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

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

pdf
Опубликован: мар 22, 2024
DOI: https://doi.org/10.17072/1994-9952-2024-1-92-106
Ключевые слова:
технозём почва природные зоны экосистемные функции азотобактер тяжёлые металлы мышьяк

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

Валентина Сергеевна Артамонова
Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, Новосибирск, Россия
Светлана Борисовна Бортникова
Институт нефтегазовой геологии и геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, Новосибирск, Россия
Владимир Алексеевич Андроханов
Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, Новосибирск, Россия

Аннотация

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.

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Как цитировать
Артамонова, В. С. ., Бортникова, С. Б. ., & Андроханов, В. А. . (2024). Об экосистемных функциях гумусогенного слоя технозёмов в отдалённый период землевания отвалов угледобычи в Сибири. Вестник Пермского университета. Серия Биология, (1), 92–106. https://doi.org/10.17072/1994-9952-2024-1-92-106
Выпуск
№ 1 (2024): Вестник Пермского университета. Серия Биология
Раздел
Почвоведение

Лицензионный договор на право использования научного произведения в научных журналах, учредителем которых является Пермский государственный национальный исследовательский университет

Скачать лицензионный договор

Текст Договора размещен на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета http://www.psu.ru/, а также его можно получить по электронной почте в «Отделе научных периодических и продолжающихся изданий ПГНИУ»: YakshnaN@psu.ru или в редакциях научных журналов ПГНИУ.

Биографии авторов

Валентина Сергеевна Артамонова, Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, Новосибирск, Россия

Д-р биол. наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории рекультивации почв

Светлана Борисовна Бортникова, Институт нефтегазовой геологии и геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, Новосибирск, Россия

Д-р геол.-минер. наук, профессор, зав. лабораторией геоэлектрохимии

Владимир Алексеевич Андроханов, Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, Новосибирск, Россия

Д-р биол. наук, директор ИПА СО РАН

Библиографические ссылки

Азарова С.В., Васиков У.Г., Ильинских Н.Н. Оценка экологической опасности отходов горнодобы-вающих 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 сооб-щества лесопарков Москвы и пригородных лесов // Почвоведение. 2023. № 1. С. 102–117. DOI: 10.31857/S0032180Х22600780

Андроханов В.А., Курачёв В.М. Почвенно-экологическое состояние техногенных ландшафтов: ди-намика 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 цианирова-ния 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 Южно-Минусинской 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 обще-ства. 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 при-ложения 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 при-мере 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=lifr2l8c18 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 географи-ческих 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. Изслъдованiе 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 бакте-рий 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. Новоси-бирск: 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 сво-бодных 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 со-става // 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 типич-ных чернозёмов разного вида использования: автореф. дис. … канд. биол. наук. М., 2022. 24 с.

Хотимченко М.Ю. Сорбционные свойства и фармакологическая активность некрахмальных поли-сахаридов: 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 плодороди-ем почвы: метод. пособие. Новосибирск, 2010. 36 с.

Швабенланд И.С. Запас лабильного органического вещества в почвах Хакасии // Геоэкологиче-ские 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 предприя-тий и геохимическая оценка воздействия отвалов на почвы (на примере угольного разреза Чалпан, рес-публика 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 Nu-trition 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 iden-tification 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.

Guzmán-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 Azotobac-ter 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 І.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 Azoto-bacter 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.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)