ОЦЕНКА НАПРАВЛЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ НА ЭМИССИЮ СО2 СВЕТЛО- И ТЕМНО-КАШТАНОВОЙ ПОЧВАМИ В ДЛИТЕЛЬНОМ ЛАБОРАТОРНОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Проведен длительный лабораторный эксперимент для оценки направленности влияния химического загрязнения на эмиссию СО₂ светло- и темно-каштановой почвами Казахстана. Химическое загрязнение почвенных образцов производили растворами солей нитрата калия (KNO₃) и кристаллогидрата сульфата меди (II) (CuSO₄·5Н₂О) в дозе 1 и 5 ПДК. Для имитации растительного покрова использовали культуру люцерны (Medicаgo). Измерение эмиссии СО₂ проводили закрытым динамическим камерным методом. Определенной закономерности влияния монозагрязнения нитратом калия (KNO₃) и солью меди (CuSO₄·5Н₂О) при внесенной дозе 1 и 5 ПДК не установлено. Отмечено, что эмиссия СО₂ с поверхности СК почвы при дозе нитратов 1 и 5 ПДК спустя месяц превышала контроль на 12%, через 6 месяцев – 6 и 7%, соответственно. Для образца ТК почвы увеличение эмиссии СО₂ на 10% отмечено только при дозе нитратов 5 ПДК спустя 6 месяцев. При загрязнении медью в дозе 1 и 5 ПДК эмиссия СО₂ с образца СК почвы через месяц увеличивалась на 11%, через 6 месяцев не отличалась от контроля. Для образца ТК почвы при дозе меди 1 ПДК отмечено увеличение эмиссии СО₂ на 10% только спустя 6 месяцев, при дозе 5 ПДК – в среднем на 12% через 1 и 6 месяцев. Отсутствие публикаций, посвященных влиянию химического загрязнения на показатель эмиссии СО₂ региональных почв Казахстана обусловливает актуальность проведения исследований в данной области для оценки и прогнозирования состояния почвенного покрова в антропогенных экосистемах, так как почвенный СО₂ газообмен является важнейшей частью не только биогеохимического цикла углерода, но и отражает биологическую активность и здоровье почв.

1. Budyko, M. I. Anthropogenic Climatic Change / M. I. Budyko, Y. A. Izrael (eds.). – Tucson: University of Arizona Press, 1991.

2. Houghton, J. T. Climate Change: the IPCC Scientific Assessment / J. T. Houghton, G. J. Jenkins, J. J. Ephraums (eds.). – Cambridge: Cambridge University Press, 1990.

3. IPCC. Climate Change: Synthesis Report / R. T. Watson, Core Writing Team (eds.). – Cambridge: Cambridge University Press, 2001. – 398 с.

4. IPCC. Climate Change 2007: Mitigation. In: Metz, B., et al. (Eds.) / Contribution of Working Group III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. – Cambridge: Cambridge University Press, 2007. ISBN 978-0-521-88011-4 (pb: 978-0-521-70598-1)

5. Denman, K. L. Couplings between changes in the climate system and biogeochemistry. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis / K. L. Denman, et al. (eds. Solomon S., Qin D., Manning M., Chen Z., Marquis M., Avery K. B., Tignor M., Miller H. L.). – Cambridge: Cambridge University Press, 2007. – P. 499–587.

6. Stocker, T. F. Contribution to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / T. F. Stocker, D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S. K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex, P. M. Midgley (eds.). – Cambridge: Cambridge University Press, 2013. – P. 867–869.

7. Piao, S. Net carbon dioxide losses of northern ecosystems in response to autumn warming / S. Piao et al. // Nature. – 2008. – V. 451. – P. 49–53.

8. Суховеева О. Э., Карелина Д. В., Золотухина А. Н., Почикалов А. В. Дыхание почвы в аграрных и природных экосистемах европейской территории России // Почвоведение. – 2023. – № 9. – С. 1077–1088. https://doi.org/10.31857/S0032180X23600488

9. Anokye J., Logah V., Opoku A. Soil carbon stock and emission: estimates from three land-use systems in Ghana // Ecological Processes. – 2021. – V. 10. – P. 11. https://doi.org/10.1186/s13717-020-00279-w

10. Apostolakis A., Schöning I., Michalzik B., Klaus V.H., Boeddinghaus R.S., Kandeler E., Marhan S., Bolliger R., Fischer M., Prati D., Hänsel F., Nauss T., Hölzel N., Kleinebecker T., Schrumpf M. Drivers of soil respiration across a management intensity gradient in temperate grasslands under drought // Nutrient Cycling in Agroecosystems. – 2022. – V. 124. – P. 101–116. https://doi.org/10.1007/s10705-022-10224-2

11. Bond–Lamberty B., Thomson A. Temperature associated increases in the global soil respiration record // Nature. – 2010. – V. 464. – P. 579–582. https://doi.org/10.1038/nature08930

12. Luo Y., Zhou X. Soil respiration and the environment. – Burlington: Academic Press, 2006. – 316 p.

13. Kang X., Hao Y., Cui X., Chen H., Li C., Rui Y., Tian J., Kardol P., Zhong L., Wang J., Wang Y. Effects of grazing on CO2 balance in a semiarid steppe: field observations and modeling // Journal of Soils and Sediments. – 2013. – V. 13. – P. 1012–1023. https://doi.org/10.1007/s11368-013-0675-5.

14. Gerosa G., Finco A., Boschetti F., Brenna S., Marzuoli R. Measurements of soil carbon dioxide emissions from two maize agroecosystems at harvest under different tillage conditions // The Scientific World Journal. – 2014. – V. 2014. – P. 141345. https://doi.org/10.1155/2014/141345

15. Cotrufo M.F., De Santo A.V., Alfani A., Bartoli G., De Cristofaro A. Effects of urban heavy metal pollution on organic matter decomposition in Quercus ilex L. woods // Environmental Pollution. – 1995. – V. 89. – No. 1. – P. 81–87.

16. Kaye J.P., McCulley R.L., Burke I.C. Carbon fluxes, nitrogen cycling, and soil microbial communities in adjacent urban, native and agricultural ecosystems // Global Change Biology. – 2005. – V. 11. – No. 4. – P. 575–587.

17. Ohya H., Fujiwara S., Komai Y., Yamaguchi M. Micro bial biomass and activity in urban soils contaminated with Zn and Pb // Biology and Fertility of Soils. – 1988. – V. 6. – No. 1. – P. 9–13.

18. Papa S., Bartoli G., Pellegrino A., Fioretto A. Microbial activities and trace element contents in an urban soil // Environmental Monitoring and Assessment. – 2010. – V. 165. – No. 1–4. – P. 193–203.

19. Yuangen Y., Paterson E., Campbell C.D. Urban soil microbial features and their environmental significance as exemplified by Aberdeen City, UK // Chinese Journal of Geochemistry. – 2001. – V. 20. – No. 1. – P. 34–44.

20. Кадулин М.С., Копцик М.Н. Эмиссия СО2 почвами в зоне влияния горно-металлургического комбината «Североникель» в Кольской Субарктике // Почвоведение. – 2013. – № 11. – С. 1387–1396. https://doi.org/10.7868/S0032180X13110063

21. Сморкалов И.А., Воробейчик Е.Л. Почвенное дыхание лесных экосистем в градиентах загрязнения среды выбросами медеплавильных заводов // Экология. – 2011. – № 6. – С. 429–435.

22. Kozlov M.V., Zvereva E.L., Zverev V.E. Impacts of point polluters on terrestrial biota: Comparative analysis of 18 contaminated areas. – Dordrecht: Springer, 2009. – 466 p.

23. Ramsey P.W., Rillig M.C., Feris K.P., Moore J.N., Gannon J.E. Mine waste contamination limits soil respiration rates: A case study using quantile regression // Soil Biology and Biochemistry. – 2005. – V. 37. – No. 6. – P. 1177–1183.

24. Ramsey P.W., Rillig M.C., Feris K.P., Gordon N.S., Moore J.N., Holben W.E., Gannon J.E. Relationship between communities and processes: new insights from a field study of a contaminated ecosystem // Ecology Letters. – 2005. – V. 8. – No. 11. – P. 1201–1210.

25. https://www.fao.org/soils-portal/data-hub/soil-classification/world-reference-base/en/ (дата обращения: 12.09.2024).

26. Соколов О. А. Нитраты в окружающей среде/ Соколов О. А., Семёнов В.М., Агаев В.А. – Пущино.: ОНТИ НЦБН АН СССР, 1988. – 303 с.

27. Kloke A. Orientirung sdaten fur toleriebare Gesumtgehalte einiger Elemente in Kulterboden // Mitteilungen VDLVFA. – 1980. – H. 2. – S. 32–38.

28. Федоров Ю.А., Сухоруков В.В., Трубник Р.Г. Аналитический обзор: эмиссия и поглощение парниковых газов почвами. Экологические проблемы / Антропогенная трансформация природной среды. – 2021. – Т. 7. – № 1. – С. 6–34. https://doi.org/10.17072/2410-8553-2021-1-6-34

29. ГОСТ 26213-2021. Почвы. Методы определения органического вещества. Взамен ГОСТ 26213-91; введен 2022-06-03. – Минск: Евразийский совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2021. – 7 с.

30. ГОСТ 26423-85. Почвы. Методы определения удельной электрической проводимости, pH и плотного остатка водной вытяжки. – Введен 1986-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 7 с.

31. ГОСТ 26428-85. Почвы. Методы определения кальция и магния в водной вытяжке. – Введен 1986-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 8 с.

32. ГОСТ 26425-85. Почвы. Методы определения иона хлорида в водной вытяжке. – Введен 1986-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 9 с.

33. ГОСТ 26426-85. Почвы. Методы определения иона сульфата в водной вытяжке. – Введен 1986-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 7 с.

34. ГОСТ 26424-85. Почвы. Метод определения ионов карбоната и бикарбоната в водной вытяжке. – Введен 1986-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 4 с. 35. ГОСТ 12536-2014. Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава. – Взамен ГОСТ 12536-79; введен 2016-09-01. – М.: Стандартинформ, 2019. – 18 с.

35. Кобзарь А. И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников. – М.: Физмат лит, 2006. – С. 484–486. – 816 с.

36. Шиндорикова О.В., Ульянова О.А., Чупрова В.В. Влияние удобрений на эмиссию СО2 из агрочернозема в условиях Красноярской лесостепи // Вестник КрасГАУ. – 2015. – №10. – С. 174–179.

37. Benjamin Z. Houlton, Edith Bai. Imprint of denitrifying bacteria on the global terrestrial biosphere // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2009. – Vol. 106 (51). – P. 21713–21716. https://doi.org/10.1073/pnas.0912111106

38. He Z.L., Yang X.E., Stoffella P.J. Trace elements in agro ecosystems and impacts on the environment // Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. – 2005. – Vol. 109. – P. 125–140.

39. Wu X., Cobbina S.J., Mao G., Xu H., Zhang Z., Yang L. A review of toxicity and mechanisms of individual and mixtures of heavy metals in the environment // Environ mental Science and Pollution Research. – 2016. Vol. 23. – P. 8244–8259.

40. Vlcek, V., Pohanka, M. Adsorption of copper in soil and its dependence on physical and chemical properties // Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. – 2018. – Vol. 66. – P. 219–224.

41. Wuana, R.A., Okieimen, F.E. Heavy metals in contamina ted soils: A review of sources, chemistry, risks and best available strategies for remediation // ISRN Ecology. – 2011. – Vol. 265. – P. 1–20.

42. Minkina, T., Motuzova, G., Mandzhieva, S., Nazarenko, O. Ecological resistance of the soil–plant system to conta mination by heavy metals // Journal of Geochemical Exploration. – 2012. – Vol. 123. – P. 33–40. https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2012.08.021