Реакция микробного сообщества ризосферы растений-фиторемедиантов на нефтяное загрязнение и применение биопрепаратов

Целью представленного исследования являлась оценка микробиологической активности ризосферы растений, произрастающих в условиях нефтяного загрязнения и в присутствии биопрепаратов разного спектра действия. В качестве растений-фиторемедиантов были выбраны подсолнечник однолетний (Helianthus annuus L.) и житняк гребневидный (Agropyron cristatum L.). Для обработки почвы использовали углеводородокисляющий препарат «Ленойл» и два препарата неспецифического действия, оказывающие ростстимулирующее влияние: «Елена» и «Азолен». Для проведения биоремедиации с использованием растений была выбрана концентрация поллютанта в почве 4%. В результате исследования было показано, что в ризосфере растений под влиянием загрязнения незначительно увеличивалось общее микробное число и количество микроскопических грибов, но снижалась численность аминоавтотрофов и целлюлозолитиков. Внесение в почву неспецифических биопрепаратов активировало развитие микроорганизмов-деструкторов, несмотря на то, что микроорганизмы в составе препаратов не предназначены для детоксикации и очистки почвы. Под влиянием биопрепаратов в ризосфере растений подсолнечника и житняка отмечалось увеличение или стабилизация микробиологической активности, что может свидетельствовать об их положительном влиянии на микробиологические процессы, протекающие в почве, находящейся в условиях загрязнения. В целом в ризосфере растений Agropyron cristatum L. складывалась более благоприятная среда для развития таких групп бактерий, как аминоавтотрофы, целлюлозолитики, микромицеты и углеводородокисляющие бактерии. Среди изученных вариантов обработки почвы биопрепаратами для фиторемедиационных мероприятий предпочтительным является совмещение внесения в нефтезагрязненную почву биопрепарата «Ленойл» и посадки растений-фиторемедиантов.

1. Мелехина Е.Н., Канев В.А., Маркарова М.Ю., Надежкин С.М., Новаковский А.Б., Таскаева А.А. [и др.]. Оценка состояния загрязненных нефтью экосистем Европейской Субарктики: мультидисциплинарный подход // Теоретическая и прикладная экология. 2020. N 2. С. 123–129. DOI: 10.25750/1995-43012020-2-123-129. EDN: WWQBYT.

2. Рябухина М.В., Филиппова А.В., Рябинина З.Н. Фи-томониторинг районов сбора нефти и газа со скважин Романовского месторождения Оренбургской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. N 6. С. 202–204. EDN: VDOOVB.

3. Shi L., Liu Z., Yang L., Fan W. Effects of oil pollution on soil microbial diversity in the Loess hilly areas, China // Annals of Microbiology. 2022. Vol. 72. P. 26. DOI: 10.1186/s13213-022-01683-7.

4. Логинов О.Н., Силищев Н.Н., Бойко Т.Ф., Галимзянова Н.Ф. Биорекультивация: микробиологические технологии очистки нефтезагрязненных почв и техногенных отходов. М.: Наука, 2009. 111 с. EDN: QLAIWR.

5. Коршунова Т.Ю., Четвериков С.П., Бакаева М.Д., Кузина Е.В., Рафикова Г.Ф., Четверикова Д.В. [и др.]. Микроорганизмы в ликвидации последствий нефтяного загрязнения (обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 2019. Т. 55. N 4. С. 338–349. DOI: 10.1134/S0555109919040093. EDN: HNVRQU.

6. Wang A., Fu W., Feng Y., Liu Z., Song D. Synergetic effects of microbial-phytoremediation reshape microbial communities and improve degradation of petroleum contaminants // Journal of Hazardous Materials. 2022. Vol. 429. P. 128396. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2022.128396.

7. Merkl N., Schultze-Kraft R., Infante С. Phytore-mediation in the tropics – influence of heavy crude oil on root morphological characteristics of graminoids // Environmental Pollution. 2005. Vol. 138, no. 1. P. 86– 91. DOI: 10.1016/j.envpol.2005.02.023.

8. Kechavarzi C., Pettersson K., Leeds-Harrison P., Ritchie L., Ledin S. Root establishment of perennial ryegrass (L. perenne) in diesel contaminated surface soil layers // Environmental Pollution. 2007. Vol. 145, no. 1. P. 68–74. DOI: 10.1016/j.envpol.2006.03.039.

9. Турковская О.В., Позднякова Н.Н., Муратова А.Ю., Дубровская Е.В., Голубев С.Н. Деградационный потенциал растений и микроорганизмов в отношении полициклических ароматических углеводородов // Биомика. 2018. Т. 10. N 2. С. 193–201. DOI: 10.31301/22216197.bmcs.2018-27. EDN: XVBOHZ.

10. Kafle A., Timilsina A., Gautam A., Adhikari K., Bhattarai A., Aryal N. Phytoremediation: mechanisms, plant selection and enhancement by natural and synthetic agents // Environmental Advances. 2022. Vol. 8. P. 100203. DOI: 10.1016/j.envadv.2022.100203.

11. Киреева Н.А., Григориади А.С., Багаутдинов Ф.Я. Фиторемедиация как способ очищения почв, загрязненных тяжелыми металлами // Теоретическая и прикладная экология. 2011. N 3. С. 4–10. EDN: OOFKOH.

12. Деревянникова М.В. Изучение коллекции жит-няка гребневидного (Agropyron pectiniforme) по зимостойкости и энергии весеннего отрастания травостоя в условиях Ставропольского края // Сельскохозяйственный журнал. 2020. N 5. С. 30–36. DOI: 10.25930/2687-1254/005.5.13.2020. EDN: XKDIKJ.

13. Коршунова Т.Ю., Логинов О.Н. Токсикологическая оценка биопрепарата-нефтедеструктора «Ленойл»® – NORD, СХП // Токсикологический вестник. 2017. N 3. С. 58–60. DOI: 10.36946/0869-79222017-3-58-60. EDN: ZAGZJT.

14. Киреева Н.А., Рафикова Г.Ф., Галимзянова Н.Ф., Логинов О.Н., Григориади А.С., Якупова А.Б. Влияние биофунгицида Елена на комплексы микромицетов нефтезагрязненных почв различных типов при биоремедиации // Микология и фитопатология. 2010. Т. 44. N 1. С. 53–62. EDN: OIYKXZ.

15. Угрехелидзе Д.Ш., Дурмишидзе С.В. Поступле-ние и детоксикация органических ксенобиотиков в растениях. Тбилиси: Мецниереба, 1984. 230 с.

16. Талайбекова Г.Т., Кожобаев К.А., Токпаева Ж.К., Эсенжанова Г.К., Тотубаева Н.Э. Фитотестирование нефтезагрязненных почв с помощью фитотолерантных растений // Проблемы региональной экологии. 2019. N 2. С. 20–24. DOI: 10.24411/1728-323X-201912020. EDN: MVBVAX.

17. Da Silva Correa H., Maranho L.T. The potential association of Echinochloa polystachya (Kunth) Hitchc. with bacterial consortium for petroleum degradation in contaminated soil // SN Applied Sciences. 2021. Vol. 3. P. 80. DOI: 10.1007/s42452-020-04070-6.

18. Athar H.-R., Ambreen S., Javed M., Hina M., Ra-sul S., Zafar Z.U., et al. Influence of sub-lethal crude oil concentration on growth, water relations and photosynthetic capacity of maize (Zea mays L.) plants // Environmental Science and Pollution Research. 2016. Vol. 23. Р. 18320–18331. DOI: 10.1007/s11356-016-6976-7.

19. Сотникова Ю.М., Григориади А.С., Федяев В.В., Гарипова М.И., Фархутдинов Р.Г. Оценка влияния биопрепаратов на морфометрические и физиологические показатели растений-ремедиантов в условиях нефтяного загрязнения почв // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. 2022. N 1. С. 51–63. DOI: 10.21685/23079150-2022-1-5. EDN: QYJLLE.

20. Kitamura R.S.A., Maranho L.T. Phytoremediation of petroleum hydrocarbons-contaminated soil using Desmodium incanum DC., Fabaceae // Revista Latinoamericana de Biotecnología Ambiental y Algal. 2016. Vol. 7, no. 1. DOI: 10.7603/s40682-016-0001-1.

21. Кузина Е.В., Рафикова Г.Ф., Столярова Е.А., Логинов О.Н. Эффективность ассоциаций растений семейства бобовых и ростстимулирующих бактерий для восстановления нефтезагрязненных почв // Агрохимия. 2021. N 4. С. 87–96. DOI: 10.31857/S0002188121040074. EDN: AMIIYV.

22. Пиковский Ю.И. Природные и техногенные по-токи углеводородов в окружающей среде. М.: Изд-во МГУ, 1993. 206 с.

23. Панасов М.Н., Денисов Е.П., Уполовников Д.А., Денисов К.Ю., Марс А.М. Житняк как эффективный фитомелиорант в сухостепном Заволжье // Нива Поволжья. 2008. N 3. С. 47–54. EDN: JSILIF.

24. Chaudhary D.K., Bajagain R., Jeong S.-W., Kim J. Development of a bacterial consortium comprising oil-degraders and diazotrophic bacteria for elimination of exogenous nitrogen requirement in bioremediation of diesel-contaminated soil // World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2019. Vol. 35. P. 99. DOI: 10.1007/s11274-019-2674-1.

25. Енкина О.В. Коробский Н.Ф. Микробиологиче-ские аспекты сохранения плодородия черноземов Кубани. Краснодар: Агропромполиграфист, 1999. 150 с.

26. Колесников С.И., Казеев К.Ш., Велигонова Н.В., Патрушева Е.В., Азнаурьян Д.К., Вальков В.Ф. Изменение комплекса почвенных микроорганизмов при загрязнении чернозема обыкновенного нефтью и нефтепродуктами // Агрохимия. 2007. N 12. С. 44– 48. EDN: IBJUID.

27. Терехова В.А. Микромицеты в экологической оценке водных и наземных экосистем. М.: Наука, 2007. 214 с.

28. Liu Q., Tang J., Liu X., Song B., Zhen M., Ashbolt N.J. Vertical response of microbial community and degrading genes to petroleum hydrocarbon contamination in saline alkaline soil // Journal of Environmental Sciences. 2019. Vol. 81. P. 80–92. DOI: 10.1016/j.jes.2019.02.001.

29. Wasen A.-A.A. Biodegradation and phytotoxicity of crude oil hydrocarbons in an agricultural soil // Chilean Journal of Agricultural Research. 2019. Vol. 79. Iss. 2. P. 266–277. DOI: 10.4067/S0718-58392019000200266.