is mainly driven by carbon and nitrogen contents rather than phosphorus and sulphur contents. / Sh. Tang, Q. Ma, K. A. Marsden, et al. // Soil Biology and Biochemistry. 2023. Vol. 180. 109019. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038071723000810 (дата обращения: 14.05.2025). doi: 10.1016/j.soilbio.2023.109019.
  8. Влияние удобрений и средств химизации на плодородие почвы и питание растений / А. С. Карашаева, А. А. Завалин, Г. А Ивашенков и др. // АгроЭкоИнженерия. 2023. № 4(117).C. 4–14. doi: 10.24412/2713-2641-2023-4117-4-14.
  9. DADA2: High-resolution sample inference from Illumina amplicon data // B. J. Callahan, P. J. McMurdie, M. J. Rosen, et al. Nature Methods. 2016. Vol. 13. No. 7. P. 581–583. doi: 10.1038/nmeth.3869.
  10. P. J. McMurdie, S. Holmes. Phyloseq: An R package for reproducible interactive analysis and graphics of microbiome census data // PLoS ONE. 2013. Vol. 8. No. 4. P. e61217. URL: https://journals.plos.org/plosone/article/file?id=10.1371/journal.pone.0061217&type=printable (дата обращения: 14.05.2025). doi: 10.1371/journal.pone.0061217.
  11. Welcome to the tidyverse / H. Wickham, M. Averick, J. Bryan, et al. // Journal of Open Source Software. 2019. Vol. 4. No. 43. P. 1686. URL: https://www.theoj.org/joss-papers/joss.01686/10.21105.joss.01686.pdf (дата обращения: 14.05.2025). doi: 10.21105/joss.01686.
  12. Amplicon Sequencing of Fusarium Translation Elongation Factor 1α Reveals that Soil Communities of Fusarium Species Are Resilient to Disturbances Caused by Crop and Tillage Practices / P. M. Henry, S. I. Koehler, S. Kaur, et al. // Journal Phytobiomes, 2022. Vol. 6(3). P. 261–274. doi: 10.1094/PBIOMES-09-21-0053-R.
  13. Zhu A., Ibrahim J. G., Love M. I. Heavy-tailed prior distributions for sequence count data: removing the noise and preserving large differences // Bioinformatics. 2019. Vol. 35. No. 12. P. 2084–2092. doi: 10.1093/bioinformatics/bty895.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Альфа-разнообразие различных почв с использованием сидератов.

Скачать (96KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Анализ главных координат для дистанций бета-разнообразия (взвешенный Юнифрак) микробных сообществ с использованием различных типов сидератов (в скобках приведены значения объясненной вариабельности осей анализа главных координат).

Скачать (68KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Таксоны, достоверно изменяющие численность в сравнении почв от разных сельскохозяйственных культур.

Скачать (582KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025