Почвоведение, 2023, № 5, стр. 664-675

ВВЕДЕНИЕ

Определение микробной двухцепочечной ДНК (дцДНК) является альтернативным методом исследования почвенной микробной биомассы при наличии условий, ограничивающих применение других методов. В отличие от методов, основанных на определении непрямых показателей, ДНК-метод позволяет оценивать микробную биомассу, измеряя непосредственное количество базового клеточного компонента, универсального для всех живых организмов [33].

Одним из традиционных методов определения микробной биомассы в почвах является метод субстрат-индуцированного дыхания (СИД) [6]. Его преимущества – высокая воспроизводимость, чувствительность, относительно невысокие время- и трудозатратность. Метод лишен некоторых недостатков других способов определения микробной биомассы в почвах. Например, для методов прямой микроскопии таковыми являются высокая субъективность исследователя, для метода фумигации–экстракции – высокая трудозатратность, существенное влияние растительных остатков [29] и потенциальные риски для здоровья человека в случае выброса паров хлороформа. Метод СИД имеет существенные ограничения: не применим для почв с сильнокислой (рН < 2.5) и сильнощелочной реакцией среды (рН > 8.5) [9]. Поэтому необходимо привлечение новых молекулярно-генетических методов для оценки микробной биомассы в почвах, различающихся по физико-химическим свойствам, и лишенных недостатков традиционных методов.

При исследовании широкого ряда почв показано, что суммарный вклад растений, бактерий и грибов не превышал 50% от всей выделенной дцДНК, доля растительной дцДНК составила 2.6%, на бактериальную и грибную дцДНК приходилось 22.2 и 46.5% соответственно [16]. Определение концентрации дцДНК в почве может быть надежным методом исследования именно микробной биомассы в почве.

Во многих исследованиях показана тесная взаимосвязь количества почвенной ДНК и микробной биомассы [7, 10, 25, 33], но в ряде работ выявлено отсутствие взаимосвязи [19, 24, 27], что связано со следующими ограничениями:

– отсутствие единого подхода к выделению дцДНК. Различные коммерческие наборы для выделения почвенной ДНК обладают различной эффективностью экстракции [18];

– различия эффективности экстракции ДНК в зависимости от почвенных характеристик. На количество определяемой ДНК может существенно влиять присутствие гуминовых веществ [8], почвенная структура, гранулометрический состав [24] и степень фрагментация дцДНК [17];

– присутствие в образце растительных остатков и внеклеточной ДНК. Внеклеточная ДНК может закрепляться на почвенных минералах и становиться недоступной для микробного разложения [28]. Кроме того, некоторое количество ДНК выделяется растениями и сохраняется в почве в течение нескольких месяцев [35];

– структура микробного сообщества. Почвы, различающиеся физико-химическими свойствами, могут обладают различной структурой микробного сообщества, что оказывает влияние на содержание ДНК в пересчете на единицу углерода микробной биомассы. Например, грибное сообщество вносит меньший вклад генетического материала в почвенный пул ДНК по сравнению с бактериальным [18].

Как правило, в исследованиях пересчетный коэффициент (F_ДНК) дцДНК в углерод микробной биомассы, определенный методом СИД (С_мик–СИД), варьирует в узком диапазоне от 5 до 6 [7, 10, 25, 33]. Значения F_ДНК ≈ 6 указывает, что 13% углерода микробной биомассы составляет ДНК [21]. Однако есть исследование [18], в котором величина пересчетного коэффициента значительно больше и составляет 38.11, но при его применении удалось получить микробную биомассу, близкую к величинам микробной биомассы, определенной методом фумигации–экстракции. В настоящей работе использовали протокол NanoDrop™ для определения ДНК в почве, в отличии от вышеупомянутых исследований, где применяли PicoGreen®, что могло вызвать различия в величине пересчетного коэффициента.

Следует отметить, что в вышеуказанных работах не приведены результаты исследования большого числа почв из разных природных зон и не приводятся данные для почв антропогенно-нарушенных и ненарушенных экосистем, что может ограничивать точность пересчетного коэффициента концентрации ДНК в микробную биомассу. В недавней работе Х. Гонг с соавт. [18] эта проблема рассмотрена наиболее глубоко и комплексно, проведено исследование 124 образцов почв из различных экосистем: пустыня, типичная степь, степной луг, лес и пашня.

Цель настоящей работы – установить взаимосвязь между концентрацией почвенной дцДНК и углеродом микробной биомассы в широком ряду почв, различающихся не только по физико-химическим свойствам, но и временем (древняя, современная) и формам (распашка, выпас) антропогенной нагрузки. Предполагали, что величина пересчетного коэффициента определяется почвенными свойствами: гранулометрическим составом, содержанием органического углерода, рН, временем и характером хозяйственного освоения территории. Исходили из предположения, что антропогенная нагрузка в древности и в настоящее время вызывает нарушение корреляции между содержанием почвенной дцДНК и микробной биомассой. В связи с этим регрессионный анализ проводили отдельно для каждой группы объектов.

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Почвы земледельческих угодий. В качестве объектов исследования выбраны почвы потенциальной земледельческой периферии поселения аланской культуры Подкумское-3 (V–VIII вв. н.э., Карачаево-Черкесская Республика). Объекты исследования располагались на северных отрогах Пастбищного хребта. Климат региона умеренно континентальный. Количество осадков составляет около 600 мм, среднегодовая температура около +8°C. Сумма температур >10°С составляет 2400–2600°С [2]. Почвенный покров представлен карболитоземами темногумусовыми (Calcaric Leptosols) и темногумусовыми почвами (Leptic Phaeozems). Почвообразующими породами служат карбонатные продукты выветривания древних осадочных пород: известняки, доломиты, мергели, перекрытые глинами и суглинками. Растительный покров представлен разнотравной луговой растительностью. Абсолютные высоты 1200–1400 м. В эпоху средневековья территория распахивалась и удобрялась навозом, после чего находилась в залежном состоянии до настоящего времени [13]. В пределах потенциальной сельскохозяйственной зоны поселения Подкумское-3 заложили серию почвенных разрезов по единой катене, ориентированной в направлении водораздел–мыс на удалении 60, 120, 250, 600, 1200 и 2300 м от поселения. Разрезы закладывали в зоне регулярной распашки с внесением навоза, в зоне распашки без внесения навоза и на фоновой территории без внесения навоза и распашки. Результаты морфологического, химического и биологического исследований представлены ранее [13].

Вторым объектом изучения стали почвы земледельческих террас в среднегорной зоне Восточного Кавказа (Республика Дагестан). Террасы, предположительно, созданы в эпоху развитого Средневековья и функционировали до 80–90 гг. прошлого столетия. Исследовали антропогенные почвы земледельческих террас, сформированных на разных породах:

– стратозем темногумусовый (Plaggic Anthrosol) ключевого участка Гуниб (3 км к западу от с. Гуниб, абсолютная высота 1690 м) сформирован на смешанном делювий глин, аргиллитов и песчаников с включениями известняков нижнего мела; почвы террас находятся в залежном состоянии более 150 лет;

– стратозем темногумусовый (Plaggic Anthrosol) ключевого участка Акуша (2.5 км к северо-западу с. Акуша, абсолютная высота 1440 м) сформирован на элювии песчаников с включениями аргиллитов; находится в залежном состоянии не более 10–20 лет;

– стратозем темногумусовый (Hortic Anthrosol) ключевого участка Муги (1.5 км к западу от с. Муги, абсолютная высота 1530 м) развит на известняках верхней юры–нижнего мела; почва находится в залежном состоянии более 50 лет;

– стратозем темногумусовый (Plaggic Anthrosol) ключевого участка Джаба (3.5 км к юго-востоку от с. Джаба, абсолютная высота 1960 м) сформирован на глинистых сланцах и аргиллитах средней юры; почва находится в залежном состоянии более 50 лет.

Подробное описание морфологических и химических свойств данных объектов представлено ранее [3].

Почвы пастбищ. Объекты исследования расположены в Донской провинции каштановых почв в пределах Сальско-Манычской гряды, Ростовская область. Климат региона умеренно континентальный. Среднегодовое количество осадков составляет около 350 мм [1]. Сумма температур воздуха >10°С равна 2900–3100°С. Среднегодовая температура +6°С. Почвообразующие породы преимущественно представлены лёссовидными суглинками и опесчаненными отложениями Ергенинской свиты. Наиболее характерными для данной территории являются каштановые и светло-каштановые солонцеватые почвы в комплексе с солонцами [4]. Растительный покров неоднородный: на солонцовых пятнах развита, в основном, полукустарничковая (полынная) растительность, ареалы каштановых почв заняты злаковой растительностью. Оценку микробной биомассы почв проводили в условиях интенсивного, умеренного и эпизодического выпаса. Подробное описание ключевого участка и результатов морфологического и химического анализа представлено ранее [22].

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Наиболее репрезентативные участки выбирали по результатам низковысотной съемки с квадрокоптера. На данных участках выполняли морфолого-генетическое описание профилей почв. Образцы для химических и микробиологических анализов отбирали по генетическим горизонтам и послойно через 10 см в случае недифференцированного профиля. Образцы для микробиологических анализов отбирали с соблюдением условий стерильности.

Содержание органического углерода определяли в воздушно-сухой почве методом мокрого сжигания по Тюрину, рН водной вытяжки – потенциометрическим методом, содержание карбонатов – ацидиметрическим методом, гранулометрический состав – пипеточным методом¹¹ [5]. Физические и химические свойства исследовали в воздушно-сухой почве.

Почвенную ДНК выделяли с использованием коммерческого набора FastDNA® SPIN kit for Soil (MP Biomedicals, Германия). Для экстракции использовали навеску нативной почвы 0.3 г и 1.25 мл натрий-фосфатного буфера (0.12 M, pH 7.8) вместе с керамическими и стеклянными шариками. Далее почвенную суспензию гомогенизировали с помощью гомогенезатора FastPrep® (Thermo Savant, США). Затем почвенные вытяжки центрифугировали, дцДНК в супернатанте измеряли флуорометрически с использованием красителя пикогрина (Life Technologies, США) на микропланшетном ридере FLUOstar omega (BMG Labtech, Германия). Пикогрин селективно связывается с дцДНК, увеличивая интенсивность флуоресценции в 1000 раз, пропорционально концентрации ДНК [33]. Высокая селективность пикогрина позволяет использовать его для количественного определения тотальной почвенной дцДНК даже в присутствие примесей гуминовых веществ и остатков клеточных стенок [8]. Полученные результаты выражали в мкг дцДНК/г сухой почвы [15]. Для определения концентрации дцДНК образцы хранили при –20°С, перед исследованием почву размораживали и предынкубировали при 22°С в течение 2 сут. Микробную биомассу (С_мик–ДНК) рассчитывали путем умножения пересчетного коэффициента (F_ДНК) на концентрацию дцДНК в образце. Полученные F_ДНК для каждой группы объектов будут описаны ниже. Кроме того, для расчета С_мик–ДНК использовали средний коэффициент F_ДНК = 6.

Микробную биомассу (С_мик–СИД) рассчитывали по скорости СИД после обогащения почвы глюкозой с использованием коэффициента пересчета 40.04 [6]. Для определения микробной биомассы почву предварительно инкубировали при 22°С и влажности 60% полной влагоемкости в течение 7 сут. Всего исследован 121 образец.

Полученные результаты выражали на абсолютно сухую навеску почвы. Показаны средние значения из трех повторностей ± ошибка среднего. Для оценки взаимосвязи средней концентрации дцДНК и средней микробной биомассы проводили регрессионный анализ методом робастной регрессии, позволяющим снизить влияние “выбросов” в выборке при построении модели, благодаря чему в некоторых случаях он является предпочтительнее метода наименьших квадратов [12]. Статистическую обработку данных проводили в программе Past 4.03.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Химические и физические свойства почв. Исследованные почвы существенно различались по химическим и физическим свойствам (табл. S1 ). Гранулометрический состав почв древних полей в окрестностях поселения Подкумское-3 имел тенденцию к сокращению доли крупных фракций по мере удаления от памятника. Наиболее легким гранулометрическим составом характеризовалась ближайшая к поселению почва, в зоне регулярного внесения навоза в средневековье.

Гранулометрический состав почв земледельческих террас Горного Дагестана различался существенно. Наиболее тяжелый гранулометрический состав отмечен у почв ключевых участков Муги и Джаба, сформированных на известняках и глинистых сланцах соответственно, наиболее легкий – у почв ключевого участка Акуша, сформированных на песчаниках. Почвы естественных пастбищ сухостепной зоны характеризовались среднесуглинистым гранулометрическим составов в верхних горизонтах, который сменялся на тяжелосуглинистый в иллювиальных. В солонцах текстурная дифференциация верхней части профиля выражена наиболее резко.

Содержание органического углерода в исследованных почвах существенно различалось. Наибольшее количество С_орг выявлено в почвах средневековых полей в окрестностях поселения Подкумское-3, где оно варьировало от 3.6 до 8.8% в горизонте AU, и от 0.9 до 3.9% в срединных горизонтах. Высокое содержание органического углерода в почвах бывших сельскохозяйственных угодий связано с внесением органических удобрений в период возделывания [20] и длительностью пребывания в залежном состоянии.

Среди агростратифицированных почв земледельческих террас наибольшее содержание С_орг выявлено в профиле почвы, сформированной на известняках (ключевой участок Муги). В почвах террас, сформированных на других почвообразующих породах, содержание органического углерода было существенно меньше, хотя, судя по обилию керамики, углей и бытового мусора в почвах, можно предполагать, что в древности эти террасы удобрялись. Возможно, в данном случае почвообразующая порода выступала в качестве предиктора, влияющего на стабилизацию почвенного органического углерода [34], что связано с содержанием карбонатов, так как Са²⁺ может влиять на накопление органического вещества за счет уменьшения скорости его минерализации [30, 31].

Минимальное содержание С_орг выявлено в почвах выпаса сухостепной зоны, где оно варьировало от 0.3 до 1.7%.

Все исследованные почвы характеризовались нейтральной или щелочной реакцией среды. Древние пахотные почвы в окрестностях аланского поселения Подкумское-3 отличались заметным варьированием значений рН от 6.1 на наиболее удаленных от поселения участках до 7.9 в зоне древней распашки, непосредственно прилегающей к памятнику. В почвах земледельческих террас слабощелочная реакция среды (рН 7.5–8.0) в верхних горизонтах сменялась на средне- и сильнощелочную (8.1–8.6) в нижней части профиля. Близкие к нейтральным значения рН были в почве на делювии глин, аргиллитов и песчаников (ключевой участок Гуниб); наиболее щелочная реакция отмечена в почве ключевого участка Джаба, сформированной на глинистых сланцах. Среди всех исследованных почв максимальные значения рН выявлены в почвах естественных пастбищ сухостепной зоны. Здесь на участках с наиболее интенсивным выпасом значения рН достигали 9.4.

Все изученные почвы характеризовались высоким содержанием карбонатов, однако только в случае с пастбищными почвами сухостепной зоны и террасовой почвой на песчаниках они имели педогенную природу. В почвах предгорной и среднегорной зоны карбонаты имели литогенную природу и не оказывали существенного влияния на реакцию среды этих почв.

Взаимосвязь микробной биомассы и концентрации почвенной ДНК. Микробная биомасса, определенная методом СИД, варьировала в пределах от 8.9 до 1440 мкг С/г сухой почвы. Максимальные значения наблюдались в почвах в зоне регулярного внесения навоза в окрестностях поселения Подкумское-3 (рис. 1). В почвах террас микробная биомасса в верхних слоях составляла 428–511 мкг С/г сухой почвы и определялась даже в глубинных слоях при высоких значениях рН (рис. 2).

Рис. 1.

Распределение микробной биомассы в почвах ключевого участка Подкумское-3: a – зона с регулярным внесением навоза в средневековье; b – зона без внесения навоза. 1 – C_мик–СИД; 2 – C_мик–ДНК, определенная по литературному F_ДНК = 6; 3 – C_мик–ДНК, определенная с использованием F_ДНК, полученным в настоящей работе.

Рис. 2.

Распределение микробной биомассы в агростратифицированных почвах земледельческих террас: a – ключевой участок Джаба; b – ключевой участок Гуниб; c – ключевой участок Акуша; d – ключевой участок Муги. 1 – C_мик–СИД; 2 – C_мик–ДНК, определенная по литературному F_ДНК = 6; 3 – C_мик–ДНК, определенная с использованием F_ДНК, полученным в настоящей работе.

В почвах пастбищ сухостепной зоны микробная биомасса достигала 690 мкг С/г сухой почвы (рис. 3), при этом отмечена взаимосвязь этого показателя с интенсивностью пастбищной нагрузки. В частности, максимальные значения выявлены в зонах умеренного и эпизодического выпаса, минимальные – в зоне сильного выпаса. При исследование сильнощелочных почв полупустынной зоны С_мик–СИД не определялась в глубоких слоях в связи с поглощением СО₂ из воздуха почвенными карбонатами [33]. В настоящем исследование в сильнощелочных горизонтах почв занижение микробной биомассы, по-видимому, было незначительным. Однако, если в сильнощелочных почвах земледельческих террас Дагестана наблюдалось равномерное уменьшение С_мик–СИД с глубиной, то в почвах сухостепной зоны, в некоторых случаях, отмечен дополнительный выброс СО₂ на глубине 30–50 см, что привело к завышению значений микробной биомассы на этой глубине, где значения С_мик–СИД больше, чем в верхних горизонтах.

Рис. 3.

Распределение микробной биомассы в почвах выпаса. СВ – сильный выпас; УВ – умеренный выпас; ЭВ – эпизодический выпас. 1 – C_мик–СИД; 2 – C_мик–ДНК, определенная по литературному F_ДНК = 6; 3 – C_мик–ДНК, определенная с использованием F_ДНК, полученным в настоящей работе.

Масштабы варьирования концентрации дцДНК в различных горизонтах изученных почв были весьма значительными и изменялись более, чем на два порядка: от 0.8 до 87.1 мкг/г сухой почвы. При этом закономерности распределения дцДНК, как между ключевыми участками, так и в пределах отдельного почвенного профиля аналогичны таковым для микробной биомассы. Данные характеризуются положительной линейной связью со следующими коэффициентами ранговой корреляции Спирмана: для почв естественных пастбищ сухостепной зоны R² = 0.90; для древних унаваживаемых почв R² = 0.82. Для почв земледельческих террас сила корреляционной связи между содержанием дцДНК и микробной биомассой во многом определялась литологическими условиями: в почвах на известняках и делювии глин, аргиллитов и песчаников (ключевые участки Муги и Гуниб соответственно) этот показатель составлял R² = 0.99; в почве на глинистых сланцах (Джаба) он был несколько меньше, R² = 0.93; и наименьшее значение выявлено для почв на песчаниках (ключевой участок Акуша) – R² = 0.90.

Для установления взаимосвязи между С_мик–СИД и концентрацией дцДНК в выборку для регрессионного анализа не включали почвенные слои с микробной биомассой >1000 мкг С/г почвы, так как определяемые значения ДНК могут оказаться ниже при очень высоких значениях микробной биомассы [7]. Не были включены слои почв, в которых наблюдалось завышение микробный биомассы, определяемой методом СИД, предположительно вызванное вкладом абиогенного СО₂ почвенных карбонатов.

Из уравнения регрессии получен пересчетный коэффициент F_ДНК, равный 5.7 (n = 104), что близко к коэффициентам пересчета, используемым другими исследователями, однако коэффициент детерминации был невысоким (R² = 0.69). В связи с этим в дальнейшем регрессионный анализ проводили отдельно для каждой группы объектов.

Тесная достоверная корреляция характерна для почв земледельческих террас Горного Дагестана (рис. 4a–4d). Из уравнений регрессии получены следующие коэффициенты пересчета для почв, сформированных на разных почвообразующих породах:

Рис. 4.

Регрессия между концентрацией дцДНК и С_мик–СИД в почвах ключевых участков: a – ключевой участок Джаба; b – ключевой участок Гуниб; c – ключевой участок Акуша; d – ключевой участок Муги; e – ключевой участок Подкумское-3; f – почвы выпаса. 1 – зона регулярного внесения навоза в средневековье; 2 – зона без внесения навоза; 3 – сильный выпас; 4 – умеренный выпас; 5 – эпизодический выпас.

– на известняках – F_ДНК = 10.56 (R² = 0.96);

– на делювии глин, аргиллитов и песчаников – F_ДНК = 5.41 (R² = 0.98);

– на глинистых сланцах – F_ДНК = 5.24 (R² = 0.82);

– на песчаниках – F_ДНК = 4.22 (R² = 0.81).

С использованием этих коэффициентов рассчитана микробная биомасса С_мик–ДНК. В результате пересчета получились практически идентичные значения С_мик–ДНК и С_мик–СИД в почвах ключевых участков Гуниб (делювий глин) и Джаба (сланцы), за исключением верхнего слоя 0–20 см, где С_мик–ДНК в 2 раза меньше, чем С_мик–СИД, что может указывать на неполноту выделения дцДНК из-за недостаточного лизиса микробных клеток и сорбции коллоидными частицами [27].

В почве террасы на известняках С_мик–СИД в 1.3–2.8 раз меньше С_мик–ДНК в почвенной толще до глубины 50 см, а в нижележащей толще в 5.2–8.1 раз. Повышение концентрации ДНК в этой почве могло произойти за счет устойчивой внеклеточной ДНК, источником которой являются растительные остатки и мертвые микробные клетки [24]. Сохранению внеклеточной ДНК способствовал тяжелый гранулометрический состав, насыщенность почвы основаниями и высокое содержание органического углерода по всему профилю. Известно, что гуминовые вещества способны связывать внеклеточную ДНК с помощью катионной связи [14].

Обратная ситуация отмечена в террасовой почве на песчаниках. Здесь по всему профилю наблюдали существенно меньшие значения микробной биомассы, определенной методом измерения дцДНК, особенно в нижних горизонтах. Так, значения С_мик–СИД вниз по профилю уменьшались от 430 до 28 мкг С/г сухой почвы, а значения С_мик–ДНК – от 157 до 7 мкг С/г почвы. Причиной может быть меньшая степень сохранности дцДНК и ее большая фрагментация в данной почве [17], что связано с более легким гранулометрическим составом. Установлено, что способность песка связывать ДНК на три порядка меньше, чем у глины [11, 26, 32].

В почвах окрестностей средневекового поселения Подкумское-3 корреляционная связь между концентрацией дцДНК и микробной биомассой существенно меньше (рис. 4e), полученный коэффициент F_ДНК = 6.56 (R² = 0.72). В почвах в зоне регулярного внесения навоза (на удалении 120, 250 и 600 м от поселения), как правило, значения С_мик–СИД заметно больше С_мик–ДНК. В почве, непосредственно прилегающей к поселению, наблюдалась аналогичная ситуация, как и с террасовой почвой на известняках: полученные значения С_мик–ДНК оказались больше, по-видимому, за счет высокой концентрации внеклеточной ДНК. В то же время на удалении более 500–700 м от поселения, где почвы не удобрялись и содержание С_орг заметно меньше, значения микробной биомассы, рассчитанные по концентрации ДНК, близки к биомассе, определенной методом СИД. В почвах с высоким содержанием органического вещества ослабляется взаимосвязь между концентрацией дцДНК и С_мик–СИД и увеличивается величина коэффициента пересчета F_ДНК. Выделение дцДНК может быть существенно затруднено в почвах с высоким содержанием органического вещества. Так, не удалось выявить прямую взаимосвязь между концентрацией ДНК и углеродом микробной биомассы в лесных подстилках под туей (Thuja plicata) и тсугой (Tsuga heterophylla) (Британская Колумбия, Канада) [23].

Тесная коррекционная связь выявлена в почвах естественных пастбищ сухостепной зоны (рис. 4f), где коэффициент пересчета F_ДНК из уравнения регрессии составил 4.78 (R² = 0.81). Занижение коэффициентов пересчета и детерминации обусловлено высокими значениями рН и большим содержанием карбонатов в почвах. На этом ключевом участке в верхних горизонтах почв, как правило, значения С_мик–СИД больше С_мик–ДНК. При этом оба метода давали практически одинаковую биомассу в солонцах и каштановых почвах в зоне интенсивного выпаса, а также в каштановой почве в зоне умеренного выпаса. Несмотря на сильнощелочную реакцию среды, меньшие значения С_мик–СИД относительно С_мик–ДНК наблюдались только в каштановой почве и солонце среднем в зоне сильного выпаса, и в солонце среднем в зоне эпизодического выпаса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные результаты подтверждают, что определение количества почвенной дцДНК является надежным альтернативным методом определения микробной биомассы в антропогенно-преобразованных почвах. В результате анализа широкого ряда почв, различающихся по физико-химическим, биологическим свойствам, интенсивности и длительности антропогенного преобразования, уточнены коэффициенты пересчета концентрации дцДНК в углерод микробной биомассы. Показано, что в связи со слабой чувствительностью метода СИД в сильнощелочных почвах сухостепной зоны наиболее предпочтительным и надежным способом исследования микробной биомассы является метод определения содержания дцДНК в почвах.

Максимальная точность определения С_мик–ДНК имеет место в почвах средне- и тяжелосуглинистого гранулометрического состава с содержанием органического углерода <2% и микробной биомассой <700 мкг С/г сухой почвы. Отклонение от этих параметров снижает достоверность пересчетного коэффициента. Так, в почвах легкого гранулометрического состава отмечается уменьшение значений С_мик–ДНК, в связи с меньшей сохранностью ДНК в почве. В почвах с высоким содержанием органического углерода, напротив, наблюдается завышение С_мик–ДНК за счет внеклеточной ДНК, источником которой являются растительные остатки и мертвые микробные клетки. Если говорить о литологических условиях, то наиболее надежные данные по С_мик–ДНК можно получить для почв средне- и тяжелосуглинистого гранулометрического состава, развитых на глинистых сланцах и карбонатных породах. Высокое содержание глины, ила и обменных оснований (в первую очередь Ca²⁺) замедляет скорость минерализации почвенного органического вещества и повышает сохранность ДНК в почве. И напротив, в почвах на кислых породах с низким содержанием ила и низкой степенью насыщенности основаниями условия для сохранения дцДНК наименее благоприятные (почвы на песчаниках). В таких случаях пересчетный коэффициент F_ДНК оказывается, как правило, ниже.

Предположение о влияние антропогенной деятельности в древности и в настоящее время на взаимосвязь содержания дцДНК и микробной биомассы подтвердилось лишь частично. Наибольшее ослабление корреляционной связи наблюдалось в древних унавоженных почвах окрестностей поселения Подкумское-3. Распашка с внесением высоких доз органических удобрений на протяжении 200–300 лет привела к накоплению и стабилизации органического вещества, сохранению внеклеточной ДНК как микробного, так и растительного происхождения. Это мешает точному определению С_мик–ДНК и ослабляет взаимосвязь микробной биомассы и концентрацией ДНК в почве. В почвах земледельческих террас Восточного Кавказа, где практиковалась экстенсивная система земледелия с меньшими нормами внесения органических удобрений, ослабление корреляционной связи между содержанием дцДНК и С_мик–СИД не наблюдалось. То же можно сказать и о почвах естественных пастбищ. Интенсивная пастбищная нагрузка приводит к уменьшению микробной биомассы в целом, но соотношение С_мик–СИД и концентрации ДНК в почве не изменяется в условиях перевыпаса. Можно заключить, что на взаимосвязь количества почвенной ДНК и микробной биомассы в почвах в большей степени оказывает влияние не хозяйственное использование, а почвенные условия: содержание органического углерода, гранулометрический состав, насыщенность основаниями и биологическая активность.