esoilБюллетень Почвенного института имени В.В. ДокучаеваDokuchaev Soil Bulletin0136-16942312-4202V.V. Dokuchaev Soil Science Institute10.19047/0136-1694-2019-97-129-149esoil-313Research ArticleСтатьиВЛИЯНИЕ ГУМИНОВЫХ ПРЕПАРАТОВ НА СВОЙСТВА ДЕГРАДИРОВАННЫХ ПОЧВ ТЕХНОГЕННЫХ ПУСТОШЕЙINFLUENCE OF HUMIC PREPARATIONS ON DEGRADED SOILS PROPERTIES OF TECHNOGENIC BARRENSТрегубоваП. Н.TregubovaP. N.

119991, Москва, Ленинские Горы, 1, стр.12; 121205, Москва, ул. Нобеля, 3.

119991, Moscow, Leninskie Gory, 1-12; 121205, Moscow, Moscow Region, Nobelya str., 3.

tregubova.polin@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-4142-3571КопцикГ. Н.KoptsikG. N.

119991, Москва, Ленинские Горы, 1, стр.12.

119991, Moscow, Leninskie Gory, 1-12.

tregubova.polin@gmail.comСтепановА. Л.StepanovA. L.

119991, Москва, Ленинские Горы, 1, стр.12.

119991, Moscow, Leninskie Gory, 1-12.

tregubova.polin@gmail.comСтепановА. А.StepanovA. A.

119991, Москва, Ленинские Горы, 1, стр.12.

119991, Moscow, Leninskie Gory, 1-12.

tregubova.polin@gmail.comКорнеечеваМ. Ю.KorneechevaM. Yu.

119991, Москва, Ленинские Горы, 1, стр.12.

119991, Moscow, Leninskie Gory, 1-12.

tregubova.polin@gmail.comКуприяноваЮ. В.KupriianovaYu. V.

119991, Москва, Ленинские Горы, 1, стр.12.

119991, Moscow, Leninskie Gory, 1-12.

tregubova.polin@gmail.comМГУ им. М.В. Ломоносова; Сколковский институт науки и технологийРоссияLomonosov Moscow State University; Skolkovo Institute of Science and TechnologyRussian FederationМГУ им. М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation201918062019097129149Copyright © Трегубова П.Н., Копцик Г.Н., Степанов А.Л., Степанов А.А., Корнеечева М.Ю., Куприянова Ю.В., 20192019Трегубова П.Н., Копцик Г.Н., Степанов А.Л., Степанов А.А., Корнеечева М.Ю., Куприянова Ю.В.Tregubova P.N., Koptsik G.N., Stepanov A.L., Stepanov A.A., Korneecheva M.Y., Kupriianova Y.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.esoil.ru/jour/article/view/313

Работа направлена на изучение возможности применения экзогенного органического вещества ‒ гуминовых препаратов (ГП) ‒ для ремедиации почв техногенных пустошей вблизи медно-никелевых комбинатов на Кольском полуострове. В краткосрочных лабораторных экспериментах исследовали возможность стабилизации подвижных форм тяжелых металлов гуминовыми препаратами различного происхождения (торфяной гумат “Флексом” и угольный гумат “Экстра”) в сравнении с ГП, инокулированными биологическими препаратами (микоризообразователями и азотфиксаторами) и минеральными добавками (NPK и CaCO3). Эксперименты проводили в течение 45 дней после 14 дней прединкубации в климатической камере Binder при контролируемом режиме освещенности, температуры и влажности, соответствующем условиям полярного дня в Кольской Субарктике. По окончании экспериментов оценивали изменение химических свойств почвы, состояние микробного сообщества и тест-культуры (щучки дернистой). Применение торфяного гумата не эффективно без дополнительных мер (сочетания с CaCO3), при этом эффекта от кооперации с биологическими добавками не отмечено. Внесение угольного гумата способствует стабилизации металлов, активизации почвенной микробиоты и развитию тест-культуры. Возможно сочетание с биологическими добавками, особенно с микоризообразователями. Таким образом, угольные гуматы могут служить перспективным стимулятором роста, мелиорантом и детоксикантом при восстановлении деградированных почв в условиях поликомпонентного загрязнения тяжелыми металлами.

This research aim was testing the applicability of exogenic organic matter – extracted humic substances – for the remediation of technogenic barrens soils near Cu-Ni smelter (Kola Peninsula). In short-term laboratory experiments we studied the possibility of stabilization of heavy metals labile forms by commercial humic substances (HS) of different origin (peat humate “Flexom” and coal humate “Extra”) in comparison with HS, inoculated by microorganisms – nitrogen fixers and mycorrhizae-forming fungi and mineral fertilizers (NPK и CaCO3). Experiments were provided during 45 days after 14 days of pre-incubation under controlled conditions in climate chamber with light, temperature and humidity imitating the polar day conditions in Kola Subarctic. After experiments we evaluated changes in soil chemical properties, soil microbial community and test-culture (Deschampsia cespitosa). Peat humate application is ineffective without additional manipulations (e.g. combination with CaCO3), cooperation with biological applicants cannot be pointed out. Application of coal humate favours to metals stabilization, soil microorganism’s activation, test-culture growth. It may be effective to combine coal humate with biological applicants like mycorrhizae-forming fungi. So, coal-humates may be perspective growth-stimulator, ameliorant and detoxicant in remediation of degraded soils in conditions of polymetallic contamination.

техногенные пустоширемедиациягуматытяжелые металлыорганическое веществокислотность почвtechogenic barren soilremediationhumatesheavy metalsorganic mattersoil acidityИсследования выполнены при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-04-01028.ReferencesГерасимова М.И., Строганова М.Н., Можарова Н.В., Прокофьева Т.В. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация. Смоленск: Ойкумена, 2003. 268 с.Gerasimova M.I., Stroganova M.N., Mozharova N.V., Prokof'eva T.V., Antropogennye pochvy: genezis, geografiya, rekul'tivatsiya (Anthropogenic soils: genesis, geography, recultivation. Study book), Smolensk: Oikumena, 2003, 268 p.Водяницкий Ю.Н., Ладонин Д.В., Савичев А.Т. Загрязнение почв тяжелыми металлами. М.: Изд-во Почвенного института им. В.В. Докучаева, 2012. 306 с.Vodyanitskii Yu.N., Ladonin D.V., Savichev A.T., Zagryaznenie pochv tyazhelymi metallami (Contamination of soils by heavy metals), Moscow: Izdvo Pochvennogo instituta im. V.V. Dokuchaeva, 2012, 306 p.Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве.GN 2.1.7.2041-06 (Hygienic standards of the Russian Federation).Орлов Д.С. Гуминовые вещества в биосфере. М.: Наука, 1993. 238 с.Orlov D.S., Guminovye veshchestva v biosfere (Humic substances in biosphere), Moscow: Nauka, 1993, 238 p.Добровольский В.В. Биосферные циклы тяжелых металлов и регуляторная роль почвы // Почвоведение. 1997. № 4. С. 431–441.Dobrovol'skii V.V., Biosfernye tsikly tyazhelykh metallov i regulyatornaya rol' pochvy (Cycles of heavy metals and soil regulation function in biosphere), Pochvovedenie, 1997, No. 4, 431–441 pp.Исаченко Т.И., Лавренко Е.М. Ботанико-географическое районирование // Растительность Европейской части СССР. Л.: Наука, 1980. 236 с.Isachenko T.I., Lavrenko E.M., Botaniko-geograficheskoe rayonirovanie (Botanical-geopgraphic zoning), In: Rastitelnost Evropeyskoy chasti SSSR (Plants of European part of USSR), Leningrad: Nauka, 1980, 236 p.Кадулин М.С., Копцик Г.Н. Эмиссия CO2 почвами в зоне влияния ГМК Североникель в Кольской субарктике // Почвоведение. 2013. № 11. С. 1387–1396. DOI: 10.1134/S1064229313110045.Kadulin M. S., Koptsik G. N., Emissiya CO2 pochvami v zone vliyaniya GMK Severonikel' v Kol'skoi subarktike (Emission of CO2 by soils in the impact zone of the Severonikel smelter in the Kola subarctic region), Eurasian Soil Science, 2013, Vol. 46, No. 11, 1107–1116 pp., DOI: 10.1134/S1064229313110045.Кашулина Г.М. Аэротехногенная трансформация почв Европейского Субарктического региона. Апатиты: КНЦ РАН, 2002. Ч. 1. 158 с.Kashulina G.M., Aerotekhnogennaya transformatsiya pochv Evropeiskogo Subarkticheskogo regiona (Aerotechnogenic transformation of soils of European Subarctic Region), Apatityi: KNTs RAN, 2002, Chapter 1, 158 p.Копцик Г.Н. Современные подходы к ремедиации почв, загрязненных тяжелыми металлами (обзор литературы) // Почвоведение. 2014. № 7. С. 851–868. DOI: 10.1134/S1064229314070072.Koptsik G.N. Sovremennye podkhody k remediatsii pochv, zagryaznennykh tyazhelymi metallami (Modern approaches to remediation of soils polluted by heavy metals), Eurasian Soil Science, 2014, Vol. 47, No. , 707–722 pp., DOI: 10.1134/S1064229314070072.Копцик Г.Н., Копцик С.В., Смирнова И.Е. Альтернативные технологии ремедиации техногенных пустошей в Кольской Субарктике // Почвоведение. 2016. № 11. C. 1375–1391. DOI: 10.7868/S0032180X16090082.Koptsik G.N., Koptsik S.V., Smirnova I.E., Al'ternativnye tekhnologii remediatsii tekhnogennykh pustoshei v Kol'skoi Subarktike (Alternative technologies for remediation of technogenic barren lands in the Kola Subarctic zone), Eurasian Soil Science, 2016, Vol. 49, No. 11, 1294–1309 pp., DOI: 10.1134/S1064229316090088.Куликова Н.А. Защитное действие гуминовых веществ по отношению к растениям в водной и почвенной средах в условиях абиотических стрессов. Дисс. … докт. биол. наук. М.: МГУ, 2008.Kulikova N.A., Zashchitnoe deistvie guminovykh veshchestv po otnosheniyu k rasteniyam v vodnoi i pochvennoi sredakh v usloviyakh abioticheskikh stressov: Diss. … dokt. biol. nauk (Protection properties of humic substances to plants in aquatic and soil media under the conditions of abiotic stress, Dr. biol. sci. thesis), Moscow: MGU, 2008.Соколова Т.А., Трофимов С.Я. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный обмен: учебное пособие по некоторым главам химии почв. Тула: Гриф и К, 2009. 172с.Sokolova T.A., Trofimov S.Ya., Sorbtsionnye svoistva pochv. Adsorbtsiya. Kationnyi obmen (Soil sorption properties. Adsorption. Cation exchange), Tula: Grif i K, 2009, 172 p.Степанов А.А., Якименко О.С. Ремедиация загрязненных городских почв с применением гуминовых препаратов // Научное электронное периодическое издание ЮФУ “Живые и биокосные системы”. 2016. № 18. URL: http://www.jbks.ru/archive/issue-18/article-5/.Stepanov A.A., Yakimenko O.S., Remediatsiya zagryaznennykh gorodskikh pochv s primeneniem guminovykh preparatov (Remediation of conntaminated urban soils with application of humic substances), Nauchnoe elektronnoe periodicheskoe izdanie YuFU “Zhivye i biokosnye sistemy”, 2016, No. 18, URL: http://www.jbks.ru/archive/issue-18/article-5/.Adriano D.C. Trace elements in the Terrestrial Environment. New York: Springer, 2001. 867 p.Adriano D.C., Trace elements in the Terrestrial Environment, New York: Springer, 2001, 867 p.Borûvka L., Drábek O. Heavy metal distribution between fractions of humic substances in heavily polluted soils // Plant Soil Environ. 2004. Vol. 50. No. 8. P. 339–345. DOI: 10.17221/4041-PSE.Borûvka L., Drábek O., Heavy metal distribution between fractions of humic substances in heavily polluted soils, Plant Soil Environ., 2004, Vol. 50, No. 8, 339–345 pp., DOI: 10.17221/4041-PSE.Farouk S., Mosa A.A., Taha A.A., Ibrahim Heba M., EL-Gahmery A.M. Protective effect of humic acid and chitosan on radish (Raphanus sativus, L. var. sativus) plants subjected to cadmium stress // Journal of Stress Physiology & Biochemistry. 2011. Vol. 7(2). P. 99–116.Farouk S., Mosa A.A., Taha A.A., Ibrahim Heba M., EL-Gahmery A.M., Protective effect of humic acid and chitosan on radish (Raphanus sativus, L. var. sativus) plants subjected to cadmium stress, J. stress physiol. biochem, 2011, Vol. 7(2), 99–116 pp.Halim M., Conte P., Piccolo A. Potential availability of heavy metals to phytoextraction from contaminated soils induced by exofenous humic substances // Chemosphere. 2003. Vol. 52. P. 265–275. DOI: 10.1016/S0045-6535(03)00185-1.Halim M., Conte P., Piccolo A., Potential availability of heavy metals to phytoextraction from contaminated soils induced by exofenous humic substances, Chemosphere, 2003, Vol. 52, 265–275 pp., DOI: 10.1016/S0045-6535(03)00185-1.Janoš P., Vávrová J., Herzogová L., Pilařová V. Effects of inorganic and organic amendments on the mobility (leachability) of heavy metals in contaminated soil: a sequential extraction study // Geoderma. 2010. Vol. 159. Issues (3–4). P. 335–341. DOI: 10.1016/j.geoderma.2010.08.009.Janoš P., Vávrová J., Herzogová L., Pilařová V., Effects of inorganic and organic amendments on the mobility (leachability) of heavy metals in contaminated soil: a sequential extraction study, Geoderma, 2010, Vol. 159, Issues (3–4), 335–341 pp., DOI: 10.1016/j.geoderma.2010.08.009.McBride N.M. Reactions controlling heavy metal solubility in soils // Adv. Soil Sci. 1989. No. 10. P. 1–56.McBride N.M., Reactions controlling heavy metal solubility in soils, Adv. Soil Sci., 1989, No. 10, 1–56 pp.Panagos P., Van Liedekerke M., Yigini Y., Montanarella L. Contaminated sites in Europe: review of the current situation based on data collected through a European network. J Environ Public Health, 2013. DOI: 10.1155/2013/158764.Panagos P., Van Liedekerke M., Yigini Y., Montanarella L., Contaminated sites in Europe: review of the current situation based on data collected through a European network, Journal of Environmental and Public Health, 2013, DOI: 10.1155/2013/158764.Park J.H., Lamb D., Paneerselvam P., Choppala G., Bolan N., Chung J.W. Role of organic amendments on enhanced bioremediation of heavy metal (loid) contaminated soils // Journal of Hazardous Materials. 2011. Vol. 185. No. 2. P. 549–574. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2010.09.082.Park J.H., Lamb D., Paneerselvam P., Choppala G., Bolan N., Chung J.W. , Role of organic amendments on enhanced bioremediation of heavy metal(loid) contaminated soils, Journal of Hazardous Materials, 2011, Vol. 185, No. 2, 549–574 pp., DOI: 10.1016/j.jhazmat.2010.09.082.Perminova I., Hatfield K., Hertkorn N. Use of humic substances to remediate polluted environments: from theory to practice. Van GodewijckStraat 30. Dordrecht. Netherlands. 2005. 506 p.Perminova I., Hatfield K., Hertkorn N., Use of humic substances to remediate polluted environments: From theory to practice, Netherlands, Dordrecht: Springer, 2005, 506 p.Pukalchik M., Mercl, F., Terekhova V., Tlustoš P. Biochar, wood ash and humic substances mitigating trace elements stress in contaminated sandy loam soil: Evidence from an integrative approach // Chemosphere. 2018. Vol. 203. P. 228–238. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.03.181.Pukalchik M., Mercl, F., Terekhova V., Tlustoš P., Biochar, wood ash and humic substances mitigating trace elements stress in contaminated sandy loam soil: Evidence from an integrative approach, Chemosphere, 2018, Vol. 203, 228–238 pp., DOI: 10.1016/j.chemosphere.2018.03.181.Tóth G., Hermann T., Da Silva M.R., Montanarella L. Heavy metals in agricultural soils of the European Union with implications for food safety // Environment international. 2016. Vol. 88. P. 299–309. DOI: 10.1016/j.envint.2015.12.017.Tóth G., Hermann T., Da Silva M.R., Montanarella L., Heavy metals in agricultural soils of the European Union with implications for food safety, Environment international, 2016, Vol. 88, 299–309 pp., DOI: 10.1016/j.envint.2015.12.017.Trevisan S., Francioso O., Quaggiotti S., Nardi S. Humic substances biological activity at the plant-soil interface // Plant Signaling Behav. 2010. Vol. 5. P. 635–643. DOI: 10.4161/psb.5.6.11211.Trevisan S., Francioso O., Quaggiotti S., Nardi S., Humic substances biological activity at the plant-soil interface, Plant Signaling Behav., 2010, Vol. 5, 635–643 pp., DOI: 10.4161/psb.5.6.11211.Tyler G., Olsson T. Concentrations of 60 elements in the soil solution as related to the soil acidity // European Journal of Soil Science. 2001. Vol. 52(1). P. 151–165. DOI: 10.1046/j.1365-2389.2001.t01-1-00360.x.Tyler G., Olsson T., Concentrations of 60 elements in the soil solution as related to the soil acidity, European Journal of Soil Science, 2001, Vol. 52(1), 151–165 pp., DOI: 10.1046/j.1365-2389.2001.t01-1-00360.x.Vance E., Brookes P., Jenkinson D. An extraction method for measuring soil microbial biomass C // Soil Biol Biochemistry. 1987. Vol. 19. P. 703–707. DOI: 10.1016/0038-0717(87)90052-6.Vance E., Brookes P., Jenkinson D., An extraction method for measuring soil microbial biomass C, Soil Biol. Biochem., 1987, Vol. 19, 703–707 pp., DOI: 10.1016/0038-0717(87)90052-6.Yin Y., Impellitteri C.A., You S.J., Allen H.E. The importance of organic matter distribution and extract soil: solution ratio on the desorption of heavy metals from soils // Science of the Total Environment. 2002. Vol. 287 (1–2). P. 107–119. DOI: 10.1016/S0048-9697(01)0100.Yin Y., Impellitteri C.A., You S.J., Allen H.E., The importance of organic matter distribution and extract soil: solution ratio on the desorption of heavy metals from soils, Science of the Total Environment, 2002, Vol. 287(1–2), 107–119 pp., DOI: 10.1016/S0048-9697(01)01000.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.