Microbiological Activity of Chernozem in the Combined Use of Potassium Chloride with Nitrogen Fertilizers

Cover Page

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In order to assess the possible toxic effect of potassium chloride used in conjunction with mineral nitrogen fertilizers the authors studied the structural and functional components of the microbial complex of chernozem, in particular, its prokaryotic component. The object of research was soil samples of typical chernozem, selected from the vegetation experience with variants with the introduction of nitrogen-phosphorus and ni-trogen-phosphorus-potassium fertilizers. To obtain a stable effect of easily soluble salts on the microbial community of the soil, long-term composting of soil samples was carried out with alternating cycles of moistening and drying of the soil. During the first two years of composting, the researches detected the suppression of carbon dioxide emissions; however the suppression leveled out only 5 years later. The initial reduction in carbon dioxide emissions, as well as denitrification activity, reached twofold values. The negative effect was manifested when the content of chlorides and nitrates in the soil was significantly lower than the gradation established for slightly saline soils. Prolonged composting of samples of fertile chernozem under the action of potassium chloride led to a decrease in the number and biomass of the metabolically active prokaryotic complex, which confirms its toxic effect on the microbial community of the soil. The representatives of the prokaryotic complex that are resistant and sensitive to the increased content of chlorides and nitrates in the soil have been identified. Among the representatives of the Bacteria domain, almost all were sensitive, with the exception of two phyllum Firmicutes and Verrucomicrobia. For some representatives of the phylogenetic group Actinobacteria, sensitivity to chlorine ions is confirmed at the generic level (Streptomyces and Micromonospora). For the Archaea domain, representatives of the Euryarchaeota phylum are identified as the most resistant to the presence of chlorides. Thus, the suppression of the microbiological activity of chernozem during the introduction of potassium chloride explains the previously identified decrease in the availability of nutrients for plants.

About the authors

K. V. Pavlov

Lomonosov Moscow State University

Email: agrosoil@mail.ru
Russia, 119991, Moscow

E. V. Morachevskaya

Lomonosov Moscow State University

Author for correspondence.
Email: agrosoil@mail.ru
Russia, 119991, Moscow

A. P. Vlasova

Lomonosov Moscow State University

Email: agrosoil@mail.ru
Russia, 119991, Moscow

N. A. Manucharova

Lomonosov Moscow State University

Email: agrosoil@mail.ru
Russia, 119991, Moscow

References

  1. Благовещенская Г.Г., Духанина Т.М. Микробные сообщества почв и их функционирование в условиях применения средств химизации // Агрохимия. 2004. № 2. С. 80–88.
  2. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.
  3. Манучарова Н.А., Власенко А.Н., Менько Е.В., Звягинцев Д.Г. Специфика хитинолитического микробногокомплекса в почвах, инкубируемых при различных температурах // Микробиология. 2011. Т. 80. № 2. С. 219–229.
  4. Манучарова Н.А., Ксенофонтова Н.А., Каримов Т.Д., Власова А.П., Зенова Г.М., Степанов А.Л. Изменение филогенетической структуры метаболически активного прокариотного комплекса почв под влиянием нефтяного загрязнения // Микробиология. 2020. Т. 89. № 2. С. 222–234. https://doi.org/10.31857/S0026365620020093
  5. Манучарова Н.А., Степанов А.Л., Умаров М.М. Особенности микробной трансформации азота в водопрочныхагрегатах почв разных типов // Почвоведение. 2001. № 10. С. 1261–1267.
  6. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1991. 304 с.
  7. Мякина Н.Б., Аринушкина Е.В. Методическое пособие для чтения результатов химического анализа почв. М.: Изд-во МГУ, 1979. 62 с
  8. Павлов К.В. Оптимизация калийного питания ячменя при локальном внесении калийных удобрений // Агрохимия. 2009. № 2. С. 28–34.
  9. Павлов К.В., Клешканова Е.В., Новиков М.М., Манучарова Н.А. Влияние хлористого калия на эмиссию диоксида углерода из чернозема // Вестник Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2015. № 2. С. 49–52.
  10. Павлов К.В., Новиков М.М. Влияние локального внесения калийных удобрений в чернозем на урожайность ячменя // Агрохимия. 2013. № 4. С. 48–54.
  11. Практикум по агрохимии / Под ред. В.Г. Минеева. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2001. 689 с.
  12. Семенов М.В., Манучарова Н.А., Краснов Г.С., Никитин Д.А., Степанов А.Л. Биомасса и таксономическая структура микробных сообществ в почвах правобережья р. Оки // Почвоведение. 2019. № 8. С. 974–985. https://doi.org/10.1134/S0032180X19080124
  13. Bar Y., Apelbaum A., Kafkafi U. et al. Relationship between chloride andnitrate and its effect on growth and mineral composition of avocadoand citrus plants // J. Plant Nutrition. 1997. № 20. P. 715–731.
  14. Chabra R., Ringoet A., Lamberts D. Kinetics and Interaction of Chloride and Phosphate Absorption by Intact Tomato Plants (Lycopersicon esculentum Mill.) from a Dilute Nutrient Solution // Zeitschriftfür Pflanzenphysiologie. 1976. V. 78. № 3. P. 253–261.
  15. Ibekwe A.M., Poss J.A., Grattan S.R., Grieve C.M., Suarez D. Bacterial diversity in cucumber (Cucumis sativus) rhizosphere in response to salinity, soil pH, and boron // Soil Biology and Biochemistry. 2010. V. 42. № 4. P. 567–575.
  16. Massa D., Mattson N.S., Lieth H.J. Effects of saline root environment (NaCl) on nitrate and potassium uptake kinetics for rose plants: a Michaelis–Mentenmodelling approach // Plant Soil. 2009. № 318. P. 101–115. https://doi.org/10.1007/s11104-008-9821-z
  17. Miklos E. et al. Nitrate and chloride transport interaction in grapevine // Acta Horticulturae. 2000. № 526. P. 249–254.
  18. Wen Z., Tyerman S.D., Dechorgnat J., Ovchinnikova E., Dhugga K.S., Kaiser B.N. Maize NPF6 proteins are homologs of Arabidopsis CHL1 that are selective for both nitrate and chloride // Plant Cell. 2017. V. 29. P. 2581–2596. https://doi.org/10.1105/tpc.16.00724

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (97KB)
3.

Download (109KB)
4.

Download (83KB)

Copyright (c) 2022 К.В. Павлов, Е.В. Морачевская, А.П. Власова, Н.А. Манучарова

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».