Сельскохозяйственные почвы часто содержат загрязняющие вещества — нитраты, пестициды, металлы и микропластик. Но существуют ли устойчивые и безвредные для климата способы восстановления и укрепления здоровья почв на сельскохозяйственных землях? Да, говорит исследовательская группа из Центра экологии имени Гельмгольца. Определенные виды могут быть использованы в качестве покровных растений для фиторемедиации, то есть для защиты сельскохозяйственных угодий от неблагоприятного воздействия загрязняющих веществ.
В своей статье, опубликованной в журнале Trends in Plant Sciences, исследователи обобщают результаты более чем 100 научных работ и рассказывают, какие растения подходят для удаления загрязняющих веществ из сельскохозяйственных почв или удержания их в своих корневых системах.
Фермеры часто выращивают так называемые покровные растения между основными культурами. Они используются, например, в качестве корма для животных или остаются на поле как сидераты. Тем самым они насыщают почву питательными веществами перед следующей посадкой. Покровные растения также защищают грунт от эрозии, стабилизируют водный, питательный и углеродный баланс почвы, регулируют температуру, способствуют образованию гумуса, удерживают углекислый газ и увеличивают биоразнообразие наземной и подземной части.
Использование растений для устранения загрязнений в почве не является чем-то новым. Например, грунт на промышленных объектах и у автомобильных дорог уже давно очищается таким образом. Сельское хозяйство также могло бы извлечь выгоду из этого метода. Использование специально подобранных покровных растений для фиторемедиации является естественным, климатически нейтральным способом улучшения и поддержания здоровья почвы. Это в интересах устойчивого сельского хозяйства, общества и природы в целом.
Какие растения подходят для фиторемедиации в сельском хозяйстве и способны бороться с загрязнителями? Исследование прошло в нескольких направлениях. Команда выяснила, какие из часто используемых покровных растений обладают способностью расщеплять или аккумулировать загрязняющие вещества. Затем отобранные растения поделили на шесть категорий по типу избирательно нейтрализуемых загрязнителей:
- Нитраты (в составе удобрений они повышают урожайность культур, но их избыток отравляет водоемы);
- Другие соли (например, фосфаты);
- Ионы тяжелых металлы;
- Пестициды;
- Микропластик;
- Антибиотики.
Основываясь на результатах анализа литературы, исследовательская группа разработала концепции фиторемедиации для соответствующих категорий загрязнителей. Например, рожь и подсолнечник можно использовать в качестве покровных растений, чтобы предотвратить вымывание избытка нитратов из пахотной почвы и загрязнение грунтовых вод. Растения поглощают нитраты из почвы, чтобы расти, и могут оставаться на поле в качестве сидератов в течение нескольких сезонов.
Различные виды клевера и рапса селективно накапливают тяжелые металлы, такие как кадмий. Такие растения следует скашивать и утилизировать. Покровные растения, используемые для удаления металлов, не подходят в качестве корма для животных. Но они могут сыграть важную роль в производстве биогаза.
Хорошо удаляют металлы из почвы подсолнухи. Ионы накапливаются в основном в листьях, не влияя на свойства семян. То же самое относится к семенам горчицы, которая, будучи междурядной культурой, удаляет из почвы пестициды. Такой же способностью обладает конопля.
Труднее всего оказалось определить покровные растения, которые подходят для борьбы с накоплением микропластика и антибиотиков. Эта часть исследования еще впереди. Ученые считают, что нужно изучить взаимодействие между почвенными микроорганизмами и покровными растениями. Они надеются на помощь фермеров в ходе нового полевого сезона летом 2025 года.
