The Influence of Zn and Cd Accumulation on the Growth and Development of Medicinal Plants in the Impact Zone of the Novocherkassk Power Station

Over the pastdecade, particular attention has been paid to studies of the chemical composition of medical plants to identify the possible negative consequences of using raw plant material polluted with heavy metals for the production of medical drugs. In our study, we analyzed the chemical composition of the medical plants growing in the impact area of the Novocherkassk power station. Specifically, the plants Artemisia austriaca, Poa pratensis and Elytrigia repenswere examined for the analysis.The content and distribution of Zn and Cd, which are most distributed in industrial emissions and belong to the first class of hazardous elements, were measured. The maximum permissible content (MPC) of Zn in the raw material of Artemisia austriaca and Elytrigia repens was found, as was the maximum content of Cd in all analyzed plants growing in the 5km area around thepower station. The plant Artemisia austriacawasfound to have Zn and Cd accumulation in itsabovegroundcomponents, while in Poa pratensis and Elytrigia repens, accumulation was in the roots. The morphobiometric parameters of the plants were mostly dependent on the soil properties, followed by the degree of technogenic load. The content of Zn and Cd in the medical drugs was higher than the MPC without visible features of heavy metal pollution and so these plants weredangerous for human health. Keywords: heavy metals, technogenic load, phytoreagents, morphometric parameters

The Effect of the Timing of Manure Application in Combination with Mineral Fertilizers and Planting Density on the Weediness of Potato Plantings

Potatoes are one of the most responsive crops for grooming techniques since in the period from seedlings before closing rows are easily suppressed by weeds that take away nutrients, water, light from it. The factor that causes high harm to potatoes is weed. By absorbing a large number of nutrients and moisture from the soil, weeds inhibit the growth and development of plants, reducing their potential productivity. The purpose of the study was to establish the effect of the timing of the introduction of bedding manure in conjunction with mineral fertilizers and planting density on the weediness of potato plantings. Studies were provided to identify the impact of the timing of bedding manure together with mineral fertilizers and planting density for weed planting potatoes. Experiments were laid by the systematic method with a tiered arrangement of variants in the experiment with a 3-fold repetition. We used cattle manure on straw bedding for autumn-winter harvesting. The following types of fertilizers were used: ammonium nitrate, double superphosphate, potassium chloride. Determination of the amount and biomass of weeds in potato plantings was carried out in the flowering phase and before harvesting. The application of manure was accompanied by an increase in the number and weight of weeds. Annual weeds predominated in potato plantings: Amaranthus retroflexus L., 1753 and Amaranthus blitoides S. Watson, 1877, Chenopodium album L. Chenopodium album L., 1753, Setaria P. Beauv, 1812 and Setaria viridis (L.) P. Beauv, 1812, Echinochloa crus-galli (L.) BEAUV., 1812 and others, perennials included Cirsium arvense (L.) SCOP. 1772 and Sonchus arvensis L., 1753, (Elytrigia repens (L.) DESV. ex NEVSKI, 1933 and others. Planting density also has a definite effect on the development of weeds. When manure was applied in autumn under the plow, the number of weeds increased in comparison with other options, where only mineral fertilizers were applied. The application of manure over frozen plow and in winter over snow leads to a slight decrease (2.3-2.5 pcs/m2) of weeds. The greatest number of weeds is observed during the spring application of manure for plowing the fall plow. Nevertheless, studies aimed at clarifying the composition and structure of weediness, the number and weight of weeds in potato plantings are of great practical importance for local agricultural producers. These data should contribute to the development of an effective weed control system and high yields of potatoes in the region

Syntaxonomy of secondary communities formed instead of earlier agricultural lands in the middle and south taiga subzones of the European North-East of Russia

We have identified the diversity of secondary communities formed instead of earlier agricultural lands (middle and south taiga subzones of the European North-East of Russia). The work describes 8 associations, 2 subassociations of the classes Papaveretea rhoeadis, Artemisietea vulgaris,Epilobietea angustifolii, Molinio–Arrhenatheretea, Vaccinio–Piceetea. 3 associations (Urtico dioicae–Chamaenerietum angustifolii, Centaureo phrygiae–Dactyletum glomeratae, Deschampsio cespitosae–Salicetum capreae), 1 subassociation (Galeopsietum bifidae galeopsietosum speciosae)were fixed for the first time. We noted a replacement of segetal communities (subass. Galeopsietum bifidae galeopsietosum speciosae) by meadow communities (аss. Centaureo phrygiae–Dactyletum glomeratae) through the domination stage of Cirsium setosum and Elytrigia repens (аss. Cirsio setosi–Elytrigietum repentis). Favorable conditions for development of woody plants (small size of study area, its close position to forest ecosystems, poorly sodded soil) respond for replacement of meadow succession stage by young woody plants towards the second decade of succession. Earlier agricultural lands are an appropriated place for formation of birch forests with a well-developed undergrowth of Salix caprea and herb layer of meadow and forest edge plants (аss. Deschampsio cespitosae–Salicetum capreae). Big-size study areas with a well-formed grass stand are dominated by meadow communities towards the second succession decade even in case of no haying. The highly competitive nitrophytes as Heracleum sosnowskyi, Chamaenerion angustifolium, Anthriscus sylvestris form the following communities as аss. Urtico dioicae–Heracleetum sosnowskyi, аss. Urtico dioicae–Chamaenerietum angustifolii, аss. Symphyto officinalis–Anthriscetum sylvestris. Being highly competitive, these species lead to degradation of first-formed meadow communities.

Spatial structure of Globularia bisnagarica L. (Plantaginaceae, Magnoliopsida) coenopopulations

The paper presents the results of the spatial distribution analysis of 18 Globularia bisnagarica L. coenopopulations in the Saratov, Samara, Ulyanovsk and Orenburg regions and the Republic of Tatarstan. The analysis was carried out with the Spatstat package of the R environment for statistical computing. The research reveals an aggregation tendency for the G. bisnagarica coenopopulations. It is suggested that this tendency may be attributed to the prevalence of seed reproduction and certain peculiarities of dissemination (barochory) in the studied coenopopulations as well as to the confinement of the species to eroded landforms (slopes of watersheds, gullies, runoff hollows, etc.) characterized by high heterogeneity of environmental conditions. It has been established that the majority of G. bisnagarica coenopopulations grow in heavily or moderately sodded habitats. Nevertheless, in the studied communities, G. bisnagarica occurs abundantly and dominates along with Stipa pennata, Bromus inermis, Salvia nutans, Elytrigia repens, Poa compressa, etc. Finally, the spatial structure of G. bisnagarica coenopopulations is impacted by the interspecific competition in calciphilous phytocenoses under the invasion of eurybiontic steppe grasses.

Trans-Siberian railway’s flora and its correlation with the characteristics of natural biomes in Baikal Siberia

Проведена инвентаризация чужеродных и аборигенных видов растений вдоль Транссибирской магистрали на участке Тайшет - Улан-Удэ, длина которого составляет 1126 км (12% Транссиба). Выявлена корреляция между характеристиками биомов и основными флористическими показателями. Исследованы 13 железнодорожных станций и участки полотна железной дороги, расположенные в трех естественных биомах. На каждом участке заложены площадки размером 100 м² в трех различных экотопах: на железнодорожном полотне, на откосах и на подошве железнодорожной насыпи в начале полосы отчуждения. Всего составлено 51 геоботаническое описание. Выявлено 266 видов сосудистых растений: 36 древесных, 169 травянистых поликарпиков и 61 травянистый монокарпик. Самое высокое число видов (175) произрастают в наиболее влагообеспеченном Таежном Южносибирском Восточносаянском биоме. 30 видов встречаются во всех трех изученных биомах, более половины из них отмечены нами ранее и на европейском участке Транссибирской магистрали: Acer negundo, Amaranthus retroflexus, Artemisia sieversiana, A. vulgaris, Bromopsis inermis, Convolvolus arvensis, Elytrigia repens, Equisetum arvense, Euphrasia stricta, Kochia scoparia, Medicago falcata, M. lupulina, Odontites vulgaris, Polygonum aviculare, Poa pratensis, Raphanus raphanistrum, Sonchus arvensis, Vicia cracca. Во всех биомах минимальное число видов растет непосредственно на железнодорожном полотне. При этом в обоих Таежных биомах (Восточносаянском и Сохондинском) больше всего видов обнаружено на откосах, а в Бореальном Ангарском подтаежном биоме - в полосе отчуждения. Высокое сходство набора видов (Ks > 50%) наблюдается в Бореальном Ангарском подтаежном биоме и Таежном Южносибирском Восточносаянском биоме для откосов железной дороги и для полосы отчуждения, что отражает наличие «коридора», позволяющего видам, в том числе и инвазионным, расселяться вдоль железной дороги. Значимая положительная корреляция отмечена между численностью «железнодорожных» видов и среднегодовым количеством осадков, и в меньшей степени, среднегодовой температурой биома. Всего треть из выявленных «железнодорожных» видов встречаются как в Байкальской Сибири, так и в европейской части России, и почти половину из них составляют чужеродные таксоны. Число инвазионных видов на Транссибе существенно снижается по направлению с запада (17 видов) на восток (4 вида). Флора Транссибирской магистрали в Байкальской Сибири более обособлена от природной флоры региона, чем в европейской части России, поскольку, а) отсутствует корреляция между численностью «железнодорожных» видов и общей численностью видов сосудистых растений, зарегистрированных в биоме; б) сходство флор трех сибирских биомов отмечено не только по откосам дорог, но и в полосе отчуждения. An inventory of alien and aboriginal plant species was carried out along the Trans-Siberian Railway in the Taishet-Ulan-Ude section, the length of which is 1126 km (12% of the Transsib). A correlation was revealed between the characteristics of biomes and the main floristic indicators. Thirteen railway stations and sections of the railway track located in three natural biomes were investigated. Each site has 100 m² plots in three different ecotopes: on the railway track, on the slopes, and at the foot of the railway embankment at the beginning of the right of way. A total of 51 geobotanical descriptions were compiled. 266 species of vascular plants were identified: 36 arboreal, 169 herbaceous polycarpics, and 61 herbaceous monocarpics. The highest number of species (175) grow in the most moisture-rich Taiga South Siberian East Sayan biome. 30 species are found in all three studied biomes, more than half of them were noted by us earlier and in the European section of the Trans-Siberian Railway: Acer negundo, Amaranthus retroflexus, Artemisia sieversiana, A. vulgaris, Bromopsis inermis, Convolvolus arvensis, Elytrigia repens, Equisetrasum arvense, Euphrasia arvense , Kochia scoparia, Medicago falcata, M. lupulina, Odontites vulgaris, Polygonum aviculare, Poa pratensis, Raphanus raphanistrum, Sonchus arvensis, Vicia cracca. In all biomes, the minimum number of species grows directly on the railroad tracks. At the same time, in both Taiga biomes (East Sayan and Sokhondinsky), most species were found on the slopes, and in the Boreal Angarsk subtaiga biome - in the alienation zone. A high similarity of the set of species (Ks> 50%) is observed in the Boreal Angarsk subtaiga biome and the Taiga South Siberian East Sayan biome for the slopes of the railway, which reflects the presence of a “corridor” that allows species, including invasive ones, to settle along the railway. A significant positive correlation was noted between the abundance of "railroad" species and the average annual rainfall, and to a lesser extent, the average annual temperature of the biome. Only one third of the identified "railroad" species are found both in Baikal Siberia and in the European part of Russia, and almost half of them are alien taxa. The number of invasive species on the Transsib decreases significantly from the west (17 species) to the east (4 species). The flora of the Trans-Siberian Railway in Baikal Siberia is more isolated from the natural flora of the Region than in the European part of Russia, since a) there is no correlation between the number of “railroad” species and the total number of vascular plant species registered in the biome; b) the similarity of the floras of three Siberian biomes was noted not only along the slopes of the roads, but also in the exclusion zone.

ECOLOGICAL FEATURES OF MEADOW PHYTOCENOSIS AT THE DRAINING FACILITY

Проблема и цель. Осушительный объект Тинки-II является уникальным комплексом вследствие отличительных природных условий и длительного срока мелиоративного воздействия, начатого в середине 1950-х годов с целью осушения болотной торфяной почвы и вовлечения ее в сельскохозяйственный оборот. Позднее, в 1980-х годах, на осушаемой территории было введено двойное регулирование водного режима посредством дождевания. С конца 1990-х годов осушаемые земли не использовались. Сейчас агроландшафты преобразовались в природные сообщества. Финансирование мониторинговых и уходных работ за элементами осушительной системы со стороны государства не оказывается. Это, в свою очередь, привело к нарушению мелиоративных и агрохимических свойств торфяной почвы и проявлению деградации. Почва как биокосная система неразрывно связана с растительными сообществами. Методология. Проведенный автором совместно с сотрудниками ВНИИГиМ в 2010-2020 годах мелиоративный, почвенно-экологический и фитосоциологический мониторинг определил свойства почвы, видовой состав луговых трав, тип ассоциации обследуемого участка луга. Более ценной информацией, которая будет использована при разработке рекомендаций по использованию территории в качестве кормовых угодий, является познание взаимосвязей экологических факторов с растениями. С этой целью проведены исследования по общеизвестным классическим методикам. Результаты. Большее видовое разнообразие, различие по высоте и фитомассе установлено у злаков с преобладанием таких, к примеру, как Elytrigia repens, Alopecúrus praténsis и Bromopsis inermis, чуть меньше определено разнотравья из разных семейств Urtica dioica, Conium maculatum и Chaerophyllum temulum, еще меньше бобовых Lathyrus pratensis, Medicago falcata, Trifolium pratense. Заключение. В результате выявлены качественные и количественные отличия растительных сообществ вблизи магистрального канала с высоким увлажнением почвы, вблизи п. Полково с хорошей освещенностью и вблизи леса в большей степени с рассеянным светом. Фитомасса растений выше на участке вблизи п.Полково. Problem and purpose. Tinki-II drainage facility is a unique complex due to the distinctive natural conditions and the long-term reclamation impact, which began in the mid-1950s with the aim of draining the peat bog soil and bringing it into agricultural circulation. Later, in the 1980s, a double regulation of the water regime by means of sprinkling was introduced in the drained area. Since the late 1990s, the drained land has not been used. Nowadays, agricultural landscapes have been transformed into natural communities. The government does not provide funding for monitoring and maintenance of the drainage system elements. This, in turn, has led to the disturbance of the ameliorative and agrochemical properties of the peat soil and the manifestation of degradation. Soil as a bio-inert system is inextricably linked with plant communities. Methodology. The land reclamation, soil-ecological and phytosociological monitoring carried out by the author together with the VNIIGiM employees in 2010-2020 has determined the soil properties, speciescomposition of meadow grasses, and the type of association of the surveyed meadow area. The knowledge of the relationship of environmental factors with plants is more valuable information that will be used when developing recommendations for the use of the territory as forage lands. For this purpose, research has been carried out using well-known classical methods. Results. Greater species diversity, diferences in height and phytomass were found in cereals with a predominance of Elytrigia repens, Alopecúrus praténsis, and Bromopsis inermis. There were slightly less forbs from diferent families of Urtica dioica, Conium maculatum and Chaerophyllum temulum, and even less legumes of Lathyrus pratensis, Medicago falcata and Trifolium pratense were identifed. Conclusion. As a result, the qualitative and quantitative diferences of plant communities near the main canal with high soil moisture were revealed near the settlement of Polkovo with good illumination and near the forest, to a greater extent with difused light. The phytomass of plants was higher in the area near Polkovo.

Complete Genome Sequence of Rhodococcus qingshengii Strain VKM Ac-2784D, Isolated from Elytrigia repens Rhizosphere

Rhizosphere bacteria are considered to be promising destructors of oil and its components. Bacterial species of the genus Rhodococcus can degrade a variety of hydrocarbons and are widely used for the bioremediation of polluted environments. Here, we report the complete genome sequence of Rhodococcus qingshengii strain VKM Ac-2784D.

EVOLUTION OF WEED FLORA IN SUGAR BEET CROPS UNDER DIFFERENT DEGREESOF ANTHROPOGENIC LOAD IN THE 20TH CENTURY AND EARLY 21STCENTURY

The south of the Non-Chernozem Region is the north-ern boundary of sugar beet production in the Russian Fed-eration. An important factor restraining the growth of crop productivity is the high weed infestation of crops. To devel-op an effective system of crop protection against weeds, it is necessary to study their species composition in order to determine the most occurring and noxious weed species. The available data of geobotanical surveys since the 1930s showed that at different levels of anthropogenic impact the core of the most noxious weed species was formed. Under extensive agriculture conditions, the following species were the most widespread ones: Elytrigia repens(L.) Nevski, Equiseeum arvenseL., Sonchus arvensis L., Convolvulus arvensisL., Cirsium setosum(Willd.) Besser., Artemisia absinthiumL., Chenopodium albumL., Polygonum avicula-reL., Apera spica-ventiL., etc. The introduction of mechan-ical plowing decreased the population density of A. spica-ventiL., Dracocephalum thymiflorumL., and P. aviculareL. Further intensification of agriculture contributed to the narrowing of the weed species composition. Avena fatuaL., not previously found, appeared in abundance in crops and surpassed all other species in terms of number and frequency of occurrence, as well as species resistant to herbicides from the 2.4-D dimethylamine group -Poaceae, Galium aparineL., Tripleurospermum inodorum(L.) Sch. Bip. Couch grass(Elytrigia repens(L.) Nevski) was com-pletely substituted. Currently, the agrophytocenoses con-tain the most harmful rhizome and root-sucker weeds and spring species. Thefollowing early spring weeds are par-ticularly harmful and highly spread in crops: common wild oat (Avena fatuaL.), hemp-nettle species (Galeopsis), and Chenopodium albumL.; overwintering weeds resistant to 2.4-D dimethylamine which seeds accumulate in the soil during the cultivation of other crops in crop rotations where weed control is not so intense.

НАКОПЛЕНИЕ БЕНЗ[А]ПИРЕНА В РАСТЕНИЯХ РАЗНЫХ ВИДОВ И ОРГАНОГЕННОМ ГОРИЗОНТЕ ПОЧВ СТЕПНЫХ ФИТОЦЕНОЗОВ ПРИ ТЕХНОГЕННОМ ЗАГРЯЗНЕНИИ

Актуальность.Несмотря на значительное количество работ по исследованию загрязнения объектов окружающей среды полиаренами, недостаточно сведений о накоплении полициклических ароматических углеводородов и, вчастности, наиболее токсичного бенз[а]пирена разными видами травянистых растений, что обусловливает актуальность исследований в данном направлении. Проведено изучение распределениябенз[а]пиренапо органам растений и органогенным горизонтам почв зоны воздействия Новочеркасской ГРЭС. Цель: выявить закономерности накоплениябенз[а]пирена в растениях разных видов и органогенном горизонте почв степных фитоценозов в зависимости от удаления от Новочеркасской ГРЭС. Объекты. В зоне действия Новочеркасской ГРЭС был проведен отбор проб надземной и корневой частей растений и подстилающих их органогенных горизонтов почв на глубину 0–20 см. Для исследования на мониторинговых площадках нами были выбраны доминантные виды травянистых растений: амброзия полыннолистная (Ambrosia artemisiifolia L.), полынь австрийская (Artemisia austriaca Jack.), тысячелистник благородный (Achillea nobilis L), цикорий обыкновенный (Cichorium intybus L.), пижма обыкновенная (Tanacetum vulgare L.), пырей ползучий (Elytrigia repens (L.) Nevski.). Также были исследованы злаковые культуры: овсюг (Avena fatua), пшеница (Triticum aestivum L.), овес (Avena sativa L.), овсяница валлисская, или типчак (Festuca valesiaca L.), тростник обыкновенный (Phragmites australis L.), мятлик луговой (Poap retense L.). Методы.Содержание бенз[а]пирена в образцах растений определяли модифицированным методом омыления. Модификация предполагает заменутрехразовой экстракции этоксиэтаном, являющимся прекурсором, на н-гексан. Извлечение поллютанта растворителем проводили после удаления мешающих липидных макрокомпонентов растений,предварительно подвергая кипячению образец в 2-% растворе гидрооксида калия.Определение концентрации бенз[а]пирена осуществляли на хроматографеAgilent 1260 с флуориметрическимдетектором. Результаты. На основании кластерного анализа выявлены тригруппы травянистых растений по уровню содержания бенз[а]пирена: слабого, среднего и активного накопления. Максимальные уровни накопления бенз[а]пирена выявлены для типчака, минимальные для амброзии. Установлено, что массовая доля бенз[а]пирена в почвах и растениях закономерно снижалась по мере удаления от предприятия. Максимальное загрязнение было выявлено по трансекте генерального направления, в 1,6 км от источника. Наименее загрязненными были площадки, заложенные в восточном направлении. Исследование накопления бенз[а]пирена в разных органах растений показало, что наибольшим загрязнением отличались корни всех исследованных видов. Массовая доля бенз[а]пирена в органогенном горизонте почв значительно превышала его содержание в растениях разных видов.