Роль галофитных растений в фитотазировании почв, загрязненных тяжелыми металлами и солями: мировой опыт и возможности для Казахстана

Авторы

  • Асанали Кабдулмажитулы Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева Автор https://orcid.org/0009-0000-6725-7845
  • Жанар Рахымжан Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева Автор
  • Румия Тазитдинова Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева Автор

DOI:

https://doi.org/10.32523/c1c0kp74

Ключевые слова:

засоление почвы, тяжелые металлы, галофитные растения, фиторемедиация, Salicornia europaea

Аннотация

Засоление и загрязнение почвы тяжелыми металлами относятся к числу основных факторов окружающей среды, приводящих к деградации земельных ресурсов на современном этапе. Эти явления особенно распространены в засушливых и полузасушливых регионах, вызывая снижение продуктивности сельского хозяйства, нарушение физико-химических свойств почв и ослабление устойчивости экосистем. В аридном климате засоление и техногенное загрязнение часто наблюдаются одновременно, что значительно ограничивает процессы естественного самовосстановления почвы. В этой связи актуальным становится поиск экологически безопасных и долгосрочных подходов к восстановлению. В этом обзорном исследовании всесторонне рассматривалась роль галофитных растений в фитотазировании засоленных и загрязненных тяжелыми металлами почв (Pb, Cd, Zn, Cu). В частности, способность Salicornia europaea, Suaeda, Atriplex и других видов галофитов накапливать ионы солей и тяжелые металлы была проанализирована как на физиологическом, так и на молекулярном уровне. Результаты мировых исследований сопоставлены с данными на территории Казахстана, определены экологические и геохимические факторы, влияющие на эффективность фиторемедиации. Результаты исследования показали, что галофитные растения могут снижать биодоступные и подвижные формы тяжелых металлов, а также снижать уровень засоления в комплексно загрязненных почвах. В условиях Казахстана применение галофитов является перспективным направлением с точки зрения восстановления деградированных земель, повышения экосистемной устойчивости и управления экологическими рисками. Полученные результаты позволяют применять фиторемедиацию на практике как естественно-ориентированное и научно обоснованное решение. Развитие этого направления важно для рационального использования земельных ресурсов, обеспечения экологической безопасности и формирования устойчивых агроэкосистем.

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Биографии авторов

  • Асанали Кабдулмажитулы, Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева

    Кабдулмажитулы Асанали, докторант, Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева, ул. Кажымукана, 13, Астана, Казахстан, 010000; e-mail: akabdulmazhituly@bk.ru, https://orcid.org/0009-0000-6725-7845

  • Жанар Рахымжан, Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева

    Рахымжан Жанар, «Қоршаған ортаны қорғау саласындағы басқару және инжиниринг» кафедрасының доцент м.а., Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, Қажымұқан көш., 13, Астана, Қазақстан, 010000; email: r.zhanar80@mail.ru , https://orcid.org/0000-0003-0794-906X

  • Румия Тазитдинова, Евразийский национальный университет имени Л.Н. Гумилева

    Тазитдинова Румия Маратовна, «Қоршаған ортаны қорғау саласындағы басқару және инжиниринг» кафедрасының меңгерушісі, Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті, Қажымұқан көш., 13, Астана, Қазақстан, 010000; email: tazitdinova_rm@enu.kz , https://orcid.org/0000-0003-0388-1678

Библиографические ссылки

1. Ahmadi, F., Mohammadkhani, N., & Servati, M. (2022). Halophytes play important role in phytoremediation of salt affected soils in the bed of Urmia Lake, Iran. Scientific Reports, 12, 13741. https://doi.org/10.1038/s41598-022-17769-9 DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-16266-4

2. Ahmadi, M., Khoshgoftarmanesh, A. H., & Afyuni, M. (2022). Phytoremediation potential of halophytes in saline soils under arid conditions. Environmental Science and Pollution Research, 29(18), 26741–26755. https://doi.org/10.1007/s11356-021-17738-5

3. Ali, H., Khan, E., & Sajad, M. A. (2013). Phytoremediation of heavy metals—Concepts and applications. Chemosphere, 91(7), 869–881. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.01.075 DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.01.075

4. Alloway, B. J. (2013). Heavy metals in soils: Trace metals and metalloids in soils and their bioavailability (3rd ed.). Springer. https://doi.org/10.1007/978-94-007-4470-7 DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-007-4470-7

5. Amin, M., Li, Z., & Chen, X. (2020). Heavy metals in industrial soils of China: Spatial distribution and ecological risks. Chemosphere, 248, 126135. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.126135 DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.126135

6. Ashraf, M., Akram, N. A., & Foolad, M. R. (2020). Salinity tolerance mechanisms of plants: A review. Agronomy for Sustainable Development, 40, 11. https://doi.org/10.1007/s13593-020-00612-9

7. Beisenova, R., Rakhymzhan, Z., & Tazitdinova, R. (2020). Comparative characteristics of germination of some halophyte plants in saline soils of Pavlodar Region. Journal of Environmental Management and Tourism, 11(6), 1379–1387. https://doi.org/10.14505/jemt.v11.6(46).10 DOI: https://doi.org/10.14505//jemt.v11.5(45).11

8. Clemens, S. (2019). Metal transport and detoxification in plants. Annual Review of Plant Biology, 70, 303–329. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-050718-100005 DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-050718-100005

9. FAO. (2021). Global map of salt-affected soils. Food and Agriculture Organization of the United Nations. https://www.fao.org

10. FAO & Global Soil Partnership. (2015). Status of the World’s Soil Resources. FAO. https://www.fao.org

11. Flowers, T. J., & Colmer, T. D. (2021). Salinity tolerance in halophytes. New Phytologist, 229(3), 1230–1246. https://doi.org/10.1111/nph.17052 DOI: https://doi.org/10.1111/nph.17052

12. Gill, S. S., & Tuteja, N. (2010). Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants. Plant Physiology and Biochemistry, 48(12), 909–930. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2010.08.016 DOI: https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2010.08.016

13. Glenn, E. P., Brown, J. J., & Blumwald, E. (1999). Salt tolerance and crop potential of halophytes. Critical Reviews in Plant Sciences, 18(2), 227–255. https://doi.org/10.1016/S0735-2689(99)00388-3 DOI: https://doi.org/10.1080/07352689991309207

14. Gupta, B., & Huang, B. (2020). Mechanisms of salinity tolerance in plants: Physiological, biochemical and molecular characterization. Agronomy, 10(6), 859. https://doi.org/10.3390/agronomy10060859 DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy10060859

15. Hasanuzzaman, M., Bhuyan, M. H. M. B., Zulfiqar, F., Raza, A., & Fotopoulos, V. (2020). Reactive oxygen species and antioxidant defense in plants under abiotic stress. Antioxidants, 9(8), 681. https://doi.org/10.3390/antiox9080681 DOI: https://doi.org/10.3390/antiox9080681

16. Hossain, M. A., Kumar, U., Burritt, D. J., Fujita, M., & Mäkelä, P. (2021). Halophytes as a resource for saline agriculture and phytoremediation. Environmental and Experimental Botany, 186, 104407. https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2021.104407 DOI: https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2021.104407

17. Kazhydromet. (2023). Interactive map of soil quality in the Republic of Kazakhstan. National Hydrometeorological Service of Kazakhstan. https://kazhydromet.kz

18. Khalilzadeh, R., Ghorbani, H., & Asadzadeh, F. (2021). The potential of Salicornia europaea for phytoremediation of heavy metals under wastewater irrigation. Chemosphere, 281, 130974. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.130974 DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.130974

19. Khan, M. A., & Weber, D. J. (2008). Ecophysiology of halophytes and their utilization in agriculture. Springer. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-4018-0

20. Lal, R. (2020). Soil carbon sequestration and climate change mitigation. Soil and Tillage Research, 198, 104527. https://doi.org/10.1016/j.still.2019.104527 DOI: https://doi.org/10.1016/j.still.2019.104527

21. Levina, T., & Serikbayeva, A. (2020). Phytoremediation potential of halophyte species in salt affected soils of East Kazakhstan. KazNU Bulletin. Ecology Series, 2(68), 45–52. https://journal.kaznu.kz/index.php/ecology

22. Li, J., Wang, H., & Zhou, M. (2021). Heavy metal contamination around metallurgical plants: Soil pollution assessment. Environmental Research, 195, 110123. https://doi.org/10.1016/j.envres.2021.110123

23. Li, X., Wang, Y., Zhou, Y., & Zhang, H. (2021). Bioavailability and mobility of heavy metals in saline soils. Science of the Total Environment, 755, 142582. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142582

24. Manousaki, E., & Kalogerakis, N. (2011). Halophytes—An emerging trend in phytoremediation. Chemosphere, 83(5), 606–612. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2010.12.067 DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2010.12.067

25. Qadir, M., Quillérou, E., Nangia, V., Murtaza, G., & Noble, A. D. (2014). Economics of salt-induced land degradation and restoration. Natural Resources Forum, 38(4), 282–295. https://doi.org/10.1111/1477-8947.12054 DOI: https://doi.org/10.1111/1477-8947.12054

26. Rajkumar, M., Prasad, M. N. V., & Freitas, H. (2020). Phytoremediation: Potential challenges and future perspectives. Environmental Technology & Innovation, 17, 100596. https://doi.org/10.1016/j.eti.2019.100596 DOI: https://doi.org/10.1016/j.eti.2019.100596

27. Ramazanova, D., Auezova, L., & Zhumanova, K. (2021). Ecological assessment of soil pollution near industrial centers of Ust-Kamenogorsk. Bulletin of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, 2(391), 210–218. https://journals.nauka-nanrk.kz/

28. Rengasamy, P. (2010). Soil processes affecting crop production in salt-affected soils. Functional Plant Biology, 37(7), 613–620. https://doi.org/10.1071/FP09253 DOI: https://doi.org/10.1071/FP09249

29. Rengasamy, P. (2016). Soil salinity: Causes and management. Agricultural Water Management, 173, 117–125. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2015.12.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.agwat.2015.12.001

30. Rozema, J., & Flowers, T. (2008). Ecology of halophytes and saline environments. Functional Plant Biology, 35(7), 563–575. https://doi.org/10.1071/FP08037 DOI: https://doi.org/10.1071/FP08037

31. Tangahu, B. V., Abdullah, S. R. S., Basri, H., Idris, M., Anuar, N., & Mukhlisin, M. (2011). A review on heavy metals removal using phytoremediation. International Journal of Chemical Engineering, 2011, 939161. https://doi.org/10.1155/2011/939161 DOI: https://doi.org/10.1155/2011/939161

32. Ventura, Y., & Sagi, M. (2013). Halophyte domestication for future agriculture. Trends in Plant Science, 18(10), 546–554. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2013.05.004 DOI: https://doi.org/10.1016/j.tplants.2013.05.005

33. Wang, Q., Cui, Y., & Dong, Y. (2021). Salinity effects on soil microbial communities and remediation strategies. Applied Soil Ecology, 165, 103987. https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2021.103987 DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsoil.2021.103987

34. Wicke, B., Sikkema, R., Dornburg, V., & Faaij, A. (2011). Exploring land use changes and the role of palm oil production in Indonesia and Malaysia. Land Use Policy, 28(1), 193–206. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2010.06.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2010.06.001

35. Woszczyk, M., Spychalski, W., & Boluspaeva, L. (2018). Trace metal fractionation in urban industrial soils of Ust-Kamenogorsk, Kazakhstan. Environmental Monitoring and Assessment, 190(6), 362. https://doi.org/10.1007/s10661-018-6695-9 DOI: https://doi.org/10.1007/s10661-018-6733-0

36. Yuan, F., Leng, B., & Wang, B. (2020). Progress in physiological mechanisms of salt excretion in halophytes. Frontiers in Plant Science, 11, 593444. https://doi.org/10.3389/fpls.2020.593444

37. Zhou, Y., Wang, F., Li, X., Liu, Y., & Zhang, H. (2022). Phytoremediation efficiency of Salicornia europaea in highly saline soils. Environmental Science and Pollution Research, 29, 51421–51434. https://doi.org/10.1007/s11356-022-19645-3

38. Zhang, C., Liu, G., Xue, S., Song, Z., & Wang, P. (2018). Heavy metal bioavailability and risk assessment in arid and semi-arid soils. Journal of Soils and Sediments, 18(9), 3081–3092. https://doi.org/10.1007/s11368-018-1996-7

39. Zhang, H., Kim, M. S., Sun, Y., Dowd, S. E., Shi, H., & Paré, P. W. (2008). Soil bacteria confer plant salt tolerance by tissue-specific regulation of the sodium transporter HKT1. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 105(44), 16571–16576. https://doi.org/10.1073/pnas.0808046105 DOI: https://doi.org/10.1094/MPMI-21-6-0737

40. Zhang, L., Wang, J., Bai, Z., & Lv, C. (2019). Halophytes and ecosystem restoration in degraded saline lands. Ecological Engineering, 138, 63–72. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2019.07.013 DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2019.07.013

41. Zhang, M., Wang, S., Wu, F., Yuan, X., & Zhang, Y. (2022). Nature-based solutions for soil degradation and salinization control. Science of the Total Environment, 806, 150674. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150674 DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150674

42. Zhang, X., Liu, J., Huang, H., Chen, Y., & Wang, D. (2021). Mobility and bioavailability of heavy metals in saline soils under different land uses. Science of the Total Environment, 755, 142582. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142582 DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142582

43. Zhang, Y., Li, F., Yang, M., & Wang, J. (2020). Salinity–heavy metal interactions in contaminated soils and implications for phytoremediation. Chemosphere, 243, 125382. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.125382 DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.125382

44. Zhao, F. J., & McGrath, S. P. (2009). Biofortification and phytoremediation. Current Opinion in Plant Biology, 12(3), 373–380. https://doi.org/10.1016/j.pbi.2009.04.005 DOI: https://doi.org/10.1016/j.pbi.2009.04.005

45. Zhao, L., Li, X., Wang, Z., & Zhang, Y. (2020). Strategies for remediation of saline and sodic soils under climate change. Land Degradation & Development, 31(2), 190–203. https://doi.org/10.1002/ldr.3433 DOI: https://doi.org/10.1002/ldr.3433

46. Zhao, S., Liu, J., Banerjee, S., Zhou, N., Zhao, Z., Zhang, K., & Tian, C. (2022). Climate change intensifies soil salinization worldwide. Global Change Biology, 28(4), 1192–1205. https://doi.org/10.1111/gcb.15929 DOI: https://doi.org/10.1111/gcb.15929

47. Zhu, H., Chen, C., & Wang, J. (2020). Phytostabilization of heavy metals in saline soils using halophytes. Journal of Cleaner Production, 252, 119809. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119809 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119809

48. Zhu, J. K. (2016). Abiotic stress signaling and responses in plants. Cell, 167(2), 313–324. https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.08.029 DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.08.029

49. Zhu, Q., Li, Y., Chen, J., & Wang, H. (2021). Long-term assessment of phytoremediation efficiency in heavy metal contaminated soils. Environmental Pollution, 268, 115828. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115828 DOI: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2020.115828

50. Zhu, X., Liu, W., Wang, Y., & Zhang, H. (2023). Phytoremediation performance under combined salinity and metal stress. Environmental Research, 216, 114560. https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.114560 DOI: https://doi.org/10.1016/j.envres.2022.114560

51. Zhu, Y. G., Gillings, M., Simonet, P., Stekel, D., Banwart, S., & Penuelas, J. (2017). Microbial mass movements and the spread of antibiotic resistance. Nature Reviews Microbiology, 15(6), 313–324. https://doi.org/10.1038/nrmicro.2017.26 DOI: https://doi.org/10.1038/nrmicro.2017.26

52. Zörb, C., Geilfus, C. M., & Dietz, K. J. (2019). Salinity and crop yield. Plant Biology, 21(S1), 31–38. https://doi.org/10.1111/plb.12884 DOI: https://doi.org/10.1111/plb.12884

53. Zörb, C., Senbayram, M., & Peiter, E. (2013). Potassium in agriculture – Status and perspectives. Journal of Plant Physiology, 171(9), 656–669. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2013.08.008 DOI: https://doi.org/10.1016/j.jplph.2013.08.008

Том 153, № 1 (2025)

Загрузки

Опубликован

29.12.2025

Выпуск

Том 153 № 1 (2025)

Раздел

Статьи

Лицензия

Copyright (c) 2025 Асанали Кабдулмажитулы, Жанар Рахымжан, Румия Тазитдинова (Автор)

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Как цитировать

Роль галофитных растений в фитотазировании почв, загрязненных тяжелыми металлами и солями: мировой опыт и возможности для Казахстана. (2025). Journal of Ecology and Sustainability, 153(1). https://doi.org/10.32523/c1c0kp74