Сравнительная оценка влияния загрязнения, засухи и закисления почвы на ее индикационные характеристики
Аннотация
Обоснование. Биотестовые и биоиндикационные показатели состояния почвы могут изменяться не только в результате загрязнения, но и в силу действия неблагоприятных факторов окружающей среды.
Целью исследования было сравнение влияния химического загрязнения, кратковременной засухи и закисления на токсикологические и биоиндикационные характеристики дерново-подзолистой почвы.
Методы исследования. Объектом исследования служили пробы дерново-подзолистой почвы, испытавшей независимое действие трех факторов: загрязнение кадмием (6,4±0,5 мг/кг), средний уровень кислотности (4,8 ед. рН), недостаток увлажнения (25 суток). При биотестировании использовали культуры Paramecium caudatum и препарат на основе Escherichia coli, при биоиндикации – каталазную и уреазную активность, численность основных эколого-трофических групп микроорганизмов в почве.
Результаты. Биотестирование водных вытяжек из почвы показало, что за 30 мин. тест-реакции индексы токсичности повышаются только в пробах cо среднекислой реакцией среды; за 180 мин. экспозиции E. coli чувствительны к пробам почвы, испытавшей засуху и загрязнение кадмием, P. caudatum – только засуху. Уровень каталазной активности почвы при всех воздействиях был сопоставим с контролем (почва без воздействия); активность уреазы значимо снизилась только в почве со среднекислой реакцией среды. Численность аборигенных аммонификаторов в почве снижалась при всех видах воздействия; олиготрофы и олигокарбофилы – получали преимущество (относительно контроля).
Выводы. Природные экологические факторы могут изменять параметры экологического состояния почвы так же, как и антропогенные.
EDN: DSYDJQ
Скачивания
Литература
Воронина, Л. П., Поногайбо, К. Э., & Савостикова, О. Н. (2022). Обоснование выбора типов почв для гигиенического нормирования химических веществ (обзор литературы). Гигиена и санитария, 101(3), 270–274. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-3-270-274. EDN: https://elibrary.ru/JNUISW
Добровольская, Т. Г., Звягинцев, Д. Г., Чернов, И. Ю., Головченко, А. В., Зенова, Г. М., Лысак, Л. В., Манучарова, Н. А., Марфенина, О. Е., Полянская, Л. М., Степанов, А. Л., Умаров, М. М. (2015). Роль микроорганизмов в экологических функциях почв. Почвоведение, 9, 1087–1096. https://doi.org/10.7868/S0032180X15090038. EDN: https://elibrary.ru/UDEUQV
Добровольский, Г. В., Куст, Г. С., Чернов, И. Ю., Добровольская, Т. Г., Лысак, Л. В., Андреева, О. В., Степанов, А. Л., Ковалева, Н. О., Макеев, А. О., Федотов, Г. Н., Шалаев, В. С., Соколов, М. С., Розов, С. Ю., Смагин, А. В., Ковалев, И. В., Медведева, О. Е., Бессонова, Е. А., Попова, Л. В., Рыхликова, М. Е., Рахлеева, А. А., Мартыненко, И. А. (2012). Почвы в биосфере и жизни человека (584 с.). Москва: Московский государственный университет леса (Мытищи). ISBN: 978-5-8135-0575-1. EDN: https://elibrary.ru/TNBORZ
Кедрова, Л. И., & Уткина, Е. И. (2018). Влияние почвенной кислотности на урожайность озимой ржи и возможности эдафической выборки. Аграрная наука Евро Северо Востока, 6(67), 17–25. https://doi.org/10.30766/2072-9081.2 Newton.67.6.17-25. EDN: https://elibrary.ru/VNWGUZ
Новосёлова, Е. И., & Волкова, О. О. (2017). Влияние тяжёлых металлов на активность каталазы разных типов почв. Известия Оренбургского государственного аграрного университета, 2(64), 190–193. EDN: https://elibrary.ru/YMXHIZ
Олькова, А. С., & Ашихмина, Т. Я. (2021). Факторы получения репрезентативных результатов биотестирования водных сред (обзор). Теоретическая и прикладная экология, 2, 22–30. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-2-022-030. EDN: https://elibrary.ru/ANOOJP
Олькова, А. С., & Товстик, Е. В. (2024). Информативность показателей экологического состояния почвы, находящейся в условиях низкоуровневого стресса: загрязнение, засуха, кислотность. Трансформация экосистем, 7(3), 138–152. https://doi.org/10.23859/estr-230217. EDN: https://elibrary.ru/NMVRYS
ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.11 04. Методика определения интегральной токсичности поверхностных, в том числе морских, грунтовых, питьевых, сточных вод, водных экстрактов почв, отходов, осадков сточных вод по изменению бактериальной биолюминесценции тест системой «Эколюм» [Документ]. Министерство природных ресурсов РФ, Москва, 2004 (издание 2010 г.).
Страшная, А. И., Бирман, Б. А., & Береза, О. В. (2018). Особенности засухи 2012 г. на Урале и в западной Сибири и её влияние на урожайность яровых зерновых культур. Гидрометеорологические исследования и прогнозы, 2(368), 154–169. EDN: https://elibrary.ru/UTCDQO
Товстик, Е. В., Широких, И. Г., Соловьёва, Е. С., Широких, А. А., Ашихмина, Т. Я., & Савиных, В. П. (2018). Изменение почвенной актинобиоты под влиянием инвазии борщевика Сосновского. Теоретическая и прикладная экология, 4, 114–118. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2018-4-114-118. EDN: https://elibrary.ru/YXSUIX
ФР. 1.39.2015.19243. Методика определения токсичности проб почв и донных отложений экспресс методом с применением прибора серии «Биотестер» (16 с.). Санкт Петербург: ООО «СПЕКТР М», 2015.
Хазиев, Ф. Х. (2005). Методы почвенной энзимологии (252 с.). Москва: Наука. ISBN: 5-02-033940-7. EDN: https://elibrary.ru/QKXHYJ
Dixon, J. C. (2015). Soil morphology in the critical zone: The role of climate, geology, and vegetation in soil formation in the critical zone. Developments in Earth Surface Processes, 19, 147–172. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63369-9.00005-7
Dong, J., & Ochsner, T. E. (2018). Soil texture often exerts a stronger influence than precipitation on mesoscale soil moisture patterns. Water Resources Research, 54(3), 2199–2211. https://doi.org/10.1002/2017WR021692
Fan, D., Wang, S., Guo, Y., Liu, J., Agathokleous, E., Zhu, Y., & Han, J. (2021). The role of bacterial communities in shaping Cd induced hormesis in ‘living’ soil as a function of land use change. Journal of Hazardous Materials, 409, 124996. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124996. EDN: https://elibrary.ru/JLHKTZ
French McCay, D. P., Robinson, H. J., Adams, J. E., Frediani, M. A., Murphy, M. J., Morse, Ch., Gloekler, M., & Parkerton, Th. F. (2024). Parsing the toxicity paradox: Composition and duration of exposure alter predicted oil spill effects by orders of magnitude. Marine Pollution Bulletin, 202, 116285. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2024.116285. EDN: https://elibrary.ru/FOAAFE
Howe, J. A., & Peyton, S. A. (2021). The soil habitat. In T. J. Gentry, J. J. Fuhrmann, & D. A. Zuberer (Eds.), Principles and Applications of Soil Microbiology (3rd ed., pp. 23–55). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-820202-9.00002-2
Olkova, A. S., & Tovstik, E. V. (2022). Comparison of natural abiotic factors and pollution influence on the soil enzymatic activity. Ecological Engineering & Environmental Technology, 23(1), 42–48. https://doi.org/10.12912/27197050/143003. EDN: https://elibrary.ru/MKSPWQ
Sohail, M. I., Arif, M., Rauf, A., Rizwan, M., Ali, S., Saqib, M., & Zia ur Rehman, M. (2019). Chapter 2: Organic manures for cadmium tolerance and remediation. In: Cadmium Tolerance in Plants (pp. 19–67). https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815794-7.00002-3. EDN: https://elibrary.ru/YXETYY
Sparks, D. L., Singh, B., & Siebecker, M. G. (2024). Chapter 9: The chemistry of soil acidity. In: Environmental Soil Chemistry (3rd ed., pp. 381–410). Academic Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-443-14034-1.00009-5
Zhang, Y., Yang, S., Yang, J., Wu, Z., Liu, H., Nie, Z., Qu, J., Hu, Y., Shao, Y., Liu, J., Liu, F., & Hua, D. (2023). Temporal hormetic response of soil microbes to cadmium: A metagenomic perspective. Science of the Total Environment, 891, 164190. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.164190. EDN: https://elibrary.ru/ZBCKIQ
References
Voronina, L. P., Pongaybo, K. E., & Savostikova, O. N. (2022). Rationale for selecting soil types for hygienic standardization of chemicals (literature review). Hygiene and Sanitation, 101(3), 270–274. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2022-101-3-270-274. EDN: https://elibrary.ru/JNUISW
Dobrovolskaya, T. G., Zvyagintsev, D. G., Chernov, I. Yu., Golovchenko, A. V., Zenova, G. M., Lysak, L. V., Manucharova, N. A., Marfenina, O. E., Polyanskaya, L. M., Stepanov, A. L., & Umarov, M. M. (2015). Role of microorganisms in ecological functions of soils. Eurasian Soil Science, 9, 1087–1096. https://doi.org/10.7868/S0032180X15090038. EDN: https://elibrary.ru/UDEUQV
Dobrovolsky, G. V., Kust, G. S., Chernov, I. Yu., Dobrovolskaya, T. G., Lysak, L. V., Andreeva, O. V., Stepanov, A. L., Kovaleva, N. O., Makeev, A. O., Fedotov, G. N., Shalaev, V. S., Sokolov, M. S., Rozov, S. Yu., Smagin, A. V., Kovalev, I. V., Medvedeva, O. E., Bessonova, E. A., Popova, L. V., Rykhlikova, M. E., Rakhleeva, A. A., & Martynenko, I. A. (2012). Soils in the biosphere and human life (584 pp.). Moscow: Moscow State Forest University (Mytishchi). ISBN: 978 5 8135 0575 1. EDN: https://elibrary.ru/TNBORZ
Kedrova, L. I., & Utkina, E. I. (2018). Effect of soil acidity on winter rye yield and possibilities of edaphic selection. Agricultural Science of the Euro North East, 6(67), 17–25. https://doi.org/10.30766/2072-9081.2 Newton.67.6.17-25. EDN: https://elibrary.ru/VNWGUZ
Novoselova, E. I., & Volkova, O. O. (2017). Effect of heavy metals on catalase activity in different soil types. Proceedings of Orenburg State Agrarian University, 2(64), 190–193. EDN: https://elibrary.ru/YMXHIZ
Olkova, A. S., & Ashikhmina, T. Ya. (2021). Factors for obtaining representative results in biotesting of aquatic environments (review). Theoretical and Applied Ecology, 2, 22–30. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2021-2-022-030. EDN: https://elibrary.ru/ANOOJP
Olkova, A. S., & Tovstik, E. V. (2024). Information value of indicators of soil ecological state under low level stress conditions: pollution, drought, acidity. Ecosystem Transformation, 7(3), 138–152. https://doi.org/10.23859/estr-230217. EDN: https://elibrary.ru/NMVRYS
PND F T 14.1:2:3:4.11 04. Method for determining integral toxicity of surface waters (including marine), groundwater, drinking water, wastewater, aqueous extracts of soils, waste, sewage sludge by changes in bacterial bioluminescence using the “Ecolum” test system [Document]. Ministry of Natural Resources of the Russian Federation, Moscow, 2004 (2010 edition).
Strashnaya, A. I., Birman, B. A., & Bereza, O. V. (2018). Features of the 2012 drought in the Urals and Western Siberia and its impact on spring grain crop yields. Hydrometeorological Research and Forecasting, 2(368), 154–169. EDN: https://elibrary.ru/UTCDQO
Tovstik, E. V., Shirokikh, I. G., Solovyova, E. S., Shirokikh, A. A., Ashikhmina, T. Ya., & Savinykh, V. P. (2018). Changes in soil actinobiotics under the influence of Heracleum sosnowskyi invasion. Theoretical and Applied Ecology, 4, 114–118. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2018-4-114-118. EDN: https://elibrary.ru/YXSUIX
FR. 1.39.2015.19243. Method for determining toxicity of soil and bottom sediment samples using the express method with the “Biotester” series device (16 pp.). Saint Petersburg: LLC “SPEKTR M”, 2015.
Khaziev, F. Kh. (2005). Methods of soil enzymology (252 pp.). Moscow: Nauka. ISBN: 5 02 033940 7. EDN: https://elibrary.ru/QKXHYJ
Dixon, J. C. (2015). Soil morphology in the critical zone: The role of climate, geology, and vegetation in soil formation in the critical zone. Developments in Earth Surface Processes, 19, 147–172. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63369-9.00005-7
Dong, J., & Ochsner, T. E. (2018). Soil texture often exerts a stronger influence than precipitation on mesoscale soil moisture patterns. Water Resources Research, 54(3), 2199–2211. https://doi.org/10.1002/2017WR021692
Fan, D., Wang, S., Guo, Y., Liu, J., Agathokleous, E., Zhu, Y., & Han, J. (2021). The role of bacterial communities in shaping Cd induced hormesis in ‘living’ soil as a function of land use change. Journal of Hazardous Materials, 409, 124996. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.124996. EDN: https://elibrary.ru/JLHKTZ
French McCay, D. P., Robinson, H. J., Adams, J. E., Frediani, M. A., Murphy, M. J., Morse, Ch., Gloekler, M., & Parkerton, Th. F. (2024). Parsing the toxicity paradox: Composition and duration of exposure alter predicted oil spill effects by orders of magnitude. Marine Pollution Bulletin, 202, 116285. https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2024.116285. EDN: https://elibrary.ru/FOAAFE
Howe, J. A., & Peyton, S. A. (2021). The soil habitat. In T. J. Gentry, J. J. Fuhrmann, & D. A. Zuberer (Eds.), Principles and Applications of Soil Microbiology (3rd ed., pp. 23–55). Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-820202-9.00002-2
Olkova, A. S., & Tovstik, E. V. (2022). Comparison of natural abiotic factors and pollution influence on the soil enzymatic activity. Ecological Engineering & Environmental Technology, 23(1), 42–48. https://doi.org/10.12912/27197050/143003. EDN: https://elibrary.ru/MKSPWQ
Sohail, M. I., Arif, M., Rauf, A., Rizwan, M., Ali, S., Saqib, M., & Zia ur Rehman, M. (2019). Chapter 2: Organic manures for cadmium tolerance and remediation. In: Cadmium Tolerance in Plants (pp. 19–67). https://doi.org/10.1016/B978-0-12-815794-7.00002-3. EDN: https://elibrary.ru/YXETYY
Sparks, D. L., Singh, B., & Siebecker, M. G. (2024). Chapter 9: The chemistry of soil acidity. In: Environmental Soil Chemistry (3rd ed., pp. 381–410). Academic Press. https://doi.org/10.1016/B978-0-443-14034-1.00009-5
Zhang, Y., Yang, S., Yang, J., Wu, Z., Liu, H., Nie, Z., Qu, J., Hu, Y., Shao, Y., Liu, J., Liu, F., & Hua, D. (2023). Temporal hormetic response of soil microbes to cadmium: A metagenomic perspective. Science of the Total Environment, 891, 164190. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.164190. EDN: https://elibrary.ru/ZBCKIQ
Copyright (c) 2025 Evgeniya V. Tovstik, Anna S. Olkova
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
