Український журнал лісівництва та деревинознавства

Вплив насаджень робінії псеудоакації на ґрунт у паркових зонах м. Дніпро, забруднених важкими металами

Петро Лакида, Любов Матушевич, Галина Сахарук, Вікторія Ловинська, Кирило Голобородько, Світлана Ситник
Завантажити статтю
Анотація

Метою роботи було дослідження стану ґрунтів рекреаційних паркових зон м. Дніпро на вміст хрому, нікелю та кобальту, а також здатності різних компонентів надземної біомаси робінії псеудоакації до акумуляції цих забруднювачів. Перевищення гранично допустимої концентрації (ГДК) хрому (2,1-4,3) та нікелю (1,5-3,5) зафіксовано в досліджуваних ґрунтах рекреаційних насаджень на всіх дослідних ділянках. Концентрації кобальту перевищували ГДК лише на двох дослідних ділянках: в Ботанічному саду Дніпровського національного університету імені Олеся Гончара та парку «Зелений гай» (1,4-1,5). Проведено порівняння концентрації металів у вегетативних (листя, стовбур) та генеративних (плоди) органах R. pseudoacacia, а також у ґрунті під наметом дерев у цих насадженнях. Концентрації хрому в надземній біомасі відповідали діапазону 0,10-11,67 мг·кг-1, найбільша концентрація цього металу спостерігалася в асиміляційній фракції. Найбільше накопичення нікелю зафіксовано в плодах, де його найвища концентрація дорівнювала 8,46 мг·кг-1. Кобальт мав найнижчі значення концентрації серед досліджуваних металів, діапазон його вмісту становив 0,09-0,21 мг·кг-1, причому він мав майже однаковий рівень концентрації в біомасі деревини, листках і плодах. Для визначення депонувального потенціалу R. pseudoacacia було розраховано коефіцієнт біологічного накопичення (КБН). Згідно з отриманими значеннями коефіцієнта, слід зазначити, що біоконцентрація відбувалася не для всіх досліджуваних металів. R. pseudoacacia здатна оптимально функціонувати в міських ґрунтах паркових зон з досить широким діапазоном концентрацій хрому, нікелю та кобальту. Зважаючи на низькі значення КБН, цей вид дерев не схильний до накопичення металів у таких концентраціях, які можуть становити ризик для використання цього виду в рекреаційних насадженнях індустріальних міських парків

Ключові слова

забруднення ґрунтів, хром, нікель, кобальт, коефіцієнт біологічної акумуляції

ЦИТУВАТИ
Lakyda, P., Matushevych, L., Sakharuk, H., Lovynska, V., Holoborodko, K., & Sytnyk, S. (2025). The influence of Robinia pseudoacacia plantations on soil in the park areas of Dnipro city contaminated with heavy metals. Ukrainian Journal of Forest and Wood Science, 16(2), 115-135. https://doi.org/10.31548/forest/2.2025.115
Використані джерела
  1. Aman, M., Jafari, M., Reihan, M., Motesharezadeh, B., & Zare, S. (2018). Assessing the effect of industrial wastewater on soil properties and physiological and nutritional responses of Robinia pseudoacacia, Cercis siliquastrum and Caesalpinia gilliesii seedlings. Journal of Environmental Management, 217, 718-726. doi: 10.1016/j.jenvman.2018.03.087.
  2. Anderson, A.I., Mayer, D.B., & Mayer, F.K. (1972). Heavy metal toxicities: Levels of nickel, cobalt and chromium in the soil plants associated with visual symptoms and variation in growth of an oat crop. Australian Journal of Agricultural Researches, 24, 557-571. doi: 10.1071/AR9730557.
  3. Ao, M., Chen, X., Deng, T., Sun, S., Tang, Y., Morel, J.L., Qiu, R., & Wang, S. (2022). Chromium biogeochemical behaviour in soil-plant systems and remediation strategies: A critical review. Journal of Hazardous Materials, 424(Pt A), article number 127233. doi: 10.1016/j.jhazmat.2021.127233.
  4. Băbău, A.M.C., Micle, V., Damian, G.E., & Sur, I.M. (2024). Lead and copper removal from sterile dumps by phytoremediation with Robinia pseudoacacia. Scientific Reports, 14(4), article number 9842. doi: 10.1038/s41598-024-60412-z.
  5. Banaszek, J., Gajos, M., Karkosz, D., Rahmonov, O., & Parusel, T. (2014). Using GIS methods to investigate urban parks within industrial regions. Polish Journal of Environmental Studies, 23, 609-617.
  6. Bobunov, O., Midyk, S., Khyzhan, O., & Kovtun, P. (2023). Monitoring of elemental composition of soils in Ukraine. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 19(4). doi: 10.31548/dopovidi4(104).2023.005.
  7. Brkovic, D.L., Boskovic Rakocevic, L.S., Mladenovic, J.D., Simic, Z.B., Glisic, R.M., Grbovic, F.J., & Brankovic, S.R. (2021). Metal bioaccumulation, translocation and phytoremediation potential of some woody species at mine tailings. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 49(4), article number 12487. doi: 10.15835/nbha49412487.
  8. Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text
  9. Ekta, A., & Modi, N.R. (2018). Review of phytoremediation. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 7(4), 1485-1489.
  10. Ergül, H.A., & Kuşçu, I.S.K. (2024). Variations in Sr, Tl, and V concentrations at copper mining sites based on soil depth, plant species, and plant organ. BioResources, 19(4), 7931-7945. doi: 10.15376/biores.19.4.7931-7945.
  11. Grünewald, H., Böhm, C., Quinkenstein, A., Grundmann, P., Eberts, J., & von Wühlisch, G. (2009). Robinia pseudoacacia L.: A lesser-known tree species for biomass production. Bioenergy Resources, 2, 123-133. doi: 10.1007/s12155-009-9038-x.
  12. IUSS Working Group WRB. (2022). World reference base for soil resources: International soil classification system for naming soils and creating legends for soil maps (4th ed.). Vienna: International Union of Soil Sciences (IUSS).
  13. Kabata-Pendias, A. (2011). Trace elements in soil and plants (4th ed.). Boca Raton: CRC Press. doi: 10.1201/b10158.
  14. Kharytonov, M.M., Klimkina, I.I., Martynova, N.V., Rula, I.V., Gispert, M., & Pardini, G. (2021). Estimation of the biochar effect on annual energy crops grown in post-mining lands. Ecological Engineering & Environmental Technology, 22(2), 15-26. doi: 10.12912/27197050/133257.
  15. Kidawa, J., Chmura, D., & Molenda, T. (2021). The hydrological-hydrochemical factors that control the invasion of the black locust (Robinia pseudoacacia L.) in succession in areas with opencast mines. Plants, 10(1), article number 40. doi: 10.3390/plants10010040.
  16. Kraszkiewicz, A. (2016). Chemical composition and selected energy properties of black locust bark (Robinia pseudoacacia L.). Agricultural Engineering, 20, 117-124. doi: 10.1515/agriceng-2016-0033.
  17. Kunakh, O., Ivanko, I., Holoborodko, K., & Zhukov, O.A. (2024). Spontaneous spread of black locust (Robinia pseudoacacia L.): The importance of seed and vegetative reproduction. Folia Oecologica, 51(2), 120-135. doi: 10.2478/foecol-2024-0012.
  18. Li, Y.M., Chaney, R.L., Brewer, E.P., Angle, J.S., & Nelkin, J. (2003). Phytoextraction of nickel and cobalt by hyperaccumulator Alyssum species grown on nickel-contaminated soils. Environmental Science & Technology, 37(7), 1463-1468. doi: 10.1021/es0208963.
  19. Liang, H., Xue, Y., Li, Z., Wang, S., Wu, X., Gao, G., Liu, G., & Fu, B. (2018). Soil moisture decline following the plantation of Robinia pseudoacacia forests: Evidence from the Loess Plateau. Forest Ecology and Management, 412, 62-69. doi: 10.1016/j.foreco.2018.01.041.
  20. Lovynska, V., Holoborodko, K., Ivanko, I., Sytnyk, S., Zhukov, O., Loza, I., Wiche, O., & Heilmeier, H. (2023). Heavy metal accumulation by Acer platanoides and Robinia pseudoacacia in an industrial city (Northern Steppe of Ukraine). Biosystems Diversity, 31(2), 246-253. doi: 10.15421/012327.
  21. Mac Naeidhe, F. (1995). Procedures and precautions used in sampling techniques and analysis of trace elements in plant matrices. Science of the Total Environment, 176, 25-31.
  22. Order of the Ministry of Health of Ukraine “On approval of hygienic regulations for the permissible content of chemical substances in soil”. (July, 2022). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0722-20#Text.
  23. Palowski, B., Małkowska, E., Kurtyka, R., Szymanowska-Pułka, J., Gucwa-Przepióra, E., Małkowski, Ł., Woźnica, A., & Małkowski, E. (2016). Bioaccumulation of heavy metals in selected organs of black locust (Robinia pseudoacacia) and their potential use as air contamination bioindicators. Polish Journal of Environmental Studies, 25, 1-12. doi: 10.15244/pjoes/62641.
  24. Sekabira, K., Oryem-Origa, H., Mutumba, G.M., Kakudidi, E., & Basamba, T.A. (2011). Heavy metal phytoremediation by Commelina benghalensis L. and Cynodon dactylon L. growing in urban stream sediments. International Journal of Plant Physiology and Biochemistry, 3, 133-142.
  25. Shahid, M., Shamshad, S., Rafiq, M., Khalid, S., Bibi, I., Niazi, N.K., Dumat, C., & Rashid, M.I. (2017). Chromium speciation, bioavailability, uptake, toxicity and detoxification in soil-plant system: A review. Chemosphere, 178, 513-533. doi: 10.1016/j.chemosphere.2017.03.074.
  26. Sharma, A., Kapoor, D., Wang, J., Shahzad, B., Kumar, V., Bali, A.S., Jasrotia, S., Zheng, B., Yuan, H., & Yan, D. (2020). Chromium bioaccumulation and its impacts on plants: An overview. Plants, 9(1), article number 100. doi: 10.3390/plants9010100.
  27. Sharma, V., Naugraiya, M.N., & Tomar, G.S. (2018). Toxic effects of cobalt, chromium, lead and nickel chloride on growth performance of siris (Albizia spp.). International Journal of Chemical Studies, 6(2), 2407-2410.
  28. Shi, Z., Bai, Z., Guo, D., & Chen, M. (2021). Develop a soil quality index to study the results of black locust on soil quality below different allocation patterns. Land, 10, article number 785. doi: 10.3390/land10080785.
  29. Shrivastava, M., Khandelwal, A., & Srivastava, S. (2019). Hyperaccumulator plants: The resource to understand the extreme adaptations of plants towards heavy metals. In Plant metal interactions (Vol. 19, pp. 79-97). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-20732-8_5.
  30. Środek, D., & Rahmonov, O. (2022). The properties of black locust Robinia pseudoacacia L. to selectively accumulate chemical elements from soils of ecologically transformed areas. Forests, 13(1), article number 7. doi: 10.3390/f13010007.
  31. van der Ent, A., Mak, R., de Jonge, M.D., & Harris, H.H. (2018). Simultaneous hyperaccumulation of nickel and cobalt in the tree Glochidion cf. sericeum (Phyllanthaceae): Elemental distribution and chemical speciation. Scientific Reports, 8(1), article number 9683. doi: 10.1038/s41598-018-26891-7.
  32. Wang, Z.F., Zhang, X., Lei, W.X., Zhu, H., Wu, S.D., Liu, B.B., & Ru, D.F. (2023). Chromosome-level genome assembly and population genomics of Robinia pseudoacacia reveal the genetic basis for its wide cultivation. Communications Biology, 6(7), article number 797. doi: 10.1038/s42003-023-05158-6.
  33. Yan, W., Zhong, Y., & Shangguan, Z. (2017). Rapid response of the carbon balance strategy in Robinia pseudoacacia and Amorpha fruticosa to recurrent drought. Environmental and Experimental Botany, 138, 46-56. doi: 10.1016/j.envexpbot.2017.03.009.
  34. Yiğit, N. (2024). Determination of sixteen woody species’ ability to sequester Sr, Mo, and Sn pollutants. BioResources, 19(4), 7842-7855.
  35. Yuan, Y., Zhao, Z., Niu, S., Li, X., Wang, Y., & Bai, Z. (2018). Reclamation promotes the succession of the soil and vegetation in opencast coal mine: A case study from Robinia pseudoacacia reclaimed forests, Pingshuo mine, China. Catena, 165, 72-79. doi: 10.1016/j.catena.2018.01.025.
  36. Zou, C., Wang, C., Huang, J., Li, Y., Zhao, Y., Liu, Y., Zhao, X., Hu, X., Zhu, G., & Qian, S. (2024). Patterns and causes of soil heavy metals and carbon stock in green spaces along an urbanisation gradient. Ecological Indicators, 167, article number 112725. doi: 10.1016/j.ecolind.2024.112725.
  37. Zverkovskyy, V., Sytnyk, S., Lovynska, V., Kharytonov, M., Lakyda, I., Mykolenko, S., Pardini, G., Margui, E., & Gispert, M. (2018). Remediation potential of forest forming tree species within northern steppe reclamation stands. Ekológia (Bratislava), 37(1), 69-81. doi: 10.2478/eko-2018-0007.