Evaluation of two Brazilian indigenous plants for phytostabilization and phytoremediation of copper-contaminated soils / Avaliação de duas plantas nativas brasileiras para fitoestabilização e fitorremediação de solos contaminados com cobre

Abstract Indigenous plants have been grown naturally and vigorously in copper contaminated soils. Thus, the aim of this study was to evaluate the phytoremediation ability of two indigenous plants naturally grown in two vineyard soils copper contaminated, and in a copper mining waste. However, it was evaluated the macro and micronutrient uptake and the potential of phytoremediation. So, a greenhouse study was carried out with Bidens pilosa and Plantago lanceolata in samples of vineyard soils (Inceptisol and Mollisol) copper contaminated, and in a copper mining waste. Plant growth, macro and micronutrient up take, tolerance index (TI), translocation factor (TF), metal extraction ratio (MER), bioaccumulation factor (BCF), plant effective number of the shoots (PENs), and plant effective number of the total plant (PENt) were analyzed. Both plants grown in vineyard soils showed high phytomass production and TI. P. lanceolata plants cultivated in the Inceptisol showed the highest copper concentrations in the shoots (142 mg kg–1), roots (964 mg kg–1) and entire plants (1,106 mg kg–1). High levels of copper were phytoaccumulated from the Inceptisol by B. pilosa and P. lanceolata with 3,500 and 2,200 g ha–1 respectively. Both B. pilosa and P. lanceolata plants showed characteristics of high copper hyperaccumulator. Results showed that both species play an important role in the natural copper phytoaccumulation in both vineyard soils contaminated with copper, being important to its phytoremediation.

Resumo Plantas nativas crescem naturalmente e vigorosamente em solos contaminados com cobre. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de fitorremediação de duas plantas nativas, naturalmente encontradas em dois solos de vitivinicultura contaminados com cobre, e em rejeito de mineração de cobre. Foram avaliados os teores de macro e micronutrientes nos tecidos das plantas, e o potencial de fitorremediação. Assim, um estudo em casa de vegetação foi realizado com plantas de Bidens pilosa e Plantago lanceolata, com amostras de dois solos de vitivinicultura (Neossolos e Cambissolos) contaminados com cobre, e com rejeito de mineração de cobre. O crescimento das plantas, teores de macro e micronutrientes nos tecidos, índice de tolerância (TI), fator de translocação (TF), taxa de extração do metal (MER), fator de bioacumulação (BCF), número efetivo dos plantas da parte aérea (PENs) e número efetivo de plantas inteiras (PENt) foram analisados. Ambas as espécies cultivadas em solos vitivinicultura mostraram elevada produção de fitomassa e os TI. P. lanceolata cultivadas no Neossolo mostraram as concentrações de cobre mais elevados na parte aérea (142 mg kg–1), nas raízes (964 mg kg–1) e nas plantas inteiras (1.106 mg kg–1). Altos níveis de cobre foram fitoacumulados pelas plantas B. pilosa e P. lanceolata com 3.500 e 2.200 g ha–1, respectivamente, quando cultivadas em Neossolo. Ambas as espécies apresentaram características hiperacumuladoras de cobre. Os resultados mostraram que estas espécies desempenham um papel importante na fitoacumulação de cobre naturalmente em ambos os solos de vitivinicultura contaminados com cobre, sendo importantes para a fitorremediação.

Allelopathy of Bidens sulphurea L. aqueous extracts on lettuce development / Alelopatia de extratos aquosos de Bidens sulphureaL. no desenvolvimento de alface

ABSTRACT Allelochemical compounds are present in tissues of different plants` parts and also in other organisms, being released into the environment and thus affecting plants development. There is evidence that secondary metabolites produced by weeds may exhibit several allelopathic effects. This study aimed to evaluate allelopathic activity based on the interaction of aqueous extracts preparations and their concentrations obtained from Bidens sulphurea (Cav.) Sch. Bip. leaves on germination and seedlings development of Lactuca sativa L. cv. Grand rapids (lettuce). The extracts were obtained from fresh leaves and prepared by infusion, decoction, leaching and grinding methods, at concentrations of 0, 7.5, 15, 22.5 and 30%, with four replications with 25 lettuce seeds. Seven days after the percentages of abnormal seedlings and germination, shoot and root length (cm) were evaluated, while germination speed index (GSI) was daily determined and calculated. The experiment was completely randomized in a 4x5 factorial design, with four extract preparation methods and 5 concentrations. It was found out that the B. sulphurea aqueous extracts did not affect the germination and abnormal seedling development percentages in lettuce seeds. The aqueous extracts and their concentrations showed allelopathic effect for GSI, shoot and root length variables, despite their methods of preparation. This effect is not only inhibitory, but in some cases it was also stimulatory.

RESUMO Os aleloquímicos são compostos que estão presentes nos tecidos de diferentes partes das plantas e outros organismos, são liberados no ambiente e atuam no desenvolvimento das mesmas. Existem evidências de que os metabólitos secundários produzidos por plantas invasoras podem apresentar uma variedade de efeitos alelopáticos. O presente estudo objetivou avaliar a atividade alelopática através de interação das formas de preparo dos extratos aquosos e suas concentrações obtidas de folhas de Bidens sulphurea (Cav.) Sch. Bip. sobre a germinação e o desenvolvimento de plântulas de Lactuca sativa L. cv. Grand rapids (alface). Os extratos foram obtidos de folhas frescas e preparados sob a forma de infusão, decocção, maceração estática e trituração, nas concentrações de 0; 7,5; 15; 22,5 e 30%, com quatro repetições com 25 sementes de alface. Após sete dias foi avaliado a porcentagem de germinação e plântulas anormais, comprimento da parte aérea e raiz (cm), sendo diariamente as sementes avaliadas para o calculo do índice de velocidade de germinação (IVG). O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, organizado em esquema fatorial 4x5, com 4 formas de preparo dos extratos e 5 concentrações. Foi possível constatar que os extratos aquosos de B. sulphurea não influenciaram o percentual de germinação e formação de plântulas anormais em sementes de alface. As diferentes formas de obtenção dos extratos aquosos e suas concentrações apresentaram efeito alelopático para as variáveis IVG, crescimento da parte aérea e comprimento da raiz não sendo o efeito somente inibitório, mas em alguns casos também de estímulo.