Об экосистемных функциях гумусогенного слоя технозёмов в отдалённый период землевания отвалов угледобычи в Сибири

Автор: Артамонова В.С., Бортникова С.Б., Андроханов В.А.

Журнал: Вестник Пермского университета. Серия: Биология @vestnik-psu-bio

Рубрика: Почвоведение

Статья в выпуске: 1, 2024 года.

Бесплатный доступ

Создание продуктивных почв для повышения урожайности возделываемых культур известно с доисторических времен. В настоящее время восстановление почвенных свойств актуально для территорий, пострадавших от добычи полезных ископаемых. В Сибири многолетняя добыча угля привела к значительному разрушению почвенного покрова, накоплению на дневной поверхности отвалов вскрышных и вмещающих пород. Это обусловило поиск ресурсосберегающих технологий возмещения почвенных потерь, в том числе путём формирования искусственных почвоподобных тел с нанесённым плодородным слоем для последующего сельскохозяйственного использования. В данной статье изложены результаты исследования физико-химических и микробиологических свойств гумусово-аккумулятивного слоя после 40 лет землевания техногенных отходов в трёх природных зонах (подтаёжной, лесостепной, сухостепной) с целью характеристики экосистемных функций, обеспечивающих плодородие. Установлено, что гумусогенный слой многолетних технозёмов обладает экосистемными функциями фоновых почв, однако в лесостепной и сухостепной зоне обнаруживает признаки снижения устойчивости к повышенным значениям рН, повышения содержания экотоксикантов, уменьшения запаса органического углерода и пула метаболических активных азотфиксирующих бактерий. В аридных условиях диагностируется наибольшее биогенное обеднение технозёмов, проявление инсертационной мутации бактериальных популяций, обеспечивающее их диссоциирование и сохранение в экстремальных местообитаниях. Информация может быть использована при характеристике экосистемных функций и экосистемных сервисов многолетних технозёмов, в прогнозах результативности землевания техногенных отходов в разных природных зонах, учтена при разработке природоподобных технологий.

Еще

Почва, природные зоны, экосистемные функции, азотобактер, тяжёлые металлы, мышьяк

Короткий адрес: https://sciup.org/147243413

IDR: 147243413   |   DOI: 10.17072/1994-9952-2024-1-92-106

Список литературы Об экосистемных функциях гумусогенного слоя технозёмов в отдалённый период землевания отвалов угледобычи в Сибири

  • Азарова С.В., Васиков У.Г., Ильинских Н.Н. Оценка экологической опасности отходов горнодобывающих предприятий республики Хакасия с применение метода биотестирования // Известия Томского политехнического ун-та. 2004. Т. 307, № 4. С. 55-59.
  • Ананьева Н.Д., Иващенко К.В., Сушко С.В. Микробные показатели городских почв и их роль в оценке экосистемных сервисов (обзор) // Почвоведение. 2021. № 10. С. 1231-1246.
  • Ананьева Н.Д. и др. Биофильные элементы (С, N, Н) и дыхательная активность микробного сообщества лесопарков Москвы и пригородных лесов // Почвоведение. 2023. № 1. С. 102-117. DOI: 10.31857/S0032180X22600780
  • Андроханов В.А., Курачёв В.М. Почвенно-экологическое состояние техногенных ландшафтов: динамика и оценка / отв. ред. А.И. Сысо. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2010. 224 с.
  • Артамонова В.С., Бортникова С.Б., Оплеухин А.В. Техногенное загрязнение почв подотвальными водами в районе угледобычи // Известия Коми научного центра УрО РАН. 2016. Вып. 4(28). С. 38-45.
  • Артамонова В.С., Бортникова С.Б., Оплеухин А.В. Фитотоксичность лежалых отходов цианирования золотосодержащей руды на территории накопленного экологического ущерба // Вестник Пермского университета. Сер. Биология. 2020. Вып. 1. С. 33-40.
  • Архипов А.Л. Геоэкологическое и экогеохимическое состояние геоэкологической среды ЮжноМинусинской котловины (республика Хакасия): автореф. дис. ...канд. геол.-минер. наук. Томск, 2011. 23 с.
  • Богуславский А.Е. и др. Геохимический фон тяжёлых металлов в почвах и растениях на участках отвалов угольных месторождений // Известия Алтайского отделения Русского географического общества. Сер. Геология. 2021. № 2(61). С. 40-49.
  • Болдырев В.А. и др. Интерпретация результатов определения гранулометрического состава почв методом лазерной дифракции // Фундаментальные концепции физики почв: развитие, современные приложения и перспективы: материалы Междунар. конф. М., 2019. C. 114-118. DOI: 10.31453/kdu.ru.91304.0065.
  • Бондаренко Е.В. Опыт учёта экосистемных сервисов почв при оценке деградации земель (на примере УО ПЭЦ МГУ): дис. ... канд. биол. наук. М., 2016. 121 с.
  • Васенев В.И. и др. Экологические функции и экосистемные сервисы городских и техногенных почв: от теории к практическому применению (обзор) // Почвоведение. 2018. № 10. С. 1177-1191.
  • Всемирным сельскохозяйственным наследием признаны в мире 52 объекта. 2018. URL: https://foodindustry.kz/vsemirnym-selskohozyajstvennym-naslediem-priznany-s-mire-52-obekta/?ysclid=lifr2l8c 18 44759192 (дата обращения: 18.05.2023).
  • Герасимова М.И. и др. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация / отв. ред. Г.В. Добровольский. Смоленск: Ойкумена, 2003. 268 с.
  • Герасимова М.И. Международная классификация почв и возможности её применения в географических исследованиях // Вестник Московского ун-та. Сер. 5. География. 2019. № 3. С. 49-56.
  • Довлетярова Э.А. Функционально-экологическая оценка почв в условиях антропогенной нагрузки мегаполиса и промышленного предприятия: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. М., 2023. 50 с.
  • Завалин А.А., Соколов О.А., Шмырева Н.А. Экология азотфиксации. М., 2019. 252 с.
  • Касимов Н.С., Власов Д.В. Кларки химических элементов как эталоны сравнения в экогеохимии // Вестник Московского ун-та. Сер. 5. География. 2015. № 2. С. 7-17.
  • Костычев П.А. Изслъдоваше почвъ изъ виноградниковъ Крыма и Кавказа //Въестникъ Винодълiя. 1892. № 1, 2. С. 1-23.
  • Мулюкин А.Л., Козлова Н.Н., Эль-Регистан Г.И. Свойства фенотипических диссоциантов бактерий Pseudomonas aurantica и Pseudomobas fluorescens // Микробиология. 2008. Т. 77, № 6. С. 766-776.
  • Назарюк В.М. Баланс и трансформация азота в агроэкосистемах / отв. ред. В.Б. Ильин. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2002. 257 с.
  • Национальный атлас почв Российской Федерации / отв. ред. чл.-корр. РАН С.А. Шоба. М.: Аст-рель, АСТ, 2011. 632 с.
  • Окунев Р.В., Сунгатуллина Л.М., Григорьян Б.Р. Влияние арсената (V) натрия на содержание свободных и связанных аминокислот растворённого органического вещества почвы // Вестник Крас. ГАУ. 2015. № 6. С. 9-12.
  • Пинский Д.Л. и др. Особенности сорбции меди чернозёмами различного гранулометрического состава // Фундаментальные концепции физики почв: развитие, современные приложения и перспективы: материалы Междунар. конф. М., 2019. C. 385-389. DOI: 10.31453/kdu.ru.91304.0065.
  • Пищик В.Н. и др. Механизмы адаптации растений и микроорганизмов в растительно-микробных системах к тяжёлым металлам // Микробиология. 2016. Т. 85, № 3. С.232-247.
  • Пучков Е.О. Немножко умереть // Химия и жизнь. 2015. № 1. С. 1-23.
  • Фарходов Ю.Р. Молекулярный состав лабильного и стабильного органического вещества типичных чернозёмов разного вида использования: автореф. дис. . канд. биол. наук. М., 2022. 24 с.
  • Хотимченко М.Ю. Сорбционные свойства и фармакологическая активность некрахмальных полисахаридов: дис. ... д-ра мед. наук. Владивосток, 2011. 327 с.
  • Шаврина К.Ф. Конкурентное взаимодействие цинка, кальция и магния в системе дерново-подзолистая почва - растения: автореф. ... дис. канд биол. наук. СПб., 2021. 26 с.
  • Шарков И.Н. и др. Воспроизводство гумуса как составная часть системы управления плодородием почвы: метод. пособие. Новосибирск, 2010. 36 с.
  • Швабенланд И.С. Запас лабильного органического вещества в почвах Хакасии // Геоэкологические проблемы почвоведения и оценки земель: материалы Междунар. науч. конф. Томск, 2002. С. 210-211.
  • Швабенланд И.С., Мажайский Ю.А. Геолого-почвенная характеристика Минусинского прогиба на примере Черногорского каменноугольного месторождения // Агрохимический вестник. 2011. № 6. С. 2-4.
  • Язиков Е.Г., Худяков В.М., Азарова С.В. Геоэкологические проблемы угледобывающих предприятий и геохимическая оценка воздействия отвалов на почвы (на примере угольного разреза Чалпан, республика Хакасия) // Известия Томского политехнического университета. 2002. Т. 305, вып. 6. С. 433-445.
  • Aasfar А. et al. Nitrogen Fixing Azotobacter Species as Potencial Soil Biological Enhancers for Crop Nutrition and Yield Stability // Front. Microbiol. 2021. Vol. 12. Р. 1-19. DOI: 10.3389/fmicb.2021.628379.
  • Aquilanti L., Favilli F., Clementi F. Comparison of different strategies for isolation and preliminary identification of Azotobacter from soil samples // Soil Biology and Boochemistry. 2004. Vol. 36. P. 1475-1483.
  • Barman D., Dutta I., Jha D.K. Heavy metal resistant bacteria from coal dumping site with plant growth promoting potentials // Biologia. 2022. Vol. 77. P. 533-545. URL: https://doi.org/10.1007/s11756-021-00963-y.
  • Chennappa Gurikar C. et al. Azotobacter - a potential symbiotic rhizosphere // Rhizosphere Engineering: Academic press, 2022. P. 97-112. URL: https://doi.org/10.1016/B978-0-323-89973-4.00010-7.
  • Dhuldhaj U.P. et al. Microbial interactions in the arsenic cycle: adoptive strategies and applications in environmental management // Reviews Environmental Contamination and Toxicology. 2013. Vol. 24. P. 1-38. DOI: 10.1007/978-1-4614-5 882-1 1.
  • Gauri Samiran S. et al. Removal of arsenic from aqueous solution using pottery granules coated with cyst of Azotobacter and portland cement: characterization, kinetics and modeling // Bioresource Technology. 2011. 102(10). P. 6308-6312. DOI: 10.1016/j.biortech.2011.02.037.
  • Guzman-Moreno J. et al. Bacillus megaterium HgT21: a Promising Metal Multiresistant Plant Growth-Promoting Bacteria for Soil Biorestoration // Microbiology Spectrum. 2022. Vol. 10, № 5: e0065622. DOI: 10.1128/spectrum.00656-22. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35980185/.
  • Herter S. et al. Investigating the effects of metals on phenol oxidaseproducting nitrogen-fixing Azotobacter chroococcum // J. Basic Microbiol. 2013. Vol. 53, № 6. P. 509-517. DOI: 10.1002/jobm.201100443.
  • Hirst K. Kris. Chinampa: Raised Field Agriculture in the Americas // Chinampa of Floating Gardens. Thought Co, 2021. URL: https://www.thoughtco.com/chinampa-floating-gardens-170337 (дата обращения: 18.05.2023).
  • Maia M., Sanchez J.M., Vela G. Plasmids of Azotobacter vinelandii // Journal of Bacteriology. 1988. Vol. 170. № 4. P. 1984-1985.
  • Маlynovska 1.М. Effect of heavy metal ions on the numberand activity of Azotobacter and melanin synthesizing micromycetes // Biotechnologia Acta. 2017. Vol. 10, № 3. P. 65-71.
  • Ngumah C. et al. Impacts of different concentrations of Copper and Zinc on in vitro responses of Azotobacter chroococum in biomass and nitrogen fixing outputs // Ecotoxicol. Environ. Contam. 2018. Vol. 13, № 1. P. 79-83. DOI: 10.5132/eec.2018.01.09.
  • Rajakaruna H., Boyd R.S. Edaphic Factor // Encyclopedia of Ecology, 2019. Bd. 3. P. 361-367.
  • Sekowska A. et al. Bacterial variations on the methionine salvage pathway // BMC Microbiology. 2004. Vol. 4, № 9. P. 1-17. URL: https://doi.org/10.1186/1471-2180-4-9.
  • Wyss O., Neumann M.G., Socolofsky M.D. Development and germination of the Azotobacter cyst // Journal of Biophysical and Biochemical Cytology. 1961. Vol. 10. P. 555-565.
Еще
Статья научная