Перспективи використання буркуну білого та буркуну жовтого для відновлення земель України: огляд
Анотація
Повоєнне майбутнє вимагатиме розвʼязання одного із важливих завдань – відновлення порушених, забруднених земель України. Успішність застосування фіторемедіаційних технологій для відновлення ґрунтів, при їх комплексному забрудненні, лімітуватиметься нафтовим забрудненням, яке дуже токсичне для рослин. Встановлення перспективних фіторемедіантів для відновлення порушених ґрунтів, забруднених важкими металами, нафтою та її похідними є актуальним завданням сьогодення. Бобові трави з потужною кореневою системою можуть бути перспективними фіторемедіантами порушених ґрунтів, забруднених важкими металами, нафтою та її похідними. В роботі представлено аналіз сучасних джерел щодо фіторемедіаційних можливостей буркуну білого (Melilotus albus) та буркуну жовтого (Melilotus officinalis) і оцінювання перспективи використання їх у повоєнному відновленні ґрунтів України. Показано, що Melilotus – незамінна бобова трав’яниста рослина для освоєння засолених земель, закріплення відкосів ярів різної крутизни. Своїм глибоко проникаючим корінням буркун скріплює ґрунт, чим створює кращі умови водопроникності, а надземна частина рослини запобігає його змиванню дощовою водою на схилі. Відзначено, що Melilotus стійкий до забруднення ґрунту важкими металами: Cr, Cu, Ni, Zn, Mo, Cd, Hg, Pb. При цьому, діючи як фітостабілізатор, M. officinalis накопичує метали переважно в коренях, а тому подальше використання його надземної рослинної біомаси є безпечним. Відзначено, що M. officinalis стійкий до умов нафтозабрудненого ґрунту з концентрацією нафти 0,1-5 % і має здатність збирати у ризосфері специфічні ґрунтові бактеріальні консорціуми, які, очевидно, беруть участь у розкладанні нафти, чим можна пояснити високу фіторекультиваційну роль цієї рослини – зниження вмісту вуглеводнів в ґрунті на 8,8-51,1%. Фіторемедіаційний потенціал M. officinalis в рази вищий, ніж у M. albus. Буркун білий і буркун жовтий культивується в Україні, і є наявні селекційні центри для нього, а отже, відносно недороге насіння. Враховуючи все вищенаведене, вважаємо буркун перспективною рослиною для реалізації фіторекультиваційних технологій повоєнного відновлення постраждалих земель.
Посилання
(2) Роман Л.Ю. Аналіз екологічних загроз об’єктів ПЗФ України у воєнний період. Екологічні науки. 2022, № 3(42), 84 – 88. https://doi.org/10.32846/2306-9716/2022.eco.3-42.13
(3) Flathman, P. E.; Lanza, G. R. Phytoremediation: Current Views on an Emerging Green Technology. Journal of Soil Contamination. 1998, 7 (4), 415–432. https://doi.org/10.1080/10588339891334438.
(4) Schnoor, J. L. Phytoremediation. Technology Evaluation Report TE-98-01. Groundwater Remediation Technologies Analysis Center. Pittsburgh, PA, 1997. https://www.clu-in.org/download/toolkit/phyto_e.pdf
(5) Schröder, P.; Harvey, P. J.; Schwitzguébel, J.-P. Prospects for the phytoremediation of organic pollutants in Europe. Environmental Science and Pollution Research. 2002, 9 (1), 1–3. https://doi.org/10.1007/bf02987312.
(6) Banks, M. K.; Kulakow, P.; Schwab, A. P.; Chen, Z.; Rathbone, K. Degradation of Crude Oil in the Rhizosphere of Sorghum bicolor. International Journal of Phytoremediation. 2003, 5 (3), 225–234. https://doi.org/10.1080/713779222.
(7) Gerhardt, K. E.; Huang, X.-D.; Glick, B. R.; Greenberg, B. M. Phytoremediation and rhizoremediation of organic soil contaminants: Potential and challenges. Plant Science. 2008, 176 (1), 20–30. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2008.09.014.
(8) Wang, J.; Zhang, Z.; Su, Y.; He, W.; He, F.; Song, H. Phytoremediation of petroleum polluted soil. Petroleum Science. 2008, 5 (2), 167–171. https://doi.org/10.1007/s12182-008-0026-0.
(9) Li, C.; Zhou, K.; Qin, W.; Tian, C.; Qi, M.; Yan, X.; Han, W. A review on Heavy Metals Contamination in soil: Effects, sources, and remediation techniques. Soil and Sediment Contamination an International Journal. 2019, 28 (4), 380–394. https://doi.org/10.1080/15320383.2019.1592108.
(10) Chen, Z. On selection of remediation plants for heavy metal polluted soil. Chemical Engineering Transactions. 2018, 66, 649–654. https://doi.org/10.3303/cet1866109.
(11) Sharma, J. K.; Kumar, N.; Singh, N. P.; Santal, A. R. Phytoremediation technologies and their mechanism for removal of heavy metal from contaminated soil: An approach for a sustainable environment. Frontiers in Plant Science. 2023, 14. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1076876.
(12) Priya, A. K.; Muruganandam, M.; Ali, S. S.; Kornaros, M. Clean-Up of Heavy Metals from Contaminated Soil by Phytoremediation: A Multidisciplinary and Eco-Friendly Approach. Toxics. 2023, 11 (5), 422. https://doi.org/10.3390/toxics11050422.
(13) Sabreena, N.; Hassan, S.; Bhat, S. A.; Kumar, V.; Ganai, B. A.; Ameen, F. Phytoremediation of Heavy Metals: an indispensable contrivance in green remediation technology. Plants. 2022, 11 (9), 1255. https://doi.org/10.3390/plants11091255.
(14) Kulyk, M. I.; Galytska, M. A.; Samoylik, M. S.; Zhornyk, I. I. Phytoremediation aspects of energy crops use in Ukraine. Agrology. 2019, 2 (1), 65–73. https://doi.org/10.32819/2617-6106.2018.14020.
(15) Джура, Н.М., Романюк, О.І. Гонсьор, Я., Цвілинюк, О.М., Терек, О.І. Використання рослин для рекультивації ґрунтів, забруднених нафтою і нафтопродуктами. Екологія та ноосферологія. 2006, 17(1-2), 55-60. http://www.uenj.cv.ua/17_tom-1_2/Djura_W.pdf
(16) Brandt, R.; Merkl, N.; Schultze-Kraft, R.; Infante, C.; Broll, G. Potential of vetiver (Vetiveria zizanioides (L.) Nash) for phytoremediation of petroleum hydrocarbon-contaminated soils in Venezuela. International Journal of Phytoremediation. 2006, 8 (4), 273–284. https://doi.org/10.1080/15226510600992808.
(17) Kaimi, E.; Mukaidani, T.; Tamaki, M. Screening of twelve plant species for phytoremediation of petroleum Hydrocarbon-Contaminated soil. Plant Production Science. 2007, 10 (2), 211–218. https://doi.org/10.1626/pps.10.211.
(18) Adam, G.; Duncan, H. The effect of diesel fuel on common vetch (Vicia sativa L.) plants. Environmental Geochemistry and Health. 2003, 25 (1), 123–130. https://doi.org/10.1023/a:1021228327540.
(19) Merkl, N.; Schultze-Kraft, R.; Infante, C. Assessment of tropical grasses and legumes for phytoremediation of Petroleum-Contaminated soils. Water Air & Soil Pollution. 2005, 165 (1–4), 195–209. https://doi.org/10.1007/s11270-005-4979-y.
(20) Романюк, О. І. Шевчик, Л. З., Терек, О. І. Спосіб очищення техногенних ґрунтів, забруднених нафтою. Патент України 86572, Січ 10, 2014.
(21) Еколого-біологічні особливості та господарська цінність малопоширених культурних та природних рослинних ресурсів: Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів; Бурлака, В. А., Ред.; Вид-во ЖНАЕУ, Житомир, 2005. http://ir.polissiauniver.edu.ua/bitstream/123456789/4482/1/
Ekologo-biological_features_2011_102.pdf
(22) Зінченко О. І. Кормовиробництво, Навчальне видання. 2-е вид.; Вища освіта: Київ, 2005. https://buklib.net/books/34611/ Кормовиробництво
(23) Вожегова, Р., Влащук, А., Дробіт О., Бєлов, В. Удосконалення агротехніки вирощування буркуну білого однорічного в умовах Південного Степу України. Вісник аграрної науки. 2022, 100(2), 5-10. https://doi.org/10.31073/agrovisnyk202202-01.
(24) Новгородська, Н. В., Разанова, О.П., Льотка, Г.І. Оптимізація забезпечення безперервного нектароносного конвеєра у бджільництві Сільське господарство та лісівництво. 2021, (22), 72-84. DOI 001:10.37128/2707-5826-2021-3-6.
(25) Захлєбаєв, М.В. Формування продуктивності буркуну білого в сумісних посівах в Правобережному Лісостепу. Дисертація канд. наук, ННЦ «Інститут землеробства НААН», Чабани, 2019. https://zemlerobstvo.com/wp-content/uploads/2019/04/Disertatsiya_Zahlyebayev.pdf
(26) Буркун. Фармацевтична енциклопедія, 2-ге вид.; МОРІОН: Київ, 2010. https://www.pharmencyclopedia.com.ua/article/2005/burkun.
(27) Самохвалова, В. Л.; Фатєєва, А. І.; Зуза, С. Г.; Погромська, Я. А.; Зуза, В. О.; Панасенко, Є. В.; Горпинченко, П. Ю. Фіторемедіація техногенно забруднених ґрунтів. Агроекологічний журнал. 2015, (1), 92-100. http://nbuv.gov.ua/UJRN/agrog_2015_1_13.
(28) Vozhegova, R.; Lavrinenko, Yu.; Vlaschuk, A.; Drobit, А.; Vlaschuk, O. Influence of elements of technology on formation of structural indicators of one year old clover. Journal of science. Lyon. 2021, 24, 7–11. https://www.joslyon.com/
(29) Nogues, I.; Passatore, L.; Bustamante, M. Á.; Pallozzi, E.; Luz, J.; Traquete, F.; Ferreira, A. E. N.; Silva, M. S.; Cordeiro, C. Cultivation of Melilotus officinalis as a source of bioactive compounds in association with soil recovery practices. Frontiers in Plant Science. 2023, 14. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1218594.
(30) Song, X.; Fang, C.; Lal, R.; Yuan, Z.; Ke, W.; Huang, F.; Wei, Y.; Li, F.; Sardans, J.; Penuelas, J. Identifying a suitable revegetation method for soil organic carbon, nitrogen, and phosphorus sequestration: A 16‐year in situ experiment on abandoned farmland in a semiarid area of the Loess Plateau, China. Land
Degradation and Development. 2022, 33 (13), 2366–2378. https://doi.org/10.1002/ldr.4313.
(31) Лаврик, М.О.; Павличенко, А.В. Фіторемедіація засолених ґрунтів вугледобувних регіонів України. Геотехнічна механіка. 2013, Вип. 111, 77-85. http://nbuv.gov.ua/UJRN/gtm_2013_111_11.
(32) Дідур, І.М.; Шевчук, В.В. Підвищення родючості ґрунту в результаті накопичення біологічного азоту бобовими культурами. Сільське господарство та лісівництво. 2020, (16), 48-60. DOI: 10.37128/2707-5826-2020-1.
(33) Van Riper, L. C.; Larson, D. L. Role of invasive Melilotus officinalis in two native plant communities. Plant Ecology. 2008, 200 (1), 129–139. https://doi.org/10.1007/s11258-008-9438-6.
(34) Steliga, T.; Kluk, D. Assessment of the Suitability of Melilotus officinalis for Phytoremediation of Soil Contaminated with Petroleum Hydrocarbons (TPH and PAH), Zn, Pb and Cd Based on Toxicological Tests. Toxics. 2021, 9 (7), 148. https://doi.org/10.3390/toxics9070148.
(35) Патика, В.П.; Овсієнко, О.Л.; Калініченко, А.В. Селекція штамів Sinorhizobium meliloti для ефективної бактеризації Melilotus albus Mediк. Мікробіологічний журнал. 2014; 76(3), 18-23. https://microbiolj.org.ua/ua/archiv/2014-tom-76/3-may-jun-tom-76/2014-76-3-03.
(36) Мазур, А.Ю.; Кучеревський, В.В.; Шоль, Г.Н.; Баранець, М.О.; Сіренко, Т.В.; Красноштан. О.В. Біотехнологія рекультивації залізорудних відвалів шляхом створення стійких трав’янистих рослинних угруповань. Наука та інновації. 2015, 11(4), 41-52. http://dx.doi.org/10.15407/scin11.04.041.
(37) Гаврюшенко О.О. Вивчення та обґрунтування динаміки деяких едафічних характеристик рекультивованих земель при довготривалій фітомеліорації на прикладі Нікопольського марганцеворудного басейну. Таврійський науковий вісник. (84), 37-41. http://www.tnv-agro.ksauniv.ks.ua/archives/84_2013/10.pdf.
(38) Verma, S.; Dubey, R. S. Lead toxicity induces lipid peroxidation and alters the activities of antioxidant enzymes in growing rice plants. Plant Science. 2003, 164 (4), 645–655. https://doi.org/10.1016/s0168-9452(03)00022-0.
(39) Soleimani, M.; Afyuni, M.; Hajabbasi, M. A.; Nourbakhsh, F.; Sabzalian, M. R.; Christensen, J. H. Phytoremediation of an aged petroleum contaminated soil using endophyte infected and non-infected grasses. Chemosphere. 2010, 81 (9), 1084–1090. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2010.09.034.
(40) Ghazaryan, K. A.; Movsesyan, H. S.; Minkina, T. M.; Sushkova, S. N.; Rajput, V. D. The identification of phytoextraction potential of Melilotus officinalis and Amaranthus retroflexus growing on copper- and molybdenum-polluted soils. Environmental Geochemistry and Health. 2019, 43 (4), 1327–1335. https://
doi.org/10.1007/s10653-019-00338-y.
(41) Petriccione, M.; Di Patre, D.; Ferrante, P.; Papa, S.; Bartoli, G.; Fioretto, A.; Scortichini, M. Effects of Pseudomonas fluorescens Seed Bioinoculation on Heavy Metal Accumulation for Mirabilis jalapa Phytoextraction in Smelter-Contaminated Soil. Water Air & Soil Pollution. 2013, 224 (8). https://doi.org/10.1007/s11270-013-1645-7.
(42) Wolf, J. J.; Beatty, S. W.; Seastedt, T. R. Soil characteristics of Rocky Mountain National Park grasslands invaded by Melilotus officinalis and M. alba. Journal of Biogeography. 2004, 31 (3), 415–424. https://doi.org/10.1046/j.0305-0270.2003.00983.x.
(43) Nedjimi, B. Phytoremediation: a sustainable environmental technology for heavy metals decontamination. SN Applied Sciences. 2021, 3 (3). https://doi.org/10.1007/s42452-021-04301-4.
(44) Fernández, R.; Bertrand, A.; García, J. I.; Tamés, R. S.; González, A. Lead accumulation and synthesis of non-protein thiolic peptides in selected clones of Melilotus alba and Melilotus officinalis. Environmental and Experimental Botany. 2011, 78, 18–24. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2011.12.016.
(45) Kluk, D.; Steliga, T. Ocena zmian toksyczności gleby skażonej niklem i substancjami ropopochodnymi w procesach fitoremediacji. Nafta-Gaz. 2016, 72 (4), 230–241. https://doi.org/10.18668/ng.2016.04.02.
(46) Han, Y.; Wu, X.; Gu, J.; Zhao, J.; Huang, S.; Yuan, H.; Fu, J. Effects of organic acids on the photosynthetic and antioxidant properties and accumulations of heavy metals of Melilotus officinalis grown in Cu tailing. Environmental Science and Pollution Research. 2016, 23 (18), 17901–17909. https://doi.org/10.1007/s11356-016-6920-x.
(47) Morariu, F.; Mâsu, S.; Lixandru, B.; Popescu, D. (2013). Restoration of ecosystems destroyed by the fly ash dump using different plant species. Scientific Papers: Animal Science & Biotechnologies / Lucrari Stiintifice: Zootehnie si Biotehnologii. 2013, 46 (2), 180. https://openurl.ebsco.com/EPDB%3Agcd%3A3%3A10640723/detailv2?sid=ebsco%3Aplink%3A.
(48) Andresen, E.; Peiter, E.; Küpper, H. Trace metal metabolism in plants. Journal of Experimental Botany. 2017, 69 (5), 909–954. https://doi.org/10.1093/jxb/erx465.
(49) Robson, D. B.; Knight, J. D.; Farrell, R. E.; Germida, J. J. Ability of Cold-Tolerant plants to grow in Hydrocarbon-Contaminated soil. International Journal of Phytoremediation. 2003, 5 (2), 105–123. https://doi.org/10.1080/713610174.
(50) Robson, D. B.; Germida, J. J.; Farrell, R. E.; Knight, J. D. Phytoremediation of hydrocarbon-contaminated soil using native plants. In Soils and Crops Workshop; Harvest: Saskatoon, SK, 2001; pp. 551–556. https://harvest.usask.ca/server/api/core/bitstreams/d7663399-d2af-4f78-866e-c14d9096c45a/content
(51) Robson, D. B.; Knight, J. D.; Farrell, R. E.; Germida, J. J. Ability of Cold-Tolerant plants to grow in Hydrocarbon-Contaminated soil. International Journal of Phytoremediation. 2003, 5 (2), 105–123. https://doi.org/10.1080/713610174.
(52) Panchenko, L.; Muratova, A.; Dubrovskaya, E.; Golubev, S.; Turkovskaya, O. Dynamics of natural revegetation of hydrocarbon-contaminated soil and remediation potential of indigenous plant species in the steppe zone of the southern Volga Uplands. Environmental Science and Pollution Research. 2017,
25 (4), 3260–3274. https://doi.org/10.1007/s11356-017-0710-y.
(53) Godheja, J.; Shekhar, S. K.; Modi, D. R. Bacterial rhizoremediation of Petroleum hydrocarbons (PHC). In Springer eBooks; 2017; pp 495–519. https://doi.org/10.1007/978-981-10-6593-4_20.
(54) Parrish, Z. D.; Banks, M. K.; Schwab, A. P. Effectiveness of phytoremediation as a secondary treatment for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in composted soil. International Journal of Phytoremediation. 2004, 6 (2), 119–137. https://doi.org/10.1080/16226510490454803.
(55) Parrish, Z. D.; Banks, M. K.; Schwab, A. P. Effect of root death and decay on dissipation of polycyclic aromatic hydrocarbons in the rhizosphere of yellow sweet clover and tall fescue. Journal of Environmental Quality. 2005, 34 (1), 207–216. https://doi.org/10.2134/jeq2005.0207.
(56) Muratova, A. Yu.; Dmitrieva, T. V.; Panchenko, L. V.; Turkovskaya, O. V. Phytoremediation of Oil-Sludge–Contaminated soil. International Journal of Phytoremediation. 2008, 10 (6), 486–502. https://doi.org/10.1080/15226510802114920.
(57) Olson, P. E.; Castro, A.; Joern, M.; DuTeau, N. M.; Pilon‐Smits, E. a. H.; Reardon, K. F. Comparison of plant families in a greenhouse phytoremediation study on an aged polycyclic aromatic Hydrocarbon–Contaminated soil. Journal of Environmental Quality. 2007, 36 (5), 1461–1469. https://doi.org/10.2134/jeq2006.0371.
(58) Mitter, E. K.; De Freitas, J. R.; Germida, J. J. Bacterial root microbiome of plants growing in oil sands reclamation covers. Frontiers in Microbiology. 2017, 8. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00849.
(59) Романюк, О.І.; Борецька, І.Ю.; Шевчик ,Л.З.; Ощаповський І.В. Розробка фіторемедіаційних композицій для очистки ґрунтів, забруднених нафтою та її похідними. Екологічні науки. 2022, № 4(43), 94-99. https://doi.org/10.32846/2306-9716/2022.eco.4-43.15.
(60) Balcom, I. N.; Crowley, D. E. Isolation and Characterization of Pyrene Metabolizing Microbial Consortia from the Plant Rhizoplane. International Journal of Phytoremediation. 2010, 12 (6), 599–615. https://doi.org/10.1080/15226510903390437.
(61) Draghi, W. O.; Del Papa, M. F.; Barsch, A.; Albicoro, F. J.; Lozano, M. J.; Pühler, A.; Niehaus, K.; Lagares, A. A metabolomic approach to characterize the acid-tolerance response in Sinorhizobium meliloti. Metabolomics. 2017, 13 (6). https://doi.org/10.1007/s11306-017-1210-2.
(62) Fedonenko, Y. P.; Konnova, O. N.; Zatonsky, G. V.; Shashkov, A. S.; Konnova, S. A.; Zdorovenko, E. L.; Ignatov, V. V.; Knirel, Y. A. Structure of the O-polysaccharide of the lipopolysaccharide of Azospirillum irakense KBC1. Carbohydrate Research. 2004, 339 (10), 1813–1816. https://doi.org/10.1016/j.
carres.2004.05.013.
(63) Agnello, A. C.; Bagard, M.; Van Hullebusch, E. D.; Esposito, G.; Huguenot, D. Comparative bioremediation of heavy metals and petroleum hydrocarbons co-contaminated soil by natural attenuation, phytoremediation, bioaugmentation and bioaugmentation-assisted phytoremediation. The Science of the
Total Environment. 2015, 563–564, 693–703. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.10.061.
(64) Haichar, F. E. Z.; Santaella, C.; Heulin, T.; Achouak, W. Root exudates mediated interactions belowground. Soil Biology and Biochemistry. 2014, 77, 69–80. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2014.06.017.
(65) Krzciuk, K.; Gałuszka, A. Prospecting for hyperaccumulators of trace elements: a review. Critical Reviews in Biotechnology. 2014, 35 (4), 522–532. https://doi.org/10.3109/07388551.2014.922525.
(66) Борецька, І.Ю.; Романюк, О.І.; Джура, Н.М. Використання гуматів для підвищення стійкості енергетичних культур на нафтозабруднених ґрунтах. Acta Carpathica. 2023, (2). doi:10.32782/2450-8640.2023.2.10.
(67) Долецька, А.С.; Борецька, І.Ю.; Романюк, О.І.; Шевчик-Костюк, Л.З.; Джура, Н.М. Оцінка ефективності технологій для оптимізації вирощування Melilotus officinalis (l.) Pall. на нафтозабрудненому ґрунті. Екологічні науки. 2023, № 5(50), 15-19. https://doi.org/10.32846/2306-9716/2023.
eco.5-50.2
ISSN 



