Published November 18, 2021 | Version v1
Publication Open

Co-composted Biochar Enhances Growth, Physiological, and Phytostabilization Efficiency of Brassica napus and Reduces Associated Health Risks Under Chromium Stress

Creators

  • 1. University of Agriculture Faisalabad
  • 2. Yan'an University
  • 3. Mendel University in Brno
  • 4. Brno University of Technology
  • 5. University of Western Australia
  • 6. Shaheed Benazir Bhutto University
  • 7. University of Central Punjab
  • 8. Institute of Environmental Engineering
  • 9. Warsaw University of Life Sciences
  • 10. Institute of Soil Biology
  • 11. Biology Centre of the Czech Academy of Sciences
  • 12. Czech Academy of Sciences

Description

Among heavy metals, chromium (Cr) contamination is increasing gradually due to the use of untreated industrial effluents for irrigation purposes, thereby posing a severe threat to crop production. This study aimed to evaluate the potential of compost, biochar (BC), and co-composted BC on the growth, physiological, biochemical attributes, and health risks associated with the consumption of Brassica grown on Cr-contaminated soil. Results revealed that Cr stress (Cr-25) significantly reduced the growth and physiological attributes and increased antioxidant enzyme activities in Brassica, but the applied amendments considerably retrieved the negative effects of Cr toxicity through improving the growth and physiology of plants. The maximum increase in plant height (75.3%), root length (151.0%), shoot dry weight (139.4%), root dry weight (158.5%), and photosynthetic rate (151.0%) was noted with the application of co-composted BC under Cr stress (Cr-25) in comparison to the control. The application of co-composted BC significantly reduced antioxidant enzyme activities, such as APX (42.5%), GP (45.1%), CAT (45.4%), GST (47.8%), GR (47.1%), and RG (48.2%), as compared to the control under Cr stress. The same treatment reduced the accumulation of Cr in grain, shoot, and roots of Brassica by 4.12, 2.27, and 2.17 times and enhanced the accumulation in soil by 1.52 times as compared to the control. Moreover, the application of co-composted BC significantly enhanced phytostabilization efficiency and reduced associated health risks with the consumption of Brassica. It is concluded that the application of co-composted BC in Cr-contaminated soil can significantly enhance the growth, physiological, and biochemical attributes of Brassica by reducing its uptake in plants and enhanced phytostabilization efficiency. The tested product may also help in restoring the soils contaminated with Cr.

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

Translated Description (Arabic)

من بين المعادن الثقيلة، يزداد تلوث الكروم (Cr) تدريجيًا بسبب استخدام النفايات السائلة الصناعية غير المعالجة لأغراض الري، مما يشكل تهديدًا خطيرًا لإنتاج المحاصيل. هدفت هذه الدراسة إلى تقييم إمكانات السماد، والفحم الحيوي (BC)، وشارك في سماد BC على النمو، والسمات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية، والمخاطر الصحية المرتبطة باستهلاك الكرنب المزروع في التربة الملوثة بالكروم. كشفت النتائج أن إجهاد Cr (Cr -25) قلل بشكل كبير من النمو والسمات الفسيولوجية وزاد من أنشطة الإنزيم المضاد للأكسدة في الكرنب، لكن التعديلات المطبقة استردت بشكل كبير الآثار السلبية لسمية Cr من خلال تحسين نمو وفسيولوجيا النباتات. لوحظ الحد الأقصى للزيادة في ارتفاع النبات (75.3 ٪)، وطول الجذر (151.0 ٪)، ووزن اللقطة الجاف (139.4 ٪)، ووزن الجذر الجاف (158.5 ٪)، ومعدل التمثيل الضوئي (151.0 ٪) مع تطبيق BC سماد مشترك تحت إجهاد Cr (Cr -25) بالمقارنة مع عنصر التحكم. أدى تطبيق BC المشترك إلى تقليل أنشطة الإنزيمات المضادة للأكسدة بشكل كبير، مثل APX (42.5 ٪)، GP (45.1 ٪)، CAT (45.4 ٪)، GST (47.8 ٪)، GR (47.1 ٪)، و RG (48.2 ٪)، مقارنة بالتحكم تحت إجهاد Cr. قللت نفس المعالجة من تراكم Cr في الحبوب والبراسيكا وجذورها بمقدار 4.12 و 2.27 و 2.17 مرة وعززت التراكم في التربة بمقدار 1.52 مرة مقارنة بالتحكم. علاوة على ذلك، أدى تطبيق السماد المشترك BC إلى تعزيز كفاءة التثبيت النباتي بشكل كبير وتقليل المخاطر الصحية المرتبطة باستهلاك الكرنب. تم استنتاج أن تطبيق BC المشترك في التربة الملوثة بالكروم يمكن أن يعزز بشكل كبير من النمو والسمات الفسيولوجية والكيميائية الحيوية للبراسيكا من خلال تقليل امتصاصها في النباتات وتعزيز كفاءة الاستقرار النباتي. قد يساعد المنتج الذي تم اختباره أيضًا في استعادة التربة الملوثة بالكروم.

Translated Description (French)

Parmi les métaux lourds, la contamination par le chrome (Cr) augmente progressivement en raison de l'utilisation d'effluents industriels non traités à des fins d'irrigation, ce qui constitue une grave menace pour la production végétale. Cette étude visait à évaluer le potentiel du compost, du biochar (BC) et du BC co-composté sur la croissance, les attributs physiologiques, biochimiques et les risques pour la santé associés à la consommation de Brassica cultivé sur un sol contaminé par le Cr. Les résultats ont révélé que le stress au Cr (Cr-25) réduisait considérablement la croissance et les attributs physiologiques et augmentait les activités enzymatiques antioxydantes chez Brassica, mais les amendements appliqués ont considérablement récupéré les effets négatifs de la toxicité du Cr en améliorant la croissance et la physiologie des plantes. L'augmentation maximale de la hauteur de la plante (75,3%), de la longueur des racines (151,0%), du poids sec des pousses (139,4%), du poids sec des racines (158,5%) et du taux de photosynthèse (151,0%) a été notée avec l'application de BC co-composté sous contrainte Cr (Cr-25) par rapport au témoin. L'application de BC co-compostés a considérablement réduit les activités enzymatiques antioxydantes, telles que APX (42,5 %), GP (45,1 %), CAT (45,4 %), GST (47,8 %), GR (47,1 %) et RG (48,2 %), par rapport au contrôle sous stress Cr. Le même traitement a réduit l'accumulation de Cr dans le grain, la tige et les racines de Brassica de 4,12, 2,27 et 2,17 fois et a augmenté l'accumulation dans le sol de 1,52 fois par rapport au témoin. De plus, l'application de BC co-compostés a considérablement amélioré l'efficacité de la phytostabilisation et réduit les risques pour la santé associés à la consommation de Brassica. Il est conclu que l'application de BC co-compostés dans un sol contaminé par le Cr peut améliorer de manière significative la croissance, les attributs physiologiques et biochimiques de Brassica en réduisant son absorption dans les plantes et en améliorant l'efficacité de la phytostabilisation. Le produit testé peut également aider à restaurer les sols contaminés par le Cr.

Translated Description (Spanish)

Entre los metales pesados, la contaminación por cromo (Cr) está aumentando gradualmente debido al uso de efluentes industriales no tratados para fines de riego, lo que representa una grave amenaza para la producción de cultivos. Este estudio tuvo como objetivo evaluar el potencial del compost, el biochar (BC) y el BC co-compostado sobre el crecimiento, los atributos fisiológicos, bioquímicos y los riesgos para la salud asociados con el consumo de Brassica cultivada en suelos contaminados con Cr. Los resultados revelaron que el estrés por Cr (Cr-25) redujo significativamente el crecimiento y los atributos fisiológicos y aumentó las actividades enzimáticas antioxidantes en Brassica, pero las enmiendas aplicadas recuperaron considerablemente los efectos negativos de la toxicidad por Cr al mejorar el crecimiento y la fisiología de las plantas. El aumento máximo en la altura de la planta (75.3%), la longitud de la raíz (151.0%), el peso seco del brote (139.4%), el peso seco de la raíz (158.5%) y la tasa fotosintética (151.0%) se observó con la aplicación de BC co-compuesto bajo estrés de Cr (Cr-25) en comparación con el control. La aplicación de BC co-compuesto redujo significativamente las actividades enzimáticas antioxidantes, como APX (42.5%), GP (45.1%), CAT (45.4%), GST (47.8%), GR (47.1%) y RG (48.2%), en comparación con el control bajo estrés de Cr. El mismo tratamiento redujo la acumulación de Cr en el grano, el brote y las raíces de Brassica en 4,12, 2,27 y 2,17 veces y mejoró la acumulación en el suelo en 1,52 veces en comparación con el control. Además, la aplicación de BC co-compuesto mejoró significativamente la eficiencia de la fitoestabilización y redujo los riesgos para la salud asociados con el consumo de Brassica. Se concluye que la aplicación de BC co-compuesto en suelos contaminados con Cr puede mejorar significativamente los atributos de crecimiento, fisiológicos y bioquímicos de Brassica al reducir su absorción en las plantas y mejorar la eficiencia de la fitoestabilización. El producto probado también puede ayudar a restaurar los suelos contaminados con Cr.

Files

pdf.pdf

Files (1.2 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:f28d644458035a3a1b81b74eb8b3d418
1.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يعزز الفحم الحيوي المشترك في السماد كفاءة النمو والفيزيولوجيا والتثبيت النباتي لبراسيكا نابوس ويقلل من المخاطر الصحية المرتبطة بها تحت ضغط الكروم
Translated title (French)
Le biochar co-compostage améliore l'efficacité de la croissance, de la physiologie et de la phytostabilisation de Brassica napus et réduit les risques pour la santé associés au stress dû au chrome
Translated title (Spanish)
El biocarbón co-compuesto mejora la eficiencia de crecimiento, fisiológica y de fitoestabilización de Brassica napus y reduce los riesgos para la salud asociados bajo estrés por cromo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3211591674
DOI
10.3389/fpls.2021.775785

Is supplement to
https://openalex.org/W4233977729 (Other)
https://openalex.org/W4230167827 (Other)
https://openalex.org/W3213976230 (Other)
https://openalex.org/W3199771669 (Other)
https://openalex.org/W3150549663 (Other)
https://openalex.org/W3089198907 (Other)
https://openalex.org/W2523079174 (Other)
https://openalex.org/W2382882280 (Other)
https://openalex.org/W2253284738 (Other)
https://openalex.org/W1514729625 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1103071000
  • https://openalex.org/W1581414347
  • https://openalex.org/W1608318345
  • https://openalex.org/W191793640
  • https://openalex.org/W1936373595
  • https://openalex.org/W1967506704
  • https://openalex.org/W1974907033
  • https://openalex.org/W1987388599
  • https://openalex.org/W1990655685
  • https://openalex.org/W1990768879
  • https://openalex.org/W1990826050
  • https://openalex.org/W1992900987
  • https://openalex.org/W1994455927
  • https://openalex.org/W1999263434
  • https://openalex.org/W2027001549
  • https://openalex.org/W2042130857
  • https://openalex.org/W2061483818
  • https://openalex.org/W2089837267
  • https://openalex.org/W2092519477
  • https://openalex.org/W2141247410
  • https://openalex.org/W2159562617
  • https://openalex.org/W2165456404
  • https://openalex.org/W2176779363
  • https://openalex.org/W2218721349
  • https://openalex.org/W2258647781
  • https://openalex.org/W2340093241
  • https://openalex.org/W2469993736
  • https://openalex.org/W2499538883
  • https://openalex.org/W2503960884
  • https://openalex.org/W2505766876
  • https://openalex.org/W2507172658
  • https://openalex.org/W2510990338
  • https://openalex.org/W2604522740
  • https://openalex.org/W2607128711
  • https://openalex.org/W2617744362
  • https://openalex.org/W2727373143
  • https://openalex.org/W2759962735
  • https://openalex.org/W2771805945
  • https://openalex.org/W2775438741
  • https://openalex.org/W2791178419
  • https://openalex.org/W2793750578
  • https://openalex.org/W2796674968
  • https://openalex.org/W2810336410
  • https://openalex.org/W2888933191
  • https://openalex.org/W2892101816
  • https://openalex.org/W2899608103
  • https://openalex.org/W2913011891
  • https://openalex.org/W2925315629
  • https://openalex.org/W2925771411
  • https://openalex.org/W2946621841
  • https://openalex.org/W2965557150
  • https://openalex.org/W2981688941
  • https://openalex.org/W2983261819
  • https://openalex.org/W2994817202
  • https://openalex.org/W2998828066
  • https://openalex.org/W3007437117
  • https://openalex.org/W3011059723
  • https://openalex.org/W3015647956
  • https://openalex.org/W3024601915
  • https://openalex.org/W3035711033
  • https://openalex.org/W3041568058
  • https://openalex.org/W3098349301
  • https://openalex.org/W3110150727
  • https://openalex.org/W3120396739
  • https://openalex.org/W3130253227
  • https://openalex.org/W3132219150
  • https://openalex.org/W3162144332
  • https://openalex.org/W3168218355
  • https://openalex.org/W744920833