Почвенно-агрохимические аспекты ремедиации загрязненной медью почвы при применении ростстимулирующих ризосферных бактерий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучено влияние внесения ростстимулирующих ризосферных бактерий рода Pseudomonas на рост и химический состав растений яровой пшеницы при искусственном загрязнении нитратом меди в повышенном количестве, из расчета 300 мг/кг гумусового горизонта агросерой почвы (Luvic Retic Greyzemic Phaeozems (Loamic)) в вегетационном опыте. Применение бактерий P. fluorescens SV20, P. fluorescens SV21 и P. putida SV23 значительно уменьшило токсическое действие меди в первой половине вегетационного периода. Повышение устойчивости растений к внесению нитрата меди при применении бактерий было обусловлено увеличением выноса растениями N, P, K, Ca, Mg, Fe, Mn и Zn из загрязненной почвы без существенных изменений концентраций большинства элементов в растениях и реакции почвенной среды. Положительное действие бактерий также связано с увеличением накопления меди в корнях – усилением барьерной способности корневой системы по отношению к металлу. Бактерии увеличили нахождение меди в почве, главным образом, в составе специфически сорбированной и связанной с железистыми минералами фракциями и, в меньшей мере, во фракции, связанной с органическим веществом, и уменьшили содержание металла в остаточной фракции, прочно связанной с глинистыми минералами, при определении методом последовательных селективных экстракций. Бактерии усилили фитоэкстракцию – очистку загрязненной почвы, увеличивая поглощение меди вегетативными органами растений. Применение бактерий может быть рекомендовано при разработке стратегий ремедиации загрязненных медью почв на основе экологически безопасных технологий.

Об авторах

В. П. Шабаев

Пущинский научный центр биологических исследований Российской Академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: vpsh@rambler.ru

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения

Россия, ул. Институтская, 2, Московская область, Пущино, 142290

В. Е. Остроумов

Пущинский научный центр биологических исследований Российской Академии наук

Email: vpsh@rambler.ru

Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения

Россия, ул. Институтская, 2, Московская область, Пущино, 142290

Список литературы

  1. Алексеев Ю.В. Качество растениеводческой продукции. Л.: Колос, 1978. 256 с.
  2. Ильин В.Б. Тяжелые металлы и неметаллы в системе почва–растение. Новосибирск: СО РАН, 2012. 220 с.
  3. Ладонин Д.В. Фракционный состав тяжелых металлов в почвах, загрязненных оксидами и легкорастворимыми солями в модельном эксперименте // Формы соединений тяжелых металлов в техногенно-загрязненных почвах. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2019. 312 с.
  4. Ладонин Д.В., Карпухин М.М. Фракционный состав соединений никеля, меди, цинка и свинца, загрязненных оксидами и растворимыми солями металлов // Почвоведение. 2011. № 8. С. 953–965.
  5. Олюнина Л.Н., Шабаев В.П. Продуцирование индолил-3-уксусной кислоты ризосферными бактериями рода Pseudomonas в процессе роста // Микробиология. 1996. Т. 65. № 6. С. 813–817.
  6. Ориентировочно-допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2042–06. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора. 2006. 11 с.
  7. Парубец Ю.С., Карпова Е.А., Ермаков А.А., Шохин В.В. Влияние фосфорных удобрений на состояние цинка и меди в системе “загрязненная почва – растения” // Проблемы агрохимии и экологии. 2012. № 3. С. 9–14.
  8. Теория и практика химического анализа почв / Под ред. Воробьевой Л.А. М.: ГЕОС, 2006. 400 c.
  9. Шабаев В.П. Микробиологическая азотфиксация и рост растений при внесении ризосферных микроорганизмов и минеральных удобрений // Почвенные процессы и пространственно-временная организация почв. М.: Наука, 2006. С. 195–211.
  10. Шабаев В.П., Бочарникова Е.А., Остроумов В.Е. Ремедиация загрязненной кадмием почвы при применении стимулирующих рост растений ризобактерий и природного цеолита // Почвоведение. 2020. № 6. С. 738–750. https://doi.org/10.31857/S0032180X20060118
  11. Шабаев В.П., Остроумов В.Е. Почвенно-агрохимические аспекты ремедиации загрязненной никелем почвы при применении ростстимулирующих ризосферных бактерий // Почвоведение. 2023. № 2. С. 226–239. https://doi.org/10.31857/S0032180X22600925
  12. Chandel A.K., Chen H., Sharma H.Ch., Adhikari K., Gao B. Beneficial Microbes for Sustainable Agriculture // Microbes for Sustainable Development and Bioremediation. Raton: CRC Press. 2020. 386 p. https://doi.org/10.1201/9780429275876
  13. Cruz F.J.R., Ferreira R.L. da Cruz, Conceicao S.S. et al. Copper toxicity in plants: Nutritional, physiological and biochemical aspects // Adv. Plant Mechanisms. 2022. 370 р. https://doi.org/10.5772/intechopen.105212
  14. Dutta P., Muthukrishnan G., Sabarinathan K.G. KG., Rajakumar D. Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) and its mechanisms against plant diseases for sustainable agriculture and better productivity // Biocell. 2022. V. 46. № 8. P. 1843–1859. https://doi.org/10.32604/biocell.2022.019291
  15. Dorjey S., Dolkar D., Sharma R. Plant growth promoting rhizobacteria Pseudomonas: A review // Int. J. Current Microbiol. Appl. Sci. 2017. V. 6. № 7. P. 1335–1344. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.607.160
  16. Kabata-Pendias A. Trace Elements in Soils and Plants. 4th Edition. 2010. Boca Raton: CRC Press. 548 p. https://doi.org/10.1201/b10158
  17. Kumar A., Tripti, Voropaeva O., Maleva M., Panikovskaya K, Borisova G., Rajkumar M., Bruno L.B. Bioaugmentation with copper tolerant endophyte Pseudomonas lurida strain EOO26 for improved plant growth and copper phytoremediation by Helianthus annuus // Chemosphere. 2021. V. 266. P. 128983. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128983
  18. Mishra J., Singh R., Arora N.K. Alleviation of heavy metal stress in plants and remediation of soil by rhizosphere microorganisms. Mini review article. Sec. Microbial Symbioses // Front. Microbiol. 2017. 8. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.01706
  19. Nadeem S., Naveed M., Ayyub M., Khan M.Y., Ahmad M., Zahir Z.A. Potential, limitations and future prospects of Pseudomonas spp. for sustainable agriculture and environment: A Review // Soil Environ. 2016. V. 35. № 2. P. 106–145. https://www.researchgate.net/publication/309202604
  20. Nadeem N., Asif R., Ayyub S., Salman S., Shafique F., Ali Q., Malik A. Role of rhizobacteria in phytoremediation of heavy metals. Review Article // Biol. Clin. Sci. Res. J. 2020. V. 2020. P. e035. https://doi.org/10.47264/bcsrj0101035
  21. Ojha S., Jaiswal S., Thakur P., Mishra S.K. Bioremediation techniques for heavy metal and metalloid removal from polluted lands: a review // Int. J. Sci. Technol. 2023. V. 20. P. 10591–10612. https://doi.org/10.1007/s13762-022-04502-3
  22. Pattnaik S., Mohapatra B., Gupta A. Plant-growth promoting microbe mediated uptake of essential nutrients (Fe, P, K) for crop stress management: microbe–soil–plant continuum. Review article // Front. Agron. 2021. V. 3. https://doi.org/10.3389/fagro.2021.689972
  23. Rasafi T.El., Haouas A., Tallou A. et al. Recent progress on emerging technologies for trace elements-contaminated soil remediation. Review // Chemosphere. 2023. V. 341. P. 140121. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2023.140121
  24. Ren X.M., Guo S.J., Tian W. et al. Effects of plant growth-promoting bacteria (PGPB) inoculation on the growth, antioxidant activity, Сu uptake, and bacterial community structure of rape (Brassica napus L.) grown in Cu-contaminated agricultural soil // Front. Microbiol. 2019. V. 10. P. 1455. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.01455
  25. Saha L., Tiwari J., Bauddh K., Ma Y. Recent developments in microbe-plant-based bioremediation for tackling heavy metal-polluted soils. Review article // Front. Microbiol. 2021. V. 12. 731723. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.731723
  26. Saxena G., Purchase D., Mulla S.I., Saratale G.D., Bharagava R.N. Phytoremediation of heavy metal-contaminated sites: eco-environmental concerns, fields studies, sustainability issues and future prospects // Rev. Environ. Contamin. Toxicol. 2020. V. 249 P. 71–131. https://doi.org/10.1007/398_2019_24
  27. Seraj F., Rahman T. Heavy metals, metalloids, their toxic effect and living systems // Am. J. Plant Sci. 2018. V. 9. № 13. P. 2626–2643. https://doi.org/10.4236/ajps2018.913191
  28. Singh S.N., Goyal S.K., Singh S.R. Bioremediation of heavy metals polluted soils and their effect on plants // Agriways. 2015. V. 3. № 1. P. 19–24. https://www.researchgate.net/publication/353446009_Bioremediation_of_Heavy_Metals_Polluted_Soil (обращение 16 апреля 2024).
  29. Singh P.K. Effect of soil polluted by heavy metals: Effect on plants, bioremediation and adoptive evolution in plants // Plant Res. Soil Pollut. 2020. P. 89–102. https://doi.org/10.1007/978-981-15-4964-9_5
  30. Srivastava R., Singh A. Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) for sustainable agriculture // Intern. J. Agr. Sci. Res. 2017. V. 7. № 4. P. 505–510. https://doi.org/10.24247/ijasraug201765
  31. Ullah, A., Hung S., Munis M.F.H., Fahad S., Yang X. Phytoremediation of heavy metals assisted by plant growth promoting (PGP) bacteria: A review // Environ. Exp. Bot. 2015. V. 117. P. 28–40. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2015.05.001

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025