2024 Трансформация экосистем 7 (3), 138-152

Информативность показателей экологического состояния почвы, находящейся в условиях низкоуровневого стресса: загрязнение, засуха, кислотность

Олькова А.С. , Товстик Е.В.

Статья посвящена проблеме выбора информативных показателей экологического состояния почвы с низкоуровневым стресс-фактором. Цель данной работы – сравнение токсикологических (ex situ) и биоиндикационных показателей (in situ) почвы, находящейся в условиях загрязнения, засухи, повышенной кислотности. В образцах почвы определяли численность зимогенной и олиготрофной микрофлоры, активность экзоферментов каталазы и уреазы, острую токсичность почвенных вытяжек в тестах на Paramecium caudatum и Escherichia coli. Большинство реакций, проявившихся ex situ и in situ, были горметическими или равными контролю. Увеличение численности по сравнению с контролем наблюдали у олигокарбофилов в среднекислой почве (в 13 раз), у олиготрофов в почве, испытавшей засуху (в 22 раза), у амилолитиков в загрязненной и кислой почве (в 6 раз), а также в засушливой (в 1.6 раза). Достоверно уменьшались в условиях приложенных факторов значения следующих показателей: численность аммонификаторов при кадмиевом стрессе низкого уровня (в 3 раза) и средней кислотности почвы (в 5 раз), целлюлозолитиков в ответ на кислотность почвы (в 2.5 раза) и при засухе (в 1.7 раза), активность уреазы в среднекислой почве (в 1.7 раза). Кроме того, в 1.4 раза возрастал индекс токсичности для среднекислой почвы в тесте на P. caudatum.

Анна Сергеевна Олькова
Вятский государственный университет
610000, Россия, г. Киров, ул. Московская, д. 36

доктор биологических наук, профессор
morgan-abend@mail.ru

Е. В. Товстик
Вятский государственный университет
610000, Россия, г. Киров, ул. Московская, д. 36

Акименко, Ю.В, Чувараева, О.В., Колесников, С.И., Казеев, К.Ш., Минникова, Т.В., 2019. Оценка экологического состояния основных почв юга России в условиях загрязнения антибиотиками. Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия, 114 с.
Коновалов, А.Г., Рисник, Д.В., 2017. Применение метода локальных экологических норм для определения влияния содержания тяжелых металлов на дыхание почв провинции Павия (Италия). Современная наука: актуальные проблемы теории и практики. Серия: Естественные и технические науки 11, 15–21.
Куценко, С.А., 2004. Основы токсикологии. Фолиант, Санкт-Петербург, Россия, 715 с.
Лоскутов, С.И., Пухальский, Я.В., Шапошников, А.И., Воробьев, Н.И., Белимов, А.А., 2019. Молекулярная экология – новое направление в изучении изменения биоразнообразия микрофлоры различных типов почв под воздействием засухи. Сборник докладов 3-й Всероссийской научно-практической интернет-конференции молодых ученых и специалистов с международным участием, посвященная 145-летию со дня рождения Дояренко А.Г. «Экология, ресурсосбережение и адаптивная селекция», Саратов, 20–22.03.2019. Саратов, Россия, 146.
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
Орлов, Д.С., 1992. Химия почв. МГУ, Москва, Россия, 400 с.
Практикум по микробиологии, 2005. Нетрусов, А.И. (ред.). Академия, Москва, Россия, 603 с
Суздалева, А.В., Шеин, Е.В., Абросимов, К.Н., Дембовецкий, А.В., 2022. Структура порового пространства почв, прорастающих корней и микробного сообщества в консорциуме «почва – растения – микроорганизмы» в почвах модельного семенного ложа ячменя. Проблемы агрохимии и экологии 2, 45–50. https://doi.org/10.26178/AE.2022.19.44.001
Ушаков, Р.Н., Ручкина, А.В., 2020. Влияние плодородия агросерой почвы на активность микрофлоры в условиях засухи в нечерноземной зоне России. Агрохимия 6, 69–77. https://doi.org/10.31857/s0002188120060137
Хазиев, Ф.Х., 2005. Методы почвенной энзимологии. Наука, Москва, Россия, 252 с.
Чупис, В.Н., Маликов, А.Н., Мартынов, В.В., Бахрах, П.Л., 2013. Принципы комплексного экологического мониторинга зоны влияния атомных электростанций. Поволжский торгово-экономический журнал 5 (33), 29–47.
Antoniadis, V., Shaheen, S.M., Levizou, E., Shahid, M., Niazi, N.K. et al., 2019. A critical prospective analysis of the potential toxicity of trace element regulation limits in soils worldwide: Are they protective concerning health risk assessment? – A review. Environment International 127, 819–847. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.03.039
Bünemann, E.K., Bongiorno, G., Bai, Z., Creamer, R.E., De Deyn, G. et al., 2018. Soil quality – a critical review. Soil Biology and Biochemistry 120, 105–125. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2018.01.030
Chapman, E.E.V., Dave, G., Murimboh, J.D., 2013. A review of metal (Pb and Zn) sensitive and pH tolerant bioassay organisms for risk screening of metal-contaminated acidic soils. Environmental Pollution 179, 326–342. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2013.04.027
Fan, D., Sun, J., Liu, C., Wang, S., Han, J., Agathokleous, E., Zhu, Y., 2021. Measurement and modeling of hormesis in soil bacteria and fungi under single and combined treatments of Cd and Pb. Science of The Total Environment 783, 147494. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.147494
Farooq, T.H., Kumar, U., Mo, J., Shakoor, A., Wang, J. et al., 2021. Intercropping of peanut-tea enhances soil enzymatic activity and soil nutrient status at different soil profiles in subtropical southern China. Plants-Basel 10 (5), 881. https://doi.org/10.3390/plants10050881
Garcia-Ruiz, R., Ochoa, V., Vinegla, B., Hinojosa, M.B., Pena-Santiago, R. et al., 2009. Soil enzymes, nematode community and selected physico-chemical properties as soil quality indicators in organic and conventional olive oil farming: Influence of seasonality and site features. Applied soil ecology 41 (3), 305–314. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2008.12.004
Islam, W., Noman, A., Naveed, H., Huang, Z., Chen, H.Y.H., 2020. Role of environmental factors in shaping the soil microbiome. Environmental Science and Pollution Research 27, 41225–41247. https://doi.org/10.1007/s11356-020-10471-2
Li, T., Liu, Y., Lin, S., Liu, Y., Xie, Y., 2019. Soil pollution management in China: a brief introduction. Sustainability 11 (3), 556. https://doi.org/10.3390/su11030556
Mengdi, X., Wenqing, C., Haibo, D., Xiaoqing, W., Li, Y. et al., 2021. Cadmium-induced hormesis effect in medicinal herbs improves the efficiency of safe utilization for low cadmium-contaminated farmland soil. Ecotoxicology and Environmental Safety 225, 112724. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021.112724
Msimbira, L.A., Smith, D.L., 2020. The roles of plant growth promoting microbes in enhancing plant tolerance to acidity and alkalinity stresses. Frontiers in Sustainable Food Systems 4, 106. https://doi.org/10.3389/fsufs.2020.00106
Odum, E.P., 1983. Basic Ecology. Harcourt Brace College Publishers, New York, USA, 613 p.
Olkova, A.S., Tovstik, E.V., 2022. Comparison of natural abiotic factors and pollution influence on the soil enzymative activity. Ecological Engineering and Environmental Technology 23 (1), 42–48. https://doi.org/10.12912/27197050/143003
Terekhova, V.A., 2022. Biotesting of soil ecotoxicity in case of chemical contamination: Modern approaches to integration for environmental essessment (a review). Eurasian Soil Science 55, 601–612. https://doi.org/10.1134/S106422932205009X
Varshal, G.M., Koshcheeva, I.Y., Khushvakhtova, S.D., Velyukhanova, T.K., Tatsii, Y.G. et al., 1999. Complex formation of mercury with humus acids: An important stage of the biospheric mercury cycle. Geochemistry internationall 37 (3), 229–234.
Zuccarini, P., Asensio, D., Ogaya, R., Sardans, J., Peñuelas, J., 2020. Effects of seasonal and decadal warming on soil enzymatic activity in a P-deficient Mediterranean shrubland. Global Change Biology 26 (6), 3698–3714. https://doi.org/10.1111/gcb.15077