Published May 25, 2022 | Version v1
Publication Open

Role of biochar and compost in cadmium immobilization and on the growth of Spinacia oleracea

Creators

  • 1. Pir Mehr Ali Shah Arid Agriculture University
  • 2. COMSATS University Islamabad
  • 3. Reaseheath College
  • 4. King Saud University

Description

This research was carried out to evaluate the effect of biochar and compost application on Spinacia oleracea growth in cadmium contaminated soil. Cd toxicity decreased plant growth and biomass significantly and also negatively affected the physiological and biochemical attributes of plants. However, the application of biochar and compost improved the contaminated soil by reducing Cd toxicity and causing its immobilization, which in turn improved plant growth. The combined application of biochar and compost significantly (p < 0.05) enhanced biomass and photosynthetic pigments development in plants. The treatments also increased membrane stability index by 45.12% and enhanced water using efficiency by 218.22%, respectively. The increase in antioxidant activities was 76.03%, 29.02%, and 123.27% in superoxide dismutase, peroxidase, and catalase, respectively. The combined application also reduced the cadmium content (reduced 40.14% in root and 51.16% shoot), its translocation (19.67% decrease), and bioaccumulation (52.63% and 40.32% decrease in Cd content in shoot and root, respectively) in spinach plant. Among the two selected varieties of S . oleracea , Desi palak (V1) performed better as compared to Kanta palak (V2). It can be concluded that the combined application of biochar and compost is one of the best strategies to reduce the toxicity level of Cd in plants and to improve their growth.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم إجراء هذا البحث لتقييم تأثير استخدام الفحم الحيوي والسماد العضوي على نمو Spinacia oleracea في التربة الملوثة بالكادميوم. قللت سمية الكادميوم من نمو النبات والكتلة الحيوية بشكل كبير وأيضًا أثرت سلبًا على السمات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية للنباتات. ومع ذلك، أدى استخدام الفحم الحيوي والسماد العضوي إلى تحسين التربة الملوثة عن طريق تقليل سمية الكادميوم والتسبب في تجميدها، مما أدى بدوره إلى تحسين نمو النبات. عزز التطبيق المشترك للفحم الحيوي والسماد العضوي بشكل كبير (p < 0.05) تطوير الكتلة الحيوية وأصباغ التمثيل الضوئي في النباتات. كما زادت المعالجات من مؤشر استقرار الغشاء بنسبة 45.12 ٪ وعززت كفاءة استخدام المياه بنسبة 218.22 ٪ على التوالي. بلغت الزيادة في الأنشطة المضادة للأكسدة 76.03 ٪ و 29.02 ٪ و 123.27 ٪ في ديسموتاز فائق الأكسيد وبيروكسيداز وكاتالاز، على التوالي. كما أدى التطبيق المشترك إلى تقليل محتوى الكادميوم (انخفاض بنسبة 40.14 ٪ في الجذر و 51.16 ٪ في اللقطة)، ونقله (انخفاض بنسبة 19.67 ٪)، والتراكم البيولوجي (انخفاض بنسبة 52.63 ٪ و 40.32 ٪ في محتوى القرص المضغوط في اللقطة والجذر، على التوالي) في نبات السبانخ. من بين الصنفين المختارين من S. oleracea ، كان أداء Desi palak (V1) أفضل مقارنة بـ Kanta palak (V2). يمكن استنتاج أن التطبيق المشترك للفحم الحيوي والسماد العضوي هو واحد من أفضل الاستراتيجيات لتقليل مستوى سمية الكادميوم في النباتات وتحسين نموها.

Translated Description (French)

Cette recherche a été réalisée pour évaluer l'effet de l'application de biochar et de compost sur la croissance de Spinacia oleracea dans un sol contaminé par le cadmium. La toxicité du cadmium a diminué la croissance et la biomasse des plantes de manière significative et a également affecté négativement les attributs physiologiques et biochimiques des plantes. Cependant, l'application de biochar et de compost a amélioré le sol contaminé en réduisant la toxicité du Cd et en provoquant son immobilisation, ce qui a amélioré la croissance des plantes. L'application combinée de biochar et de compost a considérablement amélioré (p < 0,05) le développement de la biomasse et des pigments photosynthétiques chez les plantes. Les traitements ont également augmenté l'indice de stabilité de la membrane de 45,12 % et amélioré l'efficacité de l'utilisation de l'eau de 218,22 %, respectivement. L'augmentation des activités antioxydantes était de 76,03 %, 29,02 % et 123,27 % pour la superoxyde dismutase, la peroxydase et la catalase, respectivement. L'application combinée a également réduit la teneur en cadmium (réduction de 40,14 % dans les racines et de 51,16 % dans les pousses), sa translocation (diminution de 19,67 %) et sa bioaccumulation (diminution de 52,63 % et de 40,32 % de la teneur en Cd dans les pousses et les racines, respectivement) chez les épinards. Parmi les deux variétés sélectionnées de S. oleracea , Desi palak (V1) a obtenu de meilleurs résultats que Kanta palak (V2). On peut conclure que l'application combinée de biochar et de compost est l'une des meilleures stratégies pour réduire le niveau de toxicité du Cd dans les plantes et améliorer leur croissance.

Translated Description (Spanish)

Esta investigación se llevó a cabo para evaluar el efecto de la aplicación de biochar y compost en el crecimiento de Spinacia oleracea en suelos contaminados con cadmio. La toxicidad del Cd disminuyó significativamente el crecimiento de las plantas y la biomasa y también afectó negativamente los atributos fisiológicos y bioquímicos de las plantas. Sin embargo, la aplicación de biochar y compost mejoró el suelo contaminado al reducir la toxicidad del Cd y provocar su inmovilización, lo que a su vez mejoró el crecimiento de las plantas. La aplicación combinada de biochar y compost mejoró significativamente (p < 0.05) el desarrollo de biomasa y pigmentos fotosintéticos en las plantas. Los tratamientos también aumentaron el índice de estabilidad de la membrana en un 45,12% y mejoraron la eficiencia del uso de agua en un 218,22%, respectivamente. El aumento de las actividades antioxidantes fue del 76,03%, 29,02% y 123,27% en superóxido dismutasa, peroxidasa y catalasa, respectivamente. La aplicación combinada también redujo el contenido de cadmio (40,14% en la raíz y 51,16% en el brote), su translocación (19,67% de disminución) y la bioacumulación (52,63% y 40,32% de disminución en el contenido de Cd en el brote y la raíz, respectivamente) en la planta de espinaca. Entre las dos variedades seleccionadas de S. oleracea , Desi palak (V1) tuvo un mejor rendimiento en comparación con Kanta palak (V2). Se puede concluir que la aplicación combinada de biochar y compost es una de las mejores estrategias para reducir el nivel de toxicidad del Cd en las plantas y mejorar su crecimiento.

Files

journal.pone.0263289&type=printable.pdf

Files (2.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:f95c1087fa28d8ebe35e6b14e7520bd2
2.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دور الفحم الحيوي والسماد العضوي في تثبيت الكادميوم وعلى نمو السنسنة الزيتية
Translated title (French)
Rôle du biochar et du compost dans l'immobilisation du cadmium et sur la croissance de Spinacia oleracea
Translated title (Spanish)
Papel del biochar y el compost en la inmovilización del cadmio y en el crecimiento de Spinacia oleracea

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4281570771
DOI
10.1371/journal.pone.0263289

Is supplement to
https://openalex.org/W854012953 (Other)
https://openalex.org/W4289845083 (Other)
https://openalex.org/W28209293 (Other)
https://openalex.org/W2392420654 (Other)
https://openalex.org/W2391803445 (Other)
https://openalex.org/W2388805815 (Other)
https://openalex.org/W2237168932 (Other)
https://openalex.org/W2146144775 (Other)
https://openalex.org/W2100705986 (Other)
https://openalex.org/W2088879986 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1192584257
  • https://openalex.org/W1568722651
  • https://openalex.org/W1610099587
  • https://openalex.org/W191793640
  • https://openalex.org/W1957728787
  • https://openalex.org/W1966907291
  • https://openalex.org/W1970702176
  • https://openalex.org/W1971447641
  • https://openalex.org/W1975473360
  • https://openalex.org/W1977043572
  • https://openalex.org/W1986694486
  • https://openalex.org/W1998926818
  • https://openalex.org/W2002709469
  • https://openalex.org/W2021364295
  • https://openalex.org/W2026002127
  • https://openalex.org/W2076173451
  • https://openalex.org/W2082025112
  • https://openalex.org/W2090683582
  • https://openalex.org/W2091614528
  • https://openalex.org/W2099921213
  • https://openalex.org/W2110260915
  • https://openalex.org/W2128635872
  • https://openalex.org/W2131938603
  • https://openalex.org/W2152582923
  • https://openalex.org/W2167131336
  • https://openalex.org/W2319442991
  • https://openalex.org/W2342679858
  • https://openalex.org/W2507030122
  • https://openalex.org/W2559962428
  • https://openalex.org/W2592495206
  • https://openalex.org/W2598558913
  • https://openalex.org/W2753495700
  • https://openalex.org/W2765297703
  • https://openalex.org/W2769194043
  • https://openalex.org/W2769801323
  • https://openalex.org/W2791067143
  • https://openalex.org/W2791317697
  • https://openalex.org/W2800189472
  • https://openalex.org/W2803342060
  • https://openalex.org/W2808219214
  • https://openalex.org/W287981600
  • https://openalex.org/W2897312312
  • https://openalex.org/W2906800570
  • https://openalex.org/W2908538813
  • https://openalex.org/W2911326481
  • https://openalex.org/W2911670651
  • https://openalex.org/W2912177145
  • https://openalex.org/W2925771411
  • https://openalex.org/W2946621841
  • https://openalex.org/W2953100209
  • https://openalex.org/W2955165159
  • https://openalex.org/W2965557150
  • https://openalex.org/W2972766463
  • https://openalex.org/W2982117042
  • https://openalex.org/W2982265173
  • https://openalex.org/W2988395581
  • https://openalex.org/W2996104162
  • https://openalex.org/W2999323390
  • https://openalex.org/W3000733191
  • https://openalex.org/W3017005452
  • https://openalex.org/W3018034995
  • https://openalex.org/W3021791606
  • https://openalex.org/W3026468603
  • https://openalex.org/W3035040506
  • https://openalex.org/W3040819825
  • https://openalex.org/W3044806822
  • https://openalex.org/W3084807850
  • https://openalex.org/W3090255854
  • https://openalex.org/W3092827983
  • https://openalex.org/W3092924728
  • https://openalex.org/W3093538578
  • https://openalex.org/W3094266540
  • https://openalex.org/W3147599414