Influence of river bottom sediments on the biological activity of chernozem and sandy soil

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The potential use of bottom sediments of the Don River in agriculture was assessed by analyzing the phytotoxicity of winter wheat for the test object, the activity of enzymes (invertase and dehydrogenase), and the chemical composition of bottom sediments. In the conducted model experiment, river bottom sediments (RBS) (50–1000 t/ha) were introduced into 2 soils of different genesis. It was found that the content of heavy metals in the RBS did not exceed the soil maximum permissible concentration. The highest enzymatic activity in the seropesks was observed in samples with an application of 50 t RBS/ha compared with the control soil. The optimal dose for chernozem was 100 t RBS/ha. No significant differences were found in the activity of dehydrogenases in chernozem and sulfur sands between samples with a lower (50 t/ha) and a higher (600 t/ha) RBS content. Suppression of activity relative to the control was found in seropesques with only the highest proportion of RBS (50%). The enzymatic activity of invertase decreased with an increase in RBS in seropesques. Bottom sediments stimulated soil respiration. The highest growth rates of winter wheat were found in chernozem and gray soils with the addition of a dose of 50 t RBS/ha. The results of the correlation analysis confirmed the relationship between the content of organic carbon and the activity of enzymes in sulfur mixtures.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

E. Rybalkina

Southern Federal University

Email: kamil_kazeev@mail.ru
Rússia, Strikes av.194/1, Rostov-on-Don 344090

K. Kazeev

Southern Federal University

Autor responsável pela correspondência
Email: kamil_kazeev@mail.ru
Rússia, Strikes av.194/1, Rostov-on-Don 344090

Bibliografia

  1. Güzel B., Başar H. M., Güneş K., Yenisoy-Karakaş S., Tolun L. Investigation of topsoil production from marine dredged materials (DMs) in Turkey for urban landscaping work // Heliyon. 2019. V. 5. № 7. P. e02138.
  2. de Montaudouin X., Blanchet H., Gouillieux B., Humbert S., Latry L., Crovetto L., Lavesque N. Benthic community impacts from sediment dredging and disposal: A comparison of sampling gear // Marine Pollut. Bul. 2023. V. 194. Part A. P. 115278.
  3. Shih S.-S., Lee C.-Y. Eco-friendly dredging methods of changing fluvial landforms for enhancing hydraulic habitat quality and river corridor continuum // Sci. Total Environ. 2024. V. 936. P. 173439.
  4. Yoobanpot N., Jamsawang P., Simarat P. Jongpradist P., Likitlersuang S. Sustainable reuse of dredged sediments as pavement materials by cement and fly ash stabilization // J. Soil. Sediment. 2020. № 20. P. 3807–3823.
  5. Mohammad A., Zentar R. Characterization of recycled dredged sediments: Toward circular economy in road construction // Construct. Build. Mater. 2023. № 402. P. 132974.
  6. Larouci A., Senhadji Y., Laoufi L., Benazzouk A. Valo- risation of natural waste: dam sludge for road construction // Nat. Environ. Pollut. Technol. 2020. V. 19. № 3. P. 1075–1083.
  7. Abriak Y., Maherzi W., Senouci A., Benzerzour M., Rivard P. Valorization of dredged sediments and recycled concrete aggregates in road subgrade construction // Buildings. 2023. V. 13. № 646. P. 1–15.
  8. Crocetti P., González-Camejo J., Li K., Foglia A., Eusebi A.L., Fatone F. An overview of operations and processes for circular management of dredged sediments // Waste Manag. 2022. V. 146. P. 20–35.
  9. Baran A., Mierzwa-Hersztek M., Gondek K., Tarnawski M., Szara M., Gorczyca O., Koniarz T. The influence of the quantity and quality of sediment organic matter on the potential mobility and toxicity of trace elements in bottom sediment // Environ. Geochem. Health. 2019. V. 41. P. 2893–2910.
  10. Baran A., Tarnawski M., Koniarz T., Szara M. Content of nutrients, trace elements, and ecotoxicity of sediment cores from Rożnów reservoir (Southern Poland) // Environ. Geochem. Health. 2019. V. 4. P. 2929–2948.
  11. Szara-Bąk M., Baran A., Klimkowicz-Pawlas A., Tkaczewska J., Wojtasik B. Mobility, ecotoxicity, bioaccumulation and sources of trace elements in the bottom sediments of the Rożnów reservoir // Environ. Geochem. Health. 2021. V. 43. P. 1–18.
  12. Фрид А.С., Касатиков В.А., Борисочкина Т.И., Колчанова К.А., Никитина Н.С. Влияние длительного применения осадков сточных вод и извести на валовое содержание и концентрацию подвижных форм тяжелых металлов в супесчаной дерново-подзолистой почве // Агрохимия. 2023. № 1. С. 83–96.
  13. Вальков В.Ф., Жаркова М.Г. Песчаные почвы юга России // Научн. мысль Кавказа. 2008. № 3(55). С. 48–52.
  14. Классификация и диагностика почв России / Сост. Л.Л. Шишов [и др.]. Почв. ин-т им. В.В. Докучаева. Смоленск: Ойкумена, 2004. 341 с.
  15. IUSS Working Group WRB. 2022. World Reference Base for Soil Resources. International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps. 4th edition. International Union of Soil Sciences (IUSS), Vienna, Austria.
  16. Казеев К.Ш., Колесников С.И., Акименко Ю.В., Даденко Е.В. Методы биодиагностики наземных экосистем. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2016. 356 с
  17. Zhang L., Wang S., Imai A. Spatial and temporal variations in sediment enzyme activities and their relationship with the trophic status of Erhai Lake // Ecol. Engin. 2015. V. 75. P. 365–369.
  18. Даденко Е.В., Казеев К.Ш., Колесников С.И., Мясникова М.А. Влияние распашки на биохимические свойства черноземов Юга России. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2022. 115 с.
  19. Наими О.И. Гумусное состояние и биологическая активность черноземов обыкновенных (североприазовских) при длительном сельскохозяйственном использовании // Известия Оренбург. ГАУ. 2015. № 3(53). С. 161–164.
  20. Хазиев Ф.Х. Экологические связи ферментативной активности почв // Экобиотехнология. 2018. Т. 1. № 2. С. 80–92.
  21. Горовцов А.В., Чистяков В.А. Оценка фитотоксичности чернозема обыкновенного при применении Bacillus sp. и биочара для стимуляции разложения пожнивных остатков озимой пшеницы (Triticum aestivum L.) // Агрохимия. 2023. № 5. С. 60–69.
  22. Цепина Н.И., Колесников С.И., Минникова Т.В., Русева А.С. Сравнительная оценка фитотоксичности наночастиц серебра разного размера // Агрохим. вестн. 2023. № 3. С. 80–85.
  23. Минникова Т.В., Колесников С.И., Минин Н.С. Интегральная фитотоксичность нефтезагрязненного чернозема после ремедиации биочаром и бактериальным препаратом // Bul. Tomsk Polytech. Univer. Geo Asset. Engin. 2024. Т. 335. № 5. С. 95–106.
  24. Chini G., Bonetti D., Tozzi F., Antonetti M., Pecchioli S., Burchi G., Masciandaro G., Nin S. Wild strawberry production on innovative sediment-based growing media: a reality challenging the traditional concept of «soilless» cultivation // Acta Horticult. 2023. P. 567–574.
  25. Ветчинников А.А., Титова В.И., Баранов А.И., Сеньчева Е.В. Оценка возможности использования донных отложений пруда для рекультивации техногенно-нарушенных почв // Агрохим. вестн. 2018. № 2. С. 50–53.
  26. Urbaniak M., Baran A., Szara M., Mierzejewska E., Lee S., Takazawa M., Kannan K. Evaluation of ecotoxicological and chemical properties of soil amended with Hudson River (New York, USA) sediment // Environ. Sci. Pollut. Res. Inter. 2020. V. 27. P. 7388–7397
  27. Фахрутдинов А.И., Ямпольская Т.Д., Зубайдулин А.А. Нефтедеструктивная активность донных отложений озер, загрязненных углеводородами // Изв. Самар. НЦ РАН. 2016. № 2–2. C. 534–543.
  28. Козунь Ю.С., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Влияние климата на ферментативную активность лесных почв Северного Кавказа // Лесоведение. 2022. № 3. С. 262–269.
  29. Колесников С.И., Попович А.А., Казеев К.Ш., Вальков В.Ф. Изменение эколого-биологических свойств почв Юга России при загрязнении фтором //Агрохимия. 2008. № 1. С. 76–82.
  30. Цепина Н.И., Минникова Т.В., Колесников С.И., Казеев К.Ш. Оценка фитотоксичности серебра на почвах разной устойчивости: бурых лесных, черноземах и серопесках // Изв. высш. уч. завед. Северо-Кавказский регион. Естеств. науки. 2020. № 3(207). С. 107–112.
  31. Федоренко А.Н., Мокриков Г.В., Казеев К.Ш., Гобарова А.А., Козунь Ю.С., Колесников С.И. Оценка влияния покровных культур на биологическую активность черноземов при использовании технологии прямого посева // Земледелие. 2023. № 1. С. 23–27.
  32. Рыбалкина Е.И., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Влияние сапропеля на биологическую активность каштановой почвы // Агрохим. вестн. 2023. № 4. С. 39–47.
  33. Неведров Н.П., Саржанов Д.А., Проценко Е.П., Васенев И.И. Сезонная динамика эмиссии СО2 из почв города Курска // Почвоведение. 2021. № 1. С. 70–79.
  34. Терехова В.А., Кулачкова С.А., Морачевская Е.В., Кирюшина А.П. Методология биодиагностики почв и особенности некоторых методов биоиндикации и биотестирования (обзор) // Вестн. МГУ. Сер. 17: Почвоведение. 2023. № 2. С. 35–45.
  35. Kazberuk W., Szulc W., Rutkowska B. Use bottom sediment to agriculture – Effect on plant and heavy metal content in soil // Agronomy. 2021. Т. 11. № 6. С. 1077.
  36. Burducea M., Lobiuc A., Dirvariu L., Oprea E., Olaru S. M., Teliban G.C. Assessment of the fertilization capacity of the aquaculture sediment for wheat grass as sustainable alternative use // Plants. 2022. Т. 11. № 5. С. 634.
  37. Баранов А.П., Лунев М.И., Мерзлая Г.Е. Экотоксикологическая оценка применения удобрений на основе осадков сточных вод методом биотестирования // Агрохим. вестн. 2018. № 1. С. 12–15.
  38. Urbaniak M., Lee S., Takazawa M., Mierzejewska E., Baran A., Kannan K. Effects of soil amendment with PCB-contaminated sediment on the growth of two cucurbit species // Environ. Sci. Pollut. Res. Inter. 2020. V. 27. P. 8872–8884.
  39. Szara M., Baran A., Klimkowicz-Pawlas A., Tarnawski M. Ecotoxicological characteristics and ecological risk assessment of trace elements in the bottom sediments of the Rożnów reservoir (Poland) // Ecotoxicology. 2020. V. 29. P. 45–57.
  40. Karak T., Bhattacharyya P. Heavy metal accumulation in soil amended with roadside pond sediment and uptake by winter wheat (Triticum aestivum L. cv. PBW 343) // Sci. World J. 2010. V. 10. № 10. P. 2314–2329.
  41. Koniarz T., Baran A., Tarnawski M. Agronomic and environmental quality assessment of growing media based on bottom sediment // J. Soil. Sediment. 2022. V. 22. P. 1355–1367.
  42. Бакаева Е.Н., Тарадайко М.Н., Игнатова Н.А., Запорожцева А.Ю. Динамика фитотоксичности донных отложений урбанизированного участка водотока // Экол. Эконом. Информат. Сер.: Систем. анализ и моделир. эконом. и экол. сист. 2019. Т. 1. № 4. С. 164–167.
  43. Бакаева Е.Н., Игнатова Н.А., Черникова Г.Г., Рудь Д.А. Токсичность вод и донных отложений урбанизированного участка реки Темерник (г. Ростов-на-Дону, ЮФО) // Совр. пробл. науки и образ-я. 2013. № 2. С. 408.
  44. Бакаева Е.Н., Тарадайко М.Н. Токсичность донных отложений малых рек бассейна реки Тузлов по набору биотестов // Усп. совр. естествознания. 2019. № 4. С. 31–36.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Enzymatic activity of dehydrogenases and invertases in chernozem and gray sands: S – gray sands, Ch – chernozem, DG – dehydrogenases, I – invertase.

Baixar (220KB)
Metadados
3. Fig. 2. Dynamics of CO2 emission in chernozem, CC – chernozem control.

Baixar (274KB)
Metadados
4. Fig. 3. Length of 7-day roots and sprouts of winter wheat when grown on gray sands (a) and black soil (b). K – control.

Baixar (267KB)
Metadados
5. Fig. 4. Germination of winter wheat seeds in black soil and grey sands (K – control), % of control.

Baixar (256KB)
Metadados
6. Fig. 5. Accumulation of phytomass of winter wheat seedlings when grown on black soil and grey sands and with the addition of RDO, city.

Baixar (248KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».