تأثیر زئولیت و کمپوست گاوی بر جذب کادمیم و برخی عناصر ضروری گندم در خاک آلوده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه زراعت، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران

2 استادیار گروه زراعت، واحداهواز، دانشگاه آزاد اسلامی،اهواز، ایران

3 استادیار گروه خاکشناسی، واحداهواز، دانشگاه آزاد اسلامی،اهواز، ایران

10.22092/ijsr.2019.126189.442

چکیده

با توجه به اهمیت گندم در تغذیه انسان و همچنین وجود غلظت­های بالای فلزات سنگین و سمی در اراضی آلوده، بررسی اثر زئولیت و کود گاوی کمپوست شده و نقش آنها در تعدیل آلودگی و تغذیه گندم حائز اهمیت می­باشد. بدین منظور آزمایشی به صورت فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار اجرا گردید. تیمارهای مورد مطالعه شامل مقادیر مختلف زئولیت و کمپوست هر کدام بصورت صفر، 5/0%، 1% و 5/1 درصد براساس درصد وزنی خاک بود. نتایج نشان داد که تأثیر زئولیت، کمپوست و اثر متقابل زئولیت و کمپوست بر مقدار کادمیم، نیتروژن، فسفر و پتاسیم موجود در ریشه، ساقه و دانه در سطح یک درصد معنی‌دار بود. بیشترین مقدار کادمیم در بخش‌های مختلف اندام گیاه در شرایط عدم مصرف زئولیت و کمپوست و کمترین آن در شرایط مصرف 5/1 درصد زئولیت به همراه 5/1 درصد کمپوست مشاهده شد و تفاوت بین آنها معنی‌دار بود. بیشترین مقدار نیتروژن، فسفر و پتاسیم در ریشه، ساقه و دانه در شرایط مصرف 5/1 درصد زئولیت به همراه 5/1 درصد کمپوست و کمترین مقدار عناصر فوق در شرایط عدم مصرف زئولیت و کمپوست مشاهده شد و تفاوت آنها نیز از لحاظ آماری معنی‌دار بود. نتایج کلی آزمایش نشان داد که کاربرد زئولیت و کمپوست در اراضی آلوده به کادمیم از طریق کاهش آلودگی و آسیب‌های ناشی از آن و نیز در جهت افزایش جذب عناصر ضروری مؤثر واقع شود. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Zeolite and Composted Cow Manure on the Absorption of Cadmium and Some Essential Elements by Wheat in Contaminated Soil

نویسندگان [English]

  • Mina Rashidi 1
  • seyed keyvan marashi 2
  • teimour babaeinejad 3
1 MSc. Student, Department of Agronomy, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
2 Assistant Professor, Department of Agronomy, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
3 Assistant Professor, Department of Soil Science, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Considering the importance of wheat in human nutrition and the presence of high concentrations of heavy and toxic metals in contaminated lands, it is important to study the effect of zeolite and composted cow manure and their role in reducing soil contamination and wheat nutritious properties. For this purpose, a factorial experiment was conducted based on a completely randomized design with three replications. The treatments included different amounts of zeolite and compost, each with zero, 0.5%, 1%, and 1.5% based on the weight percentage of soil. The results showed that the effect of zeolite, composted manure, and their interaction on cadmium, nitrogen, phosphorus and potassium in root, stem, and seed were significant at 1% level. The maximum cadmium in different parts of plant was obtained in non-application of zeolite and compost, and the minimum was obtained in 1.5% zeolite and 1.5% compost, with significant differences. The maximum concentrations of nitrogen, phosphorus and potassium in root, stem, and seed were obtained in 1.5% of zeolite plus 1.5% compost, and their minimum concentrations were in non-application of zeolite and compost, with significant differences. In general, the results of the experiment showed that application of zeolite and compost to cadmium-contaminated lands could reduce absorption of cadmium, and the damage caused by it, and could increase absorption of essential elements.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Compost
  • Macronutrients
  • Contamination
  1. انصاری مها آبادی، ث.1382. بررسی اثر کانی­های زئولیت بر جذب کادمیم در محلول­های آبی. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه کشاورزی صنعتی اصفهان.
  2. بی نام، 1396. استانداردهای آلودگی منابع خاک و راهنماهای آن. معاونت محیط زیست انسانی، دفتر آب و خاک.
  3.  بی نام، 1389. گزارش موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی کشور. خوراک انسان- دام بیشینه رواداری فلزات سنگین.
  4. خواجه‌پور، م. 1383. اصول و مبانی زراعت. جهاد دانشگاهی اصفهان. 402 ص.
  5. سماوات، س.، 1389. نقش مدیریت مواد آلی در افزایش حاصلخیزی خاک (مسائل و محدویت­ها). مجموعه مقالات شفاهی کنگره چالش­های کود در ایران. همایش نیم قرن مصرف کود. انتشارات سنا.
  6. فتحی، م. و م. چُرم.1392. تأثیر زئولیت بر عناصر سنگین در خاک‌های تیمار شده با لجن فاضلاب و رشد گیاه ذرت. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید چمران اهواز.
  7. غازان شاهی، ج. 1385. آنالیزخاک وگیاه. انتشارات آییژ، تهران.
  8. غلامحسینی، م.،  آقا علیخانی، م.،  و ملکوتی، م.، 1387. تأثیر سطوح مختلف نیتروژن و زئولیت بر عملکرد کمی و کیفی کلزای پاییزه. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. سال دوازدهم. شماره چهل و پنجم.
  9. فرهادی، د.، اصغری، ح. ، عامریان، م. و عباسپور، ع. 1395. بررسی تأثیر زئولیت و قارچ میکوریزا آربسکولار بر برخی از خصوصیات مورفولوژیک و عملکرد ذرت در سطوح مختلف فسفر خاک. نشریه زیست شناسی خاک، 4(1): 53-39.
  10. کاظمینی، س.،  و عدالت، م.،  1388. اثر کاربرد کود کمپوست ضایعات شهری و نیتروژن بر برخی خصوصیات خاک و عملکرد دانه گندم آبی. مجموعه مقالات یازدهمین کنگره علوم خاک ایران. گرگان.
  11. کبیری نژاد، ش.،  ابطحی، آ.،  و هودجی، م.،  1388. اثرات کوتاه مدت کود کمپوست بر حاصلخیزی و غلظت کادمیم و آهن در دو خاک آهکی و گیاه ذرت. مجموعه مقالات یازدهمن کنگره علوم خاک ایران. گرگان.
  12. صفری راد، س.، نادیان قمشه ح.، جعفری س. 1397. تأثیر زئولیت و اسید هومیک بر جذب عناصر غذایی پر مصرف و برخی از مولفه های رشدی گندم در خاک های آلوده به کادمیم. اولین همایش ملی علوم کشاورزی و زیست محیطی ایران
  13. معاف، م.، 1376. حذف فلزهای سنگین ازآب های آلوده به وسیله بنتونیت. پایانامه کارشناسی ارشد در رشته . بهداشت محیط، دانشکده پزشکی، دانشگاه تربیت مدرس.
  14. ملکوتی، م.،  و همایی، م.، 1382. حاصلخیزی خاک های مناطق خشک و نیمه خشک. انتشارات دانشگاه تربیت مدرس.
  15. مولایی، ش. شیرانی، ح.، حمیدپور، م.، شکفته ، ح. و بسالت پور، ع.ا .1394. تأثیر برخی اصلاح کننده‌های آلی بر ویژگی‌های رویشی و غلظت کادمیوم، روی و سرب درذرت در یک خاک آلوده به عناصر سنگین. نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، 19(74):113-123.
  16. Adriano, D. 2001. Trace elements in the terrestrial environment. Springer, New York.
  17. Al- Busaidi, A., Yamamoto, T., and M. Irshad. 2007. The ameliorative effect of artificial zeolite on barley under saline conditions. J. Appli. Sci. 7 (16): 2272-2276.
  18. Ansari Mahabadi, A.  Hajabbasi, M., Khademi, H., and H.  Kazemian. 2007. Soil cadmium stabilization using an Iranian natural zeolite. Geoderma. 137: 388-393.
  19. Azarpour, E., Motamed, M.,   Moraditochaee, M., and H. Bozorgi. 2011. Effects of zeolite application and nitrogen fertilization on yield components of cowpea (Vigna unguiculata L.). W.A.S.J. 14 (5): 687-692.
  20. Azough, A., Marashi, S.K., and T. Babaeinejad, 2017. Growth characteristics and response of wheat to cadmium, nickel and magnesium sorption affected by zeolite in soil polluted with armaments. JAEHR, 5:163-171
  21. Carmo, D., Lima, L., and C.  Silva.  2016.  Soil Fertility and Electrical Conductivity Affected by Organic Waste Rates and Nutrient Inputs. Division Soil Use and Management, Commission Soil Ferti. Plant Nutr: 40.
  22. Chen, H., 1996. Characterization of Inositol hexaphophate, Glucose-6-phosphate and potassium dehydrate phosphate sorption by acid and calcareous soils. J. Chin. Agric. Chem. Soc. 34: 112-117.
  23. Chirakkara, R., and K. Reddy.   2015. Biomass and chemical amendments for enhanced phytoremediation of mixed contaminated soils. Ecol. Eng. 85: 265-274.
  24. Dixon, J.,   and S. Weed.   1989. Zeolites in soils. Soli. In: Weed S.B. (Eds.), Minerals in soil environments. Sci. Soc. Am., Madison, WI, pp. 873-911.
  25. Domadar Reddy, D., Subba, A., and T. Rupa.  2000. Effect of continuous use of cattle manure and fertilizer phosphorus on crop yield and soil organic in a vertical. Bioresearch Technol. 75: 113-118.
  26. Dominguez, J., Edwards, N., and M. Webster. 2000. A comparison of vermicomposting and composting.  Biocycle. 38: 57-59.
  27. Eberl, D., 2002. Controlled-release fertilizers using zeolites. U.S. Geological Survey, Technology transfer. http://internal.usgs.gov/tech-transfer/factsheets/94-066b.html.
  28. Eskandari, H. 2015. The text book of physiology of abiotic stress on crop plant. Arena publication. Tehran. 275p.
  29. Gholamhoseini, M., Aghaalikhani, M., Khodaei-joghan, A., Zakikhani, H. and A.  Dolatabadian, 2008. How zeolite controls nitrate leaching and modifies canola grain yield and quality. Agriculcheral research and reviews. 1(4): 113-126.
  30. Ghosh, P., Ajay, K., Bandyopadhyay, M., Manna, K., Mandal, A., and K. Hati.  2004. Comparative effectiveness of cattle manure, poultry manure, phosphor compost and fertilizer NPK on three cropping system in vertisols of semi-arid tropics. Dry matter yield, nodulation, chlorophyll content and enzyme activity. Bioresource Technol. 95: 85-93.
  31. Gul, A., Erogul, D., and A. Ongun. 2005. Comparison of the use of zeolite and perlite as substrateforcrisp-headlettuce. Sci.Hortic-Amsterdam. 4:464–471.
  32. Hamidpour, M., H. Shariatmadari and M. Soleimani. 2012. Zeoponic systems. PP. 588-600. In: Inglezakis, V. J. and A. A. Zorpas (Eds.), Handbook of Natural Zeolites, Bentham Science Publishers.
  33. Hamidpor, M., Fathi, S., and H. Rosta. 2013. The effect of zeolite and vermicomposting growth characteristics and some concentrations of petunia. J. Sci. Technol. Green houseculti. 13:95-102.
  34. Hosseini,M.,  MovahediNaeini, S.,  Shamsabadi, H.,  Darijani, A., and M.  KheiriNatajFirozjahi. 2015.  Evaluation of Rain fed Wheat Yield in Gorgan (Iran) after different tillage methods. J. Agric .Mecha. 1:13-24.
  35. Khodaei Joghan, A., Ghalavand, A., Aghaalikhani, M.,   Gholamhoseini, M., and A. Dolatabadian. .2012. How Organic and Chemical Nitrogen Fertilizers, Zeolite, and Combinations Influence Wheat Yield and Grain Mineral Content. J. Crop. Improvement. 26:116–129.
  36. Kramer, A., Timothy, A., Horwath, W., and C. Kessel. 2002. Combining fertilizer and organic input to synchronize N supply in alternative cropping systems IV California. Agric. Ecosystem & Environment. 91: 233-243.
  37. McLaughlin, M., Bell, M., Wright, G., and G. Cozens. 2000. Uptake and partitioning of by cultivars of peanut (Arachis hypogaea L.). Plant and Soil. 222: 51-58.
  38. Leggo, P. 2000. An investigation of plant growth in an organozeolitic substrate and its ecological significance. Plant and Soil. 219: 135-146.
  39. Mahmoodabadi, M., Ronaghi, M., Khayyat, S., and G.  Hadarbodi.  2009. Effects of zeolite and cadmium on growth and chemical composition of soybean (glycine max L.). Trop. Subtrop. Agroecosyst. 10: 515 – 521.
  40. Menon, M., Hermle, M., Gunthardt-Goerg, A. and R. Schulin 2007. Effects of heavy metal soil pollution and acid rain on growth and water use efficiency of a young model forest ecosystem. Plant and Soil. 297:171-183.
  41. Mumpton, F. 1999. La roca magica: Uses of natural zeolite in agriculture and industry. National Academic Science. , 96: 3467-3470.
  42. Muthukumaran, K. and S. Beulah. 2011. Removal of chromium (VI) from wastewater using chemically activated Syzygium jambolanum nut carbon by batch studies. Proc. Environ. Sci. 4:266-80.
  43. Padmaja, K. and A. Prasad. 1990. Inhibition of chlorophyll synthesis phaselous vulgaris seedling by cadmium acetate. Photosynthetical. 24: 399 – 405.
  44. Page A. L., R. H. Miller and D. R. Keeney. 1982. Methods of soil analysis, part 2, 2nd ed. agro. Soc. Am.Madison, Wisconsin.
  45. Polat, E., Karaca, M., Demir, H. and A. Nacio Onus. 2004. Use of natural zeolite (Clinoptilolite) in agriculture. Journal of Fruit Ornamental and Plant Research.12:183-189.
  46. Puschenreiter, M., Horak,W.,  and W. Hartl. 2005. Low-cost agricultural measures to reduce heavy metal transfer into the food chain: a review. J. Plant Soil Environ. 51:1-11.
  47. Rehakova, M., Cuvanova,  M.,  Dzivak, J.,  Rimar, A.,  and  M., Gavalova. 2004. Agricultural and agrochemical uses of natural zeolite of the clinoptilolite type. Current Opinion in Solid State and Materials Science, 8: 397- 404
  48. Shi, W.Y., H.B. Shao and M.A. Dus. 2009. Progress in the remediation of hazardous heavy metal – polluted soils by natural zeolite. J. Hazaradousmater, 170:1-6.
  49. Shuman, L., Dudka, S., and K. Das. 2002. Cadmium forms and plant availability in compost-amended soil. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 33: 737-748.
  50. Six, J., Elliott, T., Paustain, K., and J. Doran. 1998. Aggregation and soil organic matter accumulation in cultivated and native grassland soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 62: 1367–1377.
  51. Skorzynska-Polit, E., and T. Kaczynski. 1997. Differences in sensitivity of the photosynthetic apparatus in Cdstressed runner bean plants in relation to their age. J. Plant Sci.128:11-21.
  52. Sullivan, D., Bary, A., Thomas, D., Fransen, S., and C. Cogger. 2002. Food waste compost effect on fertilizer nitrogen effectively, available nitrogen and tall fescue yield. Soil Sci. Soc. Am. Journal66: 154-161.
  53. Strivastava, S., Gupta, V., and D. Mohan. 1997. Removal of lead and chromium by activated slag-a blaste-furnace waste. J. Environ. Enginee. 123 (5), p.461.
  54. Waalkes, M., 2000. Cadmium carcinogenesis in review.J.Inorg.Chem.79:241-24445.
  55. Zaghloul, R., Mohamed, Y., Rasha, N., and M. El-Meihy. 2016. Influential cooperation between zeoliteand pgpr on yield and antimicrobial activity of thyme essential oil. International Journal of Plant & Soil Science. 13(1): 1 –18.
  56. Zorpas, A., Constantinides, T., Vlyssides, I., Haralambous, M., and A. Loizidou. 2000. Heavy metal uptake by natural zeolite and metals partitioning in sewage sludge compost".Bioresource Technol.72: 113-119.