Screening High-Biomass Grasses for Cadmium Phytoremediation

Resumo

Investigar a capacidade de plantas não hiperacumuladoras de crescer em solos poluídos por cádmio (Cd) e seu potencial para fitoestabilização ou fitoextração é essencial para avaliar sua utilização na fitogestão. Assim, avaliou-se a tolerância de gramíneas de alta produção de biomassa ao Cd, por meio da produção de biomassa e do acúmulo de elementos, e sua adequação para fins de fitoextração ou fitoestabilização em área moderadamente poluída por Cd (concentração total de Cd de 7,5 mg/kg), determinando-se o acúmulo de Cd nas plantas e calculando-se os fatores de bioconcentração (FBC de Cd) e de translocação (FT de Cd). Entre as dez espécies investigadas, Panicum maximum cv. Massai e Pennisetum glaucum cv. Purpureum Schum apresentaram menor biomassa radicular devido à exposição ao Cd. A exposição ao Cd alterou o acúmulo de elementos em algumas gramíneas, reduzindo o acúmulo de P, K e Mg em P. glaucum cv. Purpureum Schum; de K em P. maximum cv. Massai; de Mg em P. maximum cv. Mombaça; de Ca, Fe e Zn em P. maximum cv. Aruana; e de B em Brachiaria brizantha cv. Piatã. Contudo, isso não se correlacionou com menor produção de biomassa, exceto no caso do K, associado à menor alocação de biomassa radicular em P. maximum cv. Massai e P. glaucum cv. Purpureum Schum. As concentrações de Cd diminuíram das raízes para a parte aérea, indicando clara limitação do transporte ascendente de Cd. Embora algumas gramíneas tenham apresentado FBC de Cd > 1, o FT de Cd permaneceu abaixo de 0,4 em todas as espécies testadas. Esses resultados indicam que, sob poluição moderada por Cd, as gramíneas avaliadas são mais adequadas à fitoestabilização do que à fitoextração de Cd, exceto P. maximum cv. Massai e P. glaucum cv. Purpureum Schum, que apresentaram inibição do crescimento radicular e podem não ser eficientes ao longo do tempo.

Abstract

Investigating the ability of non-hyperaccumulator plants to grow in soils polluted by cadmium (Cd) and their potential for phytostabilization or phytoextraction is essential for assessing their use in phytomanagement efficiency. Therefore, we evaluated the tolerance of high-biomass grasses to Cd by measuring biomass production and element accumulation and valued them for their suitability for phytoextraction or phytostabilization purposes on moderately Cd-polluted land (total Cd concentration of 7.5 mg/kg) by determining Cd accumulation in the plants and calculating the bioconcentration (Cd BCF) and translocation factors (Cd TF). Among the ten species under investigation, Panicum maximum cv. Massai and Pennisetum glaucum cv. Purpureum Schum showed lower root biomass due to Cd exposure. Cadmium exposure altered element accumulation in some grass species by reducing P, K, and Mg accumulation in P. glaucum cv. Purpureum Schum; K accumulation in P. maximum cv. Massai; Mg accumulation in P. maximum cv. Mombaça; Ca, Fe, and Zn accumulation in P. maximum cv. Aruana; and B accumulation in Brachiaria brizantha cv. Piatã. However, this was not correlated with lowered biomass production, except for K, which was associated with lowered root biomass allocation in P. maximum cv. Massai and P. glaucum cv. Purpureum Schum. Cadmium concentrations decreased from roots to shoots, indicating a clear limitation of upward Cd transport. Although some grasses exhibited a Cd BCF > 1, the Cd TF remained below 0.4 for all tested species. These results indicate that, under moderate Cd pollution, the evaluated grasses are more suitable for Cd phytostabilization than phytoextraction, except for P. maximum cv. Massai and P. glaucum cv. Purpureum Schum, which showed inhibited root growth and may not be efficient over time.