Informative Value of Microbiological and Biochemical Parameters for Soil Monitoring in Organic Farming

Authors

  • Valentina I. Kulagina Research Institute for Problems of Ecоlogy and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences
  • Lutsia M. Sungatullina Research Institute for Problems of Ecоlogy and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences
  • Stanislav S. Ryazanov
  • Rifgat R. Shagidullin Research Institute for Problems of Ecоlogy and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences
  • Anita A. Andreeva Research Institute for Problems of Ecоlogy and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences

DOI:

https://doi.org/10.52575/2712-7443-2021-45-4-459-470

Keywords:

land monitoring, soil, organic farming, enzymatic activity, number of microorganisms

Abstract

Organic farming is designed not only to provide the population with healthy food, but also to improve the fertility and ecological and biological state of soils. In this regard, monitoring of the ecological and biological state of soils intended for organic agricultural production is becoming more and more important. At the same time, parameters and criteria that make it possible to track changes in the ecological and biological state of soils during the transition from traditional farming to organic farming have not yet been studied enough. The aim of the work is to check the information content of the biochemical and microbiological parameters of soils, as well as the integral indicator calculated on their basis, when identifying differences between fields with organic, traditional farming and background plots. The study was carried out on gray forest soils in the Republic of Tatarstan. The informativeness of microbiological and biochemical parameters was determined by the value of the correlation coefficient of each studied parameter with the level of anthropogenic load in the series: soils of background plots – soils of organic fields – soils of fields with traditional farming. Also, the informativeness of the integral indicator of the soils biological activity, calculated by 3–5 parameters, was determined. As a result of the study, it was found that the informativeness of the parameters differed for soil samples taken in June and September 2020. A significant correlation with changes in anthropogenic load at least in one of the seasons of the year was observed for five parameters: the abundance of bacteria of the genus Azotobacter, the number of micromycetes, the activity of the enzymes catalase, invertase and urease. The optimal set of parameters for calculating the integral indicator of the ecological and biological state of soils, if we consider its informativeness and stability by seasons, is a combination of four parameters: the abundance of bacteria of the genus Azotobacter, the activity of the enzymes invertase, catalase, and urease.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

Valentina I. Kulagina, Research Institute for Problems of Ecоlogy and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences

candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Head. Laboratory of Soil Ecology of the Institute of Ecology and Subsoil Use of the Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Kazan, Russia

Lutsia M. Sungatullina, Research Institute for Problems of Ecоlogy and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences

senior researcher of the Laboratory of Soil Ecology of the Institute of Ecology and Subsoil Use of the Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Kazan, Russia

Stanislav S. Ryazanov

candidate of Biological Sciences, senior researcher of the Laboratory of Soil Ecology of the Institute of Ecology and Subsoil Use of the Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Kazan, Russia

Rifgat R. Shagidullin, Research Institute for Problems of Ecоlogy and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences

doctor of Chemistry, Corresponding Member of the Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Director of the Institute of Ecology and Subsoil Use of the Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Kazan, Russia

Anita A. Andreeva, Research Institute for Problems of Ecоlogy and Mineral Wealth Use of Tatarstan Academy of Sciences

junior researcher of the Laboratory of Soil Ecology of the Institute of Ecology and Subsoil Use of the Academy of Sciences of the Republic of Tatarstan, Kazan, Russia

References

Атлас Республики Татарстан. 2005. М., ПКО «Картография», 211 с.

Вольф В.Г. 1966. Статистическая обработка опытных данных. М., Колос, 254 с.

ГОСТ 33980-2016. Продукция органического производства. Правила производства, переработки, маркировки и реализации. Дата введения 01.01.2018.

Методы почвенной микробиологии и биохимии. 1991. Под ред. Д.Г. Звягинцева. М., Изд-во МГУ, 304 с.

Абдуллаева Р.З. 2018. Ферментативная активность как один из факторов биологического потенциала почвы. Вестник Донского государственного аграрного университета, 2–1 (28): 65–71.

Газиев М.А., Турдалиев А.Т., Низомитдинова М.Ш.К., Шодмонов У.Б.У. 2019. Роль органических и минеральных удобрений в развитии физиологических групп микроорганизмов в системе севооборота. Современные фундаментальные и прикладные исследования, 2 (33): 9–12.

Гурнович Т.Г., Петров Н.Р., Ульянов А.В. 2019. Мировые тенденции и перспективы развития рынка органических продуктов в России. Вектор экономики, 10. Электронный ресурс. URL: http://www.vectoreconomy.ru/images/publications/2019/10/regionaleconomy/ Gurnovich_ Petrov_Ulyanov.pdf (дата обращения: 30 мая 2021).

Девятова Т.А. 2005. Биоэкологические принципы мониторинга и диагностики загрязнения почв. Вестник Воронежского Государственного Университета. Серия: Химия. Биология. Фармация, 1: 105–106.

Забелина О.Н. 2014. Оценка экологического состояния почвы городских рекреационных территорий на основании показателей биологической активности (на примере г. Владимира). Дис. … канд. биол. наук. Владимир, 146 с.

Звягинцев Д.Г. 1978. Биологическая активность почв и шкалы для оценки некоторых ее показателей. Почвоведение, 6: 48‒54.

Зинченко М.К., Зинченко С.И., Борин А.А., Камнева О.П. 2017а. Ферментативная активность аграрных почв Верхневолжья. Современные проблемы науки и образования, 3. Электронный ресурс. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=26458 (дата обращения: 30 мая 2021).

Зинченко М.К., Федулова И.Д., Шаркевич В.В. 2017б. Распространение диазотрофных микроорганизмов в агроландшафтах серой лесной почвы. Владимирский земледелец, 2 (80): 11‒14.

Игнашев, Н.Е., Рыжих Л.Ю. 2020. Влияние систем земледелия на обилие аэробной азотфиксирующей микробиоты. Российский журнал прикладной экологии, 1: 30‒32.

Казеев К.Ш., Колесников С.И. 2012. Биодиагностика почв: методология и методы исследований. Ростов-на-Дону, Изд-во Южного федерального университета, 260 с.

Казеев К.Ш., Колесников С.И., Вальков В.Ф. 2003. Биологическая диагностика и индикация почв: методология и методы исследований. Ростов-на-Дону, Изд-во РГУ, 204 с.

Кулагина В.И., Сунгатуллина Л.М., Рязанов С.С., Хайруллина А.М., Шагидуллин Р.Р., Рупова Э.Х. 2021. Проверка набора параметров для интегральной оценки эколого-биологического состояния почв при органическом земледелии. Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия, 7 (73): 90‒102. DOI: 10.37279/2413-1725-2021-7-1-90-102.

Хазиев Ф.Х. 2005. Методы почвенной энзимологии. М., Наука, 192 с.

Щербакова Т.А. 1968. К методике определения активности инвертазы и амилазы в почве. Сборник докладов по ферментам почвы. Минск, 453–455.

Churkina G., Kunanbayev K., Akhmetova G. 2012. The taxonomic composition of soil microorganisms in the ecosystems of southern chernozems of Northern Kazakhstan. Applied Innovations and Technologies, 8 (3): 13–19.


Abstract views: 121

Share

Published

2022-02-07

How to Cite

Kulagina, V. I., Sungatullina, L. M., Ryazanov, S. S., Shagidullin, R. R., & Andreeva, A. A. (2022). Informative Value of Microbiological and Biochemical Parameters for Soil Monitoring in Organic Farming. Regional Geosystems, 45(4), 459-470. https://doi.org/10.52575/2712-7443-2021-45-4-459-470

Issue

Section

Earth Sciences

Most read articles by the same author(s)