اثرات کودهای آلی، گاوی و اوره برانباشتگی کادمیوم و رشد گیاه خرفه (Portulaca eoleracea)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد دانشگاه شهرکرد

2 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد دانشگاه شهرکرد

3 دانشیار دانشگاه شهرکرد

چکیده

سبزیجات یکی از مهم‌ترین منابع ورود کادمیوم به زنجیره غذایی انسان هستند که می‏تواند تهدیدی جدی برای سلامت انسان باشد. بنابراین، به منظور بررسی اثرات کودهای آلی، شیمیایی و تلفیقی بر تجمع کادمیوم در گیاه خرفه، آزمایشی فاکتوریل در قالب طرح‌ کاملاً تصادفی با 3 تکرار  اجرا شد. تیمارهای کودی شامل دو سطح کود گاوی (60 و 120 میلی­گرم نیتروژن در کیلوگرم خاک)، دو سطح کود اوره (60 و 120 میلی­گرم نیتروژن در کیلوگرم خاک)،  سه سطح کود تلفیقی (60 + 30 ، ۴۵+۴۵، ۶۰+۳۰ میلی­گرم نیتروژن از منبع کود گاوی و کود اوره)، تیمار شاهد (عدم مصرف کود) تحت دو سطح کادمیوم (عدم کاربرد کادمیوم و کاربرد 10 میلی­گرم کادمیوم  بر کیلوگرم خاک) مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج نشان داد غلظت و تجمع کادمیوم در گیاه با افزایش نیتروژن خصوصاً از منبع کود گاوی کاهش یافت و تیمار 120 میلی­گرم نیتروژن از منبع کود گاوی دارای کمترین میزان کادمیوم بود. با افزایش مصرف کودهای اوره، گاوی و تلفیقی، غلظت و جذب نیتروژن افزایش یافت. بیشترین عملکرد در تیمار 120 میلی‌گرم نیتروژن از منبع کود گاوی حاصل شد و عملکرد تیمار 120 میلی­گرم نیتروژن از منبع اوره بدون اختلاف معنی‎دار با تیمار 90 میلی­گرم نیتروژن از منبع تلفیقی (1:1) در رتبه بعدی قرار گرفت. به طورکلی نتیجه‏گیری می‎شود که  استفاده از کود گاوی در تولید سبزیجات به دلیل جلوگیری از انتقال کادمیوم به بافت سبزیجات  راهکار مؤثری برای  حفاظت زنجیره غذایی از آلودگی به کادمیوم است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effects of Cattle Manure, Chemical Fertilizers, and Their Combination on Cadmium Accumulation and Growth of Purslane (Portulaca eoleracea)

نویسندگان [English]

  • S. Fallah 1
  • F. Soltaninejhad 2
  • M. R. Taddayon 3
چکیده [English]

Vegetables are among the major sources of cadmium entering the human food chain, which can be a serious threat for human health. So, in order to evaluate effects of organic manure, chemical fertilizers, and their combination on cadmium accumulation and growth of purslane, a factorial experiment was conducted in completely randomized block design with three replications, in 2012.  Fertilizer treatments included urea fertilizer (60 and 120 mg N kg-1 soil), cattle manure (60 and 120 mg N kg-1 soil) , combined fertilizer  (60+30,  45+45, 30+65 mg N kg-1 soil as urea fertilizer and  cattle manure),  and the control (no N amended). These were evaluated undertwo cadmium levels (no cadmium and 10 mg kg-1soil). Results indicated that concentration and uptake of cadmium in plant, decreased with increasing N rate, especially of cattle manure, and the lowest cadmium concentration was observed in 120 mg kg-1 in the form of cattle manure. Increase in nitrogen application from any source increased concentration and uptake of nitrogen.   The greatest yield was obtained in 120 mg N kg-1 as cattle manure.  There was no significant difference between 120 and 90 mg N kg-1 in the form of urea and the combined (1:1) fertilizer.  In general, it can be concluded that use of cattle manure in vegetables production prevents movement of soil cadmium into vegetables and it is an effective method for protecting food chain from Cadmium contamination.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Animal manure
  • Contamination
  • Healthy vegetable
  • Heavy metal

مراجع

  1. امامی ع. 1375. روشهای تجزیه گیاه. نشریه فنی شماره 982، انتشارات مؤسسه تحقیقات خاک و آب، تهران، ایران. 202 صفحه.
  2. ثوابقی غ. اردلان م. و ملکوتی م.ج. 1381. اثر مصرف توأم کادمیوم و روی در خاک­های آهکی بر پاسخ­های گیاه گندم. مجله علوم کشاورزی ایران، جلد 33 (شماره 2)، صفحات 333 تا 341.
  3. شریفی م. افیونی م. و خوشگفتارمنش ا.ح. 1389. اثر کود گاوی، لجن فاضلاب و کلرید کادمیوم بر جذب کادمیوم در شاخساره ذرت. مجله آب و فاضلاب، شماره 4، صفحات 98 تا 103.
  4. نصیرزاده س. ۱۳۹۰. اثر سطوح مختلف کود گاوی و اوره بر خصوصیات کمی و کیفی گیاه دارویی اسفرزه (Plantago ovata Forssk) . پایان‎نامه کارشناسی ارشد اگرواکولوژی, دانشکده کشاورزی, دانشگاه شهرکرد, ۶۷ صفحه
  5. نظری م ، فلاح س، جلیلیان ج و کیانی ش. 1393. تأثیر ترکیب کودهای شیمیایی و زیستی بر میزان کادمیوم و پارامترهای رشدی گیاه دارویی شنبلیله در یک خاک آلوده به کادمیوم. نشریه مدیریت خاک و تولید پایدار جلد 4 شماره 3، صفحات 215- 231.
  6. یارقلی ب، عباسی ف. و لیاقت ع. 1388. جذب کادمیوم از محیط ریشه و تجمع آن در اندامهای هوایی مختلف محصولات جالیزی رایج ایران. مجله تحقیقات مهندسی کشاورزی، جلد 10 شماره 2، صفحات 31 -44.
  7. Abbasi M.K. Khaliq A. Shafiq M. Kazmi M. and Imran A. 2010. Comparative effectiveness of urea N, poultry manure and their combination in changing soil properties and maize productivity under rainfed conditions in northeast Pakistan. Experimental Agriculture 46(2): 211-
  8. Ahmad A.U.H. Qadir I. and Mahmood N. 2007. Effect of integrated use of organic and inorganic fertilizers on fodder yield of sorghum (Sorghum bicolor ). Pakistan Journal of Agriculture Science 44(3): 415-421.
  9. Ahmad P. Nabi G. and Ashraf M. 2010. Cadmium-induced oxidative damage in mustard [Brassica juncea (L.) Czern. and Coss.] plants can be alleviated by salicylic acid. South African Journal of Botany 77(1): 36-44.
  10. Alamgir M. Kibria M.G. and Islam M. 2011. Effects of farmyard manure on cadmium and lead accumulation in amaranth (Amaranthus oleracea ). Journal of Soil Science and Environmental Management 2(8): 237-240.
  11. Blaize D. Singh J.V. Bonde A.N. Tekale K.V. and Mayee C.D. 2005. Effects of farmyard manure and fertilizers on yield, fibre quality and nutrient balance of rainfield cotton (Gossypium hirsutum). Bioresource Technology 96: 345-349.
  12. Boussama N. Ouariti O. Suzuki A. and Ghorbla M.H. 1999. Cd-stress on nitrogen assimilation. Plant Physiology 155: 310-317.
  13. Brown S.L. Henry C.L. Chaney R. Compton H. and DeVolder P.S. 2003. Using municipal biosolids in combination with other residuals to restore metal-contaminated mining areas.Journal of Plant and Soil 249: 203-215.
  14. Kabata-Pendias A. and Pendias H. 2001. Trace Elements in Soils and Plants (3rd Ed.), CRC Press, Boca Raton, FL.
  15. Chaffei C. Gouia H. and Ghorbel H.M. 2003. Nitrogen metabolism in tomato plants under cadmium stress. Journal of Plant Nutrition 26(8): 1617-1634.
  16. Chaffei C. Pageau K. Suzuki A. Gouia H. Ghorbel M.H. and Masclaux-Daubresse C. 2004. Cadmium toxicity induced changes in nitrogen management in Lycopersicon esculentum leading to a metabolic safeguard through an amino acid storage strategy. Plant and Cell Physiology 45(11): 1681-1693.
  17. Chaiyarat R. Suebsima R. Putwattana N. Kruatrachue M. and Pokethitiyook P. 2011. Effects of soil amendments on growth and metal uptake by ocimum gratissimum grown in Cd/Zn-contaminated soil. Water Air and Soil Pollution 214: 383-392
  18. Chen H.S. Huang Q.Y. Liu L.N. Cai P. Liang W. and Li M. 2010. Poultry manure compost alleviates the phytotoxicity of soil cadmium: influence on growth of pakchoi (Brassica chinensis ). Pedosphere 20(1): 63-70
  19. Davis R.D. and Calton-Smith C. 1980. Crops as Indicators of the Significance of Contamination of Soil by Heavy Metals. WRC, Stevenage. TR 140.
  20. El-Tayeb M.A. El-Enany A.E. and Ahmed N.L. 2006. Salicylic acid-induced adaptive response to copper stress in sunflower (Helianthus annuus L.). Plant Growth Regulation 50: 191-199.
  21. Gavi F. Basta N.T. and Raun W.R. 1997. Wheat grain cadmium as affected by long-term fertilization and soil acidity. Journal of Environment Quality 26: 265-271.
  22. González J.A. Gallardo M. Hilal M. Rosa M. and Prado F.E. Physiological responses of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) to drought and waterlogging stresses: dry matter partitioning. Back ← Abstract ↓ Descriptors ↓ Top ↑ Botanical Studies 50(1): 35-42.
  23. Jansson J.O. and Eriksson J. 2003. The effect of fertilization for higher protein content on cd-level in water wheat grain. In: International conference on the biochemistry of trace elements. Conference proceedings 1: 242-243.
  24. Janzen H.H. 1993. soluble salts. In: Carter M.R. (Ed.), soil sampling and Methods of Analysis, Lewis, Boca Raton, FL. Pp 161-166.
  25. John R. Ahmad P. Gadgil K. and Sharm S. 2009. Heavy metal toxicity: effect on plant growth, biochemical parameters and metal accumulation by Brassica juncea International Journal of Plant Production 3: 65-75.
  26. Landberg T. and Greger M. 2003. Influence of N and N supplementation on Cd accumulation in wheat grain. In: 7th International Conference on the Biogeochemistry of Trace Elements, Uppsala ’03, Conference Proceedings 1:III, pp. 90–91.
  27. Laomreaux J.R. and Chaney W. 1978. The effect of cadmium on net photosynthesis, transpiration, and dark respiration of excised silver maple leaves. Physiologia Plantarum 43: 231-236.
  28. Lim P.E. Tay M.G. Mak k.y. and Mohamed N. 2003. The effect of heavy metals on nitrogen and oxygen demand removal in constructed wetlands. Science of the total Environment 301(3): 13-21.
  29. Liu L. Chen H. Cai P. Liang W. and Huang Q. 2009. Immobilization and phytotoxicity of Cd in contaminated soil amended with chicken manure compost. Journal of Hazardous Materials 163: 563-567.
  30. Liu Y. Zhang S.P. and Cai Y.Q. 2007. Cytoprotective effects of selenium on cadmium-induced LLC-PK1 cells apoptosis by activating JNK pathway. Toxicology in Vitro 21: 677-84.
  31. Lorenz S.E. Hamon R.E. McGrath S.P. Holm P.E. and Christensen T.H. 1994. Application of fertilizer cations affect cadmium and zinc concentrations in soil solutions and uptake by plants. European Journal of Soil Science 45: 159-165.
  32. Mahmoodabadi M.R. Ronaghi A. Khayyat M. and Hadarbadi G. 2009. Effects of zeolite and cadmium on growth and chemical composition of soybean (Glycine max). Tropical and Subtropical Agroecosystems 10: 515-521.
  33. McBride M.B. 1995. Toxic metal accumulation from agricultural use of sewage sludge. Are USEPA regulations protective. Journal of Environment Quality 24: 5-18.
  34. Mitchell L. Grant C. and Racz G. 2000. Effect of nitrogen application on concentration of cadmium and nutrient ions in soil solution and in durum wheat. Canadian Journal of Soil Science 80: 107-115.
  35. Pichtel J. and Bradway D. 2008. Conventional crops and organic amendments for Pb, Cd and Zn treatment at a severely contaminated site. Bioresource Technology 99: 1242-1251.
  36. Qian H. Li J. Pan X. Jiang H. Sun L. and Fu Z. 2010. Photoperiod and temperature influence cadmium's effects on photosynthesis-related gene transcription in Chlorella vulgaris. Ecotoxicology and Environmental Safety 73: 1202-1206.
  37. Qin D. Ming-xue C. Rong ZH. Zhao-yun ZH. Zhi-wei ZH. Guo-sheng SH. and Guang-ming W. 2009. Cd toxicity and accumulation in rice plants vary with soil nitrogen status and their genotypic difference can be partly attributed to nitrogen uptake capacity. Rice Science 16(4): 283-291.
  38. Robinson B.H. Mills T.M. Petit D. Fung L.E. Green S.R. and Clothier B.E. 2000. Natural and inuced cadmium-accumulation in poplar and willow: implications for phytoremediation. Journal of Plant and Soil 227: 301-306.
  39. Salt D.E. Prince R.C. Pickering I.J. and Raskin I. 1995. Mechanisms of cadmium mobility and accumulation in Indian mustard. Plant Physiology 109: 1427-1433.
  40. Singh Gill S. Khan N.A.and Tuteja N. 2012. Cadmium at high dose perturbs growth, photosynthesis and nitrogen metabolism while at low dose it up regulates sulfur assimilation and antioxidant machinery in garden cress (Lepidium sativum). Journal of Plant Science 182: 112-120.
  41. Satarug S. Baker J.R. Reilly P.E.B. Moore M.R. and Williams D.J. 2002. Cadmium levels in the lung, liver, kidney cortex and urine samples from Australians without occupational exposure to metals. Archives of Environmental Health 57 :69-77.
  42. Tezottoa T. Laercio J. Ricardo F. Azevedob A. Reynaldo L Alleonic F. and Mazzaferad P. 2012. Coffee is highly tolerant to cadmium, nickel and zinc: plant and soil nutritional status, metal distribution and bean yield. Field Crops Research 125: 25-34.
  43. Wangstrand H. Eriksson J. and Born V. 2007. Cadmium concentration in winter wheat as affected by nitrogen fertilization. Journal of Agronomy 26: 209-214.
  44. Yassen A.A. Nadia M. and Badran M. 2007. Role of some organic residual as tools for reducing heavymetals hazard in plant. World Journal of Agricultural Sciences 3(2): 204-209.
پژوهش های خاک
دوره 30، شماره 4
اسفند 1395
صفحه 403-415

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار