BACKGROUND: Reactions associated with the geochemical nitrogen cycle occurring in the soil have a decisive effect on the level of nitrogen availability for green plants. Microorganisms that catalyze them are of interest from the point of view of developing mechanisms for managing soil fertility. In this paper, we focused on bacterial genera associated with nitrogen cycle processes in chernozem soils of the Belgorod Region of Russia.
AIM: To determine the list and quantitative ratios of bacterial genera whose representatives are able to participate in the fixation of atmospheric nitrogen, nitrification and denitrification in the chernozems of the forest-steppe zone of the European part of Russia.
MATERIALS AND METHODS: Samples of arable and non-arable chernozems of three subtypes were collected in June and August 2022. Microbiological profiling based on high-throughput sequencing of amplicons of V3 and V4 region of the 16S rRNA gene with subsequent computational processing of the results was used in the work.
RESULTS: 6 genera of nitrogen-fixing bacteria were found, as well as a group undifferentiated by means of the method used, including genus Rhizobium. 8 genera involved in the first and 5 genera involved in the second stage of nitrification were also found. 7 genera have been found whose representatives are capable of denitrification, without taking into account nitrogen-fixing bacteria, which are also capable of carrying out this process.
CONCLUSIONS: Among the bacteria capable of fixing atmospheric nitrogen in the chernozems of the Belgorod region, the genus Bradyrhizobium dominates. Among the nitrifiers performing the first stage of nitrification, Ellin6067 and MND1 from the family Nitrosomonadaceae predominate. The second stage of nitrification is carried out mainly by bacteria of the genus Nitrospira. Of the potential denitrifies, along with nitrogen-fixing genera possessing this ability, representatives of the genera Rubrobacter and Pseudomonas are the most numerous. The study does not claim to give a complete list of organisms that carry out key chemical transformations of nitrogen compounds in chernozems, however, it allows us to name their important participants.
Актуальность. Реакции, связанные с геохимическим циклом азота, проходящие в почве, оказывают определяющее влияние на уровень обеспеченности азотом зеленых растений. Микроорганизмы, осуществляющие их катализ, представляют интерес с точки зрения разработки механизмов управления почвенным плодородием. В данной работе мы заострили внимание на бактериальных родах, связанных с процессами азотного цикла в черноземных почвах Белгородской области России.
Цель — определить перечень и количественные соотношения бактериальных родов, представители которых способны участвовать в фиксации атмосферного азота, нитрификации и денитрификации в черноземах лесостепной зоны европейской части России.
Материалы и методы. Пробы пахотных и непахотных черноземов трех подтипов были отобраны в июне и августе 2022 г. В работе применено микробиологическое профилирование на основе высокопроизводительного секвенирования ампликонов вариабельных участков гена 16S рРНК с последующей вычислительной обработкой результатов.
Результаты. Обнаружены 6 родов азотфиксирующих бактерий, а также недифференцируемая в рамках метода группа, включающая род Rhizobium. Обнаружены также 8 родов, участвующих в первой, и 5 родов — во второй стадии нитрификации. Найдены 7 родов, представители которых способны к денитрификации, без учета фиксаторов атмосферного азота, так же способных к осуществлению этого процесса.
Выводы. Среди бактерий, способных к фиксации атмосферного азота в черноземах Белгородской области доминирует род Bradyrhizobium. Среди нитрификаторов, осуществляющих первую стадию нитрификации, преобладают Ellin6067 и MND1 из семейства Nitrosomonadaceae. Вторая стадия нитрификации осуществляется главным образом бактериями рода Nitrospira. Из потенциальных денитрификаторов, наряду с обладающими этой способностью азотфиксирующими родами, многочисленны представители родов Rubrobacter и Pseudomonas. Исследование не претендует на полный перечень организмов, осуществляющих ключевые химические превращения соединений азота в черноземах, однако позволяет назвать их важных участников.