¿Por qué se consideran únicas las semillas de mostaza y de girasol?

¿Por qué se consideran únicas las semillas de mostaza y de girasol?

Las semillas de mostaza india y girasol son valiosas no porque tengan el récord absoluto de concentración de metales en los tejidos. Su principal ventaja esuna combinación de crecimiento rápido, alta biomasa, raíces desarrolladas, semillas fácilmente disponibles y cosecha mecánica sencilla.

En otras palabras, no se trata de hiperacumuladoras de laboratorio poco comunes, sino de plantas agrícolas ordinarias que pueden cultivarse en grandes extensiones de terreno.

Breve comparación

La singularidad de la mostaza

Para la fitorremediación, los más comúnmente considerados son:Mostaza Sarepta o mostaza india—Brassica juncea.

1. Ciclo de vida rápido

Mostaza rápidamente:

brotes;

forma raíces;

crea una masa sobre el suelo;

llega a la etapa de cosecha.

Esto permite realizar uno o más ciclos consecutivos:

siembra → absorción de metales → cosecha de toda la biomasa → resiembra.

Esto es importante para la fitoextracción: la purificación no solo está determinada por la concentración de metal en una sola planta, sino también por la cantidad de masa contaminada recolectada.

2. Maneja bien varios metales al mismo tiempo.

La mostaza se prueba en suelos que contienen mezclas de:

cadmio;

zinc;

es;

níquel;

dirigir;

cromo.

Es capaz de mantener el crecimiento bajo contaminación moderada y acumular metales en sus raíces y partes aéreas. En estudios comparativosBrassica junceaA menudo muestra una alta eliminación total de metales debido a una combinación de acumulación y biomasa.PubMed)

3. Tolera bien el cadmio y el zinc en los brotes.

Para la fitoextracción, no basta con que el metal penetre en las raíces. Es preferible que migre hacia los tallos y las hojas, que se eliminan fácilmente.

La mostaza tiene una transferencia relativamente prometedora:

cadmio;

zinc;

piezas de cobre;

bajo ciertas condiciones - níquel.

Por eso resulta más práctica que algunas plantas, en las que casi todo el contaminante permanece en las pequeñas raíces.

4. La familia de las coles tiene una química radicular activa.

La mostaza es una planta crucífera. Sus tejidos contienen glucosinolatos que, al dañarse, producen compuestos biológicamente activos.

En el suelo, la mostaza puede:

alterar la comunidad microbiana;

suprimen algunos patógenos del suelo;

estimular los procesos biológicos;

liberan sustancias orgánicas que afectan la disponibilidad de elementos.

Esto la convierte tanto en una planta para la fitoextracción como en una herramienta para el manejo biológico del suelo.

5. Adecuado para cultivos intercalados de corta duración.

Se puede introducir la mostaza:

después de retirar la tierra más contaminada;

entre ciclos de recuperación a largo plazo;

antes de plantar hierbas y árboles;

en pequeñas parcelas experimentales;

como cultivo de cobertura en una superficie abierta.

Cubre rápidamente el suelo y reduce la polinización, aunque no sustituye al césped perenne denso.

6. Fácil de cultivar y cosechar.

Para la mostaza ya existen:

semillas agrícolas;

tecnologías de siembra;

sembradoras;

cortadoras de césped;

equipos de limpieza;

métodos de secado y prensado de biomasa.

Un hiperacumulador poco común puede concentrar más metal, pero produce poca masa y es difícil de mecanizar. La mostaza gana en practicidad.

7. Restricción: Plomo

El plomo suele estar fuertemente unido al suelo y las plantas lo absorben con dificultad. En experimentos, se han utilizado agentes quelantes, como el EDTA, para aumentar su biodisponibilidad. La EPA describe pruebas similares con mostaza india, pero este método puede incrementar drásticamente la movilidad del plomo y generar el riesgo de que se filtre a las aguas subterráneas.Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA))

Por lo tanto, en las zonas afectadas por el plomo, el gas mostaza, sin medidas adicionales, suele cumplir una función de apoyo. Es más seguro centrarse en:

estabilización;

mantener un pH neutro;

Aditivos quelantes de fosfato y minerales;

densa cubierta de hierba;

eliminación de puntos calientes locales.

La singularidad del girasol

El girasol es, en primer lugar,potente bomba biológicacon una gran masa aérea y un sistema radicular desarrollado.

1. Biomasa excepcionalmente grande

Aunque la concentración de metales en un kilogramo de girasol no sea un récord, la masa total de las plantas puede garantizar una eliminación significativa del contaminante.

Principio:

Concentración de contaminantes x biomasa seca = eliminación real del sitio.

Es precisamente por esta razón que los girasoles a veces resultan más prácticos que las pequeñas plantas hiperacumuladoras.

2. Superficie radicular grande y ramificada

Formas del girasol:

raíz principal;

numerosas ramas laterales;

una gran cantidad de finas raíces absorbentes.

Esto crea un contacto extenso con el suelo y el agua. Las raíces son capaces de:

absorber metales disueltos;

retienen partículas contaminadas;

sustentar microorganismos;

extraer agua de un volumen significativo de suelo.

3. Apto no solo para tierra sino también para agua.

Una de las características más importantes del girasol es la capacidad de utilizar sus raíces pararizofiltración.

Las plantas se cultivan primero para desarrollar una gran masa radicular, después de lo cual las raíces se exponen a agua contaminada. Contaminantes:

adsorbido en la superficie de las raíces;

se adhieren a las paredes celulares;

parcialmente absorbido internamente;

a veces se transmiten al tallo y a las hojas.

La EPA define la rizofiltración como el uso de plantas para eliminar metales pesados ​​de los cursos de agua y enumera los girasoles entre las plantas estudiadas para dichos sistemas.Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA))

4. Interesante por el uranio y algunos radionúclidos.

Se ha estudiado el girasol para la eliminación de:

uranio;

cadmio;

cesio;

estroncio;

varios metales de soluciones acuosas.

Resulta especialmente prometedor no sembrarlo directamente en un campo contaminado desconocido, sino utilizarlo en cuencas hidropónicas controladas o módulos de filtración. Las investigaciones confirman el potencial del girasol para su uso en suelos contaminados con uranio y cadmio.héroe.epa.gov)

Pero esto no significa que cualquier girasol vaya a limpiar automáticamente y de forma eficaz una zona radiactiva. Los radionúclidos requieren:

mediciones radiológicas;

análisis de la forma química;

control del potasio y el calcio;

medición de la actividad en raíces y brotes;

disposición especial de la cosecha.

5. Claramente visible y fácil de controlar.

Los girasoles tienen órganos grandes, por lo que resulta conveniente analizarlos por separado:

raíz;

tallo inferior;

tallo superior;

hojas;

cesta;

semillas.

Esto le permite determinar hacia dónde se transfiere el contaminante y elegir un momento seguro para la limpieza.

6. Resiste el calor y evapora activamente el agua.

Girasol:

le encanta la luz del sol;

forma rápidamente área foliar;

consume agua de forma intensiva;

Adecuado para zonas cálidas.

Por lo tanto, puede participar en la gestión del agua en la capa superior del suelo, aunque no sustituye a los sauces y álamos perennes en el trabajo con las aguas subterráneas.

7. Puede funcionar con contaminación mixta.

El girasol está siendo estudiado para:

cadmio;

zinc;

es;

níquel;

dirigir;

arsénico;

uranio.

Sin embargo, los resultados dependen en gran medida del pH, la materia orgánica, el cultivar y la disponibilidad de metales. Los estudios realizados en climas templados incluyeron el girasol en comparaciones de plantas para suelos con Cu, Pb, Mn y Zn.héroe.epa.gov)

8. Muestra rápidamente la toxicidad de la zona.

Los girasoles pueden servir como una buena planta de prueba. Su estado puede controlarse para:

porcentaje de germinación;

inhibición del crecimiento;

deformación de las hojas;

clorosis;

necrosis;

desarrollo de la raíz;

reducción de biomasa.

Esto no sustituye al análisis químico, pero ayuda a comparar gráficos experimentales.

¿Cuál es la diferencia entre sus funciones?

La mostaza es un extractor rápido.

Sus puntos fuertes:

ciclo corto;

Siembra y cosecha rápidas;

Transferencia relativamente buena de algunos metales a los brotes;

posibilidad de ciclos repetidos;

resistencia al Cd, Zn, Cu y algunos contaminantes mixtos.

Ella es adecuada paraserie de ciclos rápidos de fitoextracción.

El girasol es una enorme biobomba.

Sus puntos fuertes:

biomasa muy alta;

raíces poderosas;

trabajar con grandes volúmenes de tierra;

la posibilidad de rizofiltración de agua;

exploró el potencial del uranio y los radionúclidos;

separación conveniente de los órganos durante el análisis.

Es especialmente interesante parapurificación controlada del agua y creación de una gran eliminación general de contaminantes.

¿Por qué se utilizan a menudo juntos?

Esta combinación produce diferentes tipos de raíces y tasas de crecimiento:

Posible secuencia:

En primavera, mostaza.

Cosechar toda la masa antes de que caigan las semillas.

En verano: girasol.

Cosecha otoñal de girasoles junto con la masa radicular, en la medida de lo técnicamente posible.

Análisis del suelo.

Siembra de gramíneas perennes estabilizadoras.

Limitaciones principales

Ambas plantas son cultivos alimenticios y forrajeros, lo que supone un riesgo particular en suelos contaminados.

No se puede utilizar:

semillas;

aceite;

masa verde;

pastel;

silo;

flores;

extractos de plantas;

Biomasa para compostaje regular.

Es recomendable retirar las plantas.hasta que las semillas estén completamente maduraspara evitar que el material contaminado se propague o sea recogido por personas o animales.

Tampoco se puede dar por sentado que la zona queda despejada tras una sola temporada. La verdadera eficacia solo se determina mediante mediciones repetidas:

concentraciones en el suelo;

fracción disponible del contaminante;

concentraciones en raíces y tallos;

materia seca del cultivo;

Eliminación total de metales por hectárea.

Resultado

La singularidad de la mostaza- en velocidad, ciclo de tiempo corto y la capacidad de transferir algunos metales disponibles a una masa superficial de fácil recolección.

La singularidad del girasol— por su enorme biomasa, su potente superficie radicular y su capacidad para purificar no solo el suelo, sino también el agua contaminada mediante el método de rizofiltración.

No son una solución universal, pero juntas forman una pareja muy práctica:

La mostaza se extrae rápidamente; el girasol penetra profundamente y produce una gran eliminación general.