Фитомелиоранты и их применение

Фитомелиорация – комплекс мероприятий по улучшению условий природной среды с помощью культивирования или поддер^ания естественных растительных сообществ. Она способствует сохранению и улучшению окру^ающей среды, так как связана с выращиванием растений, улучшением почв и защитой их от эрозии. Данная технология является перспективной, т.к. является «мягкой» и недорогой по сравнению с радикальными механическими и физико-химическими способами ремедиации почв.

Фитомелиоративные меры позволяют управлять и интенсивностью процесса эрозии, который достигает максимума при возделывании пропашных и минимизирован под посевами многолетних трав. Многолетние травы имеют высокую фитомелиоративную способность, что позволяет восстанавливать нарушенные угодья, резко сни^ать эрозионные процессы, повышать плодородие почв и уро^айность последующих культур в севообороте.

Фитомелиоранты дол^ны «вписываться» в восстанавливаемую, существующую экосистему, чтобы не нарушать течения и направления естественных процессов ее функционирования.

Учёными Саратовского Г^У имени Н.И. Вавилова установлено, что наибольшей фитомелиоративной эффективностью в подавлении сорных растений отличались кострец безостый и люцерна синяя, которые сни^али общую засоренность соответственно в 8,4 и 2,1 раза. Это объясняется хорошо развитым травостоем данных культур и отрицательной аллелопатией по отношению к сорнякам [1].

Исследования по возмо^ности использования 26 видов лекарственных растений для фитомелиорации чернозема, проведённые на территории ботанического сада им. Келлера Вороне^ского государственного аграрного университета показали, что по совокупности признаков в качестве фитомелиорантов на черноземе выщелоченном могут быть рекомендованы солодка голая и стевия медовая, так как они сни^ают показатели кислотности почвы, ее инфекционный потенциал и не вызывают роста фитотоксической активности [2].

Фитомелиорация является одним из приемов ремедиации почвы. Исследования способности использовать сырую нефть в качестве источника углерода и энергии штаммом рода Azospirillum, обладающим фитостимулирующими и деструктивными свойствами, показало, что штамм S. brasiles SP80 мо^но использовать для фиторемедиации нефтезагрязнённых почв [3].

При загрязнении почв тя^ёлыми металлами (ТМ) перспективным направлением считается создание таких растительно-микробных систем, как горох, эндомикоризные грибы и клубеньковые растения, которые способны не только поглощать ТМ из почвы, но и обогащать её питательными элементами [4].

^.В. Линдеман и др. (2008) для исследования взяли растения: кресс-салат, горчицу полевую, ро^ь посевную, овёс посевной, горох посевной и мятлик луговой.

В качестве ТМ были выбраны наиболее токсичные представители – свинец и кадмий, которые в большей степени влияют на экосистему почв.

Опыты показали, что наибольшая степень извлечения свинца и кадмия из почвы отмечается у горчицы и овса, наименьшая – у р^и. Для свинца наблюдается резкое сни^ение степени извлечения в области небольших концентраций в почве (до 2 ПДК), а затем она практически не изменяется. Кадмий извлекается значительно лучше. Степень его перехода в растение уменьшается во всём диапазоне загрязнения. Это связано как с подви^ностью ТМ в почве, так и с угнетением ими продукционного процесса [5, 6].

Исследования учёных кафедры агрохимии РГ^У – МСХ^ им. К. ^. Тимирязева по изучению фиторемедиационного потенциала ряда сельскохозяйственных культур, декоративных и дикорастущих растений в условиях комплексного загрязнения дерново-подзолистой почвы кадмием, никелем, свинцом и цинком, показали, что при высоком уровне загрязнения тя^ёлыми металлами растения амаранта и львиного зева проявили наибольшую толерантность и способность к аккумуляции в надземных органах кадмия и цинка, растения горчицы-никеля; при среднем уровне загрязнения активно накапливали и трансформировали кадмий растения горчицы, цинк-растения амаранта, горчицы и редьки, никель-растения львиного зева. Способность удер^ивать металлы в корнях наиболее ярко продемонстрировали растения донника, которые мо^но использовать для деконтаминации загрязнённых почв методом фитостабилизации [7].

М.В. Багрянцевой (2009) для исследования были выбраны два растения: горчица сарептская ( Brassica juncea (L.) Czern. ), являющаяся гипераккумулятором свинца, и райграс пастбищный ( Lolium perenne L. ) -растение, широко используемое в городском озеленении, перспективность которого в качестве фиторемедианта мало изучена. Установлено, что горчица сарептская безбарьерно поглощает свинец, проявляя свойства гипераккумулятора. При применении горчицы сарептской в вегетационном опыте для фитоэкстракции извлекалось до 0,35-0,37% подвижного свинца. При более высокой уро^айности растений в естественных условиях количество извлечённого свинца может составить 2-3% от подвижного, а при использовании эффекторов фитоэкстракции и, собирая 2 уро^ая растений за вегетационный период, данный показатель может быть ещё выше.

Райграс пастбищный обладает меньшей, по сравнению с горчицей, способностью к фитоэкстракции, однако поглощает свинец корнями, временно иммобилизуя его, к тому ^е он более устойчив к неблагоприятным условиям среды (высокие концентрации загрязняющих веществ, антигололёдного покрытия, вытаптывание и пр.), поэтому мо^ет быть рекомендован в качестве газонной травы для озеленения обочин дорог и городского озеленения [8].

В работе Е.М. Ивановой и др. (2011) представлены результаты исследования степени устойчивости и способности к аккумуляции меди надземными органами трех различных видов растений - хрустальной травки, клевера лугового и рапса, принадле^ащих к разным семействам. Результаты исследования позволяют рекомендовать растения рапса для очистки умеренно загрязненных сельскохозяйственных угодий. Хрустальную травку и клевер луговой исследователь рекомендует использовать как фитоиндикаторы, так как характеризуются выра^енной способностью к аккумуляции металлов, однако, в отличие от аккумуляторов, накопление металлов индикаторами находится в прямо пропорциональной зависимости от его содержания в среде [9].

Одним из вариантов осуществления экологической стабилизации техногенно нарушенной территории, на которой располо^ены свалки и породные отвалы угольных шахт, является внедрение отдельных растительных микроассоциаций. Анализ видового состава на разных стадиях зарастания нерекультивированных терриконов позволил выявить следующую закономерность: на первой стадии зарастания видовое богатство терриконов очень низкое и, как обычно, это рудеральные виды. На более поздних стадиях количество видов растет и снижается процент сорняков [10].

Коллективом авторов из Саратова [11] изучена фиторемедиационная способность высших растений фасоли и сои по отношению к кадмию при воздействии УФ- и ИК-облучений на семена бобовых. Установлено, что эффективность очистки почвы фасолью и соей оказалась выше при воздействии ИК-облучения. С ростом концентрации металла в почве адсорбционная емкость растений увеличивалась.

Для ремедиации и рекультивации мышьяк-загрязненных почв могут быть использованы некоторые виды флоры (донник лекарственный; люцерна серповидная; кипрей узколистный; тысячелистник обыкновенный; бескильница расставленная; горлюха ястребинковая), которые не ну^даются в районировании, удобрениях и дополнительных агротехнических мероприятиях и способны изымать соединения мышьяка из почвы [12].

Следовательно, изучение и подбор растений – индикаторов загрязнения среды, фитоконцентраторов токсикантов, а так^е растений – почвоулучшителей, позволит решить одну из первоочередных задач современной прикладной экологии: разработка форм и методов щадящей, не травмирующей природные системы рекультивации (восстановления) и ремедиации (очистки) антропогенно нарушенных ландшафтов.