Ризосферне интеракције и функционални механизми адаптација биљака у процесу спонтаног обнављања земљишта оштећеног пиритном јаловином

Мирослав Николић , руководилац пројекта)

Нина Николић

Вук Максимовић (Одсек за науку о живом)

Санација еколошких последица изазваних киселим ефлуентима из рударства представља један од приоритета у Европи (FP5-ERMITE; Wolkersdofer et al ., 2005). Због интензивног загађења околине и регионалног ризика од акцидената , РТБ Бор ( Слика 1) представља једно од четири “environmental hotspot” жаришта у Србији (EPR UN , 2003).

Слика 1 : РТБ Бор и изабрани локалитети

Неконтролисаним испуштањем флотацијског отпада ( пиритна јаловина са високим потенцијалом ацидификације, металима и Аs ) у природне водотокове током више од 50 година , око 10 хиљада хектара најплоднијег пољопривредног земљишта на алувијалној тераси Тимока уништено је наслагама јаловине, а различито оштећеног земљишта је много више ( Слика 2). Растући значај “ еколошког ” приступа ремедијацији земљишта, који се ослања на принципе спонтаног обнављања, у односу на још увек доминантан “ технички ” приступ , као и недостатак литературних података (нпр. упоредиви еколошки контекст, величина оштећене површине, комбинација стресних фактора, одсуство антропогеног утицаја, недавни почетак природне ревегетације), чине то подручје веома интересантним модел локалитетом за проучавање механизама адаптација биљака на маргиналне услове. У таквим условима мултиплог стреса успостављање и преживљавање биљке првенствено зависи од процеса у ризосфери као примарној зони интеракције између биљке и средине. Главни циљ предложеног пројекта је проучавање комплексних интеракција у ризосфери и објашњење функционалних механизама адаптације различитих врста биљака које живе на различито оштећеним земљиштима. Резултати предложених истраживања, поред фундаменталног значаја, представљали би и неопходну полазну основу за дизајнирање одрживе и економски ефикасне стратегије рекултивације, која би била заснована на разумевању кључних процеса и механизама обнављања које већ постоји у природи.

Наша прелиминарна теренска испитивања указују да је на највећој захваћеној површини преовлађујући абиотски стрес изазван ниском pH , недостатком органске материје и изразитим недостатком доступних минералних елемената ( Слика 3). Поред тога, због конфигурације терена, режима плављења и историје коришћења земљишта, на појединим локалитетима као узрок стреса могу се такође претпоставити и токсичне концентрације метала (Cu , Zn , Fe , Pb ) и Аs , као и периодична суша. У процесу спонтаног обнављања сукцесивно се смењују фазе у којима доминирају различити функционални типови (животне форме, стратегије пропагације, итд.) биљака адаптираних на специфичне услове средине. Основна хипотеза предложеног истраживања је да се преовлађујући механизми толеранције биљака (ексудати корена, као што су органске киселине, полисахариди, феноли; активност ризосферних бактерија и успоставаљање микориза; ефикасност искоришћавања хранива; акумулација Si ; повећање антиоксидативног капацитета), такође смењују у процесу ревегетације. Истраживања се заснивају на комплементарности теренског рада (уочавање трендова) и лабораторијских експеримента у контролисаним условима (тестирање и детаљно разјашњавање механизама).

Теренска истаживања обухватају опис вегетације и узорковање земљишта и биљног материјала по градијентима оштећења јаловином (принцип лажне хроносеквенце; Слика 4). Специфично, по различитим фазама ревегетације истражиће се и: а) обезбеђеност биљака хранивима; б) дистрибуција Si у спонтаној вегетацији (у зависности од pH /органске материје земљишта и биомасе биљака); в) улога микоризе (доминација микоризних биљака, тип и интензитет микоризације); г) биогеност земљишта (активност ризосферних бактерија; релативни однос хетеротрофа и пирит-оксидујућих хемотрофа). У модел експериментима симулираће се релевантан абиотски стрес да би се проучили механизми одговора одабраних адаптираних биљака (укључујући и поједине усеве). Специфично, проучаваће се: а) утицај пиритне јаловине на испољавање адаптивних реакција корена (ексудати и регулација ризосферне pH) биљака из спонтане вегетације и пољопривредних усева (јечам, раж, лупина, детелина); б) утицај кондиционера земљишта и ђубрива на процес оксидације пирита, ризосферну pH, микробиолошку активност и функционални диверзитет ризосферних микроорганизама, као и на ефикасност искоришћавања и снабдевеност биљака хранљивим елементима; в) ефекат исхране Si на растење биљака гајених на пиритној јаловини; г) механизми аквизиције и мобилизације хранљивих елемената у апопласту корена и ризосфери (ексудација нискомолекуларних једињења, улога микоризе и ризосферних бактерија); д) улога минералне исхране у модулирању одговора на оксидативни стрес изазван вишеструким абиотским факторима.

Извештај 2008 (0.8 MB)