ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Азот является одним из важнейших элементов питания, доступность которого для организмов регулирует продуктивность, структуру и функционирование наземных экосистем. Известно, что в азотном питании растений холодных биомов важную роль играет микоризный симбиоз (Hobbie, Högberg, 2012). При этом некоторые вопросы, касающиеся значения микоризы в азотном питании растений, остаются не выясненными (в частности, существуют противоречивые данные по роли арбускулярной микоризы, не до конца выяснена взаимосвязь между доступностью азота растениям и эффективностью микоризного симбиоза). Изотопные методы позволяют изучать поведение азота в экосистемах, характеризуя такие основополагающие процессы азотного цикла, как микробная трансформация азотсодержащих соединений и азотное питание растений. Это дает основание рассчитывать на успешное использование изотопных исследований для решения цели проекта – выяснения роли микоризного симбиоза разного типа в азотном питании растений в горно-тундровых экосистемах. Исследование будет выполнено в нескольких экосистемах горной тундры Хибин, формирующихся на разных компонентах мезорельефа. Объекты исследования образуют топографический ряд от кустарничково-лишайниковой пустоши с минимальным участием трав и с доминированием микоризного симбиоза эрикоидного и эктомикоризного типов (элювиальные малоснежные местообитания), до лугового сообщества с доминированием трав, образующих микоризный симбиоз арбускулярного типа (аккумулятивные многоснежные местообитания). Помимо натурных наблюдений будут выполнены полевые эксперименты, оценивающие влияние повышения доступности азота (внесение азота в почву) и ингибирования микоризы (внесение фунгицида в почву) на степень микоризации и активность микоризы в азотном питании растений. Степень микоризации будет оцениваться двумя методами (микроскопия тонких корней и концентрация эргостерола в тонких корнях), а активность микоризы в азотном питании – по данным фракционирования изотопов азота. В результате выполнения проекта будет получена детальная характеристика взаимосвязей между доступностью азота в почве, степенью микоризации корневых систем растений и изотопным составом азота в почвах и растениях. Такой комплекс данных позволит оценить роль микоризного симбиоза разного типа в азотном питании растений горно-тундровых экосистем и прогнозировать ее возможное изменение при изменении доступности азота в связи с изменением климата и техногенной азотизацией биосферы.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 февраля 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Микориза и азотное питание растений в горно-тундровых экосистемах |
Результаты этапа: Изучены закономерности варьирования концентраций и изотопного состава азота в растениях четырех горно-тундровых экосистем Хибин в пределах геоморфологического профиля: кустарничково-лишайниковой пустоши (КЛП), занимающей автоморфные элементы ландшафта, кустарниковой пустоши (КП – ерниковое сообщество с доминированием Betula nana) в автоморфно-транзитных позициях, злакового луга (ЗЛ) в транзитно-аккумулятивных позициях и осокового луга (ОЛ) в аккумулятивных. Почвы исследованных экосистем различаются по содержанию неорганических соединений азота – минимальные концентрации аммонийного и нитратного азота отмечены для почвы КЛП, а в почвах луговых экосистем они значительно выше. Концентрация азота в листьях большинства видов растений, вне зависимости от типа микоризного симбиоза, прямо связана с концентрацией неорганических соединений азота в почвах. В корнях растений такая закономерность выражена хуже, особенно для растений с эктомикоризой и эрикоидной микоризой. Для большинства видов растений с этими типами микоризы характерно утяжеление изотопного состава азота от пустоши к злаковому лугу (в сообществе осокового луга такие растения отсутствуют). Это может быть связано с разными причинами, требующими уточнения: 1) со снижением роли микоризы в азотном питании и, следовательно, во фракционировании изотопов; 2) с использованием для питания более тяжелых форм азота в луговых экосистемах. Предварительно, более тяжелый изотопный состав азота в корнях растений с эктомикоризой и эрикоидной микоризой, произрастающих на более обеспеченных доступным азотом почвах, не соответствует классическому представлению о снижении степени участия микоризы в азотном питании в этих условиях. Последующее определение изотопного состава отдельных лабильных форм азота позволит внести больше ясности в обнаруженную закономерность. Для растений с арбускулярной микоризой утяжеление изотопного состава азота от пустоши к осоковому лугу наблюдается не для всех видов. Это может свидетельствовать о разной роли микоризы в азотном питании у разных видов или о преимущественном использовании разными видами растений разных минеральных соединений азота, характеризующихся разным изотопным составом. | ||
2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Микориза и азотное питание растений в горно-тундровых экосистемах |
Результаты этапа: Интенсивность арбускулярной микоризной инфекции у изученных видов трав варьирует от 0 до 70%, изменяясь как между отдельными видами, так и у одного вида при произрастании в разных условиях. Преимущественно не образующий в природе микоризу вид Carex bigelowii не образует арбускулярную микоризу в сообществах горной тундры, однако в корнях встречается темный септированный мицелий, инфицирование которым достигает 28%. Интенсивность микоризации у злаков в целом меньше, чем у разнотравья. При этом для всех видов, кроме наименее микоризованного Juncus trifidus, интенсивность микоризной инфекции уменьшается от пустоши к луговым сообществам: у злаков с 50-60% до 34-36%, у разнотравья с 60-70% до 45-51%. Поверхностные органогенные горизонты изученных почв характеризуются высокими концентрациями С (1015-3991 мг/кг) и N (78-375 мг/кг) микробной биомассы, наименьшие концентрации которых характерны для почв пустошей. Верхние минеральные горизонты почв содержат в 5-20 раз меньше С и N микробной биомассы. Больше всего микробных С и N содержится в почве злакового луга. Соотношение С и N в микробной биомассе в разных почвах возрастает от почв пустошей (10,8-12,8) к почвам лугов (8,6-9,3), что хорошо соотносится с обогащенностью почв лабильными соединениями азота. В соответствии с меньшими концентрациями аммонийного и нитратного азота и углерода и азота микробной биомассы в почвах пустошей, активности аммонификации и нитрификации в них составляют всего 0,21-0,55 мг N/кг в сутки для аммонификации и 0,07-0,36 мг N/кг в сутки для нитрификации. Почвы же луговых сообществ характеризуются на 1-2 порядка большими активностями аммонификации и нитрификации. При этом активности нитрификации в этих почвах превышают активности аммонификации в 2-3 раза. Определение изотопного состава общего азота почвы и азота разных лабильных форм показало, что разные пулы азота имеют разный изотопный состав, а также один и тот же пул может различаться по изотопному составу в разных почвах. Полученные результаты могут отчасти объяснять формирование разного изотопного состава растений в разных экосистемах без учета возможной фракционирующей изотопы роли микоризы. Так, в почвах пустошей более легкий изотопный состав аммонийного азота соответствует более легкому азоту растений (тяжелый же лабильный органический азот, вероятно, активно фракционируется между грибами и растениями). Более тяжелый аммонийный азот, преобладающий в почвах лугов, может быть ответственен за формирование более тяжелого азота растений. Концентрация эргостерола в корнях растений горно-тундровых экосистем сильно варьирует, как между разными видами, так и у одного вида при произрастании в разных условиях. Общий диапазон варьирования составил от 3 до 390 мкг/г. В целом, концентрации эргостерола были больше у растений пустошей в сравнении с растениями лугов. Так, средняя концентрация в корнях растений КЛП, КП, ЗЛ и ОЛ составила 155, 139, 55 и 30 мкг/г соответственно. Растения с эрикоидной микоризой и эктомикоризой, в целом, демонстрируют положительную взаимосвязь между концентрацией эргостерола в корнях и фракционированием 15N между корнями и листьями. У растений с арбускулярной микоризой, в целом, взаимосвязь между концентрацией эргостерола в корнях и фракционированием 15N между корнями и листьями отсутствует, но для многих индивидуальных видов она хорошо выражена. Такое несоответствие объясняется тем, что заметное фракционирование 15N у разных видов происходит при принципиально разном содержании эргостерола. Так, у Bartsia alpina и Nardus stricta – при 190-230 мкг/г, а у Solidago virgaurea и Gnaphalium norvegicum – при 9-20 мкг/г. Полученные результаты свидетельствуют о возможности использования концентрации эргостерола в корнях растений горно-тундровых экосистем Хибин для характеристики обилия разных типов микоризы и оценки ее роли во фракционировании изотопов азота при азотном питании растений, хотя и с определенными ограничениями. | ||
3 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Микориза и азотное питание растений в горно-тундровых экосистемах |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".