Агрохимическая, экотоксикологическая и эколого-экономическая оценка антропогенно преобразованных почв Северного ПодмосковьяНИР

Agrochemical, ecotoxicological, and ecological and economic assessment of anthropogenically transformed soils of the Northern Moscow region

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Агрохимическая, экотоксикологическая и эколого-экономическая оценка антропогенно преобразованных почв Северного Подмосковья
Результаты этапа: Была проведена апробация различных методик эколого-экономической оценки деградации земель муниципального образования городского округа Солнечногорска, что позволило установить экономическую оправданность восстановления продуктивности деградированных земель и поддержки экосистемных услуг. Было показано, что влияние электрического и магнитного полей проявляется в некотором увеличении микробного метаболического коэффициента почв непосредственно под воздушной ЛЭП (в районе УО ПЭЦ МГУ имени М.В. Ломоносова) и снижением значения данного показателя при удалении от линии электропередачи. В ходе полевого опыта было установлено, что недостаток влаги и повышенная температура воздуха за вегетационный период 2021 года существенно повлияли на урожайность и качество разных сортов картофеля при использовании органических препаратов «Гумистим» и «Гумат калия». В ходе изучения влияния пораженности семенных клубней картофеля на опытном поле УО ПЭЦ МГУ имени М.В. Ломоносова были заболевания, вызванные патогенными грибами (черная пятнистость, вызванная Colletotrichum coccodes, серебристая парша, вызванная Helminthosporium solani, ризоктониоз, вызванный Rhizoctonia solani, фитофтороз, вызванный Phythophthora infestans). В результате изучения особенностей многолетней динамики трансформации гумусовых веществ при техногенных воздействиях различной интенсивности наблюдалось существенное ухудшение одного из значимых факторов гумификации – состава и соотношения гранулометрических фракций и негативные изменения параметров почвенного поглощающего комплекса. В рамках работ по агроэкологической оценке микроудобрений, регуляторов роста и биопрепаратов при выращивании различных сортов картофеля (Варяг, Фаворит, Вымпел, Лукьяновский) и капусты белокочанной было в том числе установлено, что биопрепарат Антик вызывает рост урожайности картофеля на 15-28% в зависимости от сорта. В ходе исследования экологического состояния почв естественных и городских экосистем (придорожные территории г. Москвы в районе ул. Минской) было установлено, что все исследованные металлы и металлоиды (Pb, Cd, Sr, As, Zn, Cu, Ni, Co, Mn, Cr, V) накапливаются в дождевых червях Eisenia fetida. По интенсивности биоаккумуляции по сравнению с контрольными пробами почвогрунтов, отобранных на расстоянии 170 м от дороги, они ранжируются как Pb> V> Cu, As, Mn, Ni, Cr, Cd> Co, Sr, Zn. Концентрация всех металлов и металлоидов в дождевых червях снижалась по мере увеличения расстояния от дороги, за исключением Cd и Mn.
2 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Агрохимическая, экотоксикологическая и эколого-экономическая оценка антропогенно преобразованных почв Северного Подмосковья
Результаты этапа: Выполнялись работы по агрохимической, экотоксикологической и эколого-экономической оценке антропогенно преобразованных почв Северного Подмосковья. 1. Результаты агрохимической оценки 1.1. Проведены исследования влияния экологически чистых органических удобрений на основе гуминовых веществ («Гумат калия» и «Гумистим») на плодородие дерново-подзолистой почвы и урожайность картофеля. Показано положительное влияние удобрений на физико-химические свойства почвы. Изучаемые органические препараты при метеоусловиях 2022 года повышали урожайность выбранных сортов картофеля (Удача и Брянская новинка). 1.2. Проведено изучение видового и внутривидового разнообразия грибов, ассоциированных с картофелем. На пораженных клубнях картофеля из разных регионов РФ с симптомами сухой гнили были выявлены штаммы, принадлежащие следующим комплексам видов: Fusarium redolens (сингулярный вид), F. incarnatum-equiseti SC, F. oxysporum SC, F. lateritium SC, F. nisikadoi SC, F. sambucinum SC, F. solani SC, F. tricinctum SC, F. fujikuroi SC. В ряде случаев сухая гниль клубней вызывалась мицелиальным грибом с мицелием желтого цвета. Такой тип поражения был нами назван «Желтая гниль» и вероятно относится к новому неизвестному виду рода Trichocladium. При анализе пораженных клубней были обнаружены клубни с полостями, на стенках которых развивался мицелий специфического красно-коричневого цвета. После инкубации во влажной камере на мицелии появлялось обильное спороношение, причем цвет менялся на ярко-оранжевый. Из клубней были выделены чистые культуры, анализ видовой принадлежности которых выявил, что они относятся к виду Acrostalagmus luteoalbus. Это первая находка A. luteoalbus на картофеле. Исследовано разнообразие грибов рода Alternaria секции Porri, поражающих растения картофеля. были выявлены пять патогенных видов (A. alternariacida, A. grandis, A. linariae, A. protenta и A. solani). Вид A. alternariacida впервые обнаружен на картофеле. Все штаммы фомоидных грибов поражали поврежденные клубни картофеля в незначительной степени, наиболее патогенным оказался штамм D. glomerata (7 мм). Была проверена чувствительность фомоидных грибов к тиабендазолу, флудиоксонилу и бензойной кислоте. Все проверенные штаммы оказались чувствительны к тиабендазолу (ЕС50 4,5-8,2 мг/л). К флудиоксонилу штаммы были восприимчивы (ЕС50 от 0,06 до 25,7 мг/л). К бензойной кислоте штаммы были более устойчивы (ЕС50 от 285-632 мг/л). Однако исследованные дозы фунгицидов, угнетающих рост колоний грибов, существенно ниже рекомендованных для использования в рабочей жидкости. Поэтому тиабендазол, флудиоксонил и бензойную кислоту можно считать эффективными препаратами в отношении фомоидных грибов, поражающих картофель. Проведено изучение взаимовлияния ассоциированных с почвой фитопатогенных грибов – Rhizoctonia solani, Colletotrichum coccodes, Helminthosporium solani, Fusarium spp., Alternaria spp. Особое внимание было уделено исследованию штаммов грибов рода Clonostachys. Показано, что сlonostachys spp. – сапротрофные виды с высокой антагонистической и микопаразитической активностью, которые могут быть использованы как агенты биоконтроля. Изоляты, выделенные из клубней картофеля, принадлежали видам C. rosea и C. solani; Все исследованные штаммы показали очень низкую патогенность (или ее отсутствие) в отношении ломтиков клубней картофеля. Попарное сращивание C. rosea и C. solani с изолятами фитопатогенных грибов Rhizoctonia solani, Colletotrichum coccodes и Sclerotinia sclerotiorum показало антагонистическую активность, выражающуюся в ингибировании роста колоний фитопатогенов и образовании зоны, свободной от роста, причем активность исследуемых штаммов различалась. 1.3. По результатам 35-летнего исследования характеристик гумуса дерново-подзолистой техногенной почвы (после прокладки трассы магистрального трубопровода) были оценены изменения отдельных показателей гумусовой системы на разных уровнях ее организации. Установлено, что максимальное ухудшение свойств гумуса техногенной почвы зафиксировано через год после прокладки трассы (1986 г.). Для этого периода характерны наибольшее снижение содержания гумуса (на 57-68%) и максимально выраженные по всем показателям признаки ухудшения его качества. В этих условиях наиболее отчетливо проявляется существенное ухудшение одного из значимых факторов гумификации – состава и соотношения гранулометрических фракций и негативные изменения параметров почвенного поглощающего комплекса. Ослабление со временем техногенных воздействий и дополнительное влияние факторов иной природы (агрогенного и гидрологического) определили проявление разной степени выраженности признаков деградационной трансформации гумуса. Отмечена тенденция к снижению контрастности свойств гумуса техногенной и контрольной почв в слое 0-20 см, что в значительной степени определялось спецификой экологической ситуации в каждом из объектов. В слое 20-40 см контрастность свойств гумуса контрольной и техногенной почв на протяжении всего периода исследований оставалась на высоком уровне вследствие образования вымочек вдоль трассы магистрального трубопровода ухудшения условий гумификации в нижней части техногенного профиля с проявлением вторичных деградационных процессов химической природы. 2. Результаты экотоксикологической оценки Оценена токсичности почв придорожных территорий по отношению к дождевым червям Eisenia fetida и проанализированы особенности биоаккумуляции металлов и металлоидов в их тканях. Острая токсичность по отношению к дождевым червям была выявлена на расстояниях 7, 25, 50 м от дорожного полотна. Значения токсичности возрастали с увеличением длительности экспозиции, и наибольшее подавление составило 20-23% на расстоянии 7 и 25 м от дороги. На расстоянии 50 м токсичность не зависела от срока экспозиции и составила 7%. На расстоянии 175 м от дороги токсичности не наблюдалось. Установлено, что содержание большинства исследованных металлов и металлоидов (Pb, V, Cu, As, Mn, Ni, Cr, Cd, Co, Zn) в тканях дождевых червей, экспонируемых на естественных почвах Учебно-опытного почвенно-экологического центра МГУ (УО ПЭЦ МГУ), было в 1,5-3 раза ниже по сравнению с червями, экспонируемыми на почвогрунтах города Москвы, при похожих значениях содержания тяжелых металлов в почвах обоих районах. Несмотря на меньшее содержание металлов и металлоидов в тканях червей в почвах УО ПЭЦ МГУ, они демонстрировали в 2 раза более высокие значения токсичности по сравнению с червями в почвогрунтах Москвы. Из приведенных наблюдений можно сделать вывод, что накопление металлов и металлоидов дождевыми червями не является ведущим фактором, обусловливающим подавление их жизнедеятельности в загрязненных почвах. В прикладном аспекте представляется перспективным использование дождевых червей в целях ремедиации почв, загрязненных тяжелыми металлами и металлоидами, так как черви E. fetida не показали критичных значений токсичности при высокой способности накопления изученных поллютантов. 3. Результаты эколого-экономической оценки Проведены подготовительные работы по сбору данных с территории УОПЭЦ МГУ для последующей эколого-экономической оценки почв. В лабораторных условиях по общепринятым методикам определены химические и физико-химические свойства почв: pH водной суспензии, валовое содержание гумуса, содержание подвижного фосфора, содержание обменного калия, содержание тяжелых металлов I и II классов опасности (Pb, Cd, Zn, Cu). В результате исследований было установлено варьирование по территории УО ПЭЦ показателей плодородия почв, а также - повышенное содержание тяжелых металлов в почвах, прилегающих к Ленинградскому шоссе. Проведено изучение влияния факторов физического воздействия на экологическое состояние почв придорожных участков УО ПЭЦ МГУ. Основными источниками физических воздействий были Ленинградское шоссе и воздушная линия электропередачи (ЛЭП) напряжением 110 кВ, удаляющаяся от Ленинградского шоссе к пахотному полю. Пробные площадки, на которых проводилось измерение МВ почв и показателей вредных физических воздействий, находились непосредственно под ЛЭП на расстоянии 2 м, 6 м, 31 м, 80 м и 340 м от Ленинградского шоссе и составляли исследовательскую трансекту. Для показателей эквивалентного уровня звука, максимального уровня звука, напряжённости электрического поля промышленной частоты 50 Гц обнаружено превышение соответствующих нормативных значений (допустимых уровней воздействия). Было установлено, что повышенное значение показателя магнитной восприимчивости почв (соответствует ареалу сильно нагруженному) в непосредственной близости от автомобильной трассы, в первую очередь, связано, с накоплением в почвах придорожной зоны пыли, образующейся при истирании ходовой части автомобилей и содержащей тонкодисперсные сильномагнитные частицы железа. То есть, существует чёткая закономерность в распределении значения показателя магнитной восприимчивости по катене – высокие значения на площадках, расположенных рядом с шоссе, и низкие – на площадках, находящихся на удалении от автотрассы. Распределение показателей вредных физических воздействий и показателя магнитной восприимчивости почв не имеют тесной связи между собой. Практическая значимость – накоплен большой опыт применения экологически чистых органических удобрений для повышения урожайности сельско-хозяйственных культур, который может быть реапплицирован другими агрохозяйствами с целью рационального использования земель. Полученные результаты многолетнего наблюдения за изменением свойств почв позволяют уточнять модели и повышать точность прогнозирования трансформации как естественных, так и почв, испытывающих агро- воздействие. Изучение видового состава грибов, вызывающих повреждение картофеля, позволяет понимать особенности заражения растений и добиваться более высоких урожаев. Полученные данные о действии фунгицидов на грибы-фитопатогены позволяет выбрать оптимальный препарат для обработки полей. Особенно значимыми являются результаты об антагонистической и микопаразитической активности фитопатогенных грибов, которые могут быть использованы как агенты биоконтроля заболеваний картофеля. Экотоксикологическая оценка почв показала, что в прикладном аспекте представляется перспективным использование дождевых червей в целях ремедиации почв, загрязненных тяжелыми металлами и металлоидами, так как черви E. fetida не показали критичных значений токсичности при высокой способности накопления изученных поллютантов. Эколого-экономическая оценка почв дала прогноз стоимости земель в виду различных видов воздействий на почвы Северного Подмосковья.
3 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Агрохимическая, экотоксикологическая и эколого-экономическая оценка антропогенно преобразованных почв Северного Подмосковья
Результаты этапа: 1.Были продолжены работы нового цикла эколого-экономических исследований деградации земель на трёх уровнях административно-хозяйственного устройства Московской области. Указанные исследования позволили разработать комплексную схему, последовательно включающую в себя расчет величины ущерба/вреда, определение индекса нейтрального баланса деградации земель (НБДЗ), оценку соотношения цены «бездействия» и цены «действия»(методика Й. фон Брауна). 2. Изучение воздействия вредных физических воздействий на состояние микробного комплекса почв придорожных территорий УО ПЭЦ МГУ имени М.В. Ломоносова показало некоторое увеличение микробного метаболического коэффициента непосредственно под воздушной линией электропередачи напряжением 110 кВ. 3. Проводилось изучение патогенности штаммов грибов в лабораторных условиях в отношении картофеля (тест на ломтиках картофеля и на целых клубнях) и томата (тест на ломтиках плодов и на целых плодах). Тестируемые штаммы имели сильные различия в уровнях патогенности. 3.В ходе работ по агроэкологической оценке микроудобрений, регуляторов роста и биопрепаратов при выращивании картофеля и капусты белокочанной было установлено, что наибольшее положительное влияние на урожайность картофеля оказывало использование Акварина и биопрепарата БИС 65, на урожайность обоих гибридов капусты – применение Акварина и комплекса аминокислот с микроэлементами Агровин. 4. В результате оценки экологического состояния почв придорожных территорий Ленинградского шоссе УО ПЭЦ МГУ (25 км от МКАД) были выявлены значимые взаимосвязи дыхания почв с содержанием нефтепродуктов, хлоридов, органического вещества, тяжелых металлов (Zn, Ni, Pb) и электропроводностью почв.
4 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Агрохимическая, экотоксикологическая и эколого-экономическая оценка антропогенно преобразованных почв Северного Подмосковья
Результаты этапа:
5 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Агрохимическая, экотоксикологическая и эколого-экономическая оценка антропогенно преобразованных почв Северного Подмосковья
Результаты этапа:
6 1 января 2026 г.-31 декабря 2026 г. Агрохимическая, экотоксикологическая и эколого-экономическая оценка антропогенно преобразованных почв Северного Подмосковья
Результаты этапа:
7 1 января 2027 г.-31 декабря 2027 г. Агрохимическая, экотоксикологическая и эколого-экономическая оценка антропогенно преобразованных почв Северного Подмосковья
Результаты этапа:

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".