Влияние сельскохозяйственной деятельности на фитотоксичность почв: выбор биоиндикаторов
Аннотация
Обоснование. Исследование посвящено оценке фитотоксичности почв подверенной влиянию сельскохозяйственной деятельности методом биоиндикации. Установлено, что крестоцветные культуры, Brassica napus (рапс), Lepidium sativum (кресс-салат), наиболее чувствительны к загрязнению, демонстрируя снижение всхожести до 24% и фитомассы до 0,13-0,62 г, тогда как ячмень показал устойчивость всхожесть 70-100%. Выявлены случаи скрытой фитотоксичности при сохранной всхожести, но угнетении роста корней. Результаты подтверждают эффективность метода и необходимость комплексного подхода с использованием нескольких биоиндикаторов.
Цель. Целью исследования – подбор наиболее чувствительного биоиндикатора для определения фитотоксичности почв сельскохозяйственного назначения.
Материалы и методы. Для оценки фитотоксичности почв были отобраны пробы с учебно-опытного полигона ДГТУ. Основная серия включала 4 пахотные пробы (n=4), отобранные методом конверта с глубины 0-20 см согласно ГОСТ 17.4.4.02-2017. Контрольный образец взят из прилегающей лесополосы (n=1). Каждая объединенная проба массой 1 кг формировалась из 5 точечных проб. Использовали четыре тест-культуры: редис (Raphanus sativus L.), ячмень (Hordeum vulgare L.), рапс (Brassica napus L.) и кресс-салат (Lepidium sativum L.). Для каждого образца и культуры подготовили по 3 аналитические повторности в чашках Петри. Инкубацию проводили 10 суток. Оценивали следующие параметры: всхожесть (%), энергию прорастания (%), длину побегов и корней (мм), сырую фитомассу (г). Статистическую обработку данных выполняли с расчетом средних значений и стандартного отклонения для каждой пробы, и тест-культуры.
Результаты. Результаты показали значительное угнетение роста тест-растений в загрязненных образцах, что выражалось в снижении ключевых показателей на 24–92% по сравнению с контролем. Наибольшую чувствительность проявили крестоцветные культуры (рапс и кресс-салат), у которых зафиксировано резкое снижение всхожести до 24%, энергии прорастания до 1,0 и фитомассы до 0,13–0,62 г. В то же время ячмень продемонстрировал относительную устойчивость, сохраняя всхожесть на уровне 70–100%, что подтверждает необходимость использования нескольких биоиндикаторов для комплексной оценки.
Заключение. В ходе исследования было установлено, что сельскохозяйственная деятельность на исследуемом поле привела к формированию фитотоксичности почвы, проявляющейся в угнетении чувствительных крестоцветных культур (рапс, кресс-салат) и корневой системы редиса. Рапс и кресс-салат являются высокочувствительными биоиндикаторами для мониторинга. Выявленная неоднородность фитотоксичности требует дифференцированного подхода к оценке состояния почв. Проведенные исследования продемонстрировали эффективность метода фитоиндикации для оценки фитотоксичности почв, подверженных агрогенному воздействию.
EDN: WJMYSA
Скачивания
Литература
Pakharkova, N. V., & Shashkova, T. L. (2020). Biological monitoring of the environment: Methodological guidelines for seminars and independent student work [Educational and methodological manual]. Siberian Federal University, 62 p.
Terekhova, V. A. (2011). Soil biotesting: Approaches and problems. Eurasian Soil Science, 2, 190–198. EDN: https://elibrary.ru/NDJDRT
Mamontov, V. G., Panov, N. P., & Ignatiev, N. N. (2015). General soil science [Textbook]. KNORUS, 538 p.
Maksimova, N. B., Morkovkin, G. G., & Lavrentieva, A. (2003). Assessment of soil toxicity and pollution using phytotoxicity methods. Bulletin of Altai State Agricultural University, 2.
Kovalenko, L. V. (1993). Ecological assessment of the use of chemical plant protection products in crop cultivation within crop rotation on soddy podzolic heavy loamy soil [PhD thesis abstract in agricultural sciences: 03.00.16], 42 p.
Privalova, N. M., Protsay, A. A., Litvinenko, Yu. F., Marchenko, L. A., & Pankov, V. A. Determination of phytotoxicity using the seedling method. Kuban State Technological University.
Svistova, I. D. Methodological approaches to determining phytotoxic activity of soil and soil microorganisms [Doctoral dissertation].
Tepper, E. Z., Shilnikova, V. K., & Pereverzeva, G. I. (2004). Practicum on microbiology. Drofa, 246 p.
Bardina, T. V., & Bardina, V. I. Ecological monitoring of soil in quarry areas within the Neva River catchment using phytotesting methods.
Lisovitskaya, O. V., & Terekhova, V. A. (2010). Phytotesting: Key approaches, laboratory method challenges, and modern solutions. Reports on Ecological Soil Science, 13(1), 1–18.
Ananyeva, Yu. S., & Davydov, A. S. (2009). Ecological assessment of wastewater sludge impact on soil via phytotesting. Bulletin of Altai State Agricultural University, 8(58), 38–40.
Evstifeeva, T. A., & Fabarisova, L. G. (2012). Biological monitoring [Textbook]. Orenburg State University, 119 p.
Vasilchenko, A. V. (2017). Soil ecological monitoring [Textbook]. Orenburg State University, 281 p. ISBN 978 5 7410 1815 6
Baglaeva, E., Rakhmatova, A., & Kramarenko, A. (2016). Bioindication of Shartashsky Forest Park urban soil in Yekaterinburg using Raphanus sativus. Principles of Ecology, 18, 16–26. https://doi.org/10.15393/j1.art.2016.4762
Bhaduri, D., Sihi, D., Bhowmik, A., Verma, B. C., Munda, S., & Dari, B. (2022). A review on effective soil health bio indicators for ecosystem restoration and sustainability. Frontiers in Microbiology, 13. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.938481
Li, L., Fan, Z., Gan, Q., Xiao, G., Luan, M., Zhu, R., & Zhang, Z. (2024). Conservative mechanism through various rapeseed (Brassica napus L.) varieties respond to heavy metal (cadmium, lead, arsenic) stress. Frontiers in Plant Science, 15. https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1521075
Gupta, A., Sharma, T., Singh, S. P., Bhardwaj, A., Srivastava, D., & Kumar, R. (2023). Prospects of microgreens as budding living functional food: Breeding and biofortification through OMICS and other approaches for nutritional security. Frontiers in Genetics, 14. https://doi.org/10.3389/fgene.2023.1053810
Список литературы
Пахарькова, Н. В., & Шашкова, Т. Л. (2020). Биологический контроль состояния окружающей среды. Методические указания для семинарских занятий и самостоятельной работы студентов [Учебно методическое пособие]. Сибирский федеральный университет. 62 с.
Терехова, В. А. (2011). Биотестирование почв: подходы и проблемы. Почвоведение, 2, 190–198. EDN: https://elibrary.ru/NDJDRT
Мамонтов, В. Г., Панов, Н. П., & Игнатьев, Н. Н. (2015). Общее почвоведение [Учебник]. КНОРУС. 538 с.
Максимова, Н. Б., Морковкин, Г. Г., & Лаврентьева, А. (2003). Оценка токсичности и загрязнённости почв методом фитоиндикации. Вестник АГАУ, 2.
Коваленко, Л. В. (1993). Экологическая оценка применения химических средств защиты растений при возделывании культур в севообороте на дерново подзолистой тяжелосуглинистой почве [Автореферат диссертации кандидата сельскохозяйственных наук: 03.00.16]. 42 с.
Привалова, Н. М., Процай, А. А., Литвиненко, Ю. Ф., Марченко, Л. А., & Паньков, В. А. Определение фитотоксичности методом проростков. Кубанский государственный технологический университет.
Свистова, И. Д. Методические подходы к определению фитотоксической активности почвы и почвенных микроорганизмов [Докторская диссертация].
Теппер, Е. З., Шильникова, В. К., & Переверзева, Г. И. (2004). Практикум по микробиологии. Дрофа. 246 с.
Бардина, Т. В., & Бардина, В. И. Экологический контроль почвогрунтов карьеров на территории водосбора р. Невы методами фитотестирования.
Лисовицкая, О. В., & Терехова, В. А. (2010). Фитотестирование: основные подходы, проблемы лабораторного метода и современные решения. Доклады по экологическому почвоведению, 13(1), 1–18.
Ананьева, Ю. С., & Давыдов, А. С. (2009). Экологическая оценка воздействия осадков сточных вод на почву по фитотестированию. Вестник Алтайского государственного аграрного университета, 8(58), 38–40.
Евстифеева, Т. А., & Фабарисова, Л. Г. (2012). Биологический мониторинг [Учебное пособие]. Оренбургский государственный университет. 119 с.
Васильченко, А. В. (2017). Почвенно экологический мониторинг [Учебное пособие]. Оренбургский государственный университет. 281 с. ISBN 978 5 7410 1815 6
Baglaeva, E., Rakhmatova, A., & Kramarenko, A. (2016). Biondication of Shartashsky forest park urban soil of Ekaterinburg using Raphanus Sativus. Principles of the Ecology, 18, 16–26. https://doi.org/10.15393/j1.art.2016.4762
Bhaduri, D., Sihi, D., Bhowmik, A., Verma, B. C., Munda, S., & Dari, B. (2022). A review on effective soil health bio indicators for ecosystem restoration and sustainability. Frontiers in Microbiology, 13. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.938481
Li, L., Fan, Z., Gan, Q., Xiao, G., Luan, M., Zhu, R., & Zhang, Z. (2024). Conservative mechanism through various rapeseed (Brassica napus L.) varieties respond to heavy metal (Cadmium, Lead, Arsenic) stress. Frontiers in Plant Science, 15. https://doi.org/10.3389/fpls.2024.1521075
Gupta, A., Sharma, T., Singh, S. P., Bhardwaj, A., Srivastava, D., & Kumar, R. (2023). Prospects of microgreens as budding living functional food: Breeding and biofortification through OMICS and other approaches for nutritional security. Frontiers in Genetics, 14. https://doi.org/10.3389/fgene.2023.1053810
Просмотров аннотации: 9
Copyright (c) 2025 Polina A. Dubnitskaya, Victoria Ligacheva, Elizaveta A. Mun, Andrey G. Polyakov, Mary Yu. Odabashyan
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
