PHYTOTOXIC EVALUATION OF THE USE OF PROBIOTIC PREPARATIONS FOR CLEANING AGROCENOSES CONTAMINATED AS A RESULT OF MILITARY OPERATIONS

Keywords: soil, purification, biological methods, heavy metals, phytotoxicity.

Abstract

Purpose. Scientific substantiation of directions for the cleaning and restoration of technogenically polluted, as a result of military operations in Ukraine, soils of agrocenoses using biological methods, in particular probiotic preparations. Methods. To determine possible ways of remediation of soil contaminated with heavy metals and petroleum products, the seedling method was used [15; 16]. Triticum aestivum was used for rapid tests of phytotoxicity. All experiments were carried out in quadruplicate. The determination of the content of heavy metals (gross content and mobile forms) and oil products before and after biological purification was carried out in threefold repetition according to the methods of DSTU 4770.9:2007, DSTU 4770.2:2007, MVV 31-497058-009-2002 in the laboratory of agroecological monitoring of the Poltava State Agrarian University. Mathematical processing of experimental data was performed using correlation and regression analysis. The calculation of statistical indicators and the correlation between the studied parameters was carried out according to generally accepted methods using the MS Excel computer program. The reliability of the calculated parameters was determined using the Student's t-test at a significance level of 0.05. Results. It was established that as a result of the use of probiotic preparations on the most polluted soil (Zn+Pb+NP), the improvement of biometric indicators in comparison with untreated soil amounted to: 61% in terms of germinated seeds; by 50–55% in the length of the shoots and the length of the roots; by 28–30% by weight of the ground part and root system. Thus, as a result of the biological treatment of soil with probiotic preparations Sviteko-Agrobiotic-01 (dilution 1: 100) with various contaminants (heavy metals and oil products), the phytotoxicity of all samples was less than 20% according to the biometric indicators of Triticum aestivum, i.e. there is no phytotoxicity. In addition, as a result of cleaning the control sample and the sample contaminated with petroleum products, a significant improvement in the biometric indicators of Triticum aestivum is observed. According to the results of a chemical analysis of soil with various heavy metal and petroleum products contamination before and after cleaning with probiotic preparations Sviteko-Agrobiotic-01 (1:100 dilution), it was established that probiotic preparations reduce the content of petroleum products by 2–3 times as a result of cleaning after 7 days, while thus, the content of petroleum products becomes lower than the MPC and begins to stimulate the growth and development of plants. As a result of cleaning, the mobile form of heavy metals decreases by 2-3 times and becomes smaller MPC. Thus, the effectiveness of the use of probiotic preparations and SPV in recommended doses to reduce the phytotoxicity of agrocenoses contaminated with heavy metals and oil products as a result of military operations in Ukraine has been established. Conclusions. The obtained results indicate that the most contaminated soil showed an improvement in biometric indicators, which amounted to 86–92% of the clean control. That is, if the deterioration of these indicators on the contaminated soil was 33–43% compared to the clean control, then on the cleaned soil these indicators worsened by only 7–10%. The data of the chemical analysis of the soil show that probiotic preparations reduce the content of oil products by 2-3 times after 7 days of cleaning. It was established that the effectiveness of the use of probiotic preparations and SPV in recommended doses to reduce the phytotoxicity of agrocenoses, which are contaminated with heavy metals and petroleum products as a result of military operations in Ukraine. The obtained research results can be used in the development of recommendations for the restoration of technogenically polluted lands as a result of military actions in Ukraine and their return to economic circulation in the context of ensuring ecological and food security of the region and creating sustainable agroecosystems.

References

1. Маркін В.В. Можливості інтенсифікації очищення міських стічних вод за допомогою пробіотичних засобів. Комунальне господарство міст. Харків: ХНУМГ ім. О.М. Бекетова. 2014. Вип. 114. С. 131–135.
2. Zhang Y., Angelidaki I. A new method for in situ nitrate removal from groundwater using submerged microbial desalination-denitrification cell. Water Research. 2019. Vol. 47, № 5. Р. 1827–1836.
3. Bondarenko Y.G., Samotuga V.V., Papach V.V., Bilyk L.I. Medical-hygienic evolution of the impact of the nitrates of water of decentralized water delivery sources on the health status of the children of the early age. Environment and Health. 2011. № 4. Р. 23–25.
4. Dermont G., Bergeron M., Mercier G., Richer- Laflèche M. Metal-сontaminated soils: remediation practices and treatment technologies. Practice Periodical of Hazardous, Toxic, and Radioactive Waste Management. 2008. Vol. 12, № 3. P. 188–209.
5. Гуляєва Г.Б., Токовенко І.П., Пасічник Л.А., Патика В.П. Вплив штучної інокуляції штамами фіто- патогенних мікроорганізмів, виділених з різних джерел на фізіолого-біохімічні параметри рослин Galega orientalis. ScienceRise: Biological Science. 2019. № 4 (19). С. 10–16.
6. Волкогон В.В., Заришняк А.С., Гриник І.В. Методологія і практика використання мікробних препаратів у технологіях вирощування сільськогосподарських культур. Київ: Аграрна наука, 2011. 156 с.
7. Herwijnena R. van., Hutchingsb T.R., Al-Tabbaac A., Moffatb A.J., Johnsd M.L., Oukia S.K. Remediation of metal contaminated soil with mineralamended composts. Environmental Pollution. 2007. Vol. 150, № 3. P. 347–354.
8. Писаренко П.В., Самойлік М.С., Тараненко А.О., Цьова Ю.А., Середа М.С. Біоремедіація ґрунтів, забруднених нафтопродуктами. Вісник Вінницького державного сільськогосподарського інституту. 2021. № 22. С. 145–160.
9. Karpenko V.P., Poltoretskyi S.P., Liubych V.V., Patyka V.P. Microbiota in the Rhizosphere of Cereal Crops. Microbiological Journal. № 1. 2021. Р. 215–218.
10. Crini G., Montiel A., Badot P. Traitement et épuration des eaux industrielles polluées: Procédés membranaires, bioadsorption et oxydation chimique. Presses universitaires de French-Comte, 2017. 348 р.
11. Anjaneyulu Y., Sreedhara Chary & D N., Samuel Suman Raj. Decolourization of Industrial Effluents–Available Methods and Emerging Technologies–A Reviewю. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 2005. Volume 4. Р. 245–273.
12. Душкін С.С., Коваленко О.М., Дегтяр М.В. Ресурсозберігаючі технології очищення стічних вод: монографія. Харків: ХНАГГ, 2011. 146 с.
13. Писаренко П.В., Самойлік М.С., Диченко О.Ю., Середа М.С., Корчагін О.П. Удосконалення егулювання евтрофікації водних об’єктів за допомогою біологічних методів. Вісник Полтавської державної аграрної академії. 2021. Вип. 2 (101), С. 135-145.
14. Писаренко П.В., Корчагін О.П. Екологічне обґрунтування регулювання процесів евтрофікації водних об’єктів. Таврійський вісник. 2020. № 114. С. 274–283.
15. ДСТУ ISO 11269-1:2004. Якість ґрунту. Визначення дії забрудників на флору ґрунту. Частина 1. Метод визначання інгібіторної дії на ріст коренів (ISO 11269-1995, IDТ). [Чинний від 2005-07-01]. Вид. офіц. Харків : Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського Української Академії аграрних наук, 2005. 184 с.
16. ДСТУ ISO 11269-2: 2002. Якість ґрунту. Визначання дії забрудників на флору ґрунту. Частина 2. Вплив хімічних речовин на проростання та ріст вищих рослин (ISO 11269-1995, IDТ). [Чинний від 2004-05-01]. Вид. офіц. Київ. Держстандарт України. 2004. 22 с.
17. Грицаєнко Г.М. Методи біологічних та агрохімічних досліджень рослин і ґрунтів. Київ, 2003. 320 с.
18. Pysarenko P.V., Samoilik M.S., Taranenko A.O., Tsova Yu.А., Sereda M.S. Investigation of the possibility of probiotic use for remediation of contaminated soil of solid domestic waste landfills. Таврійський науковий вісник. 2021. Вип. 121, С. 276–286.
19. Писаренко П.В., Самойлік М.С., Диченко О.Ю., Корчагін О.П. Оцінка фітотоксичної дії стічних вод місць захоронення відходів на стійкість Triticum aestivum. Вісник Полтавської державної аграрної академії. 2019. № 2. С. 77–85.
20. Наказ МОЗ від 14.07.2020 № 1595 «Про затвердження Гігієнічних регламентів допустимого вмісту хімічних речовин у ґрунті».
21. Vasyliuk O., Shyriaieva D., Kolomytsev G., Spinova J. Steppe protected areas on the territory of Ukraine in the context of the armed conflict in the Donbas region and Russian annexation of the Crimean Peninsula. Grassland research and conservation (Bulletin of the Eurasian Dry Grassland Group). 2017. № 1 (33). Р. 15–23. 22. Планування відновлення довкілля. Аналітична записка. Київ: Екологія. Право. Людина, 2022. 55 с.
23. Pysarenko, P., Samoilik, M., Taranenko, A., Tsova, Y., Sereda, M. Influence of probiotics-based products on phytopathogenic bacteria and fungi in agrocenosis. Agraarteadus. 2021. № 32(2). Р. 303–306.
24. ДСТУ 4770.9:2007 Якість ґрунту. Визначення вмісту рухомих сполук свинцю в ґрунті в буферній амонійно-ацетатній витяжці з pH 4,8 методом атомно-аб- сорбційної спектрофотометрії.
25. ДСТУ 4770.2:2007 Якість ґрунту. Визначення вмісту рухомих сполук цинку в ґрунті в буферній амонійно-ацетатній витяжці з pH 4,8 методом атомно-абсорбційної спектрофотометрії.
26. МВВ 31-497058-009-2002. Ґрунти. Визначення масової частки нафтопродуктів.
Published
2022-09-30
Section
MELIORATION, ARABLE FARMING, HORTICULTURE