Вплив мохового покриву на вміст мінеральних сполук нітрогену залежно від мікрокліматичних та едафічних чинників середовища у лісових екосистемах Українського Розточчя
DOI:
https://doi.org/10.32999/ksu1990-553X/2025-21-4-4Ключові слова:
мох Atrichum undulatum, NH4 + та NO3 –, водно-термічний режим, величина рНАнотація
Встановлено відмінності вмісту мінеральних форм N під мохом Atrichum undulatum (залежно від його місцевиростань у лісових екосистемах. Виявлено, що влітку на ділянках старовікового лісу у сприятливіших мікроумовах ґрунту кількість NH4 + та NO3 – під мохом була більшою, порівняно із ділянками вирубки та рекреації, що, ймовірно, зумовлено активнішими фіксацією й обміном N за участі мікробіоти та вимиванням мінеральних сполук із бурої частини дернини. Встановлено, що на усіх ділянках лісових екосистем вміст NH4 + під мохом був більшим, аніж у незадернованому ґрунті. Втім кількість NO3 – під дернинами на заповідній території (19,5±0,6 мг/кг с. ґ.) та у зоні рекреації (17,1±0,5 мг/кг с. ґ.) була меншою, ніж без рослин (20,3±0,7 мг/кг с. ґ. та 18,7±0,8 мг/кг с. ґ. відповідно), що, ймовірно, свідчить про активніше його поглинання гаметофітом за вищого, ніж на вирубці, вологозабезпечення ґрунту. Визначено, що у ксероморфних умовах вирубки екстремальні показники інсоляції та водно-термічного режиму поверхневого шару ґрунту спричинили значне зменшення вмісту NH4 + та NO3 – у незадернованому субстраті. Під дерниною у зоні вирубки температура була нижчою, а вологість вищою, що і сприяло функціональній активності мікробіоти та збільшенню кількості мінеральних сполук N. Рівень рН під мохом було кислішим, порівняно із незадернованим ґрунтом, та, ймовірно, створювало оптимальні умови для фіксації та мінералізації N, що зумовлювало більшу кількість, зокрема NH4 +. Мабуть, дія екологічних чинників на вміст NH4 + та NO3 – загалом мала комплексний характер: впливали як показники значення рН, так і гідротермічного режиму мікросередовища.
Посилання
Bonan, G.B. & Shugart, H.H. (1989). Environmental-Factors and Ecological Processes in Boreal Forests. Annual Review of Ecology, Evolution and Systematics 20: 1–28. http://dx.doi.org/10.1146/annurev.es.20.110189.000245
Chapin, D.M. & Bledsoe, C.S. (1992). Nitrogen fixation in Arctic plant communities. In: Chapin, F.S., Jeffries, R.L., Reynolds, J.F., Shaver, G.R., Svoboda, J. (eds.). Arctic Ecosystems in a Changing Climate: an Ecophysiological Perspective. San Diego: Academic Press, 301–319.
Cui, X. & Song, J. (2007). Soil NH4 +/NO3 − nitrogen characteristics in primary forests and the adaptability of some coniferous species. Frontiers of Forestry in China 2(1): 1-10. https://doi.org/10.1007/s11461-007-0001-8
Custos, J-M., Moyne, C. & Sterckeman, T. (2020). How root nutrient uptake affects rhizosphere pH: a modelling study. Geoderma 369: 114314. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2020.114314
Cytryn, E., Levkovitch, I., Negreanu, Ya., Dowd, S., Frenk, S. & Silber, A. (2012). Impact of short-term acidification on nitrification and nitrifying bacterial community dynamics in soilless cultivation media. Applied and Environmental Microbiology 78 (18): 6576–6582. https://doi.org/10.1128/AEM.01545-12
De Boer, W. & Kowalchuk, G.A. (2001). Nitrification in acid soils: micro-organisms and mechanisms. Soil Biology and Biochemistry 33 (7–8): 853–866. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(00)00247-9
Diáková, K., Biasi, Ch., Čapek, Р., Martikainen, P.J., Marushchak, M.E. Patova, E.N. & Šantrůčková, H. (2016). Variation in N2 fixation in subarctic tundra in relation to landscape position and nitrogen pools and fluxes. Journal Arctic, Antarctic, and Alpine Research 48 (1): 111–125. https://doi.org/10.1657/AAAR0014-064
Eldridge, D.J., Guirado, E., Reich, P.B., Ochoa-Hueso, R., Berdugo, M., Sáez-Sandino, T., Blanco-Pastor, J.L., Tedersoo, L., Plaza, C., Ding, J., Sun, W., Mamet, S., Cui, H., He, J.Z., Hu, H.W., Sokoya, B., Abades, S., Alfaro, F., Bamigboye, A.R., Bastida, F., Durán, J., Gaitan, J.J., Guerra, C.A., Grebenc, T., Illán, J.G., Liu, Y.R., Makhalanyane, T.P., Mallen-Cooper, M., Molina-Montenegro, M.A., Moreno, J.L., Nahberger, T.U., Peñaloza-Bojacá, G.F., Picó, S., Rey, A., Rodríguez, A., Siebe, C., Teixido, A.L., Torres-Díaz, C., Trivedi, P., Wang, J., Wang, L., Wang, J., Yang, T., Zaady, E., Zhou, X., Zhou, X.Q., Zhou, G., Liu, S. & Delgado-Baquerizo, M. (2023). The global contribution of soil mosses to ecosystem services. Journal Nature Geoscienc 16 (5): 430–438. https://doi.org/10.1038/s41561-023-01170-x
Glime, J.M. (2006). Bryophyte Ecology. Vol. 1. Physiological Ecology. Sponsored by Michigan Technological University (MTU), Botanical Society of America (BSA), International Association of Bryologists (IAB). published online at http://www.bryoecol.mtu.edu/.
Glime, J.M. (2017). Nutrient Relations: Nitrogen. Chapt. 8-3. In: Glime, J.M. Bryophyte Ecology 1. Physiological 8-3-1 Ecology. Ebook sponsored by Michigan Technological University and the International Association of Bryologists. Last updated 17 July 2020 and available at http://digitalcommons.mtu.edu/bryophyte-ecology/
Glime, J.M. (2019). Bryophyte ecology. Physiological ecology 1. E-book sponsored by Michigan Technological University and the International Association of Bryologists. Website: http://digitalcommons.mtu.edu/bryophyte-ecology1
Glime, J.M. (2024). Roles of bryophytes in forest sustainability–positive or negative? Sustainability 16 (6): 2359. https://doi.org/10.3390/su16062359
Gornall, J.L., Jónsdóttir, I.S., Woodin, S.J. & van Der Wal, R. (2007). Arctic mosses govern below‐ground environment and ecosystem processes. Oecologia 153: 931–941. https://doi.org/10.1007/s00442-007-0785-0
Hawkins, B.J., May, E. & Robbins, S. (2017). Nitrate and ammonium uptake in 21 common species of moss from Vancouver Island, British Columbia. Botany 96 (3): 201–208. https://doi.org/10.1139/cjb-2017-0154
He, T., Wu, Q., Ding, Ch., Chen, M. & Zhang, M. (2021). Hydroxylamine and nitrite are removed effectively by Streptomyces mediolani strain EM-B2. Ecotoxicology and Environmental Safety 224 (22): 112693. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021.112693
Hu, R., Wang, X., Pan, Y., Zhang, Ya. & Zhang, H. (2014). The response mechanisms of soil N mineralization under biological soil crusts to temperature and moisture in temperate desert regions. European Journal of Soil Biology 62: 66–73. https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2014.02.008
Karpinets, L., Lobachevska, O. & Baranov, V. (2014). The influence of the bryophytes on the content of macroelements and organic carbon in technozems of the dumps of the Chervonohrad mining industrial complex. The Bulletin of Kharkiv National Agrarian University. Series Biology 3: 52–58. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vkhnau_biol_2014_3_9. (in Ukrainian)
Karpinets, L., Lobachevska, O., Baranov, V., Diakiv, S. & Hnatush, S. (2017). Total content of nitrogen and heavy metals in the mosses gametophyte and in upper layer of technogenic substrates of the mine dumps. Studia Biologica 11 (1): 101–108. http://dx.doi.org/10.30970/sbi.1101.521 (in Ukrainian)
Karpinets, L. & Lobachevska, O. (2024). Peculiarity of the changes of nitrogen ammonium and nitrate forms content in moss turfs and in the soil under them depending on the local growth environmental conditions in the forest ecosystems. Visnyk of the Lviv University. Series Biology 93: 18–28. http://dx.doi.org/10.30970/vlubs.2024.93.03 (in Ukrainian)
Karpinets, L.I. & Lobachevska, O.V. (2025). Seasonal dynamics of the nitrogen mineral forms content in the shoots of the moss Atrichum undulatum (Hedw.) P. Beauv. depending on conditions of the Ukrainian Roztochchіa forest ecosystems. State Museum of Natural History 41: 75–86. https://doi.org/10.36885/nzdpm.2025.41.75-86 (in Ukrainian)
Koranda, M. & Michelsen, A. (2021). Mosses reduce soil nitrogen availability in a subarctic birch forest via effects on soil thermal regime and sequestration of deposited nitrogen. Journal of Ecology 109 (3): 1424–1438. https://doi.org/10.1111/1365-2745.13567
Kyyak, N.Ya. (2016). Role of the bryophyte cover in accumulation of organic carbon and biogenic elements in technogenic substrate on the territory of sulfur deposit. Studia Biologica 10 (3–4): 71–82. http://nbuv.gov.ua/UJRN/bist_2016_10_3-4_8 (in Ukrainian)
Kyyak, N.Y., Lobachevska, O.V., Rabyk, I.V. & Kyyak, V.H. (2020). Role of the bryophytes in substrate revitalization on a post-technogenic salinized territory. Biosystems Diversity 28 (4): 419–425. https://doi.org/10.15421/012054 (in Ukrainian)
Lindo, Z. & Griffith, D.A. (2017). Elevated atmospheric CO2 and warming stimulates growth and nitrogen fixation in a common forest floor cyanobacterium under axenic conditions. Forests 8 (3): 73. https://doi.org/10.3390/f8030073
Liu, X., Wang, Z., Li, X., Rousk, K. & Bao, W. (2020). High nitrogen resorption efficiency of forest mosses. Annals of Botany 125 (4): 557–563. https://doi.org/10.1093/aob/mcz199
Lobachevska, O.V., Rabyk, I.V. & Karpinets, L.I. (2023). Epigeic bryophytes of the forest ecosystems, peculiarities of their water exchange and productivity depending on the ecological locality conditions. Chornomorski Botanical Journal 19 (2): 187–199. https://doi.org/10.32999/ksu1990-553X/2023-19-2-3 (in Ukrainian)
Lobachevska, O. & Karpinets, L. (2024). Water exchange of the forest ecosystems epigeic bryophytes depending on changes of the structural and functional organization of their turfs and the influence of the local growth environmental conditions. Studia Biologica 18 (2): 139–156. https://doi.org/10.30970/sbi.1802.766 (in Ukrainian)
Michelsen, A. (2012). Moss-specific changes in nitrogen fixation following twodecades of warming, shading, and fertilizer addition. Plant Ecology 213: 695–706. https://doi.org/10.1007/s11258-012-0034-4
Nakatsubo, T. (1997). The role of bryophytes in terrestrial ecosystems with special reference to forests and volcanic deserts. Japanese Journal of Ecology 47 (1): 43–54. https://doi.org/10.18960/seitai.47.1_43
Neina, D. (2019). The role of soil pH in plant nutrition and soil remediation. Applied and Environmental Soil Science 2019 (1): e5794869. https://doi.org/10.1155/2019/5794869
Ni, G., Leung, P.M., Daebeler, A. & Greening, C. (2023). Nitrification in acidic and alkaline environments. Essays in Biochemistry 67 (4): 753–768. https://doi.org/10.1042/EBC20220194
Nikolaychuk, V.I. & Bilyk, P.P. (1997). Laboratory and practical work on soil science: a textbook. Uzhhorod: Patent, 112 р. (in Ukrainian)
Olness, A., Lopez, D., Archer, D., Cordes, J., Sweeney, C., Mattson, N., Rinke J. & Voorhees, W.B. (2001). Factors affecting microbial formation of nitrate-nitrogen in soil and their effects on fertilizer nitrogen use efficiency. Scientific World Journal 1: 122–129. https://doi.org/10.1100/tsw.2001.308
Paśmionka, I.B., Bulski, K. & Boligłowa, E. (2021). The participation of microbiota in the transformation of nitrogen compounds in the soil – a review. Agronomy 11 (5): 977. https://doi.org/10.3390/agronomy11050977
Polchyna, S.M. (1991). Metodychni rekomendatsii do laboratornykh i praktychnykh robit z gruntoznavstva. Chernivtsi: ChDU, 60 р. (in Ukrainian)
Porada, P., Ekici, A. & Beer, C. (2016). Effects of bryophyte and lichen cover on permafrost soil temperature at large scale. The Cryosphere 10: 2291–2315. https://doi.org/10.5194/tc-10-2291-2016
Siwach, A., Kaushal, S. & Baishya, R. (2021). Effect of mosses on physical and chemical properties of soil in temperate forests of Garhwal Himalayas. Journal of Tropical Ecology 37 (3): 126–135. https://doi.org/10.1017/S0266467421000249
Siwach, A., Kaushal, S., Sarma, K. & Baishya, R. (2023). Interplay of moss cover and seasonal variation regulate soil physicochemical properties and net nitrogen mineralization rates in Central Himalayas, India. Journal of Environmental Management 345: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.118839
Slate, M.L., Sullivan, B.W. & Callaway R.M. (2019). Desiccation and rehydration of mosses greatly increase resource fluxes that alter soil carbon and nitrogen cycling. Journal of Ecology 107 (4): 1767–1778. https://doi.org/10.1111/1365-2745.13162
Sponseller, R.A., Gundale, M.J., Futter, M., Ring, E. Nordin, A., Näsholm T. & Laudon H. (2016). Nitrogen dynamics in managed boreal forests: recent advances and future research directions. Ambio 45 (2): 175–187. https://doi:10.1007/s13280-015-0755-4
Tarre S. & Green M. (2004). High-rate nitrification at low pH in suspended- and attached-biomass reactors. Applied and Environmental Microbiology 70 (11): 6481–6487. https://doi.org/10.1128/AEM.70.11.6481-6487.2004
Turetsky M.R. (2003). The role of bryophytes in carbon and nitrogen cycling. Bryologist 106 (3): 395–409. https://doi.org/10.1639/05
Van Kessel, M.A.H.J., Speth, D.R., Albertsen, M., Nielsen, P.H., Op den Camp, H.J. M., Kartal, B., Jetten, M.S.M. & Lücker, S. (2015). Complete nitrification by a single microorganism. Nature 528 (7583): 555–559. https://doi.org/10.1038/nature16459
Vijayan, A., Jayadradhan, R.K.V., Pillai, D., Geetha, P.P., Joseph, V. & Sarojini, B.S.I. (2021). Nitrospira as versatile nitrifiers: taxonomy, ecophysiology, genome characteristics, growth, and metabolic diversity. Journal of Basic Microbiology 61 (2): 88–109. https://doi.org/10.1002/jobm.202000485
Virchenko V.M., & Nyporko S.O. (2022). Prodromus of sporen plants of Ukraine: bryophytes. Kyiv: Naukova Dumka, 176 p. (in Ukrainian)
Wang, J., Tu, X., Zhang, H., Cui, J., Ni, K., Chen, J., Cheng, Y, Zhang, J. & Chang, S. (2020). Effects of ammonium-based nitrogen addition on soil nitrification and nitrogen gas emissions depend on fertilizer-induced changes in pH in a tea plantation soil. Science of the Total Environment 747: 141340. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.141340
Xiao, B. & Bowker, M.A. (2020). Moss-biocrusts strongly decrease soil surface albedo, altering land-surface energy balance in a dryland ecosystem. Science of the Total Environment 741: 140425. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140425
Xiao, L., Zhang, W., Hu, P., Zhao, J. & Wang, K. (2024). Effect of moss removal on soil multifunctionality during vegetation restoration in subtropical ecosystems. Applied Soil Ecology 194: 105170. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2023.105170
Xuejiao, H., Tie, W., Xie, D., & Li, Z. (2021). Low C/N Ratios Promote Dissimilatory Nitrite Reduction to Ammonium in Pseudomonas putida Y-9 under Aerobic Conditions. Microorganisms 9 (7): 1524. https://doi.org/10.3390/microorganisms9071524
Zhang, J.B., Müller, C., Zhu, T.B., Cheng, Y. & Cai, Z.C. (2013). Heterotrophic nitrification is the predominant NO3 − production mechanism in coniferous but not broad-leaf acid forest soil in subtropical China. Biology and Fertility of Soils 49: 955–957. https://doi.org/10.1007/s00374-012-0772-4
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
