№ 10 (2024)

Рассмотрены процессы минерализации ксенобиотических органических соединений и их включения в биогеохимический круговорот, что осуществляется за счет их биохимических (микробиологических) превращений. Оценено состояние пестицидов в почве и потенциал их деградации. Показаны особенности микробиологической трансформации и деградации пестицидов в почвах, природных водах и донных отложениях. Охарактеризованы физико-химические и биологические свойства агроэкосистем, влияющие на трансформацию хлорорганических пестицидов. Дан исторический экскурс в проблему микробной трансформации пестицидов и представлено современное состояние изученности данной проблемы.

Провели сравнительный анализ физических свойств почв лугового ряда в агролесоландшафтах Центрального Черноземья за длительный промежуток времени. Исследование проводили на почвах сезонно-переувлажненного комплекса. По классификации 2004 г. эти почвы относятся к агрочерноземам гидрометаморфизованным и гумусово-гидрометаморфическим засоленным почвам. Гранулометрический состав почв зависел от характера увлажнения почв. В черноземах автоморфных отмечено снижение доли илистой фракции гумусовых горизонтов. Гидроморфные почвы характеризовались повышенным содержанием ила. В карбонатных горизонтах роль ила существенно возрастала. В структурно-агрегатном состоянии отмечено увеличение доли глыбистой фракции в годы с количеством осадков, превышающим среднемноголетние показатели. В составе агрономически ценных агрегатов фракцией-доминантом были агрегаты 5–10 мм. На долю мелких пылеватых отдельностей приходилась незначительная часть. Применение химических мелиорантов на луговых почвах улучшало структурное состояние луговых почв. Отмечен рост коэффициента структурности. Все изученные почвенные разности характеризовались высокой водопрочностью структурных отдельностей.

Изучили эффективность агромелиоративных приемов сохранения плодородия черноземных почв плодовых насаждений в условиях орошения минерализованными водами в условиях степной зоны плодоводства Краснодарского края в орошаемых интенсивных насаждениях яблони сортов зимнего срока созревания на слаборослом подвое М9. Изучили влияние применения химических мелиорантов (фосфогипса), мульчирования почвы, внесения через систему капельного орошения водорастворимых органоминеральных удобрений и сочетание этих агроприемов на основные агрохимические и физико-химические свойства чернозема обыкновенного. В плодовых насаждениях при капельном орошении минерализованными водами применение комплекса агромелиоративных приемов способствовало нормализации реакции почвенной среды, снижению накопления водорастворимых солей натрия в корнеобитаемом слое чернозема обыкновенного на 39.7%, уменьшению содержания обменного натрия в зоне локального увлажнения почвы на 33–34%, повышению содержания подвижного фосфора в почве под капельницами на 18.9% по сравнению с традиционной зональной технологией возделывания.

Для оценки перспективы совместного использования энтомопатогенных грибов (ЭПГ) и энтомофагов в защите растений от оранжерейной белокрылки изучено влияние летучих органических соединений (ЛОС) грибов на поведение фитофага и ее паразитоида энкарзии в 2-х видах ольфактометров. В Y-образном ольфактометре выявлено, что 3 из 9 штаммов ЭПГ оказывали существенное влияние на поведение имаго фитофага. Мицелий штамма Vl 72 вида L. muscarium проявил аттрактивное действие (ИА = +16), а для штамма Vl 61 этого же вида и штамма Vit 71 вида L. attenuatum обнаружено репеллентное действие в отношении вредителя (ИА = –28 и –20 соответственно). Эксперименты в двухкамерных ольфактометрах, где T. vaporariorum тестировали не индивидуально, а группами (по 15 особей), показали, что все изученные штаммы не влияли на реакции фитофага. Активность ЛОС грибов в отношении энкарзии была менее выражена по сравнению с белокрылкой. В Y-образном ольфактометре показано, что только Vit 71 (L. attenuatum) проявил аттрактивное действие, остальные штаммы не вызывали реакций у паразитоида или проявляли тенденцию к его привлечению.

Исследовали возможность более раннего и точного прогноза накопления белка в зерне разных сор- тов ярового ячменя степного и западно-европейского экотипов. Опыты провели в центральной части Воронежской обл. в НИИСХ ЦЧП “Каменная степь” в 2019–2021 гг. В основном положительная и высокая корреляция выявлена между содержанием азота в почве и элементами продуктивности, что позволило судить о важности минерального питания для формирования зерновой продуктивности ячменя. В посевах сортов ячменя без применения удобрений во всех фазах развития растений продукционный процесс в зависимости от содержания азота в почве был интенсивнее, чем в вариантах с применением удобрений. С применением удобрений напряженность продукционного процесса снижалась на 5.5% в кущение и на 25.0% – в фазе колошения. Отмечена довольно тесная положительная корреляция показателей длины стебля (r = 0.66–0.68), продуктивного стеблестоя (r = 0.52–0.59) и урожайности (r = 0.78–0.79) с содержанием в почве азота от фазы кущения и до молочной спелости как в неудобренных, так и в удобренных вариантах. Выявлена положительная корреляции содержания азота в листьях с массой 1000 зерен: r = 0.60, 0.50–0.70 соответственно в вариантах опыта. В обеспеченном влагой 2021 г. показатель содержания азота в листьях в удобренном варианте составил 30.8% у степных образцов и 11.8% – у западных по сравнению с контролем. Эффективность удобрений в условиях засушливого 2019 г. была снижена до 7.1–8.1%. В среднем по годам при анализе показателей листовой диагностики, эффективность применения удобрений у степных сортов составляла в фазах кущения, колошения, молочной спелости 20.3, 21.1 и 8.9%, у западных сортов была значительно меньше – 10.4, 11.4 и 6.1%. Максимальный эффект от применения удобрений для показателя массы зерна с 1 м² был получен в засушливом 2019 г.: 27.0 и 34.7% соответственно в зависимости от группы сортов (степной и западной). Показатели содержания в зерне белка и его стекловидности степных сортов достоверно превышали показатели западных сортов по годам и вариантам опыта. Показано, что применение минеральных удобрений в дозе N60P60K60 при посеве в засушливых условиях было эффективным для возделывания ячменя. Этот прием повышал урожайность, массу 1000 зерен за счет высокого накопления азота в листьях к концу вегетации, что в дальнейшем способствовало повышенному накоплению белка в зерне и его стекловидности, особенно у сортов степного происхождения.

Изучили реакции антиоксидантной системы (АОС) суточных прорастающих семян и 8-суточных проростков гороха, культивированных с использованием 10%- и 100%-го водного экстракта из отработанного соломенного субстрата вешенки (далее – экстракт). За 100%-й экстракт принимали маточный раствор после его приготовления, а 10%-й получали путем разбавления маточного. Растения выращивали в олиготрофных гидропонных условиях и в эвтрофных условиях на серой лесной почве. В качестве основных показателей реакции АОС исследовали активность супероксиддисмутазы (СОД), каталазы (КАТ), пероксидазы (ПО), экспрессию генов SOD-1, CAT-1, POD, содержание низкомолекулярных антиоксидантов (НМАО): аскорбата, филлохинонов и свободного пролина. Показано ингибирующие действие 10%- и 100%-го экстрактов на активность СОД и КАТ, но не на активность ПО в суточных прорастающих семенах. При этом содержание транскриптов иРНК генов SOD-1 и POD лишь незначительно снижалось в семенах, культивируемых на 100%-ном экстракте, в остальных опытных группах уровень экспрессии генов не отличался от контроля. Содержание аскорбата во всех опытных группах не отличалось от контроля, а филлохинонов и свободного пролина было меньше, чем в контроле. В листьях 8-суточных проростков, культивированных в гидропонной среде, во всех опытных группах активность ферментов АОС, экспрессия кодирующих их генов и содержание филлохинонов, свободного пролина не отличались от контроля. При этом содержание аскорбата было больше. У растений, культивируемых в почве с использованием 10%-го экстракта, все показатели АОС не отличались от контроля. У растений, выращенных с использованием 100%-го экстракта, активность СОД, уровень экспрессии гена SOD-1, содержание аскорбата и свободного пролина были больше, а остальные показатели не отличались от контроля. Таким образом, экстракт на начальных этапах прорастания ингибировал АОС гороха с последующим восстановлением (в олиготрофных условиях) и усилением (в эвтрофных условиях культивирования) ее работы.

В вегетационном опыте с внесением в дерново-подзолистую почву Cd²⁺ в концентрации 25 и 50 мг/кг выращивали ячмень 4-х сортов, которые по результатам лабораторного эксперимента с проростками оказались контрастными по устойчивости к действию Cd²⁺. Цель работы – выяснение, сохраняют ли указанные сорта свои свойства как устойчивых или чувствительных к кадмию не только в качестве модели-проростков, но и в процессе всего онтогенеза растений. Оценивали внешний вид растений, высоту растений, биомассу, площадь листьев, активность ферментов, связанных с защитой растения от стрессовых факторов среды, содержание фитогормонов в надземной биомассе, массу зерна, соломы и 1000 зерен, накопление кадмия в надземной биомассе растений (соломе и зерне). В условиях эксперимента выявлены значимые различия между группами устойчивых и чувствительных к действию кадмия сортов. По морфометрическим параметрам и продуктивности при выращивании на загрязненной кадмием почве устойчивые сорта значимо превосходили чувствительные. Эти эффекты наиболее были заметны при дозе кадмия 50 мг/кг, а доза 25 мг/кг недостаточна для уверенной дифференциации сортов на чувствительные и устойчивые. Отмечено, что на 50-е сут эксперимента концентрация стрессовых гормонов возрастала, а ростовых – снижалась при внесении в почву кадмия 50 мг/кг. При этом концентрация стрессовых гормонов у устойчивых сортов возрастала уже на 30-е сут, а ростовых – и на 30-е, и на 50-е сут уменьшалась не настолько сильно, как у чувствительных. Отмечена бóльшая активность антиоксидантных ферментов у устойчивых сортов по сравнению с чувствительными. Устойчивые сорта демонстрировали в целом бóльшую продуктивность при внесении в почву дозы кадмия 50 мг/кг. Чувствительные сорта накапливали кадмий в надземной биомассе в большем количестве, чем устойчивые, при этом различия становились отчетливыми при внесении дозы кадмия 50 мг/кг. Результаты исследования подтвердили, что обнаруженная при оценке воздействия кадмия на проростки дифференциация сортов ячменя по устойчивости сохраняется на протяжении всего жизненного цикла растений и сказывается на урожайности и других хозяйственно-ценных признаках. Полученные данные полезны для оценки последствий техногенного загрязнения агроценозов, задач селекции сортов основных культур, обладающих высокой устойчивостью к кадмию. Кроме того, материалы исследования можно применить при разработке методологии оценки состояния почв, загрязненных тяжелыми металлами, и для задач экологического нормирования.