Пространственное разнообразие микробиологических и агрохимических свойств почв ландшафтов-аналогов зонального ряда на территории парка Зарядье

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Парк Зарядье является уникальным примером озеленения с использованием конструктоземов на основе почв и почвенных субстратов, характерных для зональных экосистем различных климатических зон европейской части России. Проведен анализ почвенных образцов (0–10 см) ландшафтов-аналогов для определения ряда агрохимических (pH, содержание органического вещества и питательных элементов) и микробиологических (микробная активность, функциональное разнообразие, разнообразие культивируемой микобиоты, в том числе условно патогенной) показателей. Выполнено сравнение полученных параметров почвогрунтов со значениями для зональных почв соответствующих естественных ландшафтов. Для большинства ландшафтов отмечено снижение содержания органического вещества, повышение pH и уровня подвижного фосфора, а также значительное уменьшение содержания калия, дыхательной активности и микробной биомассы относительно естественных аналогов. Функциональное разнообразие возрастало для почв, отличающихся более кислой реакцией. Культивируемое сообщество микромицетов ландшафтов-аналогов характеризовалось низким видовым разнообразием (индексы Шеннона до 1.9) и специфичным составом микокомплексов (индексы Жаккара до 0.5). В сентябре отмечено увеличение количества выделенных видов микромицетов в большинстве зон с увеличением долевого участия условно-патогенных видов (от 44 в мае до 68% в сентябре) при общем сокращении видового богатства (с 26 видов в мае до 19 видов в сентябре). Проведенный анализ продемонстрировал, что почвенные конструкции, имитирующие почвенный покров соответствующих естественных ландшафтов, под влиянием единых климатических условий и интенсивной антропогенной нагрузки формируют уникальные биотопы, отличные как от природных экосистем, так и от стандартных городских парков. Характеризуясь специфическими химическим составом и микробными свойствами, почвы ландшафтов-аналогов требуют тщательного мониторинга и управления для обеспечения их экологической устойчивости.

Об авторах

Е. В. Козлова

Российский университет дружбы народов

Email: ekaterina.vi.ko@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4325-6930
Россия, ул. Миклухо-Маклая, 6, Москва, 117198

М. В. Корнейкова

Российский университет дружбы народов; Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН

Email: ekaterina.vi.ko@gmail.com
Россия, ул. Миклухо-Маклая, 6, Москва, 117198; мкр. Академгородок, 14A, Апатиты, 184209

В. И. Васенев

Российский университет дружбы народов; Университет Вагенингена

Автор, ответственный за переписку.
Email: ekaterina.vi.ko@gmail.com

Группа географии почв и ландшафтов

Россия, ул. Миклухо-Маклая, 6, Москва, 117198; Вагенинген, Нидерланды

А. С. Сошина

Российский университет дружбы народов; Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН

Email: ekaterina.vi.ko@gmail.com
Россия, ул. Миклухо-Маклая, 6, Москва, 117198; мкр. Академгородок, 14A, Апатиты, 184209

М. Н. Васильева

Российский университет дружбы народов

Email: ekaterina.vi.ko@gmail.com
Россия, ул. Миклухо-Маклая, 6, Москва, 117198

П. Д. Давыдова

Российский университет дружбы народов

Email: ekaterina.vi.ko@gmail.com
Россия, ул. Миклухо-Маклая, 6, Москва, 117198

И. И. Крохмаль

Парк Зарядье

Email: ekaterina.vi.ko@gmail.com
Россия, ул. Варварка, 6c1, Москва, 109012

Список литературы

  1. Атлас почв Российской Федерации https://soil-db.ru/soilatlas Accessed 29.09.24.
  2. Берсенева О.А., Саловарова, В.П., Приставка, А.А. Почвенные микромицеты основных природных зон // Известия Иркутского гос. ун-та. 2008. Т. 1. № 1. С. 3–9.
  3. Закон города Москвы от 4 июля 2007 года № 31 “О городских почвах” (с изменениями на 20 февраля 2019 года).
  4. Звягинцев Д.Г. Почва и микроорганизмы. М.: Изд-во МГУ, 1987. 286 с.
  5. Звягинцев Д.Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: Изд-во МГУ, 1991. 302 с.
  6. Иванова А.Е., Суханова И.С., Марфенина О.Е. Функциональное разнообразие микроскопических грибов в городских почвах разного возраста формирования // Микология и фитопатология. 2008. Т. 42. № 5. С. 450–460.
  7. Кураков А.В. Методы выделения и характеристика комплексов микроскопических грибов наземных экосистем. М.: Макс Пресс, 2001. 92 c.
  8. Марфенина О.Е. Антропогенная экология почвенных грибов. М.: Медицина для всех, 2005. 196 с.
  9. Марфенина О.Е., Иванова А.Е., Звягинцев Д.Г. Реакция сообществ почвенных микроскопических грибов на рекреационное воздействие в лесных биогеоценозах // Стационарные исследования влияния рекреации на лесные биогеоценозы. Тула: Гриф и К, 2008. С. 303–335.
  10. Марьина-Чермных О.Г., Марьин Г.С., Апаева Н.Н. Влияние интенсивного антропогенного воздействия на формирование микромицетных сообществ и фитотоксичность почвы // Вестник Алтайского гос. аграрн. ун-та. 2012. Т. 10. № 96. С. 72–77.
  11. Постановление 743-ПП “Правила создания, содержания и охраны зеленых насаждений города Москвы” от 10.09.2002 (с поправками от 17.06.2011).
  12. Постановление Правительства Москвы No 514-ПП “О повышении качества почвогрунтов в городе Москве” от 27.07.2004 (с поправками от 01.06.2018).
  13. Abrego N., Crosier B., Somervuo P., Ivanova N., Abrahamyan A., Abdi A., Ovaskainen O. Fungal communities decline with urbanization—more in air than in soil // ISME J. 2020. Т. 14. № 11. P. 2806–2815.
  14. Adhikari K., Hartemink A.E. Linking soils to ecosystem services – A global review // Geoderma. 2016. V. 262. P. 101–111.
  15. Aislabie J., Deslippe J.R., Dymond J.R. Soil microbes and their contribution to soil services // Ecosystem services in New Zealand – conditions and trends. 2013. V. 1. №. 12. P. 143–161.
  16. Ananyeva N.D., Ivashchenko K.V., Sushko S.V. Microbial indicators of urban soils and their role in the assessment of ecosystem services: a review // Eurasian Soil Science. 2021. V. 54. № 10. P. 1517–1531.
  17. Ananyeva N.D., Sushko S.V., Ivashchenko K.V., Vasenev V.I. Soil Microbial respiration in subtaiga and forest-steppe ecosystems of European Russia: field and laboratory approaches // Eurasian Soil Science. 2020. V. 53. № 10. P. 1492–1501.
  18. Ananyeva N.D., Susyan E.A., Chernova O.V., Wirth S. Microbial respiration activities of soils from different climatic regions of European Russia // Eur. J. Soil Biol. 2008. V. 44. № 2. P. 147–157.
  19. Ananyeva N.D., Susyan E.A., Gavrilenko E.G. Determination of the soil microbial biomass carbon using the method of substrate-induced respiration // Eurasian Soil Science. 2011. V. 44. № 11. P. 1215–1221.
  20. Anderson T.H., Domsch K.H. Soil microbial biomass: The eco-physiological approach // Soil Biol. Biochem. 2010. V. 42. № 12. P. 2039–2043.
  21. Ashraf M.N., Waqas M.A., Rahman S. Microbial metabolic quotient is a dynamic indicator of soil health: trends, implications and perspectives (review) // Eurasian Soil Science. 2022. V. 55. № 12. P. 1794–1803.
  22. Brianskaia I.P., Vasenev V.I., Brykova R.A., Markelova V.N., Ushakova N.V., Gosse D.D., et al. Analysis of volume and properties of imported soils for prediction of carbon stocks in soil constructions in the Moscow metropolis // Eurasian Soil Science. 2020. V. 53. № 12. P. 1809–1817.
  23. Brunner I., Plotze, M., Rieder S., Zumsteg A., Furrer G., Frey B. Pioneering fungi from the damma glacier forefield in the Swiss Alps can promote granite weathering // Geobiology. 2011. V. 9. № 3. P. 266–279. https://doi.org/10.1111/j.1472-4669.2011.00274.x
  24. Deeb M., Groffman P.M., Blouin M., Egendorf S.P., Vergnes A., Vasenev V., Séré G. Constructed Technosols are key to the sustainable development of urban green infrastructure // Soil Discussions. 2019. P. 1–36.
  25. Deeb M., Groffman P.M., Blouin M., Egendorf S.P., Vergnes A., Vasenev V., Séré, G. Using constructed soils for green infrastructure – Challenges and limitations // Soil. 2020. V. 6. № 2. P. 413–434.
  26. Devictor V., Julliard R., Couvet D., Lee, A., Jiguet F. Functional homogenization effect of urbanization on bird communities // Conservation Biology. 2007. V. 21. № 3. P. 741-751.
  27. Domsch K.H., Gams W., Anderson T.-H. Compendium of Soil Fungi. Verlag: Eching, 2007. 672 p.
  28. Ersoy Mirici, M. The ecosystem services and green infrastructure: a systematic review and the gap of economic valuation // Sustainability (Switzerland). 2022. V. 14. № 1. P. 517.
  29. Fulthorpe R., MacIvor J.S., Jia P., Yasui S.L.E. The green roof microbiome: Improving plant survival for ecosystem service delivery // Frontiers in Ecology and Evolution. 2018 V. 6. № 5. https://doi.org/10.3389/fevo.2018.00005
  30. García C., Hernandez T., Costa F. Potential use of dehydrogenase activity as an index of microbial activity in degraded soils // Commun. Soil Sci. Plant Analysis. 1997. V. 28. № 1–2. P. 123–134.
  31. Giusiano G.E., Piontelli E., Fernández M.S., Mangiaterra M.L., Cattana M.E., Kocsubé, S., Varga J. Biodiversity of species of Aspergillus section Fumigati in semi-desert soils in Argentina. Rev. Argent // Microbiol. 2017. V. 49. P. 247–254.
  32. Hénault, A., Heim, A., Brisson, J., Dagenais, D., De Bellis, T., Chagnon, P.L. Stressful, isolated, yet diverse: Green roofs have rich microbiomes that are not dominated by oligotrophic taxa // Environ. Microbiol. Rep. 2022. V. 14. № 5. P. 766–774.
  33. Hassan N., Rafiq M., Hayat M., Shah A.A., Hasan F. Psychrophilic and psychrotrophic fungi: a comprehensive review // Rev. Environ. Sci. Bio/Technol. 2016. V. 15. P. 147–172. https://doi.org/10.1007/s11157-016-9395–9
  34. Hoog G.C. de, Guarro J., Gene J., Figueras M.J. Atlas of clinical fungi. Spain: Reus, 2000. 1126 p.
  35. Ibáñez-Álamo J.D., Rubio E., Benedetti Y., Morelli F. Global loss of avian evolutionary uniqueness in urban areas // Global Change Biology. 2017. V. 23. № 8. P. 2990–2998.
  36. Iliushin V.A., Kirtsideli I.Y., Vlasov D.Y. Diversity of culturable microfungi of coal mine spoil tips in Svalbard // Polar Sci. 2022. V. 32. P. 100793.
  37. Index Fungorum. CABI Bioscience, 2021. http://www.indexfungorum.org. Accessed 29.09.24.
  38. Ivashchenko K., Lepore, E., Vasenev V., Ananyeva N., Demina S., Khabibullina F., Dovletyarova E. Assessing soil-like materials for ecosystem services provided by constructed technosols // Land. 2021. V. 10. № 11. P. 1185.
  39. Marfenina O.E., Makarova N.V., Ivanova A.E. Opportunistic fungi in soils and surface air of a megalopolis (for the Tushino Region, Moscow) // Microbiology (N.Y). 2011. V. 80. № 6. P. 870–876.
  40. Marinari S., Bonifacio E., Moscatelli M.C., Falsone G., Antisari L.V., Vianello G. Soil development and microbial functional diversity: Proposal for a methodological approach // Geoderma. 2013. V. 192. № 1. P. 437–445.
  41. McGuire K.L., Payne S.G., Palmer M.I., Gillikin C.M., Keefe D., Kim S.J. et al. Digging the New York city skyline: soil fungal communities in green roofs and city parks // PLoS One. 2013. V. 8. P. e58020.
  42. McKinney M.L. Urbanization as a major cause of biotic homogenization // Biological Conservation. 2006. V. 127. № 3. P. 247-260.
  43. Minnikova, T., Kolesnikov, S., Khoroshaev, D., Tsepina, N., Evstegneeva, N., Timoshenko, A. Assessment of the Health of Soils Contaminated with Ag, Bi, Tl, and Te by the Intensity of Microbiological Activity // Life. 2023. V. 13. № 7. P. 1592.
  44. Molineux, C.J., Gange, A.C., Connop, S.P., Newport, D.J. Are microbial communities in green roof substrates comparable to those in post-industrial sites?—a preliminary study // Urban Ecosystem. 2015. V. 18. P. 1245–1260.
  45. Morel J.L., Chenu C., Lorenz K. Ecosystem services provided by soils of urban, industrial, traffic, mining, and military areas (SUITMAs) // J. Soils Sediments. 2015. V. 15. № 8. P. 1659–1666.
  46. Moscatelli M.C., Secondi L., Marabottini R., Papp R., Stazi S. R., Mania E., Marinari S. Assessment of soil microbial functional diversity: land use and soil properties affect CLPP-MicroResp and enzymes responses // Pedobiologia (Jena). 2018. V. 66. P. 36–42.
  47. Nji Q.N., Babalola O.O., Mwanza M. Soil Aspergillus species, pathogenicity and control perspectives // Journal of Fungi. 2023. V. 9. №. 7. P. 766.
  48. Ojiambo P.S., Battilani P., Cary J.W., Blum B.H., Carbone I. Cultural and genetic approaches to manage aflatoxin contamination: Recent insights provide opportunities for improved control // Phytopathology. 2018. V. 108. P. 1024–1037.
  49. Raper K.B., Thom C., Fennell D.J. A manual of the Penicillia. Baltimore: Williams Wilkins Company, 1949. 875 p.
  50. Rokia S., Séré G., Schwartz C., Deeb M., Fournier F., Nehls T., Damas O., Vidal-Beaudet L. Modelling agronomic properties of Technosols constructed with urban wastes // Waste Management. 2014. V. 34. № 11. P. 2155–2162. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2013.12.016
  51. Séré G., Schwartz C., Ouvrard S., Renat J. C., Watteau F., Villemin G., Morel J. L. Early pedogenic evolution of constructed Technosols // J. Soils Sediments. 2010. V. 10. № 7. P. 1246–1254. https://doi.org/10.1007/s11368-010–0206-6
  52. Shumilov O.I., Kasatkina E.A., Kirtsideli I.Y., Makarov D.V. Tolerance of rare-earth elements in extremophile fungus Umbelopsis isabellina from polar loparite ore tailings in Northwestern Russia // J. Fungi. 2023. V. 9. №. 5. P. 506.
  53. Smagin A.V., Sadovnikova N.B. Creation of soil-like constructions // Eurasian Soil Science. 2015. V. 48. № 9. P. 981–990. https://doi.org/10.1134/S1064229315090100
  54. Susyan E.A., Wirth S., Ananyeva N.D., Stolnikova E.V. Forest succession on abandoned arable soils in European Russia – Impacts on microbial biomass, fungal-bacterial ratio, and basal CO2 respiration activity // Eur. J. Soil Biol. 2011. V. 47. № 3. P. 169–174. https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2011.04.002
  55. Teotónio I., Silva C.M., Cruz C.O. Economics of green roofs and green walls: A literature review // Sustainable Cities and Society. 2021. V. 69. P. 102781. https://doi.org/10.1016/j.scs.2021.102781
  56. Vasenev V.I., Ananyeva N.D., Makarov O.A. Specific features of the ecological functioning of urban soils in Moscow and Moscow oblast // Eurasian Soil Science. 2012. V. 45. № 2. P. 194–205. https://doi.org/10.1134/S1064229312020147
  57. Vasenev V.I., Smagin A.V., Ananyeva N.D., Ivashchenko K.V., Gavrilenko E.G., Prokofeva T.V., Patlseva A., Stoorvogel J.J., Gosse D.D., Valentini R. Urban soil’s functions: Monitoring, assessment, and management // Adaptive Soil Management: From Theory to Practices. 2017. P. 359–409. https://doi.org/10.1007/978-981-10–3638-5_18
  58. Vasenev V.I., Van Oudenhoven A.P.E., Romzaykina O.N., Hajiaghaeva R.A. The ecological functions and ecosystem services of urban and technogenic soils: from theory to practice (a review) // Eurasian Soil Science. 2018. V. 51. № 10. P. 1119–132. https://doi.org/10.1134/S1064229318100137
  59. Vinogradova Y.A., Kovaleva V.A., Perminova E.M., Shakhtarova O.V., Lapteva E.M. Zonal Patterns of changes in the taxonomic composition of culturable microfungi isolated from permafrost peatlands of the European Northeast // Diversity. 2023. V. 15. №. 5. P. 639.
  60. Wardle D.A. Changes in the microbial biomass and metabolic quotient during leaf litter succession in some new zealand forest and scrubland ecosystems // Functional Еcology. 1993. V. 7. № 3. P. 346–355.
  61. Young T., Cameron D.D., Sorrill J., Edwards T., Phoenix, G.K. Importance of different components of green roof substrate on plant growth and physiological performance // Urban For. Urban Green. 2014.V. 13. № 3. P. 507–516.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Точки отбора проб для агрохимического и микробиологического анализов на общей карте парка Зарядье (1 : 500)

Скачать (912KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Содержание углерода микробной биомассы (Смик) в мае (a) и сентябре (b), базальное дыхание (БД) в мае (c) и сентябре (d), микробный метаболический коэффициент (qCO2) в мае (e) и сентябре (f) в почвах (0–10 см) различных ландшафтных зон парка Зарядье. Величины с разными буквами значимо (p < 0.05) различаются для разных ландшафтных зон (ANOVA, критерий Тьюки).

Скачать (923KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Функциональная структура микробного сообщества почв ландшафтных зон парка Зарядье в мае (a) и сентябре (b).

Скачать (223KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Функциональное разнообразие почв различных ландшафтных зон, рассчитанное с использованием индекса Шеннона для мая (a) и сентября (b).

Скачать (300KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Биплот анализа главных компонент (PCA) микробиологических (функциональное разнообразие, дыхательная активность) и агрохимических (pH, БД, ОВ, N, NO3, NH4) показателей почв ландшафтов-аналогов

Скачать (571KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025