CC BY
649
9. Kachurin N. M., Komissarov M. S., Koroleva O. S. Forecast of pollution of the surface layer of the atmosphere by mining enterprises // Safety of life. 2012. no. 12. Pp. 2834.
10. Aerodynamics of rock dumps and dust and gas emissions into the atmosphere / N. M. Kachurin, V. I. Efimov, A.D. Levin, V. L. Rybak // Coal. 2016. No. 2. P. 96-100.
11. Method of underground gasification of thin and medium-sized layers of brown coal: Pat. no. 2522785 RF; pub. 20.07.2014. bul. no. 20.
12. Method of complex development of brown coal deposits: Pat. no. 2526953 RF; pub. 27.08.2014. bul. no. 24.
УДК 551:581.1
ЗАСОЛЕНИЕ ПОЧВЫ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА РАСТЕНИЯ
В.В. Иванищев, Т.Н. Евграшкина, О.И. Бойкова, Н.Н. Жуков
Представлена информация о засолении почв как одного из распространенных природных и отчасти антропогенного стрессового фактора. Описаны основные типы засоления почв, их особенности, а также их распространение на территории России. Приведены результаты сравнительного анализа влияния различных типов засоления на сельскохозяйственные растения (на примере тритикале озимого). Показана возможность использования метода кластерного анализа для оценки специфики биохимической адаптации растений к разным типам засоления среды.
Ключевые слова: почва, хлоридное засоление, сульфатное засоление, карбонатное засоление, тритикале, кластерный анализ.
Засоление почвы - одно из природных явлений, которое возникает по ряду причин. Первичное засоление определяется наличием избытка разных солей, который обусловлен геологическими причинами и/или неравномерным распределением веществ по поверхности и залегающим горизонтам почвы. Изменение степени засоления определяется многими факторами, среди которых можно отметить неравномерность процессов водообеспечения почв и испарения воды из-за разных свойств самой почвы. При этом температурные условия не играют существенной роли в указанном процессе. В то же время глобальные изменения климата способствуют усугублению этой проблемы.
Данные Международного института окружающей среды и развития и Института мировых ресурсов показывают, что около 10 % поверхности континентов покрыто засоленными почвами [1]. В России на долю засоленных почв приходится более 50 млн га, что составляет 3,3 % общей площади России и 5,0 % площади почв равнин [2].
Проблема не имела бы такого значения, если бы она не была связана с производством сельскохозяйственных культур, обеспечивающих население планеты и сельскохозяйственных животных пищей. В результа-
те возникает проблема вторичного засоления почв, связанная с деятельностью человека. При этом площади засоленных земель могут достигать 20 и более процентов сельскохозяйственных угодий, причем в некоторых областях России на их долю может приходиться до 40...350 % возделываемых земель [3].
Естественное засоление территорий, чему во многом способствуют неблагоприятные глобальные изменения климата, приводит к снижению продуктивности биоценозов и их биоразнообразия. В результате возникает одна из актуальных экологических проблем современности - постоянное увеличение ареалов засоленных почв [4, 5]. Это значительно влияет и на продуктивность агробиоценозов, в результате чего имеют место большие экономические издержки [6].
Все это делает необходимым проведение анализа состояния проблемы и определение направлений современных исследований, связанных с изучением влияния этого фактора на растения.
Проблема засоления почв
Различают следующие циклы солешкопления, ведущие к формированию засоленных почв: континентальные циклы, связанные с движением, перераспределением и аккумуляцией карбонатов, сульфатов, хлоридов, нитратов, щелочей и щелочных земель на обширных континентальных равнинах, депрессиях и низменностях суши; приморские циклы, связанные с аккумуляцией морских солей на приморских равнинах, вдоль низких приливных берегов, мелководных зaливов, лагун, отчлененных приморских озер; дельтовые циклы характеризуются сложным сочетанием переноса и отложения солей, принесенных с континента реками и долин-но-дельтовыми подземными водами; артезианские циклы связаны с выходом восходящих растворов солей на поверхность по тектоническим трещинам, разломам; антропогенные циклы связаны с нерациональной деятельностью человека [7].
Основными типами засоленных почв являются солончаки и солонцы. Почвы солончаков постоянно и сильно увлажнены солеными водами. Летом часто на поверхности солончаков возникает солевая корочка. Почвы солонцов с поверхности не засолены, верхний слой выщелоченный, бесструктурный. Нижние горизонты уплотнены и насыщены ионами натрия. Образование солонцов происходит при вымывании солей.
С химической точки зрения тип засоления можно определить по содержанию анионов в почве, и чаще всего выделяют: хлоридное, сульфатное, хлоридно-сульфатные и карбонатное [8]. Считается, что наиболее опасно для растений засоление, вызванное избыточным содержанием карбоната натрия, поскольку в присутствии воды в почве данная соль подвергается частичному гидролизу, образуя слабощелочную среду, что является дополнительным стрессовым фактором для растений. В тоже время все перечисленные выше соли хорошо растворимы в воде, так что во влажном
климате обычно вымываются из почвы атмосферными осадками и сохраняются в ней в ничтожных количествах. В сухом и/или жарком климате не только не происходит промывания почвы дождем, но, наоборот, растворы солей поднимаются с восходящим током почвенной воды из глубин субстрата. Вода испаряется, а соли остаются в верхних слоях почвы.
Техногенное засоление часто бывает вызвано привнесением соединений, содержащих ионы натрия и хлора [5]. К таким загрязнителям можно отнести выбросы с предприятий промышленности, а также многокомпонентные смеси выхлопных газов. Также к техногенным причинам засоления почв относится внесение различных солей, содержащихся в со-ляно-песчаной смеси некоторых антигололедных средств [9]. Ситуация в городе усугубляется поступлением тяжелых металлов с выбросами от транспортных средств, а также промышленных предприятий.
В ряде исследований показано, что загрязнение почвы ионами коррелирует с темпами развития промышленности и освоением территорий за счет увеличения сельскохозяйственного производства [10, 11]. Тем самым именно в пригородных зонах и городах техногенное галохимическое загрязнение является одним из основных [12].
В Тульской области засоленные почвы образуются преимущественно за счет высокого уровня антропогенного загрязнения. Также отмечено, что наибольшее содержание сульфат-ионов приходится на город Новомосковск Тульской области. Это объясняется, во-первых, «природным фоном», а во-вторых, абиотическим фактором, например, выбросами с химических комбинатов [13]. Также было выявлено превышение предельно допустимой концентрации сульфатов, а также карбонатов в почвах Белев-ского и Суворовского районов. Оно вполне может быть связано с приносом солей грунтовыми водами с высоким содержанием таких солей кальция, как сульфаты и карбонаты. Наличие этих ионов связано с присутствием в этих районах залежей гипсов и известняков.
Негативное воздействие избытка солей в почве на различные биологические объекты обуславливается высоким осмотическим давлением, щелочной реакцией среды, токсическим действием легкорастворимых солей, а также неблагоприятными водно-физическими свойствами почвы за счет ухудшения водопроницаемости из-за повышения содержания физической глины, а также увеличения минерализации органического вещества [5]. В таких почвах снижается уровень потенциального плодородия, а также уменьшается доступность макро- и микроэлементов для растений. Эти факторы приводят к минеральному голоду растений, что ведет к их повышенной восприимчивости к патогенам и вредителям и, как следствие, к снижению выживаемости. Это обусловливает актуальность и важность изучения проблемы засоления почвы и влияние этого фактора на рост и развитие растений.
Влияние засоления на растения
Влияние избыточного содержания солей в почве на различные характеристики растений крайне многообразно. Это зависит как от типа засоления почвы, так и от вида и сорта растения. Среди проявлений общего характера можно выделить изменение различных морфометрических характеристик растений, а также биохимических процессов, протекающих в них. Избыточная концентрация солей также действует как токсические вещества, нарушающие азотный обмен и способствующий накоплению продуктов белкового распада [14 - 17].
Среди особенностей поглощения химических элементов растениями можно отметить преобладание этой функции у корневой системы, в результате чего ей принадлежит основная роль в сортировке поступающих в растение ионов за счет механизмов поглощения необходимых и выброса токсичных элементов. В первую очередь, это связано с работой антипорте-ров и помп [16, 18]. Такие механизмы позволяют устойчивым растениям поддерживать цитозольную концентрацию ионов натрия примерно в 10 раз более низкую, чем это наблюдают у неустойчивых сортов. Важная роль в процессах устойчивости растений также принадлежит перераспределению ионов внутри организма, что достигается с помощью специальных механизмов их накопления в вакуолях или выброса за пределы клеток [16, 18, 19].
Влияние солей существенно сказывается на биохимических характеристиках растений. Это достигается путем биосинтеза совместимых метаболитов (представленных разнообразными низкомолекулярными веществами - моносахаридами, аминокислотами, спиртами). Развитие окислительного стресса приводит к индукции синтеза антиоксидантных ферментов, накоплению антиоксидантных метаболитов [16, 18, 20]. Увеличение синтеза отдельных гормонов вызывает дисбаланс между их концентрациями. В результате происходят глубокие изменения, которые приводят даже к модификации базового процесса растений - фотосинтеза [16, 18, 22 - 24].
Вопрос о значении генов, обеспечивающих солеустойчивость растений, достаточно сложен. В первую очередь это связано с их большим количеством, которое составляет, например, у рапса 56 [25]. При этом многие из них кодируют семейства специфических белков - факторов транскрипции, что указывает на регуляторный характер таких генов. А проблема регуляции в физиологии и биохимии организмов - едва ли не самая сложная для понимания. Также отмечено, что многие механизмы регуляции еще предстоит изучить [26]. В то же время управление солеустойчивостью возможно также через эпигенетические эффекты [27] и работу сравнительно новой группы РНК - микроРНК, число которых, например, у рапса составляет более 340 [28].
Модельные эксперименты
Сложность проблемы устойчивости растений к засолению приводит к проведению тех или иных модельных экспериментов, затрагивающих короткие или продолжительные временные интервалы с фиксацией различных эффектов [17]. При этом накопление таких данных, как правило, дает картину разрозненных и зачастую не связанных между собой характеристик. Возрастание или снижение величин одних физиологических и/или биохимических показателей сопровождается сходными или противоположными по направлению изменениями других. Такая ситуация объясняет необходимость в использовании иных подходов к оценке состояния растения с общих позиций, что на сегодняшний день можно осуществить с помощью моделирования. Однако, создание моделей также нуждается в предварительных шагах, которые формируют для этого методологическую и количественную основу.
В данных исследованиях на растениях тритикале (Triticosecale) -гибриде пшеницы и ржи, обладающем высоким потенциалом в сельскохозяйственном производстве, проведен ряд исследований по влиянию разных типов засоления среды на физиолого-биохимические характеристики проростков на раннем этапе онтогенеза растений. Увеличение концентрации солей, обеспечивающих основные типы засоления (хлоридом натрия, сульфатом натрия или карбонатом натрия), в питательной среде приводило к изменению ряда характеристик, как в корнях, так и побегах [29-32].
Среди обнаруженных эффектов можно отметить изменение осмотического давления, содержания пролина, развитие окислительного стресса, изменения в работе антиоксидантной системы и пр. При этом динамика характеристик растений и специфика действия разных типов засоления требовали нетрадиционного подхода к анализу результатов исследования, поскольку простая констатация фактов более или менее ярко выраженного токсического влияния той или иной соли не давали новых критериев для оценки специфики действия фактора среды, каким в данном случае является разный тип засоления.
Среди подобных попыток в оценке результатов можно отметить применение статистических методов, таких как метод главных компонент (РСА), кластерный анализ, метод опорных векторов, нейромоделирование и др. [33]. Это не отменяет использования «модных» сегодня методов ге-номики и протеомики, но дает возможность по-новому взглянуть на взаимосвязь между отдельными характеристиками объекта без излишнего усложнения картины [18].
Так, в работе [34] впервые проведен кластерный анализ результатов исследования показателей работы антиоксидантной системы проростков тритикале в ответ на кратковременный стресс, вызванный присутствием в среде хлорида натрия в концентрации 120 мМ. Результаты исследования позволили обнаружить, что нейтрализация пероксида водорода наиболее
тесно связана с работой системы глутатион - глутатион-редуктаза, а в защите мембран ведущая роль отведена каталазе. При этом формирование и работа антиоксидантной системы в побегах тритикале не были связаны напрямую с накоплением ионов соли.
В работе [35] использование методов РСА и кластерного анализа при анализе результатов кратковременного солевого стресса позволил обнаружить тесную взаимосвязь между активностью карбоангидразы и транспортом электронов (коэффициент корреляции 0,85), активностью карбоангидразы и перекисным окислением липидов (коэффициент корреляции 0,86), транспортом электронов и накоплением пероксида водорода (коэффициент корреляции 0,63). В другой работе [36] показано, что при тесной взаимосвязи между содержанием воды и величиной осмотического потенциала корреляция между ними отрицательна (-0,76). Все это дает возможность обнаруживать такие взаимоотношения между характеристиками объекта, которые стимулируют постановку новых экспериментов на этой основе для более глубокого понимания проблемы устойчивости растений на биохимическом уровне.
Другой важной проблемой в изучении стресса (в т.ч. солевого) является обнаружение специфики проявлений, реализуемых в данном аспекте через новые взаимосвязи между характеристиками объекта. При этом, как было показано, использование новых методов геномики и протеомики вовсе не способствуют прояснению картины из-за сверхвысокой сложности (в первую очередь, в количественном отношении) накопленных результатов [18]. В то же время показано, что использование метода кластерного анализа позволяет обнаружить специфику карбонатного и сульфатного засоления среды через проявление новых взаимоотношений между свойствами (характеристиками) объекта [37]. В частности, отмечено, что в этом случае меняется значимость отдельных антиоксидатных ферментов для защиты мембран от перекисного окисления липидов, что важно для понимания механизмов устойчивости растений к стрессам различного рода.
Сравнение трех видов засоления среды в экспериментах одного типа на проростках тритикале показало, что взаимоотношение изученных характеристик побегов значительно меняется. Так, если при сульфатном и карбонатном типах засоления изменение содержания глутатиона наиболее тесно связано с образованием пероксида водорода (формируется кластер первого порядка), то при хлоридном засолении глутатион образует кластер первого порядка с аскорбиновой кислотой (рис. 1 - 3, а).
Рис. 1. Иерархия изученных показателей стресса и антиоксидантной
системы побегов тритикале озимого сорта "Трибун " в условиях сульфатного засоления среды (а) и то же в присутствии пролина (б): Н2О2 - пероксид водорода; Глу - глутатион; МДА - малоновый диальдегид; АскПО - аскорбатпероксидаза; Аск - аскорбиновая кислота; Кат - каталаза; ГвПО - гваяколовая пероксидаза;
Про - пролин
Рис. 2. Иерархия изученных показателей стресса и антиоксидантной
системы побегов тритикале озимого сорта "Трибун " в условиях карбонатного засоления среды (а) и то же в присутствии пролина (б)
Такая картина предполагает важную роль работы аскорбат-глутатионового цикла в условиях хлоридного засоления. При этом величина перекисного окисления липидов (МДА) в таких условиях тесно связана с каталазой (рис. 3, а), предполагая важную роль этого фермента в защите мембран от окислительного стресса, в то время как при карбонатном стрессе более важная роль в защите мембран принадлежит другому фер-
менту - аскорбат-пероксидазе (рис. 2, а), и всех изученных антиоксидант-ных ферментов - в случае сульфатного засоления среды (рис. 1, а).
Рис. 3. Иерархия изученных показателей стресса и антиоксидантной системы побегов тритикале озимого сорта "Дон" в условиях хлоридного засоления среды (а) и то же в присутствии пролина (б)
Включение в анализ дополнительного показателя - пролина, который относят к активным антиоксидантам (наряду с глутатионом и аскорба-том) [20], также показывает разные варианты значимости этого метаболита во взаимоотношениях изученных характеристик (см. рис. 1 - 3, б).
Таким образом, кластерный анализ физиолого-биохимических характеристик растений позволяет обнаружить специфику (в данном случае - биохимическую) адаптации побегов тритикале к каждому типу засоления, который можно объяснить через разные стратегии изменения метаболических процессов в побегах. Это - первое исследование, в котором показана такая специфика биохимической адаптации к влиянию разных типов засоления среды на растение, проявляющаяся через изменение иерархии характеристик объекта изучения. Такая картина позволяет акцентировать внимание на тех связях между показателями организма, которые могут иметь большее или приоритетное значение в адаптивных (защитных) реакциях растения в разных условиях стресса.
Заключение
Представленные результаты о важности и актуальности проблемы засоления почв, имеющие мировое значение, особенно в плане меняющегося климата, имеют прямое отношение к обеспечению населения планеты продуктами питания. При этом главным вопросом являются взаимоотношения в системе «почва - растение». Использование модных направлений науки показывает исключительную сложность процессов адаптации, которые на сегодняшний день не могут быть осмыслены и интерпретированы в
доступном для использования исследователями и практиками виде. Поэтому более актуальными следует признать изыскания, основанные на использовании статистических методов, которые не только дают более ясную картину адаптационных изменений растения, но и позволяют выстраивать четкие концепции (гипотезы) для их экспериментальной проверки и моделирования адаптационных процессов к меняющимся условиям среды.
Список литературы
1. Засоленные почвы и определение провинции соленакопления на территории Казахстана / Г.Т. Исанова [и др.] // Аридные экосистемы. 2017. Т. 23. № 4(73). С. 35-43.
2. Казакова Л. А. Комплексная мелиорация орошаемых солонцовых и засоленных почв Нижнего Поволжья: дис. ... д-ра биол. наук. Волгоград, 2007.
3. Панкова Е.И., Конюшкова М.В., Горохова И.Н. О проблеме оценки засоленности почв и методике крупномасштабного цифрового картографирования засоленных почв // Экосистемы: Экология и динамика. 2017. Т. 1(1). С. 26-54.
4. Гулиев А.Г., Самофалова И.А., Мудрых Н.М. Засоление- глобальная экологическая проблема в орошаемом земледелии // Пермский аграрный вестник. 2014. № 4(8). С. 32-43.
5. Техногенное засоление почв и их микробиологическая характеристика / В.С. Артамонова, Л.Ю. Дитц, Т.Н. Елизарова, И.В. Лютых // Сибирский экологический журнал. 2010. № 3. С. 461-470.
6. Гринин А.Л., Холодова В.П., Кузнецов Вл.В. Сравнительный анализ физиологических механизмов солеустойчивости различных сортов горчицы // Вестник Российского университета дружбы народов. Сер. «Агрономия и животноводство». 2010. N 1. С. 27-38.
7. Ковда В.А. Проблемы опустынивания и засоления почв аридных регионов мира. М.: Наука, 2008. 415 с.
8. Пилипенко В.Н., Яковлева Л.В., Федотова А.В. Современное состояние засоленных почв дельты Волги // Фундаментальные исследования. 2005. № 8. С. 145-149.
9. Загрязнение атмосферы, снегового и почвенного покрова Новосибирска / А.И. Сысо [и др.] // Оптика атмосферы и океана. 2005. Т. 18. № 8. С. 663-669.
10. Ихер Т.П. Экологические проблемы Тульского региона // Единая система экологического образования и воспитания. Тула, 1996. С. 4-19.
11. Нечаева И. А., Арляпов В. А., Акатова Е.В., Волкова Е.М. Экологическое состояние почвенного покрова Тульской области // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. 2015. Вып. 4. С. 283-293.
12. Николаевский В.С., Якубов Х.Г. Экологический мониторинг зеленых насаждений в крупном городе. М.: Изд-во Моск. гос. ун-та леса, 2008.
13. Кудреватых И.Ю., Пильгуй Л.С. Геохимические свойства черноземов в районе завода по производству азотных удобрений, Тульская область // Известия Самарского научного центра РАН. 2016. № 2.1. C.119-122.
14. Белозерова А.А., Боме Н.А. Изучение реакции яровой пшеницы на засоление по изменчивости морфометрических параметров проростков // Фундаментальные исследования. 2014. № 12. C. 300-306.
15. Белозерова А.А., Лукашенко М.Г. Особенности развития растений яровой пшеницы в условиях засоления // Успехи современного естествознания. 2010. № 7. C. 143.
16. Torabi M. Physiological and biochemical responses of plants to salt stress // The 1st Intern Conf on New Ideas in Agricultural. Islamic Azad University Khoragsan Branch. 26-27 jan 2014. Isfahan, Iran. 2014. 25 p. [Электронный ресурс]. https ://www. semanticscholar.org/paper/.
17. Жуков Н.Н., Бойкова О.И., Иванищев В.В. Физиолого-биохимические механизмы адаптации проростков тритикале при кратковременном NaCl-засолении (научная монография). Тбилиси: МП «Полиграф», 2016. 125 с.
18. Иванищев В.В. О механизмах солеустойчивости растений и специфике влияния засоления // Известия Тульского государственного университета. Естественные науки. 2019. Вып. 4. С. 74-88.
19. Marcum K., Pessarakli M. Salinity tolerance and salt gland excretion efficiency of Bermuda grass turf cultivars // Crop Science. 2006. V. 46. P. 25712575.
20. Гарифзянов А.Р., Жуков Н.Н., Иванищев В.В. Образование и физиологические реакции активных форм кислорода в клетках растений // Современные проблемы науки и образования. 2011. Т. 2. 21c.
21. Иванищев В.В. Исследование влияния кратковременного солевого стресса методом кластерного анализа // Бутлеровские сообщения. 2018. Т. 54 (4). С. 134-139. ROI: jbc-01/18-54-4-134.
22. Popova L., Stoinova Z., Maslenkova L. Involvement of abscisic acid in photosynthetic process in Hordeum vulgare L. during salinity stress // Journal of Plant Growth Regulation. 1995. V. 14. P. 211-218.
23. Pedranzani H., Racagni G., Alemano S. et al. Salt tolerant tomato plants show increased levels of jasmonic acid // Plant Growth Regulation. 2003. V. 41. P. 149-158.
24. Parida A., Das A. Salt tolerance and salinity effects on plants: a review // Ecotoxicology and Environmental Safety. 2005. V. 60. P. 324-349.
25. Lee S.C., Lim M.H., Kim J.A. et al. Transcriptome analysis in Bras-sica rapa under the abiotic stresses using Brassica 24K oligo microarray // Mole-
cules & Cells. 2008. V. 26 (6). P. 595-605. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pub-med/18797175.
26. Shokri-Gharelo R., Noparvar P.M. Molecular response of canola to salt stress: insights on tolerance mechanisms // PeerJ. 2018. V. 6:e4822. https://doi.org/10.7717/peerj.4822.
27. Guangyuan L., Xiaoming W., Biyun C. et al. Evaluation of genetic and epigenetic modification in rapeseed (Brassica napus) induced by salt stress // Journal of Integrative Plant Biology. V. 49. P. 1599-1607.
28. Jian H., Wang J., Wang T. et al. Identification of rapeseed mi-croRNAs involved in early stage seed germination under salt and drought stresses // Frontiers in plant science. 2016. V. 7. P. 658. doi: 10.3389/fpls.2016.00658.
29. Индукция окислительного стресса карбонатным засолением в проростках тритикале / Т.Н. Евграшкина, В.В. Иванищев, О.И. Бойкова, Н.Н. Жуков // Российская сельскохозяйственная наука. 2020. № 1. C. 11-14.
30. Влияние сульфатного засоления на ростовую активность и вод-ныиП обмен тритикале озимого сорта «Трибун» / Т.Н. Евграшкина, В.В. Иванищев, О.И. Бойкова, Н.Н. Жуков // Вестник ВГУ. Химия. Биология. Фармация. 2019. № 3. C. 34-41.
31. Проявления окислительного стресса в проростках тритикале в условиях сульфатного засоления / Т.Н. Евграшкина, В.В. Иванищев, О.И. Бойкова, Н.Н. Жуков // Бутлеровские сообщения. 2018. Т. 54. N 4. C.128-133.
32. Влияние карбонатного засоления на некоторые показатели водного обмена тритикале озимого сорта «Трибун» / Т.Н. Евграшкина, В.В. Иванищев, О.И. Бойкова, Н.Н. Жуков // Бутлеровские сообщения. 2018. Т. 55. № 7. С. 114-119.
33. Иванищев В.В. Об использовании статистических методов в стрессовой физиологии и селекции растений // Вюник Харьювськогонащо-нального аграрного ушверситету. Серiя бюлопя. 2018. Вып. 3(45). С. 111118. [Электронный ресурс]. https://doi.org/10.35550/vbio2018.03.111.
34. Иванищев В.В., Жуков Н.Н. Проявления окислительного стресса в проростках тритикале при кратковременном действии хлорида натрия. Бутлеровские сообщения. 2017. Т. 52. № 11. С. 123-130. ROI: jbc-01/17-52-11-123.
35. Иванищев В.В. Приложение статистических методов к показателям фотосинтеза тритикале при хлоридном стрессе // Бутлеровские сообщения. 2020. Т. 61(3). С. 105-111. DOI: 10.37952/R0I-jbc-01/20-61-2-3-105.
36. Иванищев В.В. Приложение метода главных компонент к показателям водного обмена побегов тритикале при NaCl-стрессе // Бутлеровские сообщения. 2020. Т. 62(4). С. 129-134. DOI: 10.37952/R0I-jbc-01/20-62-4-129.
37. Евграшкина Т.Н., Иванищев В.В. Влияние карбоната и сульфата натрия на проявления окислительного стресса в побегах тритикале // Сб. науч. тр. XI Междунар. биогеохим. школы, посв. 120-летию со дня рожд. В.В. Ковальского «Биогеохимия - научная основа устойчивого развития и сохранения здоровья человека»: в 2 т. Тула, 13 - 15 июня 2019 г. Тула: ТГПУ им. Л.Н. Толстого, 2019. Т. 1. С. 269-272.
Иванищев Виктор Васильевич, д-р биол. наук, проф., зав. кафедрой, av-dey_VV@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,
Евграшкина Татьяна Николаевна, асп., tatyanale9339@gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,
Бойкова Ольга Ивановна, канд. хим. наук, доц., benosi@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого,
Жуков Николай Николаевич, канд. биол. наук, доц., z.nikolay87@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный педагогический университет им. Л.Н. Толстого
SOIL SALINIZA TIONAND ITS INFLUENCE THE PLANTS V. V. Ivanishchev, T.N. Evgrashkina, O.I. Boykova, N.N. Zhukov
The work collected information on salinization of soils, as one of the common natural and, in part, anthropogenic stress factors. The main types of soil salinization, their features, and also their distribution in Russia are described. The results of a comparative analysis of the effect of various types of salinization on agricultural plants (using the example of winter triticale) are presented. The possibility of application the cluster analysis method to assess the specifics of the biochemical adaptation of plants to different types of salinization of the medium is shown.
Key words: soil, chloride salinity, sulfate salinity, carbonate salinity, triticale, cluster analysis
Ivanishchev Viktor Vasilyevich, doctor of biological sciences, professor, head of the chair, avdey_VV@mail.ru, Russia, Tula, Tula State Leo Tolstoy Pedagogical University,
Evgrashkina Tatiana Nikolaevna, postgraduate, tatyanale9339@gmail. com, Russia, Tula, Tula State Leo Tolstoy Pedagogical University,
Zhukov Nikolay Nikolaevich, candidate of biological sciences, docent, z.nikolay87@mail.ru, Russia, Tula, Tula State Leo Tolstoy Pedagogical University,
Boikova Olga Ivanovna, candidate of chemical sciences, docent, benosi@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State Leo Tolstoy Pedagogical University
Reference
1. Saline soils and determination of the salt accumulation province on the territory of Kazakhstan / G. T. Isanova [et al.] // Arid ecosystems. 2017, Vol. 23, No. 4 (73), Pp. 35-43.
2. Kazakova L. A. Complex melioration of irrigated saline and saline soils of the Lower Volga region: dis. ... doctor of biology. Volgograd, 2007.
3. Pankova E. I., Konyushkova M. V., Gorokhova I. N. on the problem of assessing soil salinity and the methodology of large-scale digital mapping of saline soils. Ecosystems: Ecology and dynamics. 2017. Vol. 1(1). Pp. 26-54.
4. Guliyev A. G., Samofalova I. A., Mudrykh N. M. Salinization - a global environmental problem in irrigated agriculture // The Perm agrarian journal. 2014. No. 4(8). C. 32-43.
5. Technogenic soil salinization and their microbiological characteristics / V. S. Ar-tamonova, L. Yu. Dietz, T. N. Elizarova, I. V. Lyutykh // Siberian ecological journal. 2010. No. 3. C. 461-470.
6. Grinin A. L., Kholodova V. P., Kuznetsov V. V. Comparative analysis of physiological mechanisms of salt stability of various mustard varieties // Bulletin Of the Russian University of friendship of peoples. Series: agronomy and animal husbandry. 2010. N 1. C. 27-38.
7. Kovda V. A. Problems of desertification and salinization of soils in arid regions of the world. Moscow: Nauka, 2008, 415 p.
8. Pilipenko V. N., Yakovleva L. V., Fedotova A.V. Current state of saline soils of the Volga Delta // Fundamental research. 2005. No. 8. C. 145-149.
9. Pollution of the atmosphere, snow and soil cover of Novosibirsk / A. I. Syso [et al.] // Optics of the atmosphere and ocean. 2005. Vol. 18. No. 8. Pp. 663-669.
10. Iher T. P. Ecological problems of the Tula region // Unified system of environmental education and upbringing. Tula. 1996. Pp. 4-19.
11. Nechaeva I. A., Arlyapov V. A., Akatova E. V., Volkova E. M. Ecological state of the soil cover of the Tula region // Izvestiya of the Tula state University. Natural science. 2015. Issue 4. Pp. 283-293.
12. Nikolaevsky V. S., Yakubov H. G. Environmental monitoring of green spaces in a large city. Moscow: publishing house of Moscow state University. UN-TA Lesa, 2008.
13. Kudrevatykh I. Yu., Pilgui L. S. Geochemical properties of chernozems in the area of the plant for the production of nitrogen fertilizers, Tula region // Proceedings of the Samara scientific center of the Russian Academy of Sciences, 2016, no. 2.1, pp. 119-122.
14. Belozerova A. A., Bohme N. A. Studying the reaction of spring wheat to salinity by variability of morphometric parameters of seedlings // Fundamental research. 2014. No. 12. C. 300-306.
15. Belozerova A. A., Lukashenko M. G. Features of development of spring wheat plants in salinization conditions // Advances in modern natural science. 2010. № 7. C. 143.
16. Torabi M. Physiological and biochemical responses of plants to salt stress // The 1st Intern Conf on New Ideas in Agricultural. Islamic Azad University Khoragsan Branch. 26-27 jan 2014. Isfahan, Iran. 2014. 25 p. https://www.semanticscholar.org/paper/.
17. Zhukov N. N., Boikova O. I., Ivanishchev V. V. Physiological and biochemical mechanisms of adaptation of triticale seedlings during short-term NaCl salinization (scientific monograph). Tbilisi: MP Poly-Graf, 2016. 125 p.
18. Ivanishchev V. V. on the mechanisms of salt resistance of plants and the specifics of the influence of salinity // Izvestiya of the Tula state University. Natural science. 2019. Issue 4. Pp. 74-88.
19. Marcum K., Pessarakli M. Salinity tolerance and salt gland excretion efficiency of Bermuda grass turf cultivars // Crop Science. 2006. V. 46. P. 2571-2575.
20. Garifzyanov A. R., Zhukov N. N., Ivanishchev V. V. Formation and physiological reactions of reactive oxygen species in plant cells // Modern problems of science and education. 2011. Vol. 2. 21c.
21. Ivanishchev V. V. Investigation of the influence of short-term salt stress by cluster analysis // butlerovskie messages. 2018. Vol. 54 (4). Pp. 134-139. ROI: jbc-01/18-54-4-134.
22. Popova L., Stoinova Z., Maslenkova L. Involvement of abscisic acid in photo-synthetic process in Hordeum vulgare L. during salinity stress // Journal of Plant Growth Regulation. 1995. V. 14. P. 211-218.
23. Pedranzani H., Racagni G., Alemano S. et al. Salt tolerant tomato plants show increased levels of jasmonic acid // Plant Growth Regulation. 2003. V. 41. P. 149-158.
24. Parida A., Das A. Salt tolerance and salinity effects on plants: a re-view // Eco-toxicology and Environmental Safety. 2005. V. 60. P. 324-349.
25. Lee S.C., Lim M.H., Kim J.A. et al. Transcriptome analysis in Brassica rapa under the abiotic stresses using Brassica 24K oligo microarray // Molecules & Cells. 2008. V. 26 (6). P. 595-605. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pubmed/18797175.
26. Shokri-Gharelo R., Noparvar P.M. Molecular response of canola to salt stress: insights on tolerance mechanisms // PeerJ. 2018. V. 6:e4822. https://doi.org/10.7717 /peerj.4822.
27. Guangyuan L., Xiaoming W., Biyun C. et al. Evaluation of genetic and epigenet-ic modification in rapeseed (Brassica napus) induced by salt stress // Journal of Integrative Plant Biology. V. 49. P. 1599-1607.
28. Jian H., Wang J., Wang T. et al. Identification of rapeseed mi-croRNAs involved in early stage seed germination under salt and drought stresses // Frontiers in plant science. 2016. V. 7. P. 658. doi: 10.3389/fpls.2016.00658.
29. Induction of oxidative stress by carbonate salinity in triticale seedlings / T. N. Evgrashkina, V. V. Ivanishchev, O. I. Boikova, N. N. Zhukov // Russian agricultural science. 2020. No. 1. C. 11-14.
30. Influence of sulphate salinity on growth activity and water exchange of triticale of the winter variety "Tribune" / T. N. Evgrashkina, V. V. Ivanishchev, O. I. Boikova, N. N. Zhukov // VSU Bulletin. Chemistry. Biology. Pharmacy. 2019. № 3. C. 34-41.
31. Manifestations of oxidative stress in triticale seedlings under conditions of sulphate salinity / T. N. Evgrashkina, V. V. Ivanishchev, O. I. Boikova, N. N. Zhukov / / But-lerov messages. 2018. Vol. 54. N 4. C. 128-133.
32. Influence of carbonate salinity on some indicators of water exchange of triticale of the winter variety "Tribune" / T. N. Evgrashkina, V. V. Ivanishchev, O. I. Boikova, N. N. Zhukov // butlerovskie messages. 2018, Vol. 55, No. 7, Pp. 114-119.
33. Ivanishchev V. V. on the use of statistical methods in stress physiology and plant breeding / / Visnik Kharkiv Regional agrarian University. Series biologia. 2018. Issue 3(45). Pp. 111-118. https://doi.org/10.35550/vbio2018.03.111.
34. Ivanishchev V. V., Zhukov N. N. manifestations of oxidative stress in triticale seedlings under short-term action of sodium chloride. Butler's messages. 2017. Vol. 52. No. 11. Pp. 123-130. ROI: jbc-01/17-52-11-123.
35. Ivanishchev V. V. Application of statistical methods to the indicators of triticale photosynthesis under chloride stress // butlerovskie sotsialki. 2020. Vol. 61(3). Pp. 105-111. DOI: 10.37952 / ROI-jbc-01/20-61-2-3-105.
36. Ivanishchev V. V. Application of the method of main components to indicators of water exchange of triticale shoots under NaCl stress. butlerovskie messages. 2020. Vol. 62(4). Pp. 129-134. DOI: 10.37952 / ROI-jbc-01/20-62-4-129.
37. Evgrashkina T. N., Ivanishchev V. V. Influence of sodium carbonate and sulfate on the manifestations of oxidative stress in triticale shoots. biogeochem. schools dedicated to the 120th anniversary of the birth of V. V. Kovalsky. Biogeochemistry is the scientific basis for sustainable development and preservation of human health. In 2 t Tula 13-15 June 2019 Tula: Tolstoy TSPU, 2019, Vol. 1, Pp. 269-272.
УДК 502.63:631.6
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИ РЕКУЛЬТИВАЦИИ ЗЕМЕЛЬ УЧАСТКА «РЕЧНОЙ» АО «САЛЕК»
Т.В. Корчагина, Г.В. Стась
Проведена оценка негативного воздействия на компоненты окружающей среды при ведении рекультивации земель участка «Речной» АО «Салек»: атмосферного воздуха, водных объектов и при обращении с отходами производства и потребления.
Ключевые слова: экологическое обоснование, рекультивация нарушенных земель, атмосферный воздух, отходы, водные объекты.
Участок недр «Речной» находится в Ерунаковском геолого-экономическом районе Кузнецкого угольного бассейна в пределах Северо-Талдинского каменноугольного месторождения.
Поверхность участка представляет собой всхолмленную равнину, изрезанную узкими долинами логов. Местность заболоченая и покрыта кустарниками и берёзами. Глубина расчленения рельефа составляет 65 -71 м. Климат района резкоконтинентальный и характеризуется колебаниями зимних и летних температур
Участок «Речной» расположен в районе с развитой транспортной инфраструктурой. Населенные пункты соединены между собой и с городами автомобильными дорогами. Район участка освоен горнодобывающей промышленностью. Выделенный участок недр «Речной» на западе имеет общие границы с горным отводом АО «Салек» [1 - 3].
Выделенный участок недр «Речной» находится в Ерунаковском геолого-экономическом районе Кузнецкого угольного бассейна в пределах Северо-Талдинского каменноугольного месторождения и является составной частью геологического участка Шахты «Талдинская» и частично геологического участка Шахты «Талдинская-3».
Обзорная карта района представлена на рис. 1.
Метеорологические характеристики района, определяющие условия рассеивания в атмосфере приведены в табл. 1.
