Oxidoreductase activities in eutrophic peat bogs

Cover Page

Abstract


The results of enzymatic activity in peat deposits of eutrophic bogs are described. The formation of bogs depends upon the peat formation, the botanical composition, chemical properties of peat materials and other indicators (marsh water levels, the deposition temperature and etc.) The Tagan Bog is located in Russia, in the Tomsk region, in the hollow of the Tom River ancient outflow. The source of water and mineral nutrition is considered to be precipitation and slope water. The underlying soil or subsurface geological materials are sands, sandy loams and silty clay. The peat deposits of the Tagan Bog are characterized by herbaceous and woody-herbaceous peats with a high degree of the decomposition. The capacity of peat deposits at the observation point is 3 m in thickness with an age of 3445±50 years. The Turochakskoye Bog is located in Russia, in the Altai Republic and is fully inundated. The main source of water and mineral nutrition is surface wastewater. The eutrophic type of peat deposits is recognized as a dominate one. The capacity of peat deposits at the observation point is 4,7 m in thickness with an age of 7060±90 years. The peat deposits of the Tagan Bog have been found to be distinct in a higher activity of catalase and peroxidase. The catalase activity in the peat deposits of the Tagan and Turochakskoye Bogs varies in the range of 5,66-7,32 points and 1,12-17,89 points, respectively. The catalase activity is distributed almost evenly throughout the whole thickness of the peat deposits of the Tagan Bog. The enzymatic activity in the peat deposits of the Turochakskoye Bog decreases with depth. Peroxidase activity changes in both the peat deposits of the Tagan and Turochakskoye Bogs in the range of 21,94-37,55 points and 10,95-27,48 points, respectively. The highest peroxidase activity is indicated in the deep layers of peat deposits of both bogs (as compared with the upper layer at a depth of 0-25 cm). Changes in polyphenol oxidase activities in the peat deposits of the Tagan and Turochakskoye Bogs vary in the range of 0,51-2,19 points and 0,16-3,50 points, respectively. The polyphenol oxidase activity is 1,2 times higher in the peat deposits of the Turochakskoye Bog. A seasonal dynamics of the polyphenoloxidase and peroxidase enzymatic activities in the peat deposits of both bogs is significantly dependent on the properties of the weather conditions. A more pronounced seasonal dynamics of polyphenol oxidase is typical of the peat deposits of the Turochakskoye Bog. In the upper two-meter part of the deposits have been observed summer maximum enzymatic activities. The polyphenol oxidase activity increases in the lower part of the deposits from May till September inclusive when it warms up. In the peat deposits of the Tagan and Turochakskoye Bogs have been observed autumn maximum peroxidase activities in the case with a seasonal variation. In the peat deposits of the Tagan Bog the catalase activity varies slightly during the excessively wet vegetation period. A pronounced catalase activity in the peat deposits of the Turochakskoye Bog in humid period of the year 2013 was observed only at a depth of 0-25 cm and at 150-175 cm which is characterized by two intense peaks in May and September.

Ekaterina Vladimirovna Porohina

Tomsk State Pedagogical University. Tomsk. Russia

Author for correspondence.
Email: porohkatrin@yandex.ru

Olga Aleksandrovna Golubina

Tomsk State Pedagogical University. Tomsk. Russia

Email: mtgolubin@yandex.ru

  1. Гулько А.Е., Хазиев Ф.Х. 1992. Фенолоксидазы почв: продуцирование, иммобилизация, активность // Почвоведение. № 11. С. 55-67.
  2. Добровольская Т.Г., Инишева Л.И., Головченко А.В., Сергеева М.А. 2012. Микробные сообщества верховых и низинных торфяно-болотных экосистем // Материалы IV Международной конференции, посвященной памяти Ю.А. Львова (Томск, 28-30 ноября 2012). Томск. С. 46-50.
  3. Дырин В.А. 2009. Активность каталазы в торфе целинного и рекультивируемого участков болотной экосистемы низинного типа // Вестник Томского государственного педагогического университета. № 6 (84). С. 121-125.
  4. Ефремова Т.Т., Овчинникова Т.М., Ефремов С.П. 2008. Окислительно-восстановительное состояние лесных торфяных почв осушенных болот Западной Сибири // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. № 8. С. 149-158.
  5. Зубкова Т.А., Карпачевский Л.О. 1979. Каталитическая активность почвы // Почвоведение. № 6. С.115-122.
  6. Инишева Л.И. Голубина О.А. 2010. Болотообразовательный процесс. Проведение полевых исследований на болотных стационарах. Томск : Изд-во ТГПУ. 67 с.
  7. Инишева Л.И., Виноградов В.Ю., Голубина О.А., и др. 2010. Болотные стационары Томского Государственного педагогического университета. Томск: Изд-во ТГПУ. 148 с.
  8. Инишева Л.И., Ивлева С.Н., Щербакова Т.А. 2003. Руководство по определению ферментативной активности торфяных почв и торфов. Томск: Изд-во Том. Ун-та. 122 с.
  9. Инишева Л.И., Порохина Е.В., Аристархова В.Е., Боровкова А.Ф. 2007. Выработанные торфяные месторождения, их характеристика и функционирование. Томск: Изд-во ТГПУ. 225 с.
  10. Инишева Л.И., Шурова М.В., Ларина Г.В., Хмелева И.Р., Инишев Н.Г., Смирнов О.Н. 2011. Торфяные болота Северо-Восточной части территории Горного Алтая. // Известия Бийского отделения Русского географического общества. Вып. 32. / отв. Ред. В.Н. Коржев. Бийск: АГАО им. В.М. Шукшина. С. 59-65.
  11. Ларина Г.В., Казанцева Н.А., Шурова М.В. 2009. Некоторые характеристики низинного торфа Горного Алтая // Материалы международной заочной научно-практической конференции «Проблемы изучения и использования торфяных ресурсов Сибири» (Томск, 24-27 августа 2009). Томск. С. 53-57.
  12. Лисс О.Л., Абрамова Л.И., Аветов Н.А., Березина Н.А., Инишева Л.И., Курнишкова Т.В., Слука З.А., Толпышева Т.Ю., Шведчикова Н.К. 2001. Болотные системы Западной Сибири и их природоохранное значение. Тула : Гриф и К°.584 с.
  13. Михайловская, Н.А. Миканова О. 2008. Взаимосвязь ферментативной активности с содержанием гумуса в дерново-подзолистой супесчаной почве // Вести Национальной Академии наук Беларуси. Серия аграрных наук. № 4. С. 49-53.
  14. Порохина Е.В., Голубина О.А. 2012. Ферментативная активность в торфяных залежах болота Таган // Вестник Томского государственного педагогического университета. № 7 (122). С. 171-176.
  15. Савичева О.Г, Инишева Л.И. 2003. Биохимическая активность торфов разного ботанического состава // Химия растительного сырья. № 3. С. 41-50.
  16. Савичева О.Г. 2003 Ферментативная активность низинных торфяных почв // Болота и биосфера: Материалы Первой Научной Школы (23-27 сентября 2002 г.). Томск: Изд-во ТГПУ. С.143-151.
  17. Семиколенных А.А. 2001. Каталазная активность почв Северной тайги (Архангельская область) // Почвоведение. № 1. С. 90-96.
  18. Сергеева М.А., Порохина Е.В., Голубина О.А. 2013. Биологическая активность торфяной залежи болота Турочак // Вестник Томского государственного педагогического университета. № 8 (136). С.131-136.
  19. Хазиев Ф.Х. 2005. Методы почвенной энзимологии. М.: Наука, 2005. 252 с.
  20. Щербакова. Т.А. 1983. Ферментативная активность и трансформация органического вещества. Минск: Наука и техника. 221 с.
  21. Якушев А.В., Кузнецова И.Н., Благодатская Е.В., Благодатский С.А. 2014. Зависимость активности полифенолпероксидаз и полифенолоксидаз в современных и погребенных почвах от температуры // Почвоведение. № 5. С. 590-596.
  22. Freeman C., Ostle N.J., Fenner N., Kang H. 2004. A regulatory role for phenol oxidase during decomposition in peatlands // Soil Biology and Biochemistry. 36. P.1663-1667.
  23. Jassey V.E.J. Chiapusio G., Gilbert D., Toussaint M.L., Binet P. 2012. Phenoloxidase and peroxidase activities in Sphagnum-dominated peatland in a warming climate // Soil Biology & Biochemistry. 46. P. 49-52.
  24. Kaрягiна Л.А., Михайлоуская Н.А. 1986. Вызначэнне актыунасцi полiфенолаксiдазы i перакксiдазы у глебе / Весцы АН БССР. Серыя сельскагаспадаргных навук. № 2. С. 40-41.
  25. Sinsabaugh R.L. 2010. Phenol oxidase, peroxidase and organic matter dynamics of soil. // Soil Biology & Biochemistry. 42. P. 391-404.
  26. Szajdak L.W., Inisheva L.I., Meysner T, Gaca W., Styla K. 2011. Activities of Enzymes Participating in Redox potential in the two depths of Tagan peatland // Tomsk State Pedagogical University Bulletin. 8 (110). P. 70-77.

Views

Abstract - 222

PDF (Russian) - 233

Cited-By


PlumX


Copyright (c) 2014 Porohina E.V., Golubina O.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.