Pourquoi les graines de moutarde et de tournesol sont-elles considérées comme uniques ?

Pourquoi les graines de moutarde et de tournesol sont-elles considérées comme uniques ?

Les graines de moutarde indienne et de tournesol sont précieuses non pas parce qu'elles détiennent le record absolu de concentration en métaux dans leurs tissus, mais parce que leur principal avantage réside dans…une combinaison de croissance rapide, de biomasse élevée, de racines développées, de semences facilement disponibles et de récolte mécanique aisée.

Autrement dit, il ne s'agit pas de plantes hyperaccumulatrices rares de laboratoire, mais de plantes agricoles ordinaires qui peuvent être cultivées sur de vastes superficies.

Comparaison rapide

Le caractère unique de la moutarde

En matière de phytoremédiation, les solutions les plus couramment envisagées sontmoutarde Sarepta, ou moutarde indienne—Brassica juncea.

1. Cycle de vie rapide

Moutarde rapidement :

germes;

forme des racines;

crée une masse hors sol ;

atteint le stade de la récolte.

Cela permet d'effectuer un ou plusieurs cycles consécutifs :

semis → absorption des métaux → récolte de toute la biomasse → réensemencement.

Ceci est important pour la phytoextraction : la purification est déterminée non seulement par la concentration de métal dans une seule plante, mais aussi par la quantité de masse contaminée collectée.

2. Il permet de travailler plusieurs métaux simultanément avec précision.

La moutarde est testée sur des sols contenant des mélanges de :

cadmium;

zinc;

c'est;

nickel;

plomb;

chrome.

Elle est capable de maintenir sa croissance dans des conditions de pollution modérée et d'accumuler des métaux dans ses racines et ses parties aériennes. Dans les études comparativesBrassica junceaOn observe souvent une élimination totale élevée des métaux en raison d'une combinaison d'accumulation et de biomasse.PubMed)

3. Elle tolère bien le cadmium et le zinc dans ses pousses.

Pour la phytoextraction, il ne suffit pas que le métal pénètre dans les racines. Il est préférable qu'il migre vers les tiges et les feuilles, qui sont faciles à extraire.

Mustard possède un transfert relativement prometteur :

cadmium;

zinc;

pièces en cuivre ;

sous certaines conditions - nickel.

C’est pourquoi elle est plus pratique que certaines plantes, chez lesquelles la quasi-totalité du polluant reste concentrée dans les petites racines.

4. La famille des choux possède une chimie racinaire active

La moutarde est une plante crucifère. Ses tissus contiennent des glucosinolates qui, lorsqu'ils sont endommagés, produisent des composés biologiquement actifs.

Dans le sol, la moutarde peut :

modifier la communauté microbienne ;

supprimer certains agents pathogènes du sol ;

stimuler les processus biologiques ;

libérer des substances organiques qui affectent la disponibilité des éléments.

Cela en fait à la fois une plante pour la phytoextraction et un outil pour la gestion biologique des sols.

5. Convient aux cultures intercalaires courtes

On peut introduire de la moutarde :

après avoir enlevé la terre la plus contaminée ;

entre les cycles de récupération à long terme ;

avant de planter des herbes et des arbres ;

sur de petites parcelles expérimentales ;

comme culture de couverture sur une surface dégagée.

Elle recouvre rapidement le sol et réduit la pollinisation, même si elle ne remplace pas un gazon dense et vivace.

6. Facile à cultiver et à récolter

Pour la moutarde, il existe déjà :

semences agricoles;

technologies de semis ;

semoirs;

tondeuses à gazon ;

matériel de nettoyage;

méthodes de séchage et de pressage de la biomasse.

Un hyperaccumulateur rare peut concentrer davantage de métal, mais produit peu de masse et est difficile à mécaniser. La moutarde l'emporte en termes de praticité.

7. Restriction : Plomb

Le plomb est généralement fortement lié au sol et mal absorbé par les plantes. Lors d'expériences, des chélateurs, comme l'EDTA, ont été utilisés pour accroître sa biodisponibilité. L'EPA décrit de tels tests avec la moutarde indienne, mais cette méthode peut augmenter considérablement la mobilité du plomb et engendrer un risque de lessivage dans les eaux souterraines.Agence américaine de protection de l'environnement (EPA))

Par conséquent, dans les zones touchées par le plomb, le gaz moutarde, sans mesures complémentaires, ne joue souvent qu'un rôle d'appoint. Il est plus sûr de se concentrer sur :

stabilisation;

maintenir un pH neutre ;

additifs liants de phosphate et de minéraux ;

couverture herbeuse dense ;

élimination des points chauds locaux.

L'unicité du tournesol

Le tournesol est, avant tout,pompe biologique puissanteavec une masse aérienne importante et un système racinaire développé.

1. Biomasse exceptionnellement importante

Même si la concentration de métaux dans un kilogramme de tournesol n'est pas un record, la masse totale des plantes peut assurer une élimination significative du polluant.

Principe:

Concentration de polluant x biomasse sèche = élimination réelle du site.

C’est précisément pour cette raison que les tournesols se révèlent parfois plus pratiques que les petites plantes hyperaccumulatrices.

2. Surface racinaire large et ramifiée

Formes du tournesol :

racine principale;

nombreuses branches latérales ;

un grand nombre de fines racines absorbantes.

Cela crée un contact étendu avec le sol et l'eau. Les racines sont capables de :

absorber les métaux dissous ;

retenir les particules contaminées ;

micro-organismes de soutien ;

extraire de l'eau d'un volume important de sol.

3. Convient non seulement à la terre, mais aussi à l'eau.

L'une des caractéristiques les plus importantes du tournesol est sa capacité à utiliser ses racines pourrhizofiltration.

Les plantes sont d'abord cultivées jusqu'à ce que leurs racines développent un système racinaire important, puis ces racines sont exposées à de l'eau contaminée. Polluants :

adsorbées à la surface des racines ;

se lier aux parois cellulaires ;

partiellement absorbé par voie interne ;

parfois, elles pénètrent dans la tige et les feuilles.

L'EPA définit la rhizofiltration comme l'utilisation de plantes pour éliminer les métaux lourds des cours d'eau et cite le tournesol parmi les plantes étudiées pour de tels systèmes.Agence américaine de protection de l'environnement (EPA))

4. Intéressant pour l'uranium et certains radionucléides

Le tournesol a été étudié pour l'élimination de :

uranium;

cadmium;

césium;

strontium;

divers métaux en solution aqueuse.

Il est particulièrement prometteur de ne pas semer directement le tournesol dans un champ contaminé, mais de l'utiliser dans des bassins hydroponiques contrôlés ou des modules de filtration. Les recherches confirment le potentiel du tournesol pour une utilisation dans des sols contaminés à la fois par l'uranium et le cadmium.héros.epa.gov)

Mais cela ne signifie pas que n'importe quel tournesol suffira automatiquement à dépolluer une zone radioactive. Les radionucléides nécessitent :

mesures radiologiques ;

analyse de la forme chimique ;

contrôle du potassium et du calcium ;

mesure de l'activité dans les racines et les pousses ;

élimination spéciale de la récolte.

5. Clairement visible et facile à contrôler

Les tournesols possèdent de gros organes, il est donc pratique de les analyser séparément :

racine;

tige inférieure;

tige supérieure;

feuilles;

panier;

graines.

Cela vous permet de déterminer où le contaminant est transféré et de choisir un moment opportun pour le nettoyage.

6. Résiste à la chaleur et évapore activement l'eau

Tournesol:

aime la lumière du soleil;

forme rapidement une surface foliaire ;

consomme de l'eau de manière intensive ;

Convient aux régions chaudes.

Par conséquent, elle peut participer à la gestion de l'eau dans la couche supérieure du sol, même si elle ne remplace pas les saules et les peupliers vivaces dans la gestion des eaux souterraines.

7. Peut agir sur une pollution mixte

Le tournesol fait l'objet d'études pour :

cadmium;

zinc;

c'est;

nickel;

plomb;

arsenic;

uranium.

Cependant, les résultats dépendent fortement du pH, de la matière organique, du cultivar et de la disponibilité des métaux. Les études menées dans les climats tempérés ont inclus le tournesol dans des comparaisons de plantes pour des sols contenant du Cu, du Pb, du Mn et du Zn.héros.epa.gov)

8. Permet de rapidement évaluer la toxicité de la zone.

Les tournesols peuvent servir de bonnes plantes tests. On peut surveiller leur état pour :

pourcentage de germination ;

inhibition de la croissance ;

déformation des feuilles ;

chlorose;

nécrose;

développement racinaire ;

réduction de la biomasse.

Cela ne remplace pas l'analyse chimique, mais permet de comparer les courbes expérimentales.

Quelle est la différence entre leurs rôles ?

La moutarde est un extracteur rapide

Ses points forts :

cycle court ;

semis et récolte rapides ;

transfert relativement bon de certains métaux dans les pousses ;

possibilité de cycles répétés ;

résistance au Cd, au Zn, au Cu et à certains contaminants mixtes.

Elle convient poursérie de cycles de phytoextraction rapides.

Le tournesol est une biopompe massive

Ses points forts :

biomasse très élevée ;

racines puissantes;

travailler avec de grands volumes de terre ;

la possibilité d'une rhizofiltration de l'eau ;

potentiel exploré pour l'uranium et les radionucléides ;

séparation aisée des organes lors de l'analyse.

C'est particulièrement intéressant pourpurification contrôlée de l'eau et création d'une importante élimination globale des polluants.

Pourquoi sont-ils souvent utilisés ensemble ?

Cette combinaison produit différents types de racines et différents taux de croissance :

Séquence possible :

Au printemps - la moutarde.

Récolter la totalité de la masse avant que les graines ne tombent.

En été - tournesol.

Récolte automnale des tournesols avec leurs racines, dans la mesure du possible sur le plan technique.

Analyse du sol.

Semis de graminées vivaces stabilisatrices.

Principales limitations

Ces deux plantes sont des cultures vivrières et fourragères, ce qui représente un risque particulier sur les sols contaminés.

Ne peut pas être utilisé :

graines;

huile;

masse verte;

gâteau;

silo;

fleurs;

extraits de plantes ;

biomasse pour compost régulier.

Il est conseillé d'enlever les plantesjusqu'à ce que les graines soient complètement mûrespour empêcher la propagation de matières contaminées ou leur collecte par des personnes ou des animaux.

On ne peut pas non plus supposer que la zone est débroussaillée après une seule saison. Seules des mesures répétées permettent de déterminer l'efficacité réelle.

concentrations dans le sol ;

fraction disponible du polluant ;

concentrations dans les racines et les pousses ;

matière sèche de la récolte ;

Élimination totale des métaux par hectare.

Résultat

Le caractère unique de la moutarde- en termes de rapidité, de temps de cycle court et de capacité à transférer certains métaux disponibles dans une masse facilement collectable en surface.

L'unicité du tournesol— grâce à son énorme biomasse, sa puissante surface racinaire et sa capacité à purifier non seulement le sol mais aussi l'eau polluée grâce à la méthode de rhizofiltration.

Ce ne sont pas des solutions universelles, mais ensemble, elles forment un duo très pratique :

L'extrait de moutarde est rapide ; l'huile de tournesol pénètre en profondeur et permet une élimination globale importante.