Структура микробных комплексов при моделировании полиметаллического загрязнения и ремедиации агродерново-подзолистых почв*

Аннотация

В условиях модельного вегетационного эксперимента (30 сут) изучены отклики микробных сообществ агродерново-подзолистых почв (Чашниково, Московская обл.) с разным содержанием органического углерода (3,86 и 1,30%) на полиметаллическое загрязнение тяжелыми металлами (Си — 660, Zn — 1100, Pb — 650 мг/кг), обработку биоуглем (5%) и лигногуматом (0,25%). Методами классического посева на агар Чапека и анализа липидных профилей почв методом газовой хроматографии — массспектрометрии дана оценка различий по численности КОЕ, биомассе грибов и бактерий, разнообразию культивируемых грибов в сильнои слабогумусированной почвах. Значимого влияния тяжелых металлов на численность колониеобразующих единиц грибов и число культурально-морфологических типов колоний не выявлено, но отмечено снижение биомассы грибов и бактерий в обеих почвах, причем в слабогумусированной оно выражено в значительно большей степени. Кроме того, под действием тяжелых металлов проявились различия между почвами в разной степени увеличения доли резистентных меланизированных форм грибов: в сильногумусированной — на 25,9, в слабогумусированной — на 45,7%. Рассмотрены чувствительность и универсальная значимость структурных показателей как индикаторов стабильности микробных комплексов при химическом загрязнении почв разной гумусированности: к наиболее чувствительным и надежным индикаторам отнесена оценка доли меланизированных грибов

*Работа выполнена при поддержке РФФИ грант № 18-04-01218а «Исследование особенностей распределения встречаемости видов микромицетов для оценки экологического риска загрязненных почв до и после ремедиации» и имеет грант для поддержки ведущих научных школ «Депозитарий живых систем Московского университета» в рамках Программы развития МГУ им. М.В. Ломоносова.

Литература

1. Верховцева Н.В., Ларина Г.Е., Спиридонов Ю.Я. и др. Микробные консорциумы почв агроценозов разных природных зон России с учетом их сельскохозяйственного использования//Пробл. агрохим. и экол. 2008. № 2.

2. Горленко М.В., Якименко О. С., Голиченков М.В., Костина Н.В.Функциональное биоразнообразие почвенных микробных сообществ при внесении органических субстратов различной природы // Вестн. Моек, ун-та. Сер. 17. Почвоведение. 2012. № 2.

3. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М., 1991.

4. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М., 1987.

5. Кирюшин В. И. Методология комплексной оценки сельскохозяйственных земель // Почвоведение. 2020. № 7. DOI: 10.31857/S0032180X20070060

6. Костина Н.В., Чернышева А.Н., Горленко М.В. и др. Влияние жизнедеятельности почвообитающих личинок типулид (Tipula maxima)на биологическую активность в почве // Вестн. Моек, ун-та. Сер. 17. Почвоведение . 2019. № 1.

7. Марченко С.А., Панкратов Т.А., Горленко М.В._у Кожевин П.А. Мультисубстратное тестирование природных микробных сообществ. М., 2005.

8. Полянская Л.М., Тригер Е.Г., Кожевин П.А., Звягинцев Д.Г. Кинетическое описание структуры комплекса почвенных актиномицетов // Микробиология. 1988. № 57.

9. Терехова В.А., Прудникова Е.В., Кирюшина А.П. и др. Фитотестирование эффекта тяжелых металлов в дерново-подзолистой почве разной степени окультуренности // Почвоведение. 2021. № 6.

10. Терехова В.А., Прудникова Е.В., Кулачкова С.А. и др. Микробиологические показатели агродерновоподзолистых почв разной гумусированности при внесении тяжелых металлов и углеродсодержащих препаратов // Почвоведение. 2021. № 2.

11. Andreeva О. A._fKozhevin Р.А. Optimization of natural communities of soil microorganisms as a way to create microbial fertilizers // Moscow Univ. Soil Sci. Bull. 2014. Vol. 69, N 4.

12. Barrios E., Coutinho H.I.C., Medeiros C.A. Participatory Knowledge Integration on Indicators of Soil Quality — Methodological Guide. Nairobi, 2012.

13. Bobbie R.J., White D.C. Characterization of benthic microbial community structure by high-resolution gas chromatography of Fatty Acid methyl esters // Appl. Environ. Microbiol. 1980. Vol. 39. DOI: 10.1128/aem.39.6.12121222.1980

14. Biinemann E.K., Bongiorno G., Bai Z. et al. Soil quality — A critical review // Soil Biol. Biochem. 2018. Vol. 120. DOI: 10.1016/j.soilbio.2018.01.030

15. Creamer R.E., Schulte R.P.O., Stone D.et al. Measuring basal soil respiration across Europe: Do incubation temperature and incubation period matter? // Ecol. Indicators. 2014. Vol. 36. DOI: 10.1016/j.ecolind.2013.08.015

16. Gonzalez-Quinones A., Stockdale E. A., Banning N.C. et al. Soil microbial biomass — Interpretation and consideration for soil monitoring // Soil Res. 2011. Vol. 49. DOI: 10.1071/sr10203

17. Heijden M.G.A. van der, Bardgett R.D., Straalen N.M. van.The unseen majority: soil microbes as drivers of plant diversity and productivity in terrestrial ecosystems // Ecol. Lett. 2008. Vol. 11. DOI: 10.1111/j.l4610248.2007.01139.x

18. Hofman J., Dusek L., Klanova J. et al. Monitoring microbial biomass and respiration in different soils from the Czech Republic — a summary of results // Environ. Internat. 2004. Vol. 30, N 1. DOI: 10.1016/S0160-4120(03) 00142-9

19. Kozhevin P.A., Zhebrak I.S., Maslova O.A.The role of soil microorganisms in environmental and food security // Moscow Univ. Soil Sci. Bull. 2017. Vol. 72. https:// doi.org/10.3103/S0147687417050039

20. Lehman R.M., Cambardella C.A., Stott D.E.et al. Understanding and Enhancing Soil Biological Health: The Solution for Reversing Soil Degradation // Sustainability. 2015. Vol. 7.

21. Margesin R., Minerbi S., Schinner F. Long-term monitoring of soil microbiological activities in two forest sites in South Tyrol in the Itahan Alps // Microbes Environ. 2014. Vol. 29, Is. 3. DOI: 10.1264/jsme2.ME14050

22. Osipov G.A._yTurova E.S.Studying species composition of microbial communities with the use of gas chromatography—mass-spectrometry. Microbial community of kaolin// FEMS Microbiol. Rev. 1997. Vol. 20.

23. Ouyang W., GengX., Huang W.et al. Soil respiration characteristics in different land uses and response of soil organic carbon to biochar addition in high-latitude agricultural area// Environ. Sci. Pollut. Res. 2016. Vol. 23.

24. Slapakova B., Jerabkova J., Vorisek K.et al. The biochar effect on soil respiration and nitrification // Plant Soil Environ. 2018. Vol. 64. DOI: 10.17221/13/2018-PSE

25. Terekhova V.A. Soil bioassay: Problems and approaches//Eurasian Soil Sci. 2011. Vol. 44, N 2. DOI: 10.1134/ S1064229311020141

26. Xu Y., Seshadry B., Solan N.et al. Microbial functional diversity and carbon use feedback in soils as affected by heavy metals // Environ. Intern. 2019. Vol. 125. DOI: 10.1016/j.envint.2019.01.071

27. Yang Z., Liu S., Zheng D., Feng S. Effects of cadmium, zinc and lead on soil enzyme activities // J. Environ. Sci. 2006. Vol. 18, N6.