Рассмотрены основные аспекты функционирования эктомикоризы древесных растений, которые влияют на формирование и разложение почвенного органического вещества (ПОВ) лесных почв. Эктомикориза потребляет на свой рост корневые экссудаты деревьев и образует густую сеть внешнего мицелия, который имеет короткий жизненный цикл. Благодаря этому происходит быстрый оборот биомассы мицелия с формированием большого количества внутрипочвенного опада, превышающего по массе поверхностный опад листвы/хвои. Био- и некромасса мицелия потребляется почвенной биотой разных функциональных групп и уровней почвенных пищевых сетей (soil food webs) с образованием твердофазных продуктов метаболизма, представляющих собой лабильный богатый азотом пул молодого органического вещества почвы. Это определяет весомый вклад эктомикоризы в пополнение ПОВ. Одновременно разложение этого лабильного пула ПОВ служит механизмом возврата в почву азота, доступного для корней растений, что определяет положительный эффект эктомикоризы на рост деревьев и других растений в лесных сообществах. Таким образом, рассмотрение процессов влияния эктомикоризы на органическое вещество почвы должно включать триаду организмов “растение – микориза – почвенная биота” (включая как микроорганизмы, так и почвенную фауну).
Идентификаторы и классификаторы
Взаимодействие растения и почвы в экологии обычно рассматривается в рамках концепции биологического круговорота: почва снабжает растения элементами питания и влагой, растение возвращает в почву с опадом вещество и энергию, включая органическое вещество и элементы питания (Одум, 1986; Базилевич, 2008; Титлянова, Самбуу, 2016).
Список литературы
1 Аккумуляция углерода в лесных почвах и сукцессионный статус лесов. Отв. Ред. Лукина Н. В. М.: КМК, 2018. 232 с.
2 Базилевич Н. И. Биотический круговорот на пяти континентах: азот и зольные элементы в природных наземных экосистемах. Новоси-бирск: Изд-во СО РАН. 2008. 376 с.
3 Вацке Р. Использование микоризы в садоводстве как метод решения проблем в области экологического возделывания растений // Плодо-водство и ягодоводство России. 2005. Т. 14. С. 234–244.
4 Весёлкин Д. В. Морфологическая изменчивость и адаптивное значе-ние эктомикориз хвойных (Pinaceae Lindl.). Автореф. дисс. докт. биол. наук. Екатеринбург, 2013. 40 с.
5 Весёлкин Д. В. Соотношение объемов гриба и древесных тканей в эктомикоризных корнях хвойных // Лесоведение. 2015. № 2. С. 140–146.
6 Весёлкин Д. В., Лукина Н. В., Чибрик Т. С. Соотношение микоризных и немикоризных видов растений в первичных техногенных сукцессиях // Экология. 2015. № 5. С. 345–352.
7 Волобуева О. Г. Симбиотическая азотфиксация как фактор эколо-гической безопасности и плодо-родия почвы // Вестник РУДН, сер. Экология и безопасность жизне-деятельности. 2011. № 1. С. 53–60.
8 Воронина Е. Ю. Микоризы и их роль вформировании сообществ // Вест-ник Московского университета. Се-рия 16: Биология. 2006. № 4. С. 17–27.
9 Дудка В. А., Малышева Е. Ф., Малышева В. Ф. Жукова Е. А. Микориза липы (Tilia spp.) в искусственных насаж-дениях Санкт-Петербурга // Мико-логия и фитопатология. 2021. Т. 55. № 1. С. 11–35.
10 Иозус А. П., Завьялов А. А., Бойко С. Ю. Особенности влияния микоризы на приживаемость и биохимический состав сеянцев сосны обыкно-венной в сухой степи Нижнего Поволжья // Успехи современного естествознания. 2019. № 6. С. 23–27.
11 Колмаков П. Ю., Кисова А. С. Разнообразие эктомикориз Picea abies в естественных местообитаниях Белорусского Поозерья // Мате-риалы II Международной конфе-ренции, 20-23 сентября 2016 г. „Биология, систематика и экология грибов и лишайников в природных экосистемах и агрофитоценозах“. Минск, 2016. С. 123–125.
12 Лавренов Н. Г., Зернов А. С., Кипкеев А. М., Текеев Д. К., Семенова Р. Б., Ахмет-жанова А. А., Переведенцева Л. Г., Судзиловская Н. А., Корнеечева М. Ю., Онипченко В.Г. Микориза растений в экстремальных условиях: альпийс-кие ковры Армении // Журнал об-щей биологии. 2017. Т. 78. № 4. С. 80–85.
13 Лукина Н. В., Чибрик Т. С., Глазырина М. А., Филимонова Е. И. Динамика восста-новления растительности и мико-ризы на рекультивированных и нерекультивированных участках золоотвала Верхнетагильской ГРЭС (Средний Урал) // Экосистемы. 2019. № 20 (50). С. 188–196.
14 Макаров М. И. Роль микоризы в транс-формации соединений азота в поч-ве и в азотном питании растений (обзор) // Почвоведение. 2019. № 2. С. 220–233.
15 Одум Ю. Экология. М.: Мир, 1986. Т.1. 328 с.; Т.2. 376 с.
16 Пономарева В. В. Теория подзолообразо-вательного процесса. Биохимичес-кие аспекты. М.: Наука. 1964. 379 с.
17 Сергеева М. Н. Грибы. Большая энцик-лопедия. М.: Изд. Аст. 2022. 256 с.
18 Смит С. Э., Рид Д. Дж. Микоризный симбиоз. М.: КМК. 2012. 776 с.
19 Титлянова А. А., Самбуу А. Д. Сукцессии в травяных экосистемах. Новоси-бирск: Изд-во СО РАН. 2016. 191 с.
20 Тиунов А. В. Трофические сети в почве бореального леса: в поисках зна-чения микоризы // Проблемы почвенной зоологии. Материалы XVII Всероссийского совещания по почвенной зоологии, посвященного 75-летию со дня рождения члена-корреспондента РАН Д. А.Криволуцкого / Под ред. Б. Р.Стригановой. 2014. С. 220–222.
21 Хофрихтер Р. Грибы. Обитатели скрыто-го мира. М.: Изд. Азбука. 2021. 280 с.
22 Aasfar A., Aasfar A., Bargaz A., Yaakoubi K., Hilali A., Bennis I., Zeroual Y., Meftah Kadmiri I. Nitrogen Fixing Azotobacter Species as Potential Soil Biological Enhancers for Crop Nutrition and Yield Stability // Frontiers in microbiology. 2021. Vol. 12. Article 628379.
23 Agerer R., Hartmann A., Pritsch K., Raidl S., Schloter M., Verma R., Weigt R. Plants and Their Ectomycorrhizosphere: Cost and Benefit of Symbiotic Soil Organisms // Growth and Defence in Plants. Resource Allocation at Multiple Scales. 2012. Vol. 220. P. 213–242.
24 Akhmetzhanova A. A., Soudzilovskaia N. A., Onipchenko V. G., Cornwell W. K., Agafonov V. A., Selivanov I. A., Cornelissen J. H. C. A rediscovered treasure: Mycorrhizal intensity database for 3000 vascular plant species across the former Soviet Union // Ecology. 2012. Vol. 93. P. 689–690.
25 Albornoz F. E., Dixon K. W. Lambers H. Revisiting mycorrhizal dogmas: Are mycorrhizas really functioning as they are widely believed to do? // Soil Ecology Letters. 2021. Vol. 3. P. 73–82.
26 Arvieu J. C., Leprince F., Plassard C. Release of oxalate and protons by ectomy-corrhizal fungi in response to P-deficiency and calcium carbonate in nutrient solution // Annals of Forest Science. 2003. Vol. 60. P. 815–821.
27 Averill C., Bhatnagar J. M., Dietze M. C., Pearse W. D., Kivlin S. N. Global imprint of mycorrhizal fungi on whole-plant nutrient economics // PNAS. 2019. Vol. 116. No. 46. P. 23163–23168.
28 Bastida F., García C., Fierer N., Eldridge D. J., Bowker M. A., …, & Delgado-Baquerizo M.Global ecological predictors of thesoil priming effect // Nature Com-munications. 2019. Vol. 10. P. 3481.
29 Becquer A., Guerrero C., Janice G., Eibensteiner L., Houdinet G., Bücking H., Zimmermann S. D., Garcia K. The ectomycorrhizal contribution to tree nutrition // Advances in Botanical Research. 2019. Vol. 89. P. 77–126.
30 Betekhtina А. А., Veselkin D. V. Mycorrhizal and non-mycorrhizal dicotyledonous herbaceous plants differ in root anatomy: evidence from the Middle Urals, Russia // Symbiosis. 2019. Vol. 77.No. 2. P. 133–140.
31 Björk R. G., Ekblad A. Extramatrical mycelia production and turnover in two drained Norway spruce forests / I. Brunner (Ed.) Belowground carbon turnover in European forests – State of the art. COST Action FP0803 Conference, January 26–28, 2010. Swiss Federal Institute for Forest Snow and Landscape Research WSL 2010. Birmensdorf, 2010. P. 631–633.
32 Blagodatskaya Е., Kuzyakov Y. Mechanisms of real and apparent priming effects and their dependence on soil microbial biomass and community structure: critical review // Biology and Fertility of Soils. 2008. Vol. 45. P. 115–131.
33 Blagodatsky S., Blagodatskaya E., Yuyukina T., Kuzyakov Y. Model of apparent and real priming effects: Linking microbial activity with soil organic matter deco-mposition // Soil biology and bioche-mistry. 2010. Vol. 42. Р. 1275–1283.
34 Bönisch E., Blagodatskaya E. Dirozo R., Ferlian O., Fichtner A., …, & Eisenhauer N.Mycorrhizal type and tree diversityaffect foliar elemental pools andstoichiometry // The New Phytologist.2024. PMID: 38594212. 15 p.
35 Brundrett M. C., Tedersoo L., Evolutionary history of mycorrhizal symbioses and global host plant diversity // The New Phytologist. 2008. Vol. 220. P. 1108–1115.
36 Brundrett M. S. Diversity and classification of mycorrhizal associations // Biological reviews. 2004. Vol. 79. P. 473–495.
37 Brunner I., Børja I., Dalsgaard L., Deckmyn G., Ekblad A., …, & Vanguelova E. Belowground carbon turnover of European forests: fine roots, mycorrhizal mycelia, soil organic matter and soil models. A Technical Report for National C reporters, LULUCF experts and ecosystem modellers. COST Action FP0803. Birmensdorf, Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape Research WSL. 2013. 67 p.
38 Brzostek E. R., Fishe J. B., Phillip R. P. Modeling the carbon cost of plant nitrogen acquisition: Mycorrhizal trade-offs and multipath resistance uptake improve predictions of retranslocation // Journal of Geophysical Research: Biogeosciences. 2014. Vol. 119 (8). P. 1684–1697.
39 Canarini A., Kaiser C., Merchant A., Richter A., Wanek W. Root exudation of primary metabolites: Mechanisms and their roles in plant responses to environ-mental stimuli // Frontiers in Plant Science. 2019. Vol. 10. Р. 157–165.
40 Chalot M., Brun A. Physiology of organic nitrogen acquisition by ectomy-corrhizal fungi and ectomycorrhizas // FEMS Microbiology Reviews. 1998. Vol. 22. P. 21–44.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Сандаловое дерево (Santalum album) - обязательное растение-паразит, которому для выживания необходим адекватный хозяин. Первичные , промежуточные и долгосрочные (вторичные) хозяева - это три стадии паразитизма, которые до сих пор были признаны. Успех приживления сандалового дерева в полевых условиях полностью зависит от других древесных растений, которые могли бы служить хозяевами. Благодаря корневым ассоциациям, известным как гаустории, которые представляют собой сосудистые соединения между корнями сандалового дерева и его растением-хозяином, сандаловое дерево получает определенные добавки от своего хозяина растение. Деревья способствуют его росту. Таким образом, данное исследование было проведено с целью выявления промежуточных и долгосрочных (вторичных) растения-хозяева на восьми различных коммерческих плантациях сандалового дерева, которые принадлежат компании Sadaharitha Plantations, представляющей пять районов Шри-Ланки. Идентификация растений-хозяев проводилась путем тщательного наблюдения за наличием клубенькообразных гаусторий в корневой системе и физической связью между корнями-хозяевами и корнями сандалового дерева. Всего было обнаружено 21 растение-хозяин. виды растений, а именно: Сесбения крупноцветковая (Kathurumurunga), Акация заостренная (Acacia acuminate), Клитория тернатея (Katarolu), Лантана камара (Gadapana), Лейкена лейкоцефальная (Ipil ipil), Азадирахта индийская (Neem), Кроталария джунсея (Sunn hemp), Императа цилиндрическая (Iluk), Ахирантес аспера (Karal sabo), Tectona grandis (тиковое дерево), Coccos nucifera (кокосовый орех), Vernoina zeylanica (куколка), Tithonia diversifolian (дикий солнечный цветок), Vigna unguiculata (Вигна обыкновенная), Camonea зонтичная (Маду уэл), Ipomoea pestigridis (Диви пахуру), Musa spp. (Банан), Gliricidia sepium (Глирицидия), Passiflora foetida (Pada), Grewia orientalis (Wel Keliya) были определены как промежуточные или долгосрочные растения-хозяева. Необходимы дальнейшие долгосрочные исследования, чтобы оценить их сравнительную эффективность в качестве растений-хозяев, прежде чем рекомендовать их в качестве растений-хозяев для коммерческих плантаций сандалового дерева.
Проведена сравнительная оценка процессов разложения растительных остатков (хвоя сосны, хвоя ели, листья бореальных кустарничков, слоевища мхов) на начальных этапах в сосняках лишай никово-кустарничковых и ельниках кустарничково-зеленомошных, формирующихся в естественных условиях на северном пределе распространения. Изучались особенности исходного состава опада, темпы разложения и изменения химического состава растительных остатков в процессе деструкции, обусловленные формацией леса. Более высокое исходное содержание Сорг в тканях растений сосновых лесов связано с благоприятными условиями освещенности под пологом леса, тогда как высокое содержание Mn в тканях растений напочвенного покрова в ельниках обусловлено непосредственным влиянием богатого этим элементом питания опада хвои ели. Результаты исследования наглядно продемонстрировали, что формация леса оказывает значительное влияние как на исходное качество опада одних и тех же видов растений , так и на скорость разложения: хвоя ели и листья брусники с более высоким содержанием элементов питания (Mg, Mn, P) и узкими соотношениями элементов (С : N, C : P) в еловом лесу характеризовались и более активными процессами разложения. Однако опад зеленых мхов, несмотря на более высокое качество в ельниках, разлагался активнее в сосновых лесах, что может быть связано с большим количеством осадков в сосновых лесах. Таким образом, на различия в скорости разложения растительных остатков влияет сочетанием качества растительного материала, температурного режима и количества осадков, связанных с формацией леса.
Крупные древесные остатки (КДО) являются важным компонентом лесных экосистем, который необходимо учитывать при оценке цикла углерода и экосистемных услуг. Цель настоящей работы ˗ оценить запасы углерода и его распределение по компонентам в КДО лесных экосистем тестового полигона «Ляльский». Исследование выполнено на 29 постоянных пробных площадях, заложенных в различных типах насаждений в границах полигона. Массу КДО оценивали с применением данных базисной плотности с учетом стадии разложения к объему отмершей древесины, который затем переводили в количество углерода, используя коэффициент 0.47. Запасы углерода в КДО варьировали в широких пределах со средним значением в древостоях с преобладанием ели 5.90±0.99 (CV=67%) т/га, сосны – 2.57±0.42 (CV=49%) т/га, мелколиственных пород – 3.72±1.23 (CV=66%) т/га. Сухостойные деревья составляли более 50% КДО, на долю валежа в среднем приходилось 10–26%, пней – 4–8%. Показан вклад древесных пород в формирование КДО, который зависел от доминирующего вида, образующего древесный ярус исследуемого насаждения. В экосистемах на автоморфных почвах возрастало участие сопутствующих древесных пород в массе углерода КДО. Предложены конверсионные коэффициенты для оценки запаса углерода в КДО по данным объема древесины древостоя, которые в среднем составили 0.02–0.04 т/м3 с более высокими величинами в сообществах с преобладанием ели. Полученные данные по запасам углерода в КДО найдут применение при региональных оценках углеродного цикла лесных экосистем.
В работе представлены результаты изучения профильного распределения макроэлементов в черноземах миграционно-сегрегационных парково-рекреационных зон Ростовской агломерации в контексте с сопряженными элементарными почвообразовательными процессами. Макроэлементный состав свидетельствует, что наряду с описанной ранее интенсификацией двух ведущих элементарных почвообразовательных процессов, таких как гумусообразование / гумусонакопление и миграция карбонатов, при смене травянистых растительных формаций на древесные происходит также интенсификация сопутствующего элементарного почвообразовательного процесса – оглинивания. Это идентифицируется по изменениям в элементном химическом составе и перераспределению основных его компонентов в профилях почв под лесными насаждениями.
Издательство
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 117997, Российская Федерация, г. Москва, ул. Профсоюзная, 84/32, стр. 14
- Юр. адрес
- 117997, Российская Федерация, г. Москва, ул. Профсоюзная, 84/32, стр. 14
- ФИО
- Лукина Наталья Васильевна (Директор)
- E-mail адрес
- cepfras@cepl.rssi.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 7430016
- Сайт
- http:/cepl.rssi.ru