biologyscienceТимирязевский биологический журналTimiryazev Biological Journal2949-4710ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева (ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева)10.26897/2949-4710-2023-3-13-28biologyscience-91Research Article1 - БИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ, ЭКОЛОГИЯ1 - BIOLOGICAL RESOURCES, ECOLOGYЭколого-геохимическая оценка накопления тяжелых металлов в почве разновозрастных ампелоценозов в условиях склонового ландшафта горной гряды Фрушка гора Республики СербияEcological and Geochemical Assessment of Heavy Metal Accumulation in Soil of Different-Aged Ampelocoenoses in the Slope Landscape of the Fruška Gora Mountain Range, Republic of Serbiahttps://orcid.org/0000-0002-0760-665XАндрееваИ. В.AndreevaI. V.

Ирина Викторовна Андреева, канд. биол. наук, доцент кафедры экологии

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Irina V. Andreeva, CSc (Bio), Associate Professor of the Department of Ecology

49, Timiryazevskaya Str., Moscow, 127434

i.andreeva@rgau-msha.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5621-6308ГабечаяВ. В.GabechayaV. V.

Валерия Вячеславовна Габечая, аспирант, ассистент кафедры экологии

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Valeriya V. Gabechaya, post-graduate student, Assistant of the Department of Ecology

49, Timiryazevskaya Str., Moscow, 127434

lera.gabechaya@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2482-1949МоревД. В.MorevD. V.

Дмитрий Владимирович Морев, канд. биол. наук, доцент кафедры экологии

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Dmitriy V. Morev, CSc (Bio), Associate Professor of the Department of Ecology

49, Timiryazevskaya Str., Moscow, 127434

dmorev@rgau-msha.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8372-2209ТаллерЕ. Б.TallerE. B.

Евгений Борисович Таллер, канд. с.-х. наук, доцент кафедры экологии

127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49

Evgeniy B. Taller, CSc (Ag), Associate Professor of the Department of Ecology

49, Timiryazevskaya Str., Moscow, 127434

etallereb@rgau-msha.ruРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. ТимирязеваРоссияRussian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural AcademyRussian Federation202323112023131328Copyright © Андреева И.В., Габечая В.В., Морев Д.В., Таллер Е.Б., 20242024Андреева И.В., Габечая В.В., Морев Д.В., Таллер Е.Б.Andreeva I.V., Gabechaya V.V., Morev D.V., Taller E.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.bioscience-journal.com/jour/article/view/91

Цель исследований заключалась в эколого-геохимической оценке латеральной миграции тяжелых металлов в верхних горизонтах бурой лесной остаточно-карбонатной почвы в транзитном геохимическом ландшафте под разновозрастными виноградниками, выращиваемыми на склонах горной гряды Фрушка гора в Республике Сербия. Практическая значимость работы состояла в уточнении уровня экологического риска при культивировании разновозрастных виноградников в условиях проявления склоновых эрозионных процессов. Отбор почвенных проб проводили в рядах винограда в пределах сопряженных транзитных ландшафтов склонов с глубины 0-5, 5-15 и 15-30 см. Валовое содержание тяжелых металлов в почве и ягодах винограда определяли атомно-адсорбционным методом после микроволнового разложения. Результаты исследований показали высокую активность миграции меди и хрома в почве 15-летнего действующего виноградника от трансэлювиальной к трансаккумулятивной фации с усилением в горизонте 15-30 см. В почве выведенного из эксплуатации 100-летнего виноградника преобладала радиальная миграция с накоплением железа, марганца, кобальта и интенсивным накоплением меди с коэффициентом латеральной дифференциации 3,21 в горизонте 15-30 см в средней части склона. Максимальное содержание меди в почве возрастного виноградника составило 115,4 мг/кг, что на 28% превышает установленную в Республике Сербия величину максимально допустимого количества для среднесуглинистых почв. Близкие к нормативному значения содержания меди в почве молодого ампелоценоза (87,4-93,2 мг/кг) были обнаружены в нижней части склона по всей исследуемой глубине 0-30 см, которые были достигнуты всего за 15 лет выращивания. Максимальное накопление меди в ягодах (7,7 мг/кг) обнаружено в 100-летнем винограднике, расположенном в нижней части склона, где верхние горизонты почвы в отсутствие пестицидных обработок обеднены медью. Это косвенно свидетельствует о многолетней миграции меди в нижележащие горизонты почвы в условиях трансаккумулятивного элементарного ландшафта во влажный сезон года и о ее извлечении глубокой корневой системой старых виноградных растений.

The aim of the present research was the ecological and geochemical assessment of the lateral migration of heavy metals in the upper horizons of brown forest residual-calcareous soil (Eutric Cambisol) in a transit geochemical landscape under different-aged vineyards grown on the slopes of the Fruska Gora mountain range in the Republic of Serbia. The practical significance of the work was to clarify the level of ecological risk in the cultivation of different-aged vineyards in the conditions of slope erosion processes. Soil samples were taken from rows of vines in transit slope landscapes at depths of 0-5, 5-15 and 15-30 cm. The total content of heavy metals in soil and grape berries was determined by atomic adsorption method after microwave decomposition. The results of the study showed a high activity of copper and chromium migration in the soil of a 15-year-old active vineyard from trans-eluvial to trans-accumulative facies with intensification in the 15-30 cm horizon. Radial migration with accumulation of iron, manganese, cobalt and intensive accumulation of copper with a lateral differentiation coefficient of 3.21 in the 15-30 cm horizon in the middle part of the slope prevailed in the soil of the abandoned 100-year-old vineyard. The highest copper concentration found in the soil of the old vineyard was 115.4 mg/kg, which is 28% higher than the maximum permissible copper content established for medium loamy soils in the Republic of Serbia. Copper content levels in the soils of the young ampelocoenosis were close to the normative values (87.4-93.2 mg/kg), found in the lower part of the slope up to a depth of 30 cm, which were achieved after only 15 years of cultivation. The highest copper concentration in grapes (7.7 mg/kg) was found in a 100-year-old vineyard located in the lower part of the slope, where the upper soil horizons were copper-depleted in the absence of pesticide treatments. This indirectly indicates the perennial migration of copper to the underlying soil horizons under trans-accumulative elemental landscape conditions during the wet season of the year and its extraction by the deep root system of old vines.

почвы ампелоценозоввиноградниксклоновый ландшафтпочвы склоновгеохимический ландшафттяжелые металлызагрязнение почвымедьмиграция тяжелых металловбурая лесная почваФрушка гораСербияampelocoenosis soilsvineyardslope landscapeslope soilsgeochemical landscapeheavy metalssoil pollutioncopperheavy metal migrationbrown forest residual-calcareous soil (Eutric Cambisol)Fruška Gora MountainSerbiaReferencesПерельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975:341.Perel'man A.I. Geochemistry of landscape [textbook for students of geogr. and geol. specialties of the University]. M.: Vysshaya shkola, 1975:341. (In Rus.)Касимов Н.С. Экогеохимия ландшафтов. M.: ИП Филимонов М.В., 2013:208.Kasimov N.S. Ecogeochemistry of landscapes. M.: IP Filimonov M.V., 2013:208. (In Rus.)Lamichhane J.R., Osdaghi E., Behlau F., et al. Thirteen decades of antimicrobial copper compounds applied in agriculture. A review. Agronomy for Sustainable Development. 2018;38. https://doi.org/10.1007/s13593-018-0503-9Lamichhane J.R., Osdaghi E., Behlau F. et al. Thirteen decades of antimicrobial copper compounds applied in agriculture. A review. Agronomy for Sustainable Development. 2018;38. https://doi.org/10.1007/s13593-018-0503-9Brunetto G., Wellington Bastos de Melo G., et al. Copper accumulation in vineyard soils: Rhizosphere processes and agronomic practices to limit its toxicity. Chemosphere. 2016;162:293-307. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.07.104Brunetto G., Wellington Bastos de Melo G. et al. Copper accumulation in vineyard soils: Rhizosphere processes and agronomic practices to limit its toxicity. Chemosphere. 2016;162:293-307. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.07.104Komárek M., Čadková E., Chrastný V., et al. Contamination of vineyard soils with fungicides: A review of environmental and toxicological aspects. Environment International. 2010;36(1):138-151. https://doi.org/10.1016/j.envint.2009.10.005Komárek M., Čadková E., Chrastný V. et al. Contamination of vineyard soils with fungicides: A review of environmental and toxicological aspects. Environment International. 2010;36(1):138-151. https://doi.org/10.1016/j.envint.2009.10.005Mackie K.A., Müller T., Kandeler E. Remediation of copper in vineyards - a mini review. Environ. Pollut. 2012;167:16-26. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2012.03.023Mackie K.A., Müller T., Kandeler E. Remediation of copper in vineyards - a mini review. Environ. Pollut. 2012;167:16-26. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2012.03.023Flores Velez L., Ducaroir J., Jaunet A.M., et al. Study of the distribution of copper in an acidic vineyard soil by three different methods. European Journal of Soil Science. 1996;47:523-532. https://doi.org/10.1111/j.1365-2389.1996.tb01852Flores Velez L., Ducaroir J., Jaunet A.M. et al. Study of the distribution of copper in an acidic vineyard soil by three different methods. European Journal of Soil Science. 1996;47:523-532. https://doi.org/10.1111/j.1365-2389.1996.tb01852Babić V., Krstić M. Climate characteristics of the sessile oak forest belt on Fruška Gora (in Serbian). Шумарство. 2014;3-4:49-62.Babić V., Krstić M. Climate characteristics of the sessile oak forest belt on Fruška Gora. Шумарство. 2014;3-4:49-62. (in Serb.)Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства / под ред. А.М. Артюшина. М.: ЦИНАО, 1992:62.Guidelines for the determination of heavy metals in soils of farmland and crop products. Ed. by A.M. Artyushin. M.: TSINAO, 1992:62. (In Rus.)Правилник о допунама правилника о унутрашњoj организациjи и систематизациjи радних mjecта у министарству саобраћaja и веза. Службени гласник Републике Српске.2016. Број 56, 11.7:16.Rulebook on amendments to the rulebook on Internal Organization and Systematization of Work Objects in the Ministry of Transport and Communications. Службени гласник Републике Српске. 2016;56:11.7:16. (In Serb.)Зеленская Е.Я. Биогеохимическая оценка почв и пород в исторических и современных районах виноградарства Крыма: Автореф. дис. ... канд. географ. наук. Белгород, 2022:28.Zelenskaya E.Ya. Biogeochemical assessment of soils and rocks in historical and modern viticulture areas of Crimea: CSc (Geog) thesis. Belgorod, 2022:28. (In Rus.)Komárek M., Száková J., Rohošková M., et al. Copper contamination of vineyard soils from small wine producers: A case study from the Czech Republic. Geoderma. 2008;147:16-22. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2008.07.001Komárek M., Száková J., Rohošková M. et al. Copper contamination of vineyard soils from small wine producers: A case study from the Czech Republic. Geoderma. 2008;147:16-22. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2008.07.001Vázquez-Blanco R., Nóvoa-Muñoz J.C., Arias-Estévez M., et al. Changes in Cu accumulation and fractionation along soil depth in acid soils of vineyards and abandoned vineyards (now forests). Agriculture, Ecosystems & Environment. 2022;339:108146. https://doi.org/10.1016/j.agee.2022.108146Vázquez-Blanco R., Nóvoa-Muñoz J.C., Arias-Estévez M. et al. Changes in Cu accumulation and fractionation along soil depth in acid soils of vineyards and abandoned vineyards (now forests). Agriculture, Ecosystems & Environment. 2022;339:108146. https://doi.org/10.1016/j.agee.2022.108146Pravilnik o količinama pesticida, metala I metaloida I drugih otrovnih supstancija, hemioterapeutika, anabolika I drugih supstancija koje se mogu nalaziti u namirnicama ("Sl. list SRJ", br. 5/92, 11/92 - ispr. i 32/2002 i "Sl. glasnik RS", br. 25/2010 - dr. pravilnik i 28/2011 - dr. pravilnik). - URL: https://www.paragraf.rs/propisi/pravilnik-kolicinama-pesticida-metala-metaloida-drugih-otrovnih-supstancija-hemioterapeutika.html (дата обращения: 23.09.2023).Rulebook on the quantities of pesticides, metals and metalloids and other toxic substances, chemotherapeutics, anabolics and other substances that can be found in foodstuffs («Sl. list SRJ», br. 5/92, 11/92 – ispr. i 32/2002 i «Sl. glasnik RS», br. 25/2010 – dr. pravilnik i 28/2011 – dr. pravilnik). – URL: https://www.paragraf.rs/propisi/pravilnik-kolicinama-pesticida-metala-metaloida-drugih-otrovnih-supstancija-hemioterapeutika.html (Access date: 23.09.2023). (In Serb.)Постановление Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 28.01.2021 № 2 «Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685-21 «Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания» (Зарегистрирован 29.01.2021 № 62296).On approval of sanitary rules and norms SanPiN 1.2.3685-21 “Hygienic standards and requirements for ensuring the safety and (or) harmlessness of environmental factors for humans”. Decree No. 2 of the Chief State Sanitary Doctor of the Russian (reg. 29 January 2021, No. 62296). (In Rus.)Лопина Е.М., Зеленская Е.Я. Геохимические особенности транслокации элементов в системе «почва-растение» по результатам изучения географических районов виноградарства Крыма. Региональные геосистемы. 2021;45(3):431–440. https://doi.org/10.52575/2712-7443-2021-45-3-431-440Lopina E.M., Zelenskaya E.Ya. Geochemical features of the translocation of elements in the “Soil-plant” system based on the results of studying the geographical regions of Crimean viticulture. Regional Geosystems. 2021;45(3):431-440. https://doi.org/10.52575/2712-7443-2021-45-3-431-440 (In Rus.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.