Вестник Оренбургского государственного педагогического университета. Электронный научный журнал2303-992210.32516/2303-9922.2025.55.5OtherВлияние эдафических факторов на активность ферментов почвы в подкроновом пространстве древесных растений в условиях Кемеровской областиThe influence of edaphic factors on the activity of soil enzymes in the under-tree space of woody plants in the conditions of the Kemerovo regionЦандековаОксана ЛеонидовнаTsandekovaOksana L.zandekova@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9768-3084Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry, SB RASKemerovoRussiaФедеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наукКемеровоРоссия250920253(55)68772303202520082025https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/CC BY 4.0https://www.vestospu.ru/archive/2025/articles/55/5_3_2025.html

В статье представлены результаты влияния эдафических факторов на активность гидролитических ферментов (инвертазы, протеазы, фосфатазы) почвы в подкроновом пространстве древесных видов. Объектом исследований служили почвы под кроной деревьев (Acer negundo L., Betula pendula Roth, Prunus padus L.), произрастающих в условиях нарушенных фитоценозов г. Кемерово. В исследуемых образцах выявлена сезонная динамика содержания почвенных ферментов с летним максимумом. Содержание почвенных ферментов под кроной всех исследуемых древесных видов выше на 6—9%, чем вне кроны. У образцов активность инвертазы преобладала над другими гидролазами в почве. Максимальные отличия от контроля по активности инвертазы и протеазы выявлены на площадке с участием P. padus (в среднем на 11 и 9% соответственно), по активности фосфатазы — на площадке с участием A. negundo (на 11%). Полученные данные можно использовать в мониторинговых исследованиях для оценки состояния почвенной микробиоты.

The article presents the results of the influence of edaphic factors on the activity of hydrolytic enzymes (invertase, protease, phosphatase) of the soil in the under-crown space of tree species. The object of the study was the soils under the crown of trees (Acer negundo L., Betula pendula Roth, Prunus padus L.), growing in the conditions of disturbed phytocenoses in Kemerovo. Seasonal dynamics of the content of soil enzymes with a summer maximum in the studied samples was revealed. The content of soil enzymes under the crown of all the studied tree species is 6—9% higher than outside the crown. Invertase activity prevailed over other hydrolases in the soil in the samples. The maximum differences from the control in invertase and protease activity were found in the site with P. padus (on average by 11 and 9%, respectively), and in phosphatase activity — in the site with A. negundo (by 11%). The obtained data can be used in monitoring studies to assess the state of soil microbiota.

bird cherryhydrolytic enzymesPhytomasssoilhumiditymaple ashwhite birchклен ясенелистныйбереза повислаячеремуха обыкновеннаягидролитические ферментыФитомассапочвавлажностьРабота выполнена в рамках государственного задания ФИЦ УУХ СО РАН по теме «Разработка научных основ оценки состояния и восстановления флористического разнообразия in situ и ex situ в регионах с высокой степенью деградации экосистем в результате антропогенного и техногенного воздействий» (номер государственной регистрации 124041100075-7)The work was carried out within the framework of the state assignment of the Federal Research Center of Coal and Coal Chemistry of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences on the topic “Development of scientific foundations for assessing the state and restoration of floristic diversity in situ and ex situ in regions with a high degree of ecosystem degradation as a result of anthropogenic and technogenic impacts” (state registration number 124041100075-7)1. Гродзинский А. М. Аллелопатия в жизни растений и их сообществ: Основы химического взаимодействия растений. Киев : Наукова думка, 1965. 198 с.2. Зайцева О. В., Максимова Е. В., Макурина О. Н. Динамика целлюлозоразлагающей, инвертазной и полифенолоксидазной активностей почвенной микрофлоры Самарской области // Вестник Самарского университета. Естественнонаучная серия. 2006. № 9 (49). С. 138—144.3. Звягинцев Д. Г., Бабьева И. П., Зенова Г. М. Биология почв : учеб. М. : Изд-во МГУ, 2005. 445 с.4. Казеев К. Ш., Колесников С. И., Вальков В. Ф. Биологическая диагностика и индикация почв: методология и методы исследований. Ростов-на-Дону : Изд-во РГУ, 2003. 216 с.5. Практикум по агрохимии / под ред. В. Г. Минеева. М. : МГУ, 2001. 689 с.6. Сакбаева З. И. Влияние ферментативной активности фосфатаз на экологическое состояние сероземных почв предгорий Ферганы // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 5. URL: https://s.science-education.ru/pdf/2014/5/672.pdf.7. Сорокина О. А. Влияние искусственных древесно-кустарниковых насаждений на биологическую активность почв в степях Хакасии // Лесоведение. 2023. № 1. C. 77—84. DOI: 10.31857/S0024114823010096.8. Титова В. И., Козлов А. В. Методы оценки функционирования микробоценоза почвы, участвующего в трансформации органического вещества : науч.-метод. пособие / Нижегородская сельскохозяйственная академия. Нижний Новгород, 2012. 64 с.9. Умарова А. Б., Бекетская Т. В., Железова С. В. Трансформация физических и химических свойств модельной почвы под воздействием древесной растительности // Вестник Оренбургского государственного университета. 2009. № 6 (100). С. 629—632.10. Хазиев Ф. Х. Методы почвенной энзимологии. М. : Наука, 2005. 252 с.11. Хазиев Ф. Х. Функциональная роль ферментов в почвенных процессах // Вестник Академии наук Республики Башкортостан. 2015. Т. 20, № 2 (78). С. 14—24.12. Хежева Ф. В., Улигова Т. С., Темботов Р. Х. Оценка ферментативной активности черноземов естественных биоценозов степной зоны и лесостепного пояса Центрального Кавказа // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12, № 1 (4). С. 1075—1078.13. Цандекова О. Л., Макеева Н. А. Оценка биологической активности почвы в луговых фитоценозах с участием клена ясенелистного // Труды Карельского научного центра РАН. 2024, № 3. С. 41—50. DOI: 10.17076/eco1820.14. Цандекова О. Л., Уфимцев В. И. Ферментативная активность почвы под насаждениями клена ясенелистного в условиях пойменных лесных биогеоценозов // Лесоведение. 2021. № 4. С. 437—445. DOI: 10.31857/S0024114821040112.15. Baldrian P., Merhautová V., Petránková M., Cajthaml T., Šnajdr J. Distribution of microbial biomass and activity of extracellular enzymes in a hardwood forest soil reflect soil moisture content // Applied Soil Ecology. 2010. Vol. 46. P. 177—182. DOI: 10.1016/j.apsoil.2010.08.013.16. Boerner R. E. J., Brinkman J. A., Smith A. Seasonal variations in enzyme activity and organic carbon in soil of a burned and unburned hardwood forest // Soil Biology and Biochemistry. 2005. Vol. 37. P. 1419—1426. DOI: 10.1016/j.soilbio.2004.12.012.17. Cotrufo F. M., Soong J. L., Horton A. J., Campbell E. E., Haddix M. L., Wall D. H., Parton W. J. Formation of Soil Organic Matter via Biochemical and Physical Pathways of Litter Mass Loss // Nature Geoscience. 2015. Vol. 8, N 10. P. 776—779. DOI: 10.1038/ngeo2520.18. Hu R., Wang X., Zhang Ya., Shi W., Chen N. Insight into the influence of sand-stabilizing shrubs on soil enzyme activity in a temperate desert // Catena. 2016. Vol. 137. P. 526—535. DOI: 10.1016/j.catena.2015.10.022.19. Li J., Tang X., Awasthi M. К., Wu F., Ha S., Ma J., Sun X., He Ch. Dynamics of soil microbial biomass and enzyme activities along a chronosequence of desertified land revegetation // Ecological Engineering. 2018. Vol. 111. P. 22—30. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2017.11.006.20. Ling A., Fuzhong W., Xuebo F., Ying Y., Yu Zh., Xiaping Zh., Jingjing Zh., Xiangyin N. Different effects of litter and root inputs on soil enzyme activities in terrestrial ecosystems // Applied Soil Ecology. 2023. Vol. 183. Art. 104764. DOI: 10.1016/j.apsoil.2022.104764.21. Mao B., Cui T., Su T., Xu Q., Lu F., Su H., Zhang J., Xiao Sh. Mixed-litter effects of fresh leaf semi-decomposed litter and fine root on soil enzyme activity and microbial community in an evergreen broadleaf karst forest in southwest China // Frontiers in Plant Science. 2022. Vol. 13. Art. 1065807. DOI: 10.3389/fpls.2022.1065807.22. Moghimian N., Hosseini S. M., Kooch Ya., Darki B. Z. Impacts of changes in land use/cover on soil microbial and enzyme activities // Catena. 2017. Vol. 157. P. 407—414. DOI: 10.1016/j.catena.2017.06.003.23. Porté A. J., Lamarque L. J., Lortie C. J., Michalet R., Delzon S. Invasive Acer negundo outperforms native species in non-limiting resource environments due to its higher phenotypic plasticity // BMC Ecology. 2011. Vol. 11, N 1. P. 11—28. DOI: 10.1186/1472-6785-11-28.24. Saccone P., Pagès J. P., Girel J., Brun J. J., Michalet R. Acer negundo invasion along a successional gradient: early direct facilitation by native pioneers and late indirect facilitation by conspecifics // New Phytologist. 2010. Vol. 187. P. 831—842. DOI: 10.1111/j.1469-8137.2010.03289.25. Staszel-Szlachta K., Lasota J., Szlachta A., Blonska E. The impact of root systems and their exudates in different tree species on soil properties and microorganisms in a temperate forest ecosystem // BMC Plant Biology. 2024. Vol. 24. Art. 45. DOI: 10.1186/s12870-024-04724-2.26. Tomar U., Baishya R. Seasonality and moisture regime control soil respiration, enzyme activities, and soil microbial biomass carbon in a semi-arid forest of Delhi, India // Ecological Processes. 2020. Vol. 9. Art. 50. DOI: 10.1186/s13717-020-00252-7.27. Yu P., Tang X., Zhang A., Fan G., Liu Sh. Responses of soil specific enzyme activities to short-term land use conversions in a salt-affected region, northeastern China // Science of The Total Environment. 2019. Vol. 687. P. 939—945. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.06.171.1. Grodzinskii A. M. Allelopatiya v zhizni rastenii i ikh soobshchestv: Osnovy khimicheskogo vzaimodeistviya rastenii [Allelopathy in the life of plants and their communities: Fundamentals of chemical interaction of plants]. Kiev, Naukova dumka Publ., 1965. 198 p. (In Russian)2. Zaitseva O. V., Maksimova E. V., Makurina O. N. Dinamika tsellyulozorazlagayushchei, invertaznoi i polifenoloksidaznoi aktivnostei pochvennoi mikroflory Samarskoi oblasti [Dynamics of cellulose-decomposing, invertase and polyphenoloxidase activities of soil microflora of the Samara region]. Vestnik Samarskogo universiteta. Estestvennonauchnaya seriya — Vestnik of Samara University. Natural Science Series, 2006, no. 9 (49), pp. 138—144. (In Russian)3. Zvyagintsev D. G., Bab’eva I. P., Zenova G. M. Biologiya pochv : ucheb. [Soil biology: study guide]. Moscow, MGU Publ., 2005. 445 p. (In Russian)4. Kazeev K. Sh., Kolesnikov S. I., Val’kov V. F. Biologicheskaya diagnostika i indikatsiya pochv: metodologiya i metody issledovanii [Biological diagnostics and indication of soils: methodology and research methods]. Rostov-on-Don, RGU Publ., 2003. 216 p. (In Russian)5. Praktikum po agrokhimii [Agrochemistry Workshop]. Moscow, MGU Publ., 2001. 689 p. (In Russian)6. Sakbaeva Z. I. Vliyanie fermentativnoi aktivnosti fosfataz na ekologicheskoe sostoyanie serozemnykh pochv predgorii Fergany [The influence of phosphatase enzyme activity on the ecological condition of sierozem soils of Fergana foothills]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya — Modern Problems of Science and Education, 2014, no. 5. Available at: https://s.science-education.ru/pdf/2014/5/672.pdf. (In Russian)7. Sorokina O. A. Vliyanie iskusstvennykh drevesno-kustarnikovykh nasazhdenii na biologicheskuyu aktivnost’ pochv v stepyakh Khakasii [Artificial forest stands’ impact on soils’ biological activity in Khakassia steppes]. Lesovedenie — Russian Journal of Forest Science, 2023, no. 1, pp. 77—84. DOI: 10.31857/S0024114823010096. (In Russian)8. Titova V. I., Kozlov A. V. Metody otsenki funktsionirovaniya mikrobotsenoza pochvy, uchastvuyushchego v transformatsii organicheskogo veshchestva: nauch.-metod. posobie [Methods for assessing the functioning of soil microbiocenosis involved in the transformation of organic matter: scientific and methodological manual]. Nizhnii Novgorod, 2012. 64 p. (In Russian)9. Umarova A. B., Beketskaya T. V., Zhelezova S. V. Transformatsiya fizicheskikh i khimicheskikh svoistv model’noi pochvy pod vozdeistviem drevesnoi rastitel’nosti [Transformation of physical and chemical features of model soil under the influence of lignose]. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta — Vestnik of the Orenburg State University, 2009, no. 6 (100), pp. 629—632. (In Russian)10. Khaziev F. Kh. Metody pochvennoi enzimologii [Methods of soil enzymology]. Moscow, Nauka Publ., 2005. 252 p. (In Russian)11. Khaziev F. Kh. Funktsional’naya rol’ fermentov v pochvennykh protsessakh [Functional role of enzymes in soil processes]. Vestnik Akademii nauk Respubliki Bashkortostan — The Herald of the ASRB, 2015, vol. 20, no. 2 (78), pp. 14—24. (In Russian)12. Khezheva F. V., Uligova T. S., Tembotov R. Kh. Otsenka fermentativnoi aktivnosti chernozemov estestvennykh biotsenozov stepnoi zony i lesostepnogo poyasa Tsentral’nogo Kavkaza [Estimation of black earth fermentation activity of natural biocoenosis of steppe zone and forest-steppe zone of Central Caucasus]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk — Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2010, vol. 12, no. 1 (4), pp. 1075—1078. (In Russian)13. Tsandekova O. L., Makeeva N. A. Otsenka biologicheskoi aktivnosti pochvy v lugovykh fitotsenozakh s uchastiem klena yasenelistnogo [Assessment of the biological activity of soil in meadow plant communities comprising ash-leafed maple]. Trudy Karel’skogo nauchnogo tsentra RAN — Transactions of the Karelian Research Centre of the Russian Academy of Sciences. Ecological Studies, 2024, no. 3, pp. 41—50. DOI: 10.17076/eco1820.14. Tsandekova O. L., Ufimtsev V. I. Fermentativnaya aktivnost’ pochvy pod nasazhdeniyami klena yasenelistnogo v usloviyakh poimennykh lesnykh biogeotsenozov [Soils’ enzymatic activity under the boxelder maple in floodland forest biogeocenoses]. Lesovedenie — Russian Journal of Forest Science, 2021, no. 4, pp. 437—445. DOI: 10.31857/S0024114821040112. (In Russian)15. Baldrian P., Merhautová V., Petránková M., Cajthaml T., Šnajdr J. Distribution of microbial biomass and activity of extracellular enzymes in a hardwood forest soil reflect soil moisture content. Applied Soil Ecology, 2010, vol. 46, pp. 177—182. DOI: 10.1016/j.apsoil.2010.08.013.16. Boerner R. E. J., Brinkman J. A., Smith A. Seasonal variations in enzyme activity and organic carbon in soil of a burned and unburned hardwood forest. Soil Biology and Biochemistry, 2005, vol. 37, pp. 1419—1426. DOI: 10.1016/j.soilbio.2004.12.012.17. Cotrufo F. M., Soong J. L., Horton A. J., Campbell E. E., Haddix M. L., Wall D. H., Parton W. J. Formation of Soil Organic Matter via Biochemical and Physical Pathways of Litter Mass Loss. Nature Geoscience, 2015, vol. 8, no. 10, pp. 776—779. DOI: 10.1038/ngeo2520.18. Hu R., Wang X., Zhang Ya., Shi W., Chen N. Insight into the influence of sand-stabilizing shrubs on soil enzyme activity in a temperate desert. Catena, 2016, vol. 137, pp. 526—535. DOI: 10.1016/j.catena.2015.10.022.19. Li J., Tang X., Awasthi M. К., Wu F., Ha S., Ma J., Sun X., He Ch. Dynamics of soil microbial biomass and enzyme activities along a chronosequence of desertified land revegetation. Ecological Engineering, 2018, vol. 111, pp. 22—30. DOI: 10.1016/j.ecoleng.2017.11.006.20. Ling A., Fuzhong W., Xuebo F., Ying Y., Yu Zh., Xiaping Zh., Jingjing Zh., Xiangyin N. Different effects of litter and root inputs on soil enzyme activities in terrestrial ecosystems. Applied Soil Ecology, 2023, vol. 183, art. 104764. DOI: 10.1016/j.apsoil.2022.104764.21. Mao B., Cui T., Su T., Xu Q., Lu F., Su H., Zhang J., Xiao Sh. Mixed-litter effects of fresh leaf semi-decomposed litter and fine root on soil enzyme activity and microbial community in an evergreen broadleaf karst forest in southwest China. Frontiers in Plant Science, 2022, vol. 13, art. 1065807. DOI: 10.3389/fpls.2022.1065807.22. Moghimian N., Hosseini S. M., Kooch Ya., Darki B. Z. Impacts of changes in land use/cover on soil microbial and enzyme activities. Catena, 2017, vol. 157, pp. 407—414. DOI: 10.1016/j.catena.2017.06.003.23. Porté A. J., Lamarque L. J., Lortie C. J., Michalet R., Delzon S. Invasive Acer negundo outperforms native species in non-limiting resource environments due to its higher phenotypic plasticity. BMC Ecology, 2011, vol. 11, no. 1, pp. 11—28. DOI: 10.1186/1472-6785-11-28.24. Saccone P., Pagès J. P., Girel J., Brun J. J., Michalet R. Acer negundo invasion along a successional gradient: early direct facilitation by native pioneers and late indirect facilitation by conspecifics. New Phytologist, 2010, vol. 187, pp. 831—842. DOI: 10.1111/j.1469-8137.2010.03289.25. Staszel-Szlachta K., Lasota J., Szlachta A., Blonska E. The impact of root systems and their exudates in different tree species on soil properties and microorganisms in a temperate forest ecosystem. BMC Plant Biology, 2024, vol. 24, art. 45. DOI: 10.1186/s12870-024-04724-2.26. Tomar U., Baishya R. Seasonality and moisture regime control soil respiration, enzyme activities, and soil microbial biomass carbon in a semi-arid forest of Delhi, India. Ecological Processes, 2020, vol. 9, art. 50. DOI: 10.1186/s13717-020-00252-7.27. Yu P., Tang X., Zhang A., Fan G., Liu Sh. Responses of soil specific enzyme activities to short-term land use conversions in a salt-affected region, northeastern China. Science of The Total Environment, 2019, vol. 687, pp. 939—945. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.06.171.