Биотестирование почв Шуваловского карьера через алгорифмическую обработку показателей развития саженцев декоративных культур

Приводится экотоксикологическая оценка качества техногенно-нарушенных почв, отобранных на территории Шуваловского карьера, методом биотестирования. В качестве биоиндикаторов использовали два вида цветочно-декоративных растений из рода бархатцы. Сравнительный контроль осуществлялся на торфяном субстрате и дерново-подзолистой почве. Для тест-растений определяли морфометрические и биохимические показатели, в том числе содержание тяжелых металлов. Для оценки уровня антропогенного воздействия почв на адаптационную лабильность растений рассчитывали индексы когнитивной значимости системы (CSIfract1, CSIfract2, CSIimpact) при помощи разработанной вычислительной программы ChemNN. Растения, выращенные на всех изученных почвообразцах, показали слабый процент всхожести, получились низкорослые и отставали в биомассе от контрольных вариантов. Во всех образцах относительно контроля выявлено превышение в аккумуляции Al, Fe, Mn и Ni в интервале 1,3–5,3 раза, Ba – в среднем в 50 раз. Отмечено превышение индекса CSIimpact в среднем в 2,44 раза. В результате почва на изученной территории характеризуется как фитотоксичная со сниженной биологической продуктивностью. При этом подтверждена возможность использования бархатцев, как потенциальных фиторемедиаторов, для благоустройства и озеленения карьера. Из дополнительных рекомендаций перед их высадкой здесь можно предложить проведение предварительного известкования.

Пухальский Я. В., Лоскутов С. И., Чукаева М. А., Воробьев Н. И., Воропаева Е. В. Биотестирование почв Шуваловского карьера через алгорифмическую обработку показателей развития саженцев декоративных культур // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 9. – С. 86–100. DOI: 10.25018/0236_1493_ 2025_9_0_86.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (FSRW-2024-0005).

Пухальский Ян Викторович¹ — научный сотрудник, научно-образовательный центр инновационного растениеводства «Зимний сад», e-mail: puhalskyyan@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-5233-3497,
Лоскутов Святослав Игоревич¹ — канд. с.-х. наук, директор, научно-образовательный центр инновационного растениеводства «Зимний сад», e-mail: lislosk@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-8102-2900,
Чукаева Мария Алексеевна — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, научный центр «Экосистема», Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, e-mail: shellx@bk.ru, ORCID ID: 0000-0003-3643-6757,
Воробьев Николай Иванович — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии, e-mail: nik.ivanvorobyov@gmail.com,
Воропаева Елена Владимировна¹ — канд. с.-х. наук, доцент, e-mail: lena.voropaeva.1973@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-7542-7285,
¹ Ленинградский государственный университет имени А.С. Пушкина.

Чукаева М.А., e-mail: shellx@bk.ru.

1. Ponomaryov A. B., Zakharov A. V., Tatyannikov D. A., Shalamova E. A. Geotechnical monitoring in the urban construction environment // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2023, vol. 60, pp. 452—458. DOI: 10.1007/s11204-023-09914-y.

2. Dzhevaga N., Borisova D. Analysis of air monitoring system in megacity on the example of St. Petersburg // Journal of Ecological Engineering. 2021, vol. 22, no. 4, pp. 175—185. DOI: 10.12911/22998993/134076.

3. Ерзова В. А., Румынин В. Г., Судариков С. М., Шварц А. А., Владимиров К. В. О воздействии объектов северо-западного атомно-промышленного комплекса на загрязнение подземных вод (Ленинградская область) // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. — 2021. — Т. 332. — № 9. — С. 30—42. DOI: 10.18799/24131830/2021/9/3351.

4. Скачкова М. Е., Гурьева О. С. Мониторинг состояния зеленых насаждений СанктПетербурга по материалам дистанционного зондирования // Экология и промышленность России. — 2023. — Т. 27. — № 5. — С. 51—57. DOI: 10.18412/1816-0395-2023-5-51-57.

5. Пашкевич М. А., Данилов А. С. Экологическая безопасность и устойчивое развитие // Записки Горного института. — 2023. — Т. 260. — С. 153—154.

6. Smirnov Y. D., Suchkov D. V., Danilov A. S., Goryunova T. V. Artificial soils for restoration of disturbed land productivity // Eurasian Mining. 2021, vol. 36, no. 2, pp. 92—96. DOI: 10.17580/ em.2021.02.19.

7. Пашкевич М. А., Бек Д., Матвеева В. А., Алексеенко А. В. Биогеохимическая оценка состояния почвенно-растительного покрова в промышленных, селитебных и рекреационных зонах Санкт-Петербурга // Записки Горного института. — 2020. — Т. 241. — С. 125—130. DOI: 10.31897/PMI.2020.1.

8. Кабиров Р. Р., Сагитова А. Р., Суханова Н. В. Разработка и использование многокомпонентной тест-системы для оценки токсичности почвенного покрова городской территории // Экология. — 1997. — № 6. — С. 408—411.

9. Трояновская Е. С., Абросимова О. В., Тихомирова Е. И. Оценка состояния почв городских территорий методом комплексного биотестирования // Теоретическая и прикладная экология. — 2011. — № 2. — С. 32—36.

10. Alekseenko V. A., Shvydkaya N. V., Alekseenko A. V. Element accumulation patterns of native plant species under the natural geochemical stress // Plants. 2021, vol. 10, no. 1, article 33. DOI: 10.3390/plants10010033.

11. Еремина Д. В., Мартемьянова Д. Д. Биоинформатика: современное состояние и перспективы // Эпоха науки. — 2024. — № 37. — С. 12—16.

12. Петухов А. С., Кремлева Т. А., Хритохин Н. А., Петухова Г. А. Сравнение способности древесных растений различных видов к аккумуляции тяжелых металлов в городской среде // Экология и промышленность России. — 2024. — Т. 28. — № 11. — С. 66—71. DOI: 10.18412/ 1816-0395-2024-11-66-71.

13. Федорец Н. Г., Бахмет О. Н. Перспективы выращивания ивы в качестве фиторемедианта на техногенных территориях северо-запада России // Экология и промышленность России. — 2014. — № 12. — С. 48—51.

14. Шулаев Н. С., Кадыров Р. Р., Пряничникова В. В. Комбинированный метод фиторемедиации и электрообработки для очистки загрязненных территорий нефтяного комплекса // Записки Горного института. — 2024. — Т. 265. — С. 147—155.

15. Liu J., Xin X., Zhou Q. Phytoremediation of contaminated soils using ornamental plants // Environmental Reviews. 2018, vol. 26, no. 1, pp. 43—54. DOI: 10.1139/er-2017-0022.

16. Khan A. H. A., Kiyani A., Mirza C. R., Butt T. A., Barros R., Ali B., Iqbal M., Yousaf S. Ornamental plants for the phytoremediation of heavy metals: Present knowledge and future perspectives // Environmental Research. 2021, vol. 195, pp. 117—130. DOI: 10.1016/j.envres.2021.110780.

17. Rocha C. S., Rocha D. C., Kochi L. Y. Phytoremediation by ornamental plants: a beautiful and ecological alternative // Environmental Science and Pollution Research. 2022, vol. 29, pp. 3336— 3354. DOI: 10.1007/s11356-021-17307-7.

18. Ahmad S., Khan J. A., Jamal A. Response of pot marigold to different applied levels of humic acid // Journal of Horticulture and Plant Research. 2019, vol. 5, pp. 57—60.

19. Minisha T. M., Shah I. K., Varghese G. K., Kaushal R. K. Application of Aztec Marigold (Tagetes Erecta L.) for phytoremediation of heavy metal polluted lateritic soil // Environmental Chemistry and Ecotoxicology. 2020, vol. 3, pp. 1—21. DOI: 10.1016/j.enceco.2020.10.007.

20. Singh S. K., Biswojit B. Bioavailability of heavy metals (Cd, Cr, Ni, Pb) to French Marigold (Tagetes Patula L.) in relation to soil properties // Trends in Technical & Scientific Research. 2018, vol. 1, no. 5, pp. 555—572. DOI: 10.19080/TTSR.2018.01.555572.

21. Milusheva D. I., Iakimova E. T., Atanassova B. Y. Growth performance of marigold (Tagetes Patula L.) at conditions of soil contamination with Cd, Al and Zn // Journal of Mountain Agriculture on the Balkans. 2016, vol. 19, no. 1, pp. 227—245.

22. Апарин Б. Ф., Сухачева Е. Ю. Принципы создания почвенной карты мегаполиса (на примере Санкт-Петербурга) // Почвоведение. — 2014. — № 7. — С. 790—802. DOI: 10.7868/ S0032180X1407003X.

23. Sverchkov I., Gvozdetskaya M. Quantitative determination of sulfate sulfur in soils and sediments using the S-K and S-K X-ray spectra and PLS regression // Spectrochimica Acta, Part B: Atomic Spectroscopy. 2024, vol. 218. DOI: 10.1016/j.sab.2024.106992.

24. Sutrop U. List task and a cognitive salience index // Field Methods. 2001, vol. 13, no. 3, pp. 263—276. DOI: 10.1177/1525822X0101300303.

25. Лоскутов С. И., Воробьев Н. И., Пухальский Я. В. Программа для ЭВМ № 2024669033, 13.08.2024. Нейросетевая программа для экологической экспертизы условий развития цветочно-декоративных растений «Нейроцвет Н1». 2024. Бюл. № 8.

26. Иванищев В. В. О возможности приложения метода кластерного анализа к результатам физиолого-биохимических исследований растений // Известия ТулГУ. Естественные науки. — 2018. — № 1. — С. 69—77.

27. Тюрин В. В., Щеглов С. Н. Дискриминантный анализ в биологии: монография. — Краснодар: Кубанский гос. ун-т, 2015. — 126 с.

28. He Z., Shang X., Wang X., Xing Y., Zhang T., Yun J. The contribution of Ca and Mg to the accumulation of amino acids in maize: from the response of physiological and biochemical processes // BMC Plant Biology. 2024, vol. 24, no. 1, article 579. DOI: 10.1186/s12870-024-05287-y.