Аграрная фиторемедиация – новое направление в защите здоровья и плодородия почвы. На сегодня уже определен перечень сельхозкультур, способных предоставить эту услугу, и начинаются полевые испытания.
Нитраты, пестициды, металлы и пластик сельскохозяйственных почв часто содержат загрязняющие вещества. Но существуют ли устойчивые и благоприятные для климата способы восстановления и укрепления здоровья почвы на сельскохозяйственных землях? Да, утверждает исследовательская группа из Центра Гельмгольца по экологическим исследованиям (UFZ).
Определенные виды растений могут использоваться в качестве покровных растений для фиторемедиации, то есть для освобождения сельскохозяйственных земель от неблагоприятного воздействия загрязняющих веществ.
В своей статье, опубликованной в журнале Trends in Plant Sciences, исследователи обобщают результаты более 100 научных исследований и озвучивают, какие растения, согласно современным знаниям, подходят для удаления загрязняющих веществ из сельскохозяйственных почв или улавливания их в своих корневых системах.
Фермеры часто выращивают так называемые покровные растения между основными культурами. Они используются в таких целях, как корм для животных или остаются на поле в качестве зеленого удобрения, чтобы снабжать почву питательными веществами перед следующей посадкой. Однако покровные растения также защищают от эрозии, стабилизируют водный, питательный и углеродный баланс почвы, регулируют температуру почвы, способствуют образованию гумуса, связывают углекислый газ и увеличивают биоразнообразие над и под землей.
«Покровные растения на самом деле являются своего рода чудодейственным инструментом в сельском хозяйстве. Однако их потенциал для удаления загрязняющих веществ из почвы еще не признан», - говорит профессор Мари Мюэ, руководитель рабочей группы по биогеохимии растений в UFZ и старший автор публикации.
Использование растений для очистки почвы от загрязняющих веществ не является чем-то новым. Например, загрязненная почва на промышленных объектах уже очищается таким образом. Но сельское хозяйство также может выиграть от этого метода, говорит Мюэ: «Использование выбранных покровных растений для фиторемедиации - это естественный, климатически нейтральный способ улучшения и поддержания здоровья почвы. Мы также должны применять это в интересах устойчивого сельского хозяйства».
Но какие растения подходят для фиторемедиации в сельском хозяйстве? И с какими загрязняющими веществами можно бороться с помощью каких растений? Команда UFZ исследовала эти вопросы и проанализировала текущее состояние исследований.
«Например, мы исследовали, существуют ли уже исследования, указывающие на то, какие из часто используемых покровных растений обладают способностью расщеплять загрязняющие вещества. Мы также искали растения, которые могут расщеплять или связывать загрязняющие вещества в шести категориях: нитраты, соли, металлы, пестициды, пластик и гены устойчивости к антибиотикам в бактериях», - объясняет первый автор доктор Пуджа Шарма, которая также является исследователем в рабочей группе по биогеохимии растений в UFZ.
На основе результатов обзора литературы исследовательская группа разработала концепции фиторемедиации для соответствующих категорий загрязнителей. Например, рожь и подсолнечник могут использоваться в качестве покровных растений для предотвращения вымывания излишков нитрата из пахотной почвы и загрязнения грунтовых вод.
Растения поглощают нитрат из почвы для роста и могут оставаться на поле в качестве зеленого удобрения. Однако покровные растения, которые удаляют нежелательные металлы, такие как кадмий, из почвы, следует удалить. Для этого можно использовать различные виды клевера, ржи или рапса.
«Покровные растения, используемые для удаления металлов, обычно не подходят в качестве корма для животных. Но они могли бы играть роль в производстве биогаза, - говорит Шарма. -Подсолнухи также хороши для удаления металлов из почвы. Потенциально металлы в основном накапливаются в листьях, так что семена можно собирать. То же самое относится к семенам горчицы, которая, как промежуточная культура, удаляет пестициды из почвы так же, как конопля».
Было сложно определить покровные растения, которые особенно подходят для фиторемедиации, нацеленной на категории загрязняющих веществ пластика или гены устойчивости к антибиотикам у бактерий, и здесь исследователи пока рассматривают эффекты взаимодействия между почвенными микроорганизмами и покровными растениями в этом ключе.
Концептуальные схемы возможных стратегий фиторемедиации для покровных растений и промежуточных культур, управляющих (A) устойчивостью бактерий к антибиотикам и противомикробным препаратам и (B) пластиком. Источник: Trends in Plant Science (2025). DOI: 10.1016/j.tplants.2025.01.009
«Здесь еще предстоит провести много исследований - работая вместе с фермерами. Это единственный способ разработать эффективные и осуществимые стратегии фиторемедиации, адаптированные к различным местам, почвам и проблемам с загрязнителями, - говорит Мюэ. - С нашей точки зрения, использование покровных растений для управления загрязнителями почвы может стать эффективным будущим инструментом для более здоровых почв и более устойчивого сельского хозяйства».
Летом 2025 года исследовательская группа UFZ начнет полевое исследование совместно с фермерами в рамках проекта SmartManure. Их цель - более подробно изучить различные покровные растения и их эффективность в плане рекультивации, а также проверить применимость фиторемедиации в сельскохозяйственной практике.
Источник: Ассоциация немецких исследовательских центров имени Гельмгольца (Helmholtz Association of German Research Centres).
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.