Wspomagana fitoekstrakcja metali śladowych: Cu, Cd, Zn, Pb

Wydział Biologii

Fitoekstrakcja wykorzystuje naturalne lub wspomagane zdolności roślin do oczyszczania ziemi z pierwiastków śladowych. Dla optymalizacji tej metody ważne jest wyselekcjonowanie roślin wydajnie akumulujących metale, o wysokiej produkcji suchej biomasy. Celem wykonanych badań było określenie, w jaki sposób obecność jonów metali (Cu, Zn, Cd, Pb) w mieszankach dwuskładnikowych wpływa na pobieranie i translokację metali, oraz czy uprawa współrzędna, inokulacja bakteriami wspomagającymi wzrost roślin, suplementacja chelatorami i konsorcjum mikroorganizmów może podwyższyć wydajność fitoekstrakcji. Badania przeprowadzono na gorczycy sarepskiej Brassica juncea, uprawianej samodzielnie lub współrzędnie z kukurydzą Zea mays oraz lucerną Medicago sativa. Wykazano, że obecność jonów metali w mieszankach podwójnych może mieć znaczny wpływ na pobieranie oraz translokację metali. Najważniejsze zaobserwowane interakcje to synergia akumulacji Zn i Pb oraz Zn i Cd, i konkurencja pomiędzy Zn i Cu. Wykazano również, że prowadzenie uprawy współrzędnej, inokulacja ryzobakteriami oraz suplementacja chelatorami i konsorcjum mikroorganizmów może podwyższyć wydajność fitoekstrakcji metali. W najbardziej wydajnym wariancie - uprawie współrzędnej gorczycy i lucerny inokulowanych Burkholderia phytofirmans PsJNT - uzyskano średni wzrost plonu metali o 95% dla Zn, 90% dla Cd, i 160% dla Pb.

Phytoextraction uses natural or stimulated ability of plants to purify the soil contaminated with trace elements. To optimize this method, it is important to select plants efficiently accumulating metals, and with high production of dry biomass. The aim of the research was to determine how the presence of metal ions (Cu, Zn, Cd, Pb) in binary mixtures affects the uptake and translocation of metals, and whether intercropping, inoculation with bacteria promoting plant growth, supplementation of chelators and a consortium of microorganisms can increase the efficiency of phytoextraction. The study was conducted on Indian mustard Brassica juncea, grown alone or co-planted with maize Zea mays and alfalfa Medicago sativa. Results have shown that the presence of metal ions in the binary mixtures may have a significant impact on the uptake and translocation of metals. The most important observed interactions are: synergy in accumulation of Zn and Pb, and Zn and Cd, and competition between Zn and Cu. It was also shown that co-planting, inoculation with rhizobacteria and supplementation with chelators and a consortium of microorganisms can increase efficiency of metal phytoextraction. An increase in metal yield by 95% for Zn, 90% for Cd and 160% for Pb was achieved in the most efficient variant: co-planting of Indian mustard with alfalfa, and with PGPR inoculation.