Использование покровных растений для удаления загрязнителей из пахотной почвы

Пахотные почвы часто содержат загрязнители: нитраты, пестициды, металлы и пластик. Исследователи из Центра имени Гельмгольца по исследованию окружающей среды (UFZ) утверждают, что существуют устойчивые и экологичные способы восстановления и поддержания здоровья почв в сельском хозяйстве. Конкретные виды растений можно использовать в качестве покровных для фиторемедиации — снятия негативного воздействия загрязнителей.

В статье, опубликованной в Trends in Plant Sciences, учёные обобщили результаты более 100 научных работ и представили растения, которые, согласно текущим знаниям, подходят для удаления загрязнителей из почв или их удержания в корневых системах.

Покровные растения, которые фермеры часто высаживают между основными культурами, обычно используются как корм для животных или остаются на поле в качестве зелёного удобрения. Они также защищают от эрозии, стабилизируют водный, питательный и углеродный баланс почвы, регулируют её температуру, способствуют образованию гумуса, секвестрируют CO₂ и повышают биоразнообразие.

«Покровные растения — это своего рода чудо-инструмент в сельском хозяйстве», — говорит профессор Мари Мюэ, руководитель рабочей группы «Биогеохимия растений» в UFZ и старший автор публикации. Однако их потенциал для удаления загрязнителей из почвы ещё не до конца осознан.

Использование растений для очистки загрязнённой почвы — не новость (например, на промышленных площадках). Но сельское хозяйство также может извлечь из этого пользу. «Использование специально подобранных покровных растений для фиторемедиации — это естественный, климатически нейтральный способ улучшить и сохранить здоровье почвы», — говорит Мюэ.

Исследовательская группа UFZ проанализировала, какие растения подходят для фиторемедиации в сельском хозяйстве и с какими загрязнителями они могут справиться. Были изучены шесть категорий загрязнителей: нитраты, соли, металлы, пестициды, пластик и гены антибиотикорезистентности.

На основе обзора литературы команда разработала концепции фиторемедиации для каждой категории загрязнителей:

• Нитраты: рожь и подсолнечник можно использовать для предотвращения вымывания избытка нитратов в грунтовые воды. Растения поглощают нитраты для роста и могут оставаться на поле в качестве зелёного удобрения.
• Металлы (например, кадмий): для их удаления подходят различные виды клевера, рожь или рапс. Такие растения не годятся на корм скоту, но могут использоваться для производства биогаза. Подсолнечник также эффективно удаляет металлы из почвы; металлы в основном накапливаются в листьях, что позволяет собирать семена. То же относится к семенам горчицы.
• Пестициды: в качестве промежуточных культур для их удаления подходят горчица, травы или кроталярия (Crotalaria juncea, sunn hemp).

Было сложно определить покровные растения, особенно подходящие для фиторемедиации пластика или генов антибиотикорезистентности. Исследователи отмечают, что важную роль в эффективности фиторемедиации играют взаимодействия между почвенными микроорганизмами и покровными растениями.

«Здесь ещё предстоит много исследований — совместно с фермерами. Только так можно разработать эффективные и практичные стратегии фиторемедиации, адаптированные к разным локациям, почвам и типам загрязнений», — говорит Мюэ.

Летом 2025 года в рамках проекта SmartManure исследовательская группа UFZ запустит полевые исследования вместе с фермерами. Их цель — детальнее изучить различные покровные растения и их ремедиационный потенциал, а также проверить практическую применимость фиторемедиации в сельскохозяйственной практике.