Изучение влияния гуминовых веществ на антропогенно-нарушенные почвы: экотоксикологические свойства и воздействие на экосистемные функции почвНИР

The study of the influence of humic substances on anthropogenically disturbed soils: ecotoxicological properties and the impact on the ecosystem function of soils

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Этап 2016 года - Изучение влияния гуминовых препаратов различного происхождения в условиях модельного загрянения
Результаты этапа: В 2016 году был определен приоритетный набор методов и создана блок-схема исследовательской работы для выполнения работ с модельными, фоновыми, модельно загрязненными почвами и отобранными в полевых условиях хемоземами, в зависимости от их уровня загрязнения; проведены скрининговые исследования набора гуминовых препаратов по изучению их биологической активности в контролируемых условиях, определен набор «чувствительных» к внесению углерод-содержащих препаратов ферментов, а также изучено влияние препаратов на химический состав почв и отклик растений. В соответствии с планом выполнения работ, в 2016 г. в рамках проекта «Изучение влияния гуминовых веществ на антропогенно-нарушенные почвы: экотоксикологические свойства и воздействие на экосистемные функции почв» исследования были сосредоточены на: - отборе почвенных монолитов ненарушенного строения с фоновых участков дерново-подзолистых почв и верхних горизонтов антропогенно-нарушенных проб (хемоземов) для проведения вегетационных экспериментов, а также подготовке модельных почвенных сред для лабораторных опытов; - выявлению особенностей воздействия гуминовых препаратов различного происхождения на живые системы почв (на примере ферментов); - проведению скрининговых исследований (краткосрочные лабораторные и вегетационные опыты) по изучению влияния ряда гуминовых препаратов, выделенных из черного и бурого угля, торфа и лигносульфоната, на биоиндикационные показатели фоновых почв и как ремедиантов для модельно-загрязненных дерново-подзолистых почв и хемоземов, а также их сравнение с традиционными ремедиантами органической (биочар) и неорганической природы (древесная зола) в целях выявления наиболее перспективных препаратов и расчета доз обработки почв для последующих исследований. Полученные результаты опубликованы в 2016 году в статье из перечня журналов ВАК, готовятся к публикации 2 рукописи в виде научных статей, а также результаты будут представлены на научной конференции в следующем году. В целях изучения воздействия исследуемых ГП на прокариотические организмы почв (на примере ферментативной активности) на базе Лаборатории экотоксикологического анализа почв факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова был заложен лабораторный эксперимент по оценке влияния гуминовых препаратов из торфа, угля и лигносульфоната. Модельный почвенный грунт (МПГ) готовили в соответствии OECD 222 в модификации для проведения микробиологических исследований (Ellis 2004; Guenet et al. 2011), при условии, что ГП являлись единственным доступным источником углерода для функционирования биоты. Полученный МПГ с ГП стерилизовали и далее вносили суспензию нативной биоты, выделенной из дерново-подзолистых среднесуглинистых окультуренных почв (горизонт А 0-15), отобранных на территории «Чашниково», Московской области. В образцах определена активность дегидрогеназы, кислотной фосфомоноэстеразы (фосфатазы) и уреазы на а 7-, 14-, 21- и 28-е сутки с момента начала эксперимента. Установлено, что активность уреазы, фосфатазы и дегидрогеназы достоверно выше в случае внесения ГП из бурого угля, торфа и лигносульфоната, чем в фоне с гуминовой кислотой (ГК). Выявлена тенденция по увеличению активности фосфатазы в пробах с ГП из торфа и угля по сравнению с пробами с ГК и ГП из лигносульфоната, что позволяет сделать вывод о предпочтительном использовании биотой периферических частей молекул гуминовых и фульво-кислот кислот из препаратов, чем периферической и центральной части молекул ГК. Микроорганизмы, отвечающие за синтез дегидрогеназы, использовали ГП и ГК с одинаковой скоростью, что может говорить о сходном механизме потребления этих субстратов. На базе факультета почвоведения МГУ им. М.В. Ломоносова был заложен вегетационный эксперимент с хемоземами, характеризующимися экстремально высокими концентрациями свинца, кадмия, цинка и меди, отобранными на территории Чешской Республики в пойме р. Литавка и переданными для выполнения работ по данному проекту в МГУ в рамках совместных научно-исследовательских работ с коллегами из Чешского университета естественных наук, факультета агрохимии (Прага). В качестве мелиорантов использовали препарат из лигносульфоната (Лигногумат), биочар, древесную золу и варианты включающие совместное присутсвие биочара и золы с гуминовым препаратом. Для корректного сравнения результатов эксперимента препараты вносили в количествах, эквивалентных увеличению рНсол почвенной среды с 6,0 отн. ед (исходная почва) до 6,5, 7,0 и 7,5 отн. ед. Всего было заложено 15 вариантов в 4-х кратной повторности для трех временных интервалов отбора проб (10, 30 и 60 суток). Проводилось изучение влияния препаратов на изменение химических показателей почв (концентраций водорастворимых, доступных для растений, и карбонатно-связанных форм ТМ), содержания элементов питания растений и микроэлементов (N, P, K, S, Mn и др.), а также оценивались микробиологические (активность уреазы, фосфатазы, дегидрогеназы, b- глюкозидазы, активность общих гидролаз, эмиссия СО2 из почв, Смик) и токсикологические показатели (отклик червей Eisenia fetida в хронической 60-сут опыте, и отклики рачков D.magna и первичных показателей роста высших растений S. alba в краткосрочных острых опытах). Внесение мелиорантов резко изменяло почвенные свойства, и в разной степени меняло подвижность тяжелых металлов. Гуминовый препарат из лигносульфоната также как и биочар снижал концентрацию миграционно-активных форм меди, тогда как древесная зола влияла преимущественно на цинк и кадмий. Полученные результаты свидетельсвуют о принципиально различном механизме влияния ГП на тяжелые металлы в почвах по сравнению с традиционными мелиорантами неорганической природы. В то же время включение ГП приводило к существенной активации микробного сообщества почв, интенсификации процессов жизнедеятельности, фиксируемого по активности ферментов и показателям базального и субстрат-индуцированного дыхания почв. Внесение ГП также стимулировало развитие семян на полиметаллически-загрязненных почвах, существенно снижало токсичность почв для педобионтов и токсичность водной вытяжки из почв для пресноводных рачков.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".