Effet de l'acide citrique sur le potentiel de phytoextraction des plantes Cucurbita pepo, Lagenaria siceraria et Raphanus sativus exposées à de multiples

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13070 (2023) Citer cet article

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La phytoextraction est une nouvelle technique qui consiste à utiliser des plantes pour éliminer les métaux lourds des sols contaminés. Une expérience en pot extérieur a été conçue pour évaluer le potentiel de phytoextraction de trois espèces végétales Cucurbita pepo, Lagenaria siceraria et Raphanus sativus dans un sol contaminé par plusieurs métaux (Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb et Zn) sous l'application de acide citrique. Les résultats ont montré que Raphanus sativus, parmi toutes les plantes étudiées, avait le poids sec de racines et de pousses le plus élevé et la capacité d'accumuler tous les métaux lourds à des concentrations plus élevées, à l'exception du Cu. L’application d’acide citrique dans le sol pollué a considérablement augmenté la croissance des plantes, la biomasse et l’absorption des métaux lourds. Des valeurs de bioconcentration élevées indiquent que Raphanus sativus est une plante prometteuse pour absorber et accumuler le Cd et le Ni du sol. Les valeurs maximales de bioconcentration ont également été observées par l'application d'acide citrique. Les valeurs de translocation du métal de la racine à la pousse variaient selon l'espèce végétale et l'application d'acide citrique. En ce qui concerne la biomasse, la teneur en métaux ainsi que le pourcentage de métaux éliminés, il est devenu évident que la plante Raphanus sativus était la culture la plus efficace pour éliminer les métaux lourds des sols contaminés par des métaux multiples. De manière générale, ces résultats soulignent que l’application d’acide citrique pourrait constituer une approche utile pour faciliter la phytoextraction du Cd et du Ni par les plantes de Raphanus sativus. Lorsque ces plantes sont cultivées comme légumes, une plus grande attention devrait être accordée à l’évaluation de leur teneur en métaux lourds, en particulier lors de l’ajout d’acide citrique à leur sol via des systèmes de fertirrigation pour éviter la contamination de la chaîne alimentaire.

Les métaux lourds ont contaminé les sols agricoles dans de nombreuses régions du monde. Cela est dû aux pratiques agricoles modernes. Diverses activités agricoles telles que l'utilisation d'engrais organiques et inorganiques, l'application de quantités excessives de pesticides et l'irrigation avec de l'eau de mauvaise qualité ont été considérées comme les principales sources de contamination des sols agricoles par les métaux lourds1,2. L’accumulation de métaux lourds dans les sols agricoles peut entraîner une dégradation de la qualité des sols et des eaux souterraines3. Ceux-ci peuvent menacer la productivité des cultures et la santé humaine tout au long de la chaîne alimentaire4,5. Il est donc essentiel d’éliminer les métaux lourds présents dans les sols agricoles. Diverses approches ont été développées pour résoudre ce problème environnemental6.

L’utilisation de plantes spécialisées et hautement adaptées pour absorber, transporter et accumuler des métaux lourds dans la biomasse d’organes récoltables provenant de sols contaminés est connue sous le nom de phytoextraction7,8. La phytoextraction a récemment gagné en popularité en raison de sa rentabilité et de son caractère bénéfique pour l’environnement6. Cependant, l’efficacité de l’absorption et du transfert des métaux lourds vers les parties récoltables peut différer selon les espèces végétales, le type de sol et les conditions environnementales9,10,11.

Bien qu’il existe 400 espèces d’hyperaccumulateurs de métaux (espèces ayant la capacité d’accumuler des quantités importantes de métaux du sol environnant dans leurs tissus aériens) et qu’elles aient été largement étudiées pour la phytoextraction des métaux, leur utilisation pour la phytoextraction des sols pollués par les métaux présente des défis car de leur petite taille, de leur faible production de biomasse et de l’absence de pratiques de culture, de lutte antiparasitaire ou d’autres pratiques de gestion bien établies12,13. Pour surmonter ces restrictions, il existe un grand intérêt pour la recherche et le développement d’hyperaccumulateurs à forte biomasse à croissance rapide, tolérants au pH et au sel élevés et résistants aux maladies et aux ravageurs, ainsi que pour la recherche et la mise en œuvre de meilleures pratiques agronomiques pour améliorer l’efficacité de la phytoremédiation12. 14.

Les plantes ont été divisées en trois catégories en fonction de leur capacité à absorber les métaux lourds15 : faible accumulation (par exemple, les légumineuses), moyenne (par exemple, les Cucurbitacées) et forte accumulation (par exemple, les Brassicacées). La famille des Brassicacées compte le plus grand nombre d’espèces hyperaccumulatrices, représentant environ un quart de tous les hyperaccumulateurs connus16,17. La capacité de phytoremédiation de diverses plantes Brassicaceae telles que le radis (Raphanus sativus L.) a été largement étudiée. Le radis étant une plante hyperaccumulatrice capable de concentrer les métaux lourds dans ses différentes parties, il est utile pour l’assainissement des zones contaminées18,19,20. L’extraction des métaux du sol par le radis s’effectue jusqu’à une certaine concentration, après quoi le taux de phytoextraction du métal ou coefficient de bioaccumulation diminue à mesure que la concentration du métal augmente19. Étant donné que le radis peut être semé jusqu’à cinq fois par an et produire jusqu’à 20 t ha−1, il peut être utilisé pour assainir la couche arable polluée par le plomb (0 à 10 cm)18. Bien que les études de phytoextraction avec le radis aient donné des résultats prometteurs dans les sols monométalliques, les effets synergiques de cette plante avec des ligands chélateurs dans des contextes multimétalliques ont été beaucoup moins étudiés.