الاستراتيجيات الزراعية للحد من تراكم الكادميوم في المحاصيل

إعداد: أ.د.عطية الجيار

أستاذ بمعهد بحوث الأراضي والمياه والبيئة بمركز البحوث الزراعية

آثار تلوث الكادميوم (Cd) في المنتجات الزراعية الصالحة للأكل، خاصة في المحاصيل مخاوف في جميع أنحاء العالم بشأن سلامة استهلاك الأغذية. يلخص هذا الاستعراض المعرفة الحالية بالطرق ووجهات النظر المطبقة للحد من تلوث المنتجات الزراعية بالكادميوم.

تابعونا على قناة الفلاح اليوم

تابعونا على صفحة الفلاح اليوم على فيس بوك

تم اختيار الأساليب الزراعية لتعديلات التربة، وإدارة الري، والعوامل الميكروبية، وأنماط المحاصيل بشكل منهجي لتوضيح التطورات والإنجازات في إدارة تلوث المحاصيل. وقد ساهم استخدام تعديلات التربة التقليدية وكذلك المواد النانوية الجديدة في إنتاج محاصيل آمنة في التربة الزراعية الملوثة بالكادميوم. توفر هذه المقالة أداة ملهمة وواعدة للحفاظ على سلامة الأغذية عن طريق تقليل تراكم Cd في المنتجات الزراعية الصالحة للأكل.

أولاً: مقدمة

الكادميوم (Cd) هو معدن ثقيل غير أساسي يتم اكتشافه على نطاق واسع في التربة. تشمل المصادر الرئيسية لتلوث الكادميوم في التربة الزراعية بشكل رئيسي المصادر الصناعية، مثل صناعة الصلب، وحرق النفايات، والمصادر الزراعية للأسمدة الفوسفاتية، والمبيدات الحشرية، وتطبيقات حمأة الصرف الصحي.

أدى الاستخدام المستمر للتربة الزراعية الملوثة Cd إلى تلوث لل Cd في محاصيل الحبوب والفواكه والخضروات والمحاصيل الغذائية الأخرى في السنوات الأخيرة. السمية الأكثر شهرة للاستهلاك الغذائي المطول للكادميوم من خلال الأرز هو مرض إيتاي-إيتاي في اليابان. تشمل التأثيرات السامة الأخرى للتعرض طويل الأمد Cd الفشل الكلوي، وضعف الأعضاء التناسلية، وتلف الجهاز المناعي، وأمراض القلب والأوعية الدموية، وسرطان البروستاتا والمبيض والكلى لدى البشر.

تختلف تراكمات الكادميوم بشكل كبير بين أنواع المحاصيل، على سبيل المثال، بين 0.002 و0.41 ملجم كجم ‑1 وزن جاف للقمح في الولايات المتحدة الأمريكية وهولندا والمملكة المتحدة وكندا، بين 0.012 و0.64 ملجم كجم ‑1 وزن جاف لحبوب الشعير في هولندا، وبين 0.04 و8.2 ملجم كجم −1 للأرز في تايلاند والصين.

بصرف النظر عن الحبوب، تتراوح تركيزات الكادميوم من 0.08 إلى 0.28 ملجم كجم -1 للبقوليات، من 0.07 إلى 0.27 ملجم كجم -1 للعشب، من 0.001 إلى 0.054 ملجم كجم -1 للمكسرات، من تم العثور على 1.20 إلى 1.54 ملجم كجم -1 للخضراوات الجذرية، ومن 0.94 إلى 4.13 ملجم كجم -1 للخضروات الورقية، ومن 0.14 إلى 0.34 ملجم كجم -1 للفواكه في مناطق مختلفة حول العالم ، وبعضها والتي تجاوزت حد الكادميوم الذي اقترحته منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة (الفاو) (0.02 ملجم كجم -1 جم وزن جاف). ولذلك، فمن الأهمية بمكان تطوير أساليب قابلة للتطبيق للحد من تراكم الكادميوم في المنتجات الزراعية الصالحة للأكل للحفاظ على سلامة الأغذية.

تم طرح الحلول الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية لتقليل المخاطر الصحية المحتملة لملوثات الكادميوم في المنتجات الزراعية من التربة الملوثة بالكادميوم. ومع ذلك، كان من الصعب الترويج للاستراتيجيات الفيزيائية والكيميائية التقليدية على نطاق واسع في الأراضي الزراعية بسبب ارتفاع تكاليفها، وارتفاع استهلاكها للطاقة، وبورها على المدى الطويل، والتلوث الثانوي المحتمل؛ توفر هذه الأساليب الزراعية في تقليل الكادميوم حلولاً واعدة للحفاظ على سلامة المحاصيل ضد تلوث الكادميوم. تلخص هذه المقالة بشكل منهجي الأساليب المستخدمة في التخفيف من تلوث الكادميوم في المنتجات الزراعية الصالحة للأكل، والتي توفر مسارًا فعالًا لسلامة الأغذية ضد تلوث الكادميوم.

ثانياً: تعديل التربة لتقليل التوافر الحيوي Cd

تم إجراء أساليب المعالجة التي تتضمن تثبيت الكادميوم في التربة على نطاق واسع للتخفيف من امتصاص الكادميوم للمحاصيل الغذائية. يتم توفير مجموعة متنوعة من التعديلات المعدنية غير السامة في التربة  لتقليل حركة الكادميوم في التربة والتوافر البيولوجي من خلال آليات الامتزاز والترسيب والتعقيد في التربة.

ثالثاً: التعديلات غير العضوية

1ـ الفوسفور (فو)

تبين أن المواد التي تحتوي على الفوسفور هي سلاح ذو حدين للتحكم في الكادميوم في التربة. خفضت مركبات الفوسفات التوافر الحيوي للكادميوم في التربة من خلال آليات مختلفة، أي الامتزاز المباشر للكادميوم بواسطة المواد الكيميائية الفوسفاتية، والامتزاز بواسطة الشحنة السالبة المستحثة بالفوسفور لجزيئات التربة، وترسيب الكادميوم عن طريق تكوين فلز الفوسفات، مثل الكادميوم (H2PO4)2 وCd3( PO4)2 [].. أظهر أن تطبيق نانوهيدروكسيباتيت (nHA) قلل بشكل كبير من قابلية الذوبان في الماء (90٪)، ويمكن الوصول إليه بيولوجيا (16.77–34.66٪)، والمتوفر النباتي (64.6٪) Cd من خلال امتزاز المعادن على سطح NHA وهطول الأمطار المحتوية على Cd.. قد تكون إضافة الفوسفور العالية للغاية (16.000 ملجم كجم -1) في التربة الملوثة بالكادميوم متورطة في هطول الكادميوم (Cd3(PO4)2)، في حين أن التطبيق الميداني المنخفض الموصى به للأسمدة P قد لا يترسب الكادميوم كـ (Cd3(PO4) 2 وCdCO3)، مما يشير إلى تجميد الكادميوم عن طريق الامتزاز بدلاً من الترسيب.

علاوة على ذلك، زادت معالجات P أيضا من الأيونات السالبة الكهربائية، مثل HPO4 2 ‑ وH2PO4 −1، والتي يمكن أن تمتص الكادميوم على مكون جدار الخلية وتقلل أيضًا من إزفاء الكادميوم في الذرة عن طريق الامتزاز والتعقيد والترسيب. يعد تطبيق السوبر فوسفات (SP) في التربة الملوثة بالكادميوم مسؤولاً عن تثبيط انتقال الكادميوم من الجذر إلى البراعم وتقليل محتوى الكادميوم في حبوب القمح من خلال مجمعات الكادميوم ومكونات جدار الخلية.

تعمل بعض مركبات الفوسفات على زيادة قابلية ذوبان الكادميوم من خلال تقليل درجة حموضة التربة. أدت الأسمدة الفوسفاتية (1٪ وزن / وزن) لتطبيقات السوبر فوسفات الثلاثي (TSP) وصخور الفوسفات (PR) في التربة الملوثة إلى زيادة امتصاص الكادميوم بواسطة نباتات الذرة الرفيعة بسبب انخفاض درجة حموضة التربة.

كما أن التركيزات العالية من الكادميوم في الأسمدة TSP وPR تحرر أشكالًا قابلة للذوبان من الكادميوم، وبالتالي زيادة امتصاص الكادميوم في النبات. قد يكون انحلال الكادميوم المترسب والممتص في تربة الجذور هو السبب في ارتفاع تركيز الكادميوم في التربة الجذر وزيادة امتصاص الكادميوم في جذور النباتات. لذلك، يجب أن يتم تطبيق تعديلات وجرعات الفوسفات لمعالجة التربة الملوثة بالكادميوم بعناية وفقًا للخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة.

2ـ الزنك (الزنك)

يعتبر الزنك عنصرا دقيقا أساسيا للعديد من الإنزيمات الحيوية في النباتات. يؤثر الزنك على امتصاص الكادميوم في النبات من خلال التنافس على مواقع الربط على التربة وأسطح الجذور. يمكن أن يدخل الكادميوم إلى الخلايا الجذرية من خلال ناقلات ZIP (بروتين يشبه ناقل الزنك / الحديد المنظم) وإعادة توزيعه داخل النباتات بواسطة ناقلات Zn. تشارك الناقلات من عائلة IRT1 وHMA2 وHMA3 وZIP وNRAMP أيضًا في امتصاص ونقل Zn وCd والأيونات الأخرى في النباتات.

يمكن أن تكون تأثيرات الزنك على تراكم الكادميوم في النباتات إما معادية  أو متآزرة. نشاط الزنك من 10 – 7.6 إلى 10 – 5.2 م يمكن أن يقلل من تركيز الكادميوم في الجذر. أدى استخدام التربة من خلال مياه الري إلى تقليل تراكم الكادميوم في الأنسجة النباتية في البقوليات ومحاصيل الحبوب. يمكن أن يخفف الزنك من امتصاص الكادميوم في أنواع المحاصيل المختلفة القمح، الأرز، الشعير، الذرة، الخردل، الخس، السبانخ، عباد الشمس، والطماطم.

في المقابل، ذكرت العديد من الدراسات التأثير التآزري بين امتصاص المعادن وتراكمها في النباتات وزيادة Cd. ويؤدي تركيز الزنك في الطماطم إلى تراكم الإجهاد التأكسدي، مما يشير إلى تأثيرات تآزرية على معلمات النمو والإجهاد التأكسدي. قد لا تكون تعديلات الزنك فعالة دائما في تقليل امتصاص الكادميوم في النباتات. أظهر أن نقص الزنك في التربة كان له تأثيرات خفيفة على تركيزات Cd فى حبوب القمح. لا يمكن لـ Zn2+ الحر ذو المستويات شبه السامة للنباتات (10 − 7.6 إلى 10 − 6.1) أن يمنع تراكم الكادميوم بواسطة الأرز.

يمكن أن يؤدي تطبيق Zn إلى تقليل امتصاص Cd، وانتقاله، وتراكمه عن طريق تنظيم جينات ناقلة Cd. على سبيل المثال ذكرت أن تطبيقات Zn الورقية قللت من إزاحة Cd الجذرية إلى البراعم عن طريق تقليل تنظيم تعبير TaHMA2 للأوراق، في حين خفضت تطبيقات Zn في التربة تركيزات Cd الجذرية عن طريق تقليل تنظيم تعبير TaLCT1 الجذري.

يمكن لتطبيقات الزنك في التربة (99 كجم – 1 ZnSO4 7H2O) والأوراق (0.36 كجم – 1 ZnSO4 – 7H2O) أن تقلل بشكل فعال من الكادميوم في الحبوب. التطبيق يعتمد على الوقت يمكن لأسمدة الزنك أيضًا أن تقلل من امتصاص الكادميوم وتراكمه في النباتات. أدى استخدام الجير في المرحلة القاعدية مع إضافة الزنك في مرحلة الحراثة إلى انخفاض بنسبة 73% في التوافر النباتي للكادميوم وتقليل امتصاص الكادميوم وتراكمه في الأرز البني. علاوة على ذلك، فإن تقليل نسبة الكادميوم إلى الزنك عن طريق استخدام سماد الزنك في المناطق ذات التلوث العالي بالكادميوم سيكون طريقة مفيدة لتقليل امتصاص الكادميوم وتراكمه في الأجزاء الورقية من النباتات.

انخفاض نسبة الكادميوم: الزنك عن طريق زيادة تركيز الزنك أدى إلى انخفاض كبير في تراكم الكادميوم المتشابك للجذر وانخفاض تحميل ونقل الكادميوم، مع انخفاض تراكم الكادميوم في أوراق الخس. ولوحظ انخفاض امتصاص الكادميوم وتراكمه في البقوليات والفواكه والدرنات والحبوب عندما كانت نسبة الكادميوم إلى الزنك في التربة 1:100.

3ـ الكالسيوم (كاليفورنيا)

الكالسيوم هو أيضا أيون ثنائي التكافؤ له خصائص فيزيائية وكيميائية مماثلة للكادميوم. بشكل عام، يعتبر الكالسيوم منافسا لمواقع امتصاص الكادميوم على أسطح التربة وناقلات أغشية البلازما الجذرية. تشارك العديد من ناقلات/قنوات أيون غشاء البلازما Ca، مثل قنوات الكالسيوم المنشطة بفرط الاستقطاب (HACCs)، وقنوات الكالسيوم المنشطة بإزالة الاستقطاب (DACCs)، وقنوات الكاتيون غير الحساسة للجهد (VICCs) في نقل الكادميوم إلى الخلية الجذرية في أشكال الأيونات والمخلبات المعدنية. بالإضافة إلى ذلك، فقد تبين أن تطبيق Ca على منطقة الجذور يزيد من إمكانات الغشاء لخلية البشرة الجذرية لتقليل امتصاص الكادميوم بواسطة جذور النباتات. لذلك، فإن التطبيق الخارجي لمكملات الكالسيوم في التربة الملوثة بالكادميوم يمكن أن يقلل من كمية الكادميوم المتوفر بيولوجيًا في النباتات.

لوحظ أن Ca يقلل من Apoplast Cd التركيز ولكن ليس تركيز Symplast Cd في جذور Picea abies، والذي يمكن أن يُعزى إلى منافسة Ca وCd في مواقع ربط جدار الخلية. وأفيد أن المنافسة بين أيونات الكادميوم والكالسيوم لناقلات التدفق إلى جذور الأرز منعت النباتات امتصاص الكادميوم في جذور الأرز، مما يشير إلى التأثير الوقائي للكالسيوم على سمية الكادميوم. وقد لوحظ انخفاض في تركيز Cd الجذري لـ Brassica juncea تحت مجموعة Ca + Cd بدلا من Cd وحده. الكالسيوم ببتيد ليس فقط عزز نمو نبات Brassica Campestris ولكنه أظهر أيضا تثبيطا تنافسيا لامتصاص الكادميوم في النباتات.

أدى تطبيق الكالسيوم (من خلال الجير والجبس) إلى زيادة التوافر الحيوي للكادميوم في التربة عن طريق تبادل الكادميوم مع الكالسيوم في مواقع التبادل وإطلاق الكادميوم الحر في محلول التربة، والذي تم إخضاعه لامتصاص النبات. تأثير مكملات الكالسيوم على الكادميوم المتوفر بيولوجيا في التربة يعتمد على الجرعة.

على الرغم من ملاحظة انخفاض كبير مماثل في تراكم الكادميوم في بوهميريا نيفيا تحت علاج 5 ملي مولار من الكالسيوم، إلا أنه تم اكتشاف زيادة كبيرة متناقضة في امتصاص الكادميوم وتراكمه تحت علاج 1 ملي مولار من الكالسيوم ، مما يدعم تأثير الكالسيوم المعتمد على الجرعة على امتصاص الكادميوم.

في النباتات. كان قمع تراكم الكادميوم بواسطة مكملات الكالسيوم كبيرًا عند 2-3 مم ؛ وصل القمع إلى ذروته عندما كان تركيز الكالسيوم عند 5 ملم. ولوحظت انخفاضات مماثلة في امتصاص الكادميوم وتراكمه في جذور القمح وفول الصويا عند تركيزات الكالسيوم البالغة 1 ملم و10 ملم.

4ـ السيليكون (Si)

يعد Si عنصرا غير أساسي ولكنه مفيد لنمو النبات، خاصة بالنسبة للنباتات المزروعة تحت معادن ثقيلة، مثل الكادميوم، في بيئة مجهدة. يؤدي تطبيق Si في التربة إلى تقليل الكادميوم القابل للذوبان في الماء ويقلل من توفر الكادميوم للنباتات عن طريق زيادة الرقم الهيدروجيني لتحقيق تجميد الكادميوم. أدت مكملات 400 مجم كجم -1 سي مقابل 20 أو 40 مجم كجم -1 معالجات الكادميوم إلى زيادة درجة حموضة التربة بشكل ملحوظ وتقليل توافر الكادميوم في التربة بنسبة 92% و98% على التوالي. ومع ذلك، فقد أشارت بعض الدراسات إلى أن تأثيرات Si على تقليل الكادميوم تعتمد بشكل أساسي على أنواع المعادن في التربة بدلاً من الرقم الهيدروجيني للتربة.

على سبيل المثال، أدت معالجة سيليكات الكالسيوم في التربة الملوثة بالكادميوم إلى خفض تركيز الكادميوم في براعم الذرة دون زيادة الرقم الهيدروجيني للتربة. Si هو مكون هيكلي لجدار الخلية، وترسب Si في البشرة الداخلية الجذرية المحيطة يمنع جزئيًا تدفق الأبوبلاست ويقيد نقل الكادميوم.أدى تطبيق Si بمفرده أو بالاشتراك مع السيلينيوم (Se) إلى تقليل تركيز الكادميوم بشكل ملحوظ عن طريق زيادة امتصاص الكادميوم على جدار الخلية وتقييد انتقال الكادميوم من الجذر إلى البراعم، مما خفض تركيز الكادميوم في براعم الملفوف الصيني.

حفز تطبيق Si تطور صفائح السوبرين، وشرائط Casparian، وأنسجة الأوعية الدموية الجذرية، مما أدى إلى انخفاض كبير في تركيز Cd المتشابك لـ براعم الذرة. لاستكشاف التدفقات الخلوية للكادميوم، تم تعريض خلية تعليق الأرز والخلية الجذرية لعلاجات الكادميوم والسيليكون. اكتشف الباحثون أنه في مركب السيليكون العضوي المرتبط بالجدار، تراكمت غالبية Si في جدران الخلايا.. لقد وجد أن الشكل المرتبط بالهيميسيلولوز من Si مع الشحنة السالبة هي المسؤولة عن تقليل تراكم الكادميوم في خلايا الأرز من خلال آلية تركيب الكادميوم (مصفوفة سي هيمسلولوز) والترسيب المشترك.

علاوة على ذلك، أدى التطبيق الخارجي لـ Si إلى قمع امتصاص الكادميوم وتراكمه في النباتات عبر آلية مضادات الأكسدة التي يسببها Si وتحسين نمو النبات وخصائص التمثيل الضوئي عن طريق تقليل تلف أنواع الأكسجين التفاعلية ROS)]. يُعزى أيضًا التخفيف من تراكم Cd بوساطة Si إلى دوره في تغيير التعبير الجيني. يرتبط امتصاص الكادميوم وتراكمه بتخفيض تنظيم ناقل الكادميوم (OsNRAMP5 وOsHMA2) عن طريق معالجة السيليكون ويرتبط بتقسيم Cd الفراغي الذي يحركه الفيتوشيلاتين في جذور الأرز. تقليل التنظيم تعد بروتينات LCT1 وHMA2 وNRAMP5 وتنظيم بروتينات PCS1 وIRT1 مسؤولة أيضًا عن تقليل امتصاص الكادميوم في القمح والأرز بعد إضافة Si.

5ـ المواد الجيرية

تم استخدام مادة التجيير في التربة لتقليل امتصاص النبات للكادميوم عن طريق رفع درجة حموضة التربة. يمكن لمواد الجير، بما في ذلك كربونات الكالسيوم (CaCO3)، وهيدروكسيد الكالسيوم (Ca(OH)2)، وأكسيد الكالسيوم (CaO) الدولوميت [CaMg(CO3)2]، والخبث (CaSiO3) [126,127] أن تخفف بشكل فعال من تحمض التربة وتقليل الكادميوم و توافرة في التربة، وتختلف في قدرتها على تحييد الأحماض.

انخفض تركيز الكادميوم في حبوب الأرز، والخس، والبازلاء، والفجل، ودرنات البطاطس، وقش الشوفان، وعشب الريج  جنبا إلى جنب مع زيادة درجة حموضة التربة عن طريق مادة الجير. يمكن أن يؤدي تطبيق مواد الجير في التربة الملوثة إلى زيادة درجة حموضة التربة بشكل كبير بسبب إطلاق أيونات الهيدروكسيل بعد التحلل المائي لكربونات الكالسيوم.

يؤدي ارتفاع الرقم الهيدروجيني الناتج عن التكلس إلى تكوين Cd2+ لـ CdOH+، مما يؤدي إلى تقارب قوي لمواقع امتصاص التربة مقارنةً بـ Cd2+. علاوة على ذلك، فإن التجيير يعزز ترسيب الكادميوم في شكل كربونات وفوسفات وهيدروكسيدات وأكسيدات عند درجة حموضة أعلى للتربة ويقلل من حركة الكادميوم المتوفر في التربة الملوثة.

مع ذلك، فإن التجيير ليس فعالًا دائمًا في تقليل امتصاص الكادميوم في النباتات. وقد لوحظت آثار قليلة للتجير في امتصاص الكادميوم للنباتات. لذلك، فإن فعالية التجيير في تقليل امتصاص الكادميوم يمكن أن تختلف اعتمادا على نوع تعديل التجيير والتربة والمعادن وأنواع المحاصيل. إن فهم الأسباب التي تؤثر على فعالية التجيير في التربة أمر ضروري لتطبيقه في السيطرة على تلوث الكادميوم في التربة.

6ـ نتروجين

يتواجد معدن النيتروجين (N) بكمية منخفضة في التربة الملوثة بالمعادن الثقيلة. قد يُعزى انخفاض محتوى النيتروجين في التربة إلى انخفاض النيتروجين المرتبط بإجهاد Cd. عادة ما يتم تطبيق الأسمدة النيتروجينية في التربة مثل الأمونيوم (NH4 +) والنترات (NO3)، أو اليوريا لتعزيز نمو النبات واستخلاص الملوثات النباتية في التربة الملوثة.

تزيد مكملات N من تحمل Cd في النباتات عن طريق تعزيز عملية التمثيل الضوئي. وجد أن التعديل N في التربة زاد من عملية التمثيل الضوئي لقدرة عباد الشمس على زيادة نشاط الريبولوز 1،5-ثنائي فوسفات كربوكسيلاز (روبيسكو) ومحتوى البروتين القابل للذوبان. إن إضافة الأسمدة المعدنية الأساسية (N، P، K، وFe) في التربة يمكن أن يخفف من التأثيرات المثبطة للكادميوم والرصاص والنيكل والزئبق في النباتات. يعتمد التخفيف من سمية الكادميوم عن طريق استخدام الأسمدة N أيضا على مصدر N. هناك فرق كبير بين أشكال N في امتصاص Cd وN.

أدى تطبيق NH42SO4 في التربة إلى تقليل الكادميوم وزيادة امتصاص النيتروجين في أوراق الأرز مقارنة بتطبيق Ca(NO3)2 وNH4NO3، مما يشير إلى وجود تأثير عدائي جزئي بين NH4 + -N وCd وتأثير تآزري بين NO3 ≥ – – ن والكادميوم. قد تزيد مكملات NO3 من إنتاج الأحماض العضوية وتعزز الكادميوم عبر الخشب من خلال أشكال معقدة من الأحماض العضوية. كشفت العديد من الدراسات الأخرى أيضًا أن الأسمدة N في شكل NH4 + في التربة تزيد من امتصاص الكادميوم عن طريق تحمض الريزوسفير وإفراز بروتون الخلايا الجذرية في نباتات عباد الشمس.

علاوة على ذلك، وجد أن المكملات التي تحتوي على NO3 – تعزز استخلاص الكادميوم والزنك بواسطة Noccaea (Thlaspi) caerulescens. يمكن أن تكون زيادة إنتاج الكتلة الحيوية من خلال تعزيز نشاط التمثيل الضوئي تحت استخدام الأسمدة N سببا آخر للتخفيف من سمية الكادميوم الناجم عن N. أدى تطبيق الأسمدة N إلى تخفيف سمية الكادميوم في السيدوم من خلال تعزيز تخليق الكلوروفيل والإنزيمات المضادة للأكسدة من SOD والكاتلاز والبيروكسيديز. علاوة على ذلك، تباينت استجابة النبات لإمدادات النيتروجين مع الأنماط الجينية تحت ضغط الكادميوم، حيث تراكمت لدى Milyang 46 كمية أكبر من الكادميوم مقارنة بـ Zhenshan 97B في وجود تطبيق N.

7ـ البوتاسيوم (ك)

تقلل معادن البوتاسيوم (K) من تكوين ROS أثناء عملية التمثيل الضوئي وتمنع تنشيط أوكسيديز NADPH الذي يولد جذري الأكسجين في النباتات تحت ظروف الضغط.. وجد أن الإمداد الأمثل بـ K قلل من التأثير المثبط للكادميوم في نباتات الخردل من خلال تعزيز أنشطة الإنزيم المضاد للأكسدة وتقليل محتوى H2O2 وبيروكسيد الدهون. وقد لوحظ انخفاض مماثل في الكادميوم في شتلات الأرز بسبب زيادة أنشطة الإنزيم المضاد للأكسدة عن طريق معادن K المطبقة خارجيا.

على غرار N، تباينت تأثيرات تخفيف سمية Cd لتطبيق K بين تكوينات K. أظهرت تأثيرات تفاضلية لأشكال K على تراكم الكادميوم، من بينها النباتات التي تغذيها KCl وK2SO4 كان لها امتصاص عالي للكادميوم مقارنة بـ KNO3. أدت إضافة 0 إلى 55 ملجم كجم–1 من معادن البوتاسيوم في التربة إلى انخفاض بنسبة 60-90% في تركيز الكادميوم في النباتات التي تتغذى على كلوريد البوتاسيوم وK2SO4، بينما يعمل تطبيق KNO3 بشكل أساسي في الحفاظ على الكتلة الجافة لجذور النباتات وبراعمها. في الختام، يمكن تحقيق انخفاض سمية الكادميوم مع النمو والإنتاجية الفعالة عن طريق اختيار الأشكال المناسبة من N وK، والنمط الجيني المناسب.

8ـ حديد/منغنيز (Fe/Mn)

تعتبر أكاسيد الحديد والمنغنيز من مكونات التربة الطبيعية. تعد أحجام الجسيمات الصغيرة والمساحات السطحية شديدة التفاعل والذوبان المنخفض تحت متوسط درجة حموضة التربة من الخصائص المهمة التي تجعل أكاسيد الحديد والمنجنيز مناسبة لتثبيت وامتصاص التربة المتنوعة الملوثات.

يعتبر الترسيب المشترك، وتكوين مجمعات السطح الداخلي، والامتصاص النوعي من الآليات المنتشرة في كل مكان لتثبيت ملوثات التربة من خلال أكاسيد المعادن. تؤثر تفاعلات الأكسدة والاختزال لأكاسيد الحديد في جذور النبات على التوافر البيولوجي للتربة Cd.

توفر أكاسيد الحديد قدرات مكثفة لامتصاص الكادميوم وتثبيته في التربة. إن تطبيق الحديد صفر التكافؤ  في التربة الملوثة بالكادميوم يقلل بشكل كبير من الكادميوم المتوفر حيوياً في نباتات الأرز دون آثار سامة على نمو النبات. إن إطلاق أكسدة O2 في التربة، وأكسدة Fe2+ إلى Fe3+ مع أكسيد الحديد أو هيدروكسيد على منطقة سطح الجذر هي الآليات الشائعة لتكوين لوحة Fe على سطح الجذر.

يمكن للوحة الحديد أن تمتص وتعزل أيونات الكادميوم على أسطح الجذور وتمنع امتصاص الكادميوم بواسطة نباتات الأرز. أنواع مختلفة من أسمدة الحديد وقد أحدثت طرق التطبيق تأثيرات مختلفة على امتصاص الكادميوم وتراكمه في النباتات. أدى استخدام سماد EDTA-Na2Fe في التربة إلى انخفاض ملحوظ في تركيز الكادميوم في الجذور والبراعم وحبوب الأرز، بينما لوحظت زيادة في تركيزات الكادميوم في الجذور والبراعم عند الاستخدام الورقي لأسمدة FeSO4 وEDTA-Na2Fe.

كانت أكاسيد المنغنيز مواد ماصة فعالة للكادميوم والرصاص والكوبالت والزنك والنحاس. تم تطبيق أكسيد المنغنيز المائي في التربة الملوثة ونجح في تثبيت الكادميوم والزنك. بيرنيسايت، تودوروكيت، كريبتوملان، المنغنيت، والبيرولوسيت هي أكاسيد المنغنيز التي تحدث بشكل شائع في بيئة التربة. كان امتزاز المعدن من خلال أكاسيد المنغنيز في شكل كاتيونات الهيدروكسيل مسؤولاً عن أعلى قدرة امتصاص للمعادن بواسطة البرنسيت. بالإضافة إلى ذلك، فإن العلاقة العدائية بين الكادميوم والمنجنيز تعتمد على آلية تنافسية لنفس الناقل الغشائي بين الكادميوم والمنجنيز.

رابعاً: التعديلات العضوية

1ـ الفحم الحيوي

الفحم الحيوي عبارة عن تعديل للتربة تم الحصول عليه من التركيب الحراري للمواد العضوية في ظل ظروف محدودة الأكسجين. نظرًا لخصائصه الفيزيائية والكيميائية، بما في ذلك البنية المسامية، وحجم الجسيمات الكبيرة، ودرجة الحموضة العالية، وقدرة التبادل الكاتيوني (CEC)، والمحتوى العالي من الكربون، والمجموعات الوظيفية النشطة، فإن تعديلات الفحم الحيوي لا تقلل فقط من التوافر الحيوي للمعادن الثقيلة، مثل الكادميوم. في التربة، ولكن أيضا يقلل من امتصاص النبات للمعادن الثقيلة من خلال هطول الأمطار، وتبادل الكاتيونات. يعتمد تثبيت الكادميوم بواسطة الفحم الحيوي إلى حد كبير على حالة التربة ونوع الفحم الحيوي المستخدم.

أبلغ عن انخفاض بنسبة تزيد عن 63٪ في التوافر البيولوجي للكادميوم بعد تطبيق ثلاثة أنواع مختلفة من الفحم الحيوي المشتق من (الأرز والقمح وقش الذرة) في التربة الملوثة بالكادميوم.. وجد انخفاضًا بنسبة 25.35-61.90%، و46.97-72.90%، و24.17-48.87% في الكادميوم في التربة الصفراء، والتربة الأرجوانية، وتربة الأرز بعد تطبيق 1%، و3%، و5% من الفحم الحيوي للخنازير المنتج عند 450 درجة مئوية. كانت الآليات السائدة هي التبادل الأيوني، وعمل الروابط، والترسيب على سطح الفحم الحيوي.

حقق الفحم الحيوي لقش القمح الذي تم تحليله حراريا عند درجة حرارة 550 مئوية انخفاضًا بنسبة 70.9 و64.8 و60.9% في التوافر الحيوي للكادميوم خلال تجربة ميدانية مدتها ثلاث سنوات. قد يعتمد تثبيت الكادميوم عن طريق الامتصاص على معادن الطين والترسيب بالكربونات على تقليل درجة حموضة التربة.

علاوة على ذلك، تم تكثيف الطبقات المعدنية العضوية المتكونة على أسطح الفحم الحيوي مع زيادة الكادميوم المجمد بمرور الوقت. أظهر أن الفحم الحيوي المشتق من القمامة والذي يتم إنتاجه عند درجة حرارة منخفضة (<500 درجة مئوية) هو أكثر كفاءة في تثبيت المعادن الثقيلة في التربة. وبناء على ذلك، فإن تجميد المعادن الثقيلة يعزى بشكل رئيسي إلى الخواص الفيزيائية والكيميائية للفحم الحيوي، وخاصة المجموعات الوظيفية ومساحة السطح. تعد المجموعة الوظيفية الموجودة على سطح الفحم الحيوي أكثر كفاءة في ربط المعادن لشل حركة الملوثات العضوية وغير العضوية من التربة.

الفحم الحيوي المشتق من بذور القطن يتم تحليله حراريا عند درجة حرارة منخفضة (350 درجة مئوية) تحتوي على مجموعات وظيفية عالية مما يؤدي إلى انخفاض التوافر الحيوي للنحاس والنيكل والكادميوم والرصاص في التربة. علاوة على ذلك، في دراسات متعددة، تم سحق الفحم الحيوي إلى حجم جسيمات أقل وزيادة مساحة السطح وقدرة الامتصاص.

كشفت أن الفحم الحيوي لحفنة الفاكهة  الذي تم إنتاجه عند درجة حرارة 250 مئوية مع حجم جسيم أقل من 50 مم يمارس قدرات امتصاص أعلى للكادميوم والرصاص من الفحم الحيوي بحجم جسيم أكبر، والذي كان بسبب مناطق تعرض المسام الداخلية. والمجموعات الوظيفية. على الرغم من هذه الفوائد، فإن تكلفة وكفاءة الفحم الحيوي تعتبر من القضايا الحاسمة لتحسين ممارساته.

2ـ السماد

في السماد، تتحلل الكائنات الحية الدقيقة وأنشطة الإنزيمات وتحول النفايات العضوية (بقايا الحيوانات/النباتات، وحمأة الصرف الصحي، والنفايات الصلبة البلدية) إلى ثاني أكسيد الكربون، والماء، والأيونات المعدنية، والمواد الدبالية من خلال مراحل متوسطة الحجم، ومحبة للحرارة، ومراحل النضج. يعزز السماد مثل حمض الهيوميك والأيونات المعدنية والكائنات الحية الدقيقة بشكل كبير تثبيت المعادن الثقيلة في التربة الزراعية ويقلل من المخاطر البيئية للمعادن الثقيلة. يعتبر السماد الناتج من النفايات الخضراء (أوراق الأشجار واللحاء وعشب الحديقة والأعشاب والفطر) بمثابة تعديلات مثالية للتربة بسبب ارتفاع مستويات الكربون والنيتروجين وانخفاض محتويات المعادن الثقيلة.

يقلل سماد الحشائش الخضراء من امتصاص الرصاص والكادميوم والنحاس بنسبة 22 و55 و20% على التوالي في تربة الأرز الملوثة. تعتبر مجموعات الهيدروكسيل والفينول في المركبات الدبالية هي الروابط السائدة للمعادن الثقيلة. أثبت أن المجموعات الوظيفية الهيدروكسيل والكربوكسيل والكربونيل والفينيل على أسطح السماد المشتقة من Myriophyllum spicatum، كانت مواقع ربط نشطة للمعادن الثقيلة وشل حركة الرصاص والنحاس والكادميوم والنيكل والزنك في التربة الزراعية. انخفضت تركيزات الكادميوم والنحاس المتاحة في التربة الطميية الطينية من 0.057 إلى 0.005 ومن 2.20 إلى 1.90 ملجم كجم -1، على التوالي، بعد معالجتها بالسماد المشتق من الفطر.

أن الكادميوم والزنك ظهرا في المقام الأول على أنهما قابلان للتبادل في التربة المعدلة بالسماد وفقا لقدرتهما على تبادل الكاتيون. أدى تطبيق السماد المشتق من نفايات ما بعد الحصاد الزراعية إلى تقليل قابلية ذوبان وحركة الكادميوم (خاصة في التربة الجافة) والنيكل (في كلا التربتين).

يؤدي تطبيق السماد المشتق من النباتات والفحم الحيوي إلى تحسين كفاءة تجميد السماد. أظهر أن تطبيق سماد النفايات الخضراء في الحديقة مع الفحم الحيوي لرقاقة خشب الحور كان قادرا على تقليل تركيزات الكادميوم والزنك المتاحة في التربة.

3ـ النفايات الحيوانية/السماد

تُستخدم النفايات الحيوانية، مثل روث الدجاج/فضلات الدجاج، وروث البقر، وروث الخنزير بشكل شائع كأسمدة في التربة الزراعية بسبب محتواها الغذائي الوفير. شاركت بعض النفايات الحيوانية في تثبيت المعادن الثقيلة في التربة وتحسين خصوبة التربة. ثبت أن استخدام روث البقر في التربة الملوثة بمعدلات أقل (<54 طن هكتار) يقلل من توافر الكادميوم، بينما بمعدلات أعلى (> 108 طن هكتار) فإنه يعزز التوافر النباتي للكادميوم بسبب تكوين معدن قابل للذوبان.

لاحظ أن استخدام سماد الدجاج في التربة الملوثة بالكادميوم قلل من رشح الكادميوم بنسبة 63.1% مع سماد البقر وبنسبة 72.9% مع دقيق العظام. بالإضافة إلى ذلك، أدى روث المزرعة وروث الخنازير وروث البقر إلى تقليل انتقال الكادميوم وتراكمه في الأرز عن طريق تقليل جزء الكادميوم القابل للتبديل ولكن زيادة الأجزاء المرتبطة بالكربونات والأكسيد والمواد العضوية. تقلل هذه الأسمدة بشكل فعال من التوافر الحيوي للكادميوم عن طريق زيادة درجة حموضة التربة وتقليل وتحويل الكادميوم إلى أجزاء أكثر استقرارا.

علاوة على ذلك، يرتبط إدخال مسببات الأمراض والمضادات الحيوية والملوثات الثانوية بتطبيقات التربة والسماد الحيواني. هناك حلان للتغلب على هذه المشكلات هما (1) زيادة التحلل الحيوي للملوثات في السماد أثناء المرحلة المحبة للحرارة و(2) تحويل السماد إلى فحم حيوي يحتوي على ملوثات عضوية وميكروبية متحللة وشل حركة العناصر غير الضرورية في السماد عن طريق التحليل الحراري عند درجات حرارة أعلى (> 700) ج). ومن ثم، يمكن استخدام السماد الحيواني في التربة الملوثة كمصدر للعناصر الغذائية لنمو المحاصيل.

في الوقت الحاضر، تظهر العديد من التعديلات العضوية وغير العضوية ثباتا فعالا في تخميل الكادميوم في التربة الزراعية. ومع ذلك، فإن تطبيقها محدود بسبب العديد من المشاكل. أدت التكاليف الإضافية وأعباء العمل إلى الحد من تطبيق تعديلات التربة لتقليل توافر Cd في التربة.

تظهر نفس تعديلات الكادميوم تأثيرات التخميل الكادميوم المتباينة على التربة ذات الخصائص الفيزيائية والكيميائية المختلفة. ينبغي إجراء تقييم حالة التربة وحساب التكلفة قبل تطبيق التربة تعديلات Cd. علاوة على ذلك، فإن تطبيق تعديلات التربة قد يؤدي إلى تأثيرات طويلة المدى على ظروف التربة مثل الرقم الهيدروجيني والمسامية والخصوبة، مما قد يؤثر على القدرة الإنتاجية للتربة الزراعية. لذلك، تعد تعديلات التربة التي تجمع بين تخميل Cd في التربة وتحسين الخصوبة واعدة للتطبيق الزراعي.

رابعاً: إدارة الري لتقليل امتصاص الكادميوم

تتضمن إدارة المياه أساليب واعدة ويمكن التحكم فيها وصديقة للبيئة لتقليل التوافر الحيوي للكادميوم وامتصاصه  بواسطة المحاصيل، مثل الأرز، من التربة . في ظل ظروف الفيضانات، تم تحقيق انخفاض إمكانات الأكسدة والاختزال (Eh) وارتفاع الرقم الهيدروجيني لتقليل التوافر الحيوي للكادميوم في التربة.

عند مستوى منخفض من Eh، سوف يرتبط Cd بالتربة مع كبريت التربة (S) لتكوين مركب Cd-S للحفاظ على ذوبان منخفض. أدت حالة الفيضان إلى تقليل امتصاص التربة لـ Cd في الأرز عن طريق تكوين مركب Cd غير قابل للذوبان مع S. وبالمثل، تشير العديد من الدراسات التي أجريت على الأرز المزروع في تربة الأرز في ظل أنظمة مائية مختلفة ومراحل نمو مختلفة إلى أن انخفاض مستوى Eh ودرجة الحموضة في التربة يشارك في تخفيف امتصاص الكادميوم في الأرز.

علاوة على ذلك، يؤدي فقدان الأكسجين الشعاعي (ROL) من الجذر إلى تكوين لوحة Fe على أسطح الجذر تحت معالجة الري بالفيضانات، مما يؤثر على التربة Eh ودرجة الحموضة في منطقة الجذور، ويؤثر على التوافر البيولوجي للتربة Cd وانتقالها. تعمل الظروف اللاهوائية المرتبطة بمعالجة الري بالفيضانات على تعزيز مسامية الجذور، وتؤدي إلى ارتفاع معدلات ROL من السبانخ المائية  وجذور الأرز، مما يؤدي إلى تخفيف تراكم الكادميوم في الأجزاء الصالحة للأكل من هذه المحاصيل.

من المثير للاهتمام أن تأثيرات التخفيف من الكادميوم كانت تعتمد على الصنف، أي انخفاض الكادميوم ويُظهر صنف الأرز المتراكم مستويات أعلى من ROL ومجموعة أعلى من الكادميوم مع Fe مقارنة بالصنف المتراكم المرتفع للكادميوم في ظل نظام غمرته الفيضانات. علاوة على ذلك، فإن التطبيق المشترك للفيضانات المستمرة مع تعديلات التربة قلل بشكل كبير من التوافر الحيوي للكادميوم عن طريق تغيير الأشكال الكيميائية للكادميوم في التربة.

كما تم توثيق انخفاض محتويات الكادميوم في حبوب الأرز عن طريق الري المتقطع. علاوة على ذلك، تعد مرحلة النبات في وقت الري أيضا عاملا حاسما في تقليل امتصاص وتراكم الكادميوم. أدى الري بالغمر قبل مرحلة العقد إلى تقليل امتصاص الكادميوم في الأرز بشكل كبير. يمكن تقييد التوافر الحيوي للكادميوم عن طريق الغمر المستمر في مرحلة الحراثة الكاملة والري بالغمر خلال مرحلة تكاثر الأرز فعال في تخفيف تركيز الكادميوم في نباتات الأرز. بالإضافة إلى ذلك، يؤثر أنيون الملح الموجود في مياه الري أيضًا على محتوى الكادميوم في النباتات.

أن مستويات كلوريد الصوديوم المحسنة في مياه الري أثرت على امتصاص النباتات للكادميوم من خلال تركيبة أيون الكلور والكادميوم (CdCln 2 −n) في محلول التربة. تقلل شحنة الكادميوم المنخفضة في تركيبة الكلور – الكادميوم من امتصاص الكادميوم وتعزز امتصاص الكادميوم في النباتات إما من خلال الامتصاص المباشر لمركب أيون الكادميوم أو من خلال انتشار الكادميوم في الأبوبلاست الجذري.

خامساً: تأثير نمط المحاصيل البينية وتناوب المحاصيل على تلوث المحصول بالكادميوم

إن زراعة المحاصيل البينية وتناوب المحاصيل هي أنظمة زراعية تقليدية تسمح بأقصى قدر من الاستخدام للضوء والحرارة والمياه وموارد التربة لتحسين جوهر نظام الزراعة التقليدية. كما انها تقدم مساهمات كبيرة لمعالجة التربة الملوثة بالمعادن الثقيلة وإنتاج المحاصيل الآمنة.

1ـ زراعة المحاصيل

الزراعة البينية هي نظام زراعي تقليدي يتمتع بتوافر حيوي عالي للمغذيات للنباتات، ويحسن الوظائف البيئية، وينظم بيئة الجذور، ويغير تكوين الأحماض العضوية التي تفرزها الجذور وملامحها. تساهم هذه الخصائص في تنظيم جزء الكادميوم في النباتات المزروعة بين المحاصيل وانخفاض امتصاص الكادميوم.

يتم تغيير مورفولوجيا الجذر ونشاطه في ظل التفاعلات البينية. تميل جذور المتراكمات المعدنية المفرطة إلى النمو نحو التلوث بالتلوث المعدني بينما يمكن لجذر المحاصيل أن يقلل من تراكم المعادن الثقيلة في التربة.

يعتبر Thlaspi caerulescens تراكما قويا للزنك والكادميوم، وتشكل جذره مناسبا لزيادة تراكم المعادن الثقيلة. إن التداخل بين شتلات الباذنجان ونوعين من أنواع Solanum شديدة التراكم من الكادميوم (S. nigrum و Solanum photeinocarpum) يقلل من امتصاص الكادميوم ويعزز أنشطة الإنزيم المضاد للأكسدة في شتلات الباذنجان من خلال المحاصيل البينية.

بالإضافة إلى ذلك، يؤثر الحمض العضوي الموجود في محلول التربة بشكل كبير على امتصاص وامتزاز أيونات المعادن الثقيلة من خلال الرقم الهيدروجيني للتربة؛ بالمقارنة مع الأحماض العضوية الأخرى، يمكن أن يزيد حامض الستريك من توافر الكادميوم في التربة عند درجة حموضة 5-6.

يُعزى محتوى الكادميوم الأقل بكثير في محصول العنب المتداخل مع مراكمات الكادميوم المزروعة المختلفة (عباد الشمس، وكوزموس الكبريت، وكوزموس الحديقة، وبلسم الحديقة) جزئيًا إلى ارتفاع درجة حموضة التربة، مما يشير إلى إطلاق حمض عضوي وإفرازات جذرية أخرى من النباتات المزروعة. مقارنة مع زراعة العنب الأحادية.

أبلغ أيضا عن زيادة في درجة حموضة التربة وقابلية ذوبان المركبات العضوية بسبب الذرة المتداخلة عن طريق توفير المزيد من الزنك والكادميوم القابل للذوبان في المتراكم المفرط Sedum alfredii. كان تأثير الزراعة البينية على امتصاص محصول الكادميوم يعتمد على الأنواع المزروعة. ولوحظ وجود تركيز أعلى من الكادميوم الورقي (5.05 ملجم كجم -1) في الذرة المزروعة مع البقوليات مقارنة بتلك المزروعة مع غير البقوليات (2.42 ملجم كجم -1). وبالمثل، تم العثور أيضًا على امتصاص أعلى للكادميوم في المحاصيل الأخرى المتداخلة مع البقوليات.

2ـ تناوب المحاصيل

يعد تناوب المحاصيل أسلوبا واعدا يستخدم لتحسين خصوبة التربة وإنتاجية المحاصيل وتحمل المعادن الثقيلة. في نظام دورة المحاصيل، يؤدي الاستخلاص النباتي للكادميوم بواسطة صنف أرز عالي التراكم للكادميوم إلى تقليل محتوى الكادميوم في حبوب الصويا والأرز المتعاقبة في تربة الأرز الملوثة بالكادميوم.

يؤدي تناوب المحاصيل باستخدام البذور الزيتية التي تحتوي على نسبة عالية من الكادميوم (Brassicacamestris) إلى تقليل تركيز الكادميوم بشكل كبير في حبوب الأرز اللاحقة والملفوف الصيني. لا يؤثر إفراز جذور النبات على درجة حموضة التربة فحسب، بل يؤثر أيضًا على توفر الكادميوم في التربة. وهكذا، فإن نبات اللفت ذو البذور الزيتية لا يستخرج الكادميوم من التربة عن طريق تغيير بيئته فحسب، بل يؤثر أيضا على محتويات الكادميوم في المحاصيل المتعاقبة.

عندما تتم زراعة محاصيل البذور الزيتية سريعة النمو ذات الأهمية الاقتصادية والتي لا تستخدم في الغذاء في أنظمة تناوب مختلفة، مثل بذور اللفت الزيتية – عباد الشمس، والبذور الزيتية – الفول السوداني، والبذور الزيتية – السمسم، تكون كفاءة إزالة الكادميوم 458.6، 285.7، و134.5 جرام هكتار -1، على التوالي، من التربة الملوثة. تتوافق تركيزات الكادميوم في زيوت البذور لجميع المحاصيل مع المعايير الصينية (50.05 ملجم كجم -1 وزن جاف)، مما يشير إلى إمكانية استخدامها لإنتاج وقود الديزل الحيوي والوقود الحيوي.

يمكن أن يؤدي التطبيق المشترك لدورة المحاصيل مع التعديلات الأخرى إلى زيادة كفاءة تقليل Cd المتوفر بيولوجيا في التربة. إن دوران Sedum alfredii المفرط مع Cd منخفضة من السبانخ المائية والملفوف الصيني مع ميكروبات إزالة النتروجين وتخصيب ثاني أكسيد الكربون وإدارة المياه وبقايا التخمير يزيد بشكل كبير من امتصاص الكتلة الحيوية والكادميوم لـ S. alfredii ويقلل تركيزات الكادميوم والنترات في السبانخ المائية والملفوف الصيني.

يعتبر استخدام سماد ثاني أكسيد الكربون مسؤولا عن زيادة إفراز الجذور وانخفاض درجة حموضة التربة، مما يزيد من التوافر الحيوي للكادميوم في منطقة جذور. أدى تناوب بذور الخيار والبطاطا الحلوة والبذور الزيتية في التربة الزراعية الملوثة إلى انخفاض تركيزات الكادميوم والرصاص في جميع المحاصيل الثلاثة مع زيادة جرعات الفحم الحيوي في تجربة ميدانية مدتها عام واحد. يؤدي تطبيق الفحم الحيوي مع دورة المحاصيل إلى تغيير الخواص الفيزيائية والكيميائية للتربة لتقليل تركيز الكادميوم المتوفر بيولوجيًا عن طريق زيادة الرقم الهيدروجيني وCEC وDOC للتربة.

بالمثل، أظهرت العديد من الدراسات الأخرى حول الاستخدام المشترك لدورة المحاصيل واستخدام الأسمدة تأثيرات ملحوظة على إدارة التلوث بالمعادن الثقيلة. في الختام، على الرغم من الإمكانات الهائلة للزراعة البينية وتناوب المحاصيل، هناك العديد منها يجب معالجة المشكلات من أجل تطبيق أوسع للمحاصيل البينية وتناوب المحاصيل لتقليل التوافر البيولوجي للكادميوم في التربة. ينبغي تشجيع تحديد الأصول الوراثية النباتية ذات التراكم الزائد Cd ذات الكتلة الحيوية الأعلى. علاوة على ذلك، يجب تطوير ممارسات الإدارة الخاصة بالموقع من أجل الاستخدام/التخلص المستدام والآمن من الكتلة الحيوية الملوثة بالمعادن. إن إنتاج الطاقة القائمة على الكتلة الحيوية (إنتاج الديزل الحيوي والوقود الحيوي) واستخدامها في الصناعات الصغيرة (الورق والأخشاب وطوب الكتلة الحيوية ذو الطلاء غير النفاذ) من شأنه أن يؤدي إلى عائد اقتصادي واعد.

سادساً: التجمعات البيولوجية

1ـ بكتيريا

تمثل التجمعات البكتيرية 70-90% من إجمالي كمية الكائنات الحية الدقيقة في التربة. وقد ورد أن العديد من الأنواع البكتيرية تشارك في تقليل التوافر الحيوي للكادميوم من التربة الملوثة. يؤدي تلقيح سلالة Neorhizobium huautlense T1–17 إلى تقليل الكادميوم/الرصاص المتوفر وتقييد امتصاص الكادميوم في نبات الفلفل الحار عن طريق زيادة الرقم الهيدروجيني للتربة الريزوسفيرية.

تعمل البكتيريا المقاومة للمعادن على تخفيف تراكم الكادميوم في حبوب الأرز عن طريق تقليل الكادميوم المتوفر في التربة. وبالمثل، فإن Pseudomonas aeruginosa الموجودة في التربة الملوثة Cd تمتص المزيد من الكادميوم وتقلل من محتوى الكادميوم في حبوب الأرز مقارنة مع Beauveria bassiana وBacillus subtilis. Rhodobacter sphaeroides، وهي بكتيريا أرجوانية غير كبريتية، سالبة الجرام، لديها قدرة عالية على تحمل الملوثات المختلفة. تولد هذه البكتيريا كبريتيدات (S2‑) من خلال نشاط ديسولفيدراز وتساعد على تقليل حركة المعادن الثقيلة في التربة.

إن تلقيح R. sphaeroides في التربة الملوثة بالكادميوم يقلل من التوافر الحيوي للكادميوم عن طريق تغيير شكله الكيميائي. وبالمثل، أدى استخدام R. sphaeroides في تجربة شتلات القمح إلى تقليل الكادميوم المتوفر نباتيا بنسبة 30.7%، وهو ما لوحظ أيضًا مع البكتيريا المختزلة للكبريتات SRB)]. يمكن استخدام البكتيريا لتقليل التوافر الحيوي Cd عن طريق ترسيب كربونات الكالسيوم المستحث ميكروبيًا MICP)].

يُظهر اتحاد السلالات البكتيرية أداءً أفضل في تقليل التوافر الحيوي للكادميوم في التربة بدلا من السلالات المفردة. تعمل التأثيرات التآزرية للخليط البكتيري من سلالة Sporosarcina soli B-22، وسلالة Viridibacillus arenosi B-21، وسلالة Enterobacter cloacae KJ-46، وسلالة E. cloacae KJ-47 على تحسين مقاومة المعادن الثقيلة وتقليل التوافر الحيوي للكادميوم والرصاص والنحاس من التربة الملوثة بالمقارنة مع مزارع السلالة الواحدة.

تعد كفاءة إزالة الكادميوم من التربة الملوثة بالكادميوم هي الأعلى في نظام الترشيح المشترك (32.09%) مقارنة بالبكتيريا ذاتية التغذية (المعزولة عن تصريف المناجم الحمضية) (23.24%) والبكتيريا غيرية التغذية (المعزولة عن التربة الملوثة بالكادميوم) (0.74) %) الأنظمة. علاوة على ذلك، فإن الجمع بين المكملات العضوية وغير العضوية مع الكائنات الحية الدقيقة يكون أكثر كفاءة في تنظيف التربة الملوثة. يمكن لهذه المجموعات أن تقلل من التوافر الحيوي للكادميوم وتحسن خصائص التربة عن طريق تعديل المجتمعات الميكروبية للتربة المحلية.

2ـ الفطريات

تؤدي فطريات التربة دورا حاسما في إزالة سموم الكادميوم من التربة الملوثة وتقليل التوافر الحيوي للكادميوم في النبات. يمكن لجدار الخلية الفطرية السالبة الشحنة بوساطة المجموعة الكربوكسيلية والهيدروكسيلية أن يرتبط بأيونات أشباه المعادن موجبة الشحنة ويقلل التوافر الحيوي Cd في التربة. وصلت كفاءة إزالة الكادميوم إلى 84% مع 0.7 جم لتر من الكتلة الحيوية لفطر Aspergillus niger.

أظهرت أنواع الرشاشيات المعزولة من المياه الساحلية والرواسب كفاءة امتصاص حيوي للكادميوم من التربة الملوثة بنسبة 13.87%. علاوة على ذلك، تمتص فطريات Trametes المبرقشة 100 ملجم كجم -1 و350 ملجم كجم -1 Cd بعد يومين و7 أيام من التعرض، على التوالي، مما يشير إلى قدرتها على تقليل التوافر الحيوي للكادميوم في التربة. Trichoderma harzianum قادر على تقليل تركيزات الكادميوم في النبات بنسبة 47.5% ويعزز النبات مقاومة الكادميوم من خلال قدرته على الامتصاص الحيوي للكادميوم. من المحتمل أن يتم تحقيق قدرة الامتصاص الحيوي للكادميوم في T. harzianum عن طريق تحريض الجلوتاثيون واستقلاب سلائفه.

إن التفاعل المتبادل بين الفطريات الداخلية مع النباتات له تأثير كبير على مقاومة النبات ضد إجهاد الكادميوم ويخفف من سمية الكادميوم من التربة الملوثة. إن تلقيح جذر Triticum aestivum مع النابتة الداخلية Piriformospora indica يقلل من امتصاص الكادميوم في الجذور ويعزز نمو النبات تحت إجهاد الكادميوم. وبالمثل، تشكل الفطريات الشجرية الموجودة في كل مكان (AMF) في التربة شديدة التلوث رابطة فطرية تكافلية مع الأنواع النباتية، ومن شأنها أن تقلل من امتصاص الكادميوم من التربة الملوثة. تعمل طبقة كثيفة من فطريات AMF حول الأنسجة القشرية الجذرية كحلقة وصل وسيطة بين جذور النباتات والتربة.

يؤدي استعمار AMF في الذرة إلى زيادة تراكم Cd في الجذور ولكنه يقلل من الإزاحة في البراعم. يزيد استعمار الميكوريزا أيضًا من تجميد Cd في جذور نبات اللوتس الياباني ويقلل من إزفاء Cd إلى براعم النبات. ومع ذلك، لا يوجد دليل مباشر على تجميد Cd في جذور الميكوريزا بواسطة فطريات AM.

3ـ الطحالب

الطحالب هي نباتات غير وعائية، و”المعالجة النباتية”، أو المعالجة البيولوجية بواسطة الطحالب، هي وسيلة فعالة لإزالة المعادن الثقيلة من مياه الصرف الصحي. إنهم جيدون جدا في التخفيض الإجهادات اللاأحيائية في النباتات وأضرار الإجهاد. تعتبر الطحالب مرشحة ممتازة لإزالة المعادن الثقيلة لأنها يمكن أن تنمو بشكل غير متجانس وذاتي التغذية، ولها نسب عالية من السطح إلى الحجم، وتتحمل HMs، وهي انجذاب ضوئي، ولديها القدرة على التعديل وراثيا.

في العقود الأخيرة، كان هناك اهتمام كبير باستخدام الطحالب لمعالجة مياه الصرف الصحي الملوثة بالكادميوم. ومع ذلك، فقد تم إجراء عدد أقل بكثير من الدراسات للتحقيق في معالجة الكادميوم في التربة باستخدام الطحالب. Cd يتراكم داخليا في الطحالب نتيجة لعملية امتصاص على مرحلتين.

تتميز المرحلة الأولى بالامتزاز الفيزيائي الكيميائي السريع للكادميوم على مواقع ربط جدار الخلية، والتي تكون على الأرجح بروتينات و/أو عديدات السكاريد. ويلي ذلك مرحلة متخلفة ثم امتصاص ثابت داخل الخلايا. هذه المرحلة الأخيرة تعتمد على الطاقة ويمكن أن تشمل أنظمة النقل المستخدمة لتجميع الكاتيونات ثنائية التكافؤ الأخرى، مثل المنغنيز والكالسيوم.

تشير بعض الأدلة إلى أن الجينات المشفرة بالبلازميد تتحكم في مقاومة الكادميوم وربما امتصاص الطحالب والبكتيريا الزرقاء. تتميز الطحالب المعزولة C. sorokiniana ANA9 بمقاومة عالية للمعادن الثقيلة، مثل الكادميوم، مع تركيز مثبط أدنى يبلغ 4 مم. يمكن أن تمتص الطحالب أيونات المعادن الثقيلة، مثل الكادميوم والزنك والنحاس، عند 43.0 و42.0 و46.4 جم/مجم من الوزن الجاف، على التوالي، ولها القدرة على تقليل حركة المعادن الثقيلة في التربة.

علاوة على ذلك، يتم استخدام مستخلصات الطحالب (المنشطات الحيوية) للتخفيف من امتصاص الكادميوم من التربة. ليس للمنشط الحيوي الطحلبي أي تأثير على محتوى الكادميوم في جذور N. officinale، ويزيد من استخلاص الكادميوم بواسطة الجذور، ويمنع نقل الكادميوم من الجذور إلى البراعم، مما يؤدي إلى انخفاض محتويات الكادميوم في البراعم؛ يزيد المنشط الحيوي الطحلبي من نشاط اليورياز في التربة بينما يقلل من نشاط الكاتلاز في التربة، لكن التخفيف بمقدار 600 مرة فقط يزيد من نشاط إنفرتيز التربة. يعمل المنشط الحيوي الطحلبي على تقليل درجة حموضة التربة، مما يزيد من نشاط بعض إنزيمات التربة ويغير تركيز الكادميوم القابل للتبديل في التربة.

في الختام، يُعتقد أن المنشطات الحيوية للطحالب فعالة وصديقة للبيئة بطبيعتها، مع القدرة على الاستمرار وترسيخ نفسها في أي نظام بيئي. إن استخدام المصادر المتجددة كأنظمة حاملة، مثل الطين والتربة والسماد الدودي وقش الأرز، يجعلها مفضلة بيئيا. ونتيجة لذلك، فإن إجراء المزيد من الأبحاث حول الطحالب ومستخلصات الطحالب كمنشطات حيوية سيثبت فائدتها في منع انتشار الكادميوم في بيئة التربة.

سابعاً استراتيجيات مستدامة جديدة للتخفيف من سمية Cd

1ـ المعالجة النانوية

تقنية النانو هي مجال دراسي متعدد التخصصات يهتم بتطوير الهياكل النانوية للتطبيقات المتقدمة. أثارت تكنولوجيا النانو اهتمامات بحثية مكثفة في مجال المعالجة البيئية في العقود الأخيرة. نظرا لمساحاتها السطحية الكبيرة، ومواقع الامتزاز الأعلى، والأنشطة السطحية العالية، والخواص الميكانيكية الممتازة بسبب تأثير تكميم الحجم، يُعتقد أن الجسيمات النانوية ذات الأحجام التي تتراوح بين 1-100 نانومتر هي مواد ماصة واعدة لتثبيت المعادن الثقيلة في التربة الملوثة.

تم إجراء العديد من الدراسات من أجل فهم أفضل لآليات عمل الجسيمات النانوية من أجل تقليل إجهاد جلالة. يتم تحويل HMs الموجودة في التربة أو امتصاصها بواسطة NPs، مما يقلل من توافرها الحيوي وحركتها. على سبيل المثال، ثبت أن تطبيق Fe3O4 NPs يقلل من حركة الكادميوم. يمكن تحويل الكادميوم إلى شكل أكثر استقرارا عند تعريضه لمركابات Si NPs. كشف تحليل حيود الأشعة السينية أن الآليات الرئيسية لتثبيت الرصاص/الكادميوم في التربة تتضمن كلا من التعقيد السطحي على سطح النانو هيدروكسيباتيت (nHA) وانحلال تعديلات nHA، بالإضافة إلى ترسيب الفوسفات المحتوي على الرصاص/الكادميوم في التربة الملوثة، يقلل nHA من التوافر النباتي للرصاص والكادميوم بنسبة 65.3% و64.6% على التوالي. علاوة على ذلك، فإن أداء NPs عند دمجه مع استراتيجيات العلاج الأخرى يعد موضوعًا ساخنًا. من خلال المعالجة النباتية والمعالجة الحيوية (البكتيريا والفطريات والخميرة والفطريات الشعرية)، يمكن للمواد النانوية (NMs) أن تخفف بشكل كبير من إجهاد المعادن الثقيلة.

على سبيل المثال، تأثير TiO2 تم التعرف عن (ثاني أكسيد التيتانيوم النانوي) على تراكم الكادميوم من التربة في نباتات الجلايسين ماكس. تقلل جسيمات TiO2 النانوية من سمية الكادميوم وتزيد من امتصاص الكادميوم عن طريق حماية النباتات من الأضرار التأكسدية وكسح الجذور الحرة الناتجة عن سمية الكادميوم.

تختلف جرعة الجسيمات النانوية المستخدمة في المعالجة النباتية. تعمل الجسيمات النانوية المستقرة بالنشا (s-nZVI) على تخفيف الضرر التأكسدي في الرامي تحت إجهاد Cd عند 100 مجم كجم -1، في حين يتم تثبيط نمو النبات ويتفاقم الضرر التأكسدي للنباتات عند 500 و 1000 مجم كجم -1 S-nZVI.

تظهر هذه النتائج أن تطبيق nZVI مع المعالجة النباتية قد يكون طريقة واعدة وعملية لمعالجة الأراضي الملوثة بالكادميوم لأنه يعزز نمو النبات بشكل فعال مع تقليل السمية الناجمة عن الكادميوم في النباتات، ويعزز امتصاص الكادميوم، ويتراكم في النباتات، ويعزز تثبيت أيونات الكادميوم في التربة.

بالمثل، تم استخدام الجسيمات النانوية Fe O المطلية بالبولي فينيل بيروليدون (PVP) على نطاق واسع بواسطة Halomonas sp. (البكتيريا سالبة الجرام) لتحسين المعالجة الحيوية للأراضي الملوثة بالرصاص والكادميوم. تزيل هذه الطريقة ما يقرب من 100% من الرصاص بعد 24 ساعة وما يقرب من 100% من الكادميوم بعد 48 ساعة عند مقارنتها بالبكتيريا أو NPs فقط. يعتبر استخدام المواد النانوية لتنظيف التربة الملوثة بالمعادن الثقيلة واعداً وفعالاً؛ فهي قادرة على تقليل/شل حركة المعادن الثقيلة في التربة الملوثة.

مع ذلك، فإن أي تقنية لها جانبان. إن الاستخدام الواسع النطاق للمواد النانوية قد يعقبه مخاطر على البيئة، لذلك يجب ألا نتجاهل هذا الاحتمال. ووفقا للتقارير الأخيرة، تشكل الجسيمات النانوية قضايا هامة بالنسبة للزراعة. تم الإبلاغ عن أنه يمكن تغيير الرقم الهيدروجيني في التربة التي تحتوي على جسيمات نانوية، والتي تعد واحدة من أهم العوامل التي تؤثر على توافر مغذيات التربة، وعلم الأحياء الدقيقة في التربة، وصحة التربة، ونمو النبات وتطوره. إحدى الخطوات المهمة نحو تطبيق المواد النانوية لمعالجة المعادن الثقيلة هي الفهم الشامل لمزايا وعيوب استخدامها لتنظيف التربة الملوثة بالمعادن الثقيلة. تعمل هذه المعرفة أيضًا كأساس نظري للتطبيقات العملية المستقبلية.

2ـ المعالجة النباتية

المعالجة النباتية هي تقنية فعالة من حيث التكلفة وصديقة للبيئة تستخدم النباتات الخضراء لإزالة الكادميوم من التربة والمياه الملوثة. تستخدم المعالجة النباتية مجموعة متنوعة من الآليات لإزالة الكادميوم من التربة، بما في ذلك الاستخلاص النباتي، والترشيح النباتي (التراكم)، والتثبيت النباتي، والتطاير النباتي، والتحفيز النباتي. التوافر الحيوي للمعادن، وخصائص التربة، وأنواع النباتات، والقدرة على الامتصاص، والملاءمة المتبادلة للعلاقات بين النبات والتربة، وطبيعة المعدن كلها عوامل تؤثر على آليات وفعالية المعالجة النباتية.

المتراكمات المفرطة هي نباتات ذات تراكم عالي للمعادن الثقيلة وخصائص تحمل وعادةً ما يكون للنباتات شديدة التراكم جذور متطورة قادرة على امتصاص مستويات عالية من المعادن الثقيلة في التربة ونقلها إلى الأجزاء الموجودة فوق سطح الأرض. تمت دراسة عدد كبير من الأنواع والأصناف النباتية في العقود القليلة الماضية لتحديد مدى تراكمها من أجل المعالجة النباتية للتربة الملوثة بالكادميوم، وقد تم اكتشاف أن Sedum alfredii وPhytolacca americana وArabis Gemmifera وProsopis laevigata يمكن أن يتراكم Cd بشكل مفرط إلى ما يزيد عن 2000 ملجم كجم −1 في البراعم. تتمتع النباتات المفرطة المختلفة بقدرات متفاوتة على استخلاص الكادميوم من التربة. وذلك لأن Cd ذو طبيعة منخفضة ومتنقلة. تمت دراسة أنظمة التربة والزراعة المائية لإيجاد نباتات تربة أكثر كفاءة لمعالجة الكادميوم.

تم الإبلاغ أيضا عن تراكم S. nigrum لتركيزات عالية من الكادميوم، وكذلك النحاس والزنك. تبين أن B. napus أكثر استقرارا عند تعرضها للكادميوم، حيث لوحظت تغيرات الدهون في أغشية خلايا B. napus عند التعرض المباشر للمعادن. في الحقول الزراعية في منطقة ماي سوت، تايلاند، تم اختبار خمسة أنواع نباتية مختلفة – Chromolaena odorata، Gynura pseudochina، Conyza sumatrensis، Nicotiana tabacum، و Crassocephalum crepidioides؛ نجحت جميع الأنواع الأربعة، باستثناء Chromolaena odorata، في إزالة الكادميوم من التربة.

بالمثل، تم تقييم أحد عشر نوعا تركيا محليا لقدرتها على المساعدة في المعالجة النباتية في منطقة التعدين جوموسكوي. في هذه المنطقة وجد أن التربة الملوثة تحتوي على تركيز عالي من الكادميوم (82.8 ملجم كجم −1). تراكمت في النباتات المحلية قيد الدراسة 55.4 ملجم كجم -1 Cd في جذورها و43.5 ملجم كجم -1 Cd في براعمها، على التوالي. Carduus nutans و Phlomis sp. تبين أنها الأكثر فعالية من بين الأنواع الأحد عشر التي تم اختبارها محليا.

على الرغم من وجود العديد من الموارد المحتملة للمعالجة النباتية، إلا أن كفاءة هذه العملية تعوقها الكتلة الحيوية الصغيرة للنباتات، ومعدلات النمو البطيئة، والتوزيع الإقليمي، ونقص الأنواع النباتية المناسبة للتربة الملوثة بالكادميوم. وفي هذا السياق، من المهم بنفس القدر اختيار و/أو تربية الموارد النباتية للمعالجة النباتية التي تتمتع بقدرات قوية على تحمل المعادن الثقيلة وقدرات تراكمها، وكتل حيوية كبيرة، ومعدلات نمو سريعة.

ثامناً: استنتاجات

أصبح تلوث الكادميوم مصدر قلق كبير لإنتاج واستهلاك سلامة الأغذية العالمية. إن التركيزات العالية للكادميوم في المحاصيل تؤخر نمو النبات، وتقلل من إنتاج المحاصيل، بل وتعزز التلوث الشديد بالكادميوم في المنتجات الزراعية. في هذه المقالة، قمنا بمراجعة تثبيت الكادميوم مع تعديلات التربة المختلفة لتقليل التوافر الحيوي وسمية الكادميوم.

تُستخدم بشكل شائع مجموعة من التعديلات العضوية وغير العضوية، مثل الفوسفات والزنك والسيليكون وأكاسيد المعادن والفحم الحيوي والسماد العضوي والسماد وما إلى ذلك، كعوامل مثبتة لحركة الكادميوم. ومع ذلك، يجب أخذ بعض العوامل المهمة في الاعتبار عند اختيار عامل التثبيت المناسب: (1) ينبغي تحديد الخواص الفيزيائية والكيميائية للتربة وسلوكيات الكادميوم في ظل ظروف بيئية مختلفة من أجل العلاج الفعال. (2) هناك حاجة لتجارب ميدانية طويلة الأجل لتحديد فوائد وتقييمات مخاطر التعديل المطبق. (3) ينبغي إجراء الجمع بين تطبيقات التعديلات العضوية وغير العضوية وغيرها لزيادة كفاءة هذه المعالجات.

علاوة على ذلك، تلعب الكائنات الحية الدقيقة في التربة، وخاصة البكتيريا والفطريات، دورا حيويا في تثبيت Cd في بيئات التربة المختلفة. تعد التغييرات في النشاط الميكروبي والتنوع والعمليات فيما يتعلق بتجميد Cd في الأراضي الزراعية ضرورية لتعزيز كفاءتها العلاجية.

يعد تحديد النباتات شديدة التراكم ذات النمو السريع والكتل الحيوية الأعلى تحت ضغط الكادميوم فيما يتعلق بالاستراتيجيات التي تستخدم الكتل الحيوية الملوثة بالكادميوم مشكلة رئيسية للتطبيق الوظيفي لدورة المحاصيل وتقنيات المعالجة بين المحاصيل.

علاوة على ذلك، يمكن لإدارة الري أن توفر خيارات مجدية اقتصاديا وصديقة للبيئة لمعالجة التربة الملوثة بالكادميوم، لكن آلية هذه الإستراتيجية لا تزال غير معروفة جيدا وتحتاج إلى مزيد من الدراسة. تحمل المعالجة النانوية للتخفيف من توافر Cd وسميتها إمكانات كبيرة لتقليل امتصاص Cd في النبات. إن تطوير هذه الحلول المتنوعة والجمع بينها سيساهم في الاستخدام المستدام والآمن للتربة الملوثة بالكادميوم.

المراجع

• Ali, M.H.; Al-Qahtani, K.M. Assessment of some heavy metals in vegetables, cereals and fruits in Saudi Arabian markets. Egypt. J. Aquat. Res. 2012, 38, 31–37.
• Hei, L.; Wu, Q.-T.; Long, X.-X.; Hu, Y.-M. Effect of co-planting of Sedum alfredii and Zea mays on Zn-contaminated sewage sludge. Huan Jing Ke Xue = Huanjing Kexue 2007, 28, 852–858.
• Hussain, A.; Ali, S.; Rizwan, M.; ur Rehman, M.Z.; Javed, M.R.; Imran, M.; Chatha, S.A.S.; Nazir, R. Zinc oxide nanoparticles alter the wheat physiological response and reduce the cadmium uptake by plants. Environ. Pollut. 2018, 242, 1518–1526.
• Khaokaew, S.; Landrot, G. A field-scale study of cadmium phytoremediation in a contaminated agricultural soil at Mae Sot District, Tak Province, Thailand: (1) Determination of Cd-hyperaccumulating plants. Chemosphere 2015, 138, 883–887.
• Kubier, A.;Wilkin, R.T.; Pichler, T. Cadmium in soils and groundwater: A review. Appl. Geochem. 2019, 108, 104388.
• Lee, J.-G.; Lee, Y.; Kim, C.S.; Han, S.B. Codex Alimentarius commission on ensuring food safety and promoting fair trade: Harmonization of standards between Korea and codex. Food Sci. Biotechnol. 2021, 30, 1151–1170.
• Li, N.Y.; Li, Z.A.; Zhuang, P.; Zou, B.; McBride, M. Cadmium Uptake From Soil by Maize with Intercrops. Water Air Soil Pollut. 2009, 199, 45–56.
• Liu, L.; Li, Y.; Tang, J.; Hu, L.; Chen, X. Plant coexistence can enhance phytoextraction of cadmium by tobacco (Nicotiana tabacum L.) in contaminated soil. J. Environ. Sci. 2011, 23, 453–460.
• Liu, Y.; Xiao, T.; Zhu, J.-M.; Gao, T.; Xiong, Y.; Zhu, Z.; Ning, Z.; Liu, C. Redistribution and isotope fractionation of endogenous Cd in soil profiles with geogenic Cd enrichment. Sci. Total Environ. 2022, 852, 158447.
• Liu,W.; Zhou, Q.; Zhang, Z.; Hua, T.; Cai, Z. Evaluation of cadmium phytoremediation potential in Chinese cabbage cultivars. J. Agric. Food Chem. 2011, 59, 8324–8330.
• Mahajan, P.; Kaushal, J. Role of phytoremediation in reducing cadmium toxicity in soil and water. J. Toxicol. 2018, 2018, 4864365.
• Murtaza, G.; Javed,W.; Hussain, A.; Qadir, M.; Aslam, M. Soil-applied zinc and copper suppress cadmium uptake and improve the performance of cereals and legumes. Int. J. Phytoremediation 2017, 19, 199–206.]
• Nazir, R.; Khan, M.; Masab, M.; Rehman, H.U.; Rauf, N.U.; Shahab, S.; Ameer, N.; Sajed, M.; Ullah, M.; Rafeeq, M. Accumulation of heavy metals (Ni, Cu, Cd, Cr, Pb, Zn, Fe) in the soil, water and plants and analysis of physico-chemical parameters of soil and water collected from Tanda Dam Kohat. J. Pharm. Sci. Res. 2015, 7, 89.
• Palutoglu, M.; Akgul, B.; Suyarko, V.; Yakovenko, M.; Kryuchenko, N.; Sasmaz, A. Phytoremediation of cadmium by native plants grown on mining soil. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2018, 100, 293–297.
• Saad-Allah, K.M.; Elhaak, M. Hyperaccumulation activity and metabolic responses of Solanum nigrum in two differentially polluted growth habitats. J. Saudi Soc. Agric. Sci. 2017, 16, 227–235.
• Song,W.-e.; Chen, S. The toxicity thresholds (ECx) of cadmium to rice cultivars as determined by root elongation tests in soils and its predicted models. Sci. Agric. Sin. 2014, 47, 3434–3443.
• Sriprachote, A.; Kanyawongha, P.; Ochiai, K.; Matoh, T. Current situation of cadmium-polluted paddy soil, rice and soybean in the Mae Sot District, Tak Province, Thailand. Soil Sci. Plant Nutr. 2012, 58, 349–359.
• US Food and Drug Administration. Total Diet Study Statistics on Element Results Market Baskets 2006-1 through 2008-4; US Food and Drug Administration: College Park, MD, USA, 2010.
• Wang, F.; Peng, L.; Zhou, X.; Zeng, Q.; Luo, S. Typical sources of Cd to paddy fields in different contaminated areas and their impacts on Cd accumulation in topsoil and rice in Changzhutan, China. Environ. Res. 2021, 193, 110523.
• Yi, T.; Juan, H.; Xuena, Y.; Yongdong, X.; Lijin, L.; Guochao, S.; Huanxiu, L.; Mingan, L.; LIANG, D.; Hui, X. Intercropping with Solanum nigrum and Solanum photeinocarpum from two ecoclimatic regions promotes growth and reduces cadmium uptake of eggplant seedlings. Pedosphere 2017, 27, 638–644.
• Zhou, H.; Yang, W.-T.; Zhou, X.; Liu, L.; Gu, J.-F.; Wang, W.-L.; Zou, J.-L.; Tian, T.; Peng, P.-Q.; Liao, B.-H. Accumulation of heavy metals in vegetable species planted in contaminated soils and the health risk assessment. Int. J. Environ. Res. Public Health 2016, 13, 289.

Zu, Y.; Qin, L.; Zhan, F.; Wu, J.; Li, Y.; Chen, J.; Wang, J.; Hu, W. Intercropping of Sonchus asper and Vicia faba affects plant cadmium accumulation and root responses. Pedosph