شکل‌های شیمیایی و زیست فراهمی روی در دو خاک آهکی و رابطه این شکل‌ها با غلظت روی در گیاه ذرت تحت تأثیر کاربرد لجن فاضلاب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری دانشگاه شهید چمران اهواز و کارشناسی ارشد سابق دانشگاه شیراز

2 استاد دانشگاه شیراز

چکیده

برای درک زیست فراهمی و تحرک عناصر غذایی در خاک­های تیمار شده با لجن فاضلاب، اطلاع از شکل­های شیمیایی عناصر، ضروری است. به منظور مطالعه اثر کاربرد لجن فاضلاب و نوع بافت خاک بر شکل­های شیمیایی و زیست فراهمی روی در خاک و همچنین غلظت روی در گیاه ذرت، آزمایشی به صورت فاکتوریل در شرایط گلخانه­ای در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارها شامل پنج سطح لجن فاضلاب (1، 2، 4 و 8 درصد وزنی) و دو بافت خاک (شنی و لوم رسی) بودند. از روش عصاره­گیری دنباله­ای اسپوزیتو و همکاران برای تعیین شکل­های شیمیایی روی در خاک استفاده شد. برای مقایسه زیست فراهمی روی در دو بافت مورد مطالعه از روش شاخص تفکیک کاهش یافته استفاده شد. نتایج نشان داد که در دو بافت خاک با افزایش سطوح لجن فاضلاب، غلظت روی در اندام هوایی گیاه ذرت، به طور معنی­داری افزایش یافت. ترتیب شکل­های شیمیایی روی در تیمار شاهد و تیمار­های لجن فاضلاب در بافت شنی به صورت: تتمه > کربناتی > آلی > جذب سطحی و در بافت لوم رسی به صورت: تتمه >کربناتی > جذب سطحی بود. بر اثر کاربرد لجن فاضلاب به ترتیب شکل­های کربناتی، جذب سطحی و تتمه روی در بافت لوم رسی و در بافت شنی به ترتیب شکل­های جذب سطحی، کربناتی، آلی وتتمه، بهترین رابطه رگرسیونی (بیشترین ضریب تبیین) را با غلظت روی در اندام هوایی گیاه ذرت نشان دادند. بر اساس شاخص تفکیک کاهشی محاسبه شده، زیست فراهمی روی در تیمار شاهد و همه سطوح لجن فاضلاب، در بافت شنی بیشتر از بافت لوم رسی بود. در بافت شنی با افزایش سطوح لجن فاضلاب زیست فراهمی روی به طور چشمگیری افزایش یافت در حال که در بافت لوم رسی چنین روندی مشاهده نشد. بطورکلی، اثر کاربرد لجن فاضلاب بر زیست فراهمی و شکل­های روی در بافت­های مختلف خاک و ارتباط این شکل­ها با غلظت این عنصر غذایی در ذرت متفاوت بود که بایستی در مدیریت و کاربرد لجن فاضلاب در نظر گرفته شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Chemical Forms and Bioavailability of Zinc in Two Calcareous Soil and Their Relationships with Zinc Concentration in Corn as Affected by Sewage Sludge Application

نویسندگان [English]

  • hamid boostani 1
  • A. Ronaghi 2
1 PhD student of Shahid Chamran University and Former student of University of Shiraz
2 Professor, Shiraz University
چکیده [English]

To understand nutrient elements mobility and bioavailability in soils treated with sewage sludge, it is essential to know their chemical forms. To study the effect of sewage sludge application and soil textural classes on chemical forms and bioavailability of zinc (Zn) in two textural classes of a calcareous soil, and the relationship between soil Zn and its concentration in corn (Zea mays L.), a factorial experiment was carried out in a completely randomized design (CRD) with three replications under greenhouse condition. Treatments included five sewage sludge levels (0, 1, 2, 4, and 8 w/w) and two soil textural classes (sandy and clay loam). Sequential extraction procedure of Sposito et al. (1982) was used to determine the chemical forms of Zn in soil. Reduced partitioning index (IR) was employed to compare Zn bioavailability in the two soil textural classes. Results indicated that in both soil textures, Zn concentration in corn shoot increased significantly with increasing sewage sludge levels. In sandy soil, chemical forms of Zn in sewage sludge treated samples and the control treatment were in the order of: residual > carbonatic > organic > adsorbed and in clay loam texture were as: residual > carbonatic > adsorbed. In clay loam texture treated with sewage sludge, good correlations were observed between Zn concentration in corn shoot with carbonatic, adsorbed and residual forms and in sandy texture these relationships were significant for adsorbed, carbonatic, organic, and residual. Based on the calculated IR, bioavailability of Zn in sandy texture, in both the control and all sewage sludge treated samples were higher than those of clay loam texture. In sandy texture, increasing sewage sludge levels increased Zn bioavailability; however, this trend was not observed in clay loam texture. In general, influence of sewage sludge application on Zn chemical forms and its bioavailability and the relationships between these forms and Zn concentration in corn plant was different for the studied soil textural classes, which should be considered in the management and application rates of sewage sludge.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sequential extraction

مراجع

  1. ملکوتی، م، ج. و م. م. طهرانی. 1384. نقش عناصر ریز­مغذی در افزایش کمی و کیفی محصولات کشاورزی. ارتقای سلامت جامعه عناصر خرد با تأثیر کلان. چاپ سوم با بازنگری کامل، انتشارات دانشگاه تربیت مدرس، 45 صفحه، تهران، ایران.
  2. عرفان منش، م. 1376. اثر تیمارهای لجن بر برخی خصوصیات خاک وجذب و تراکم عناصر سنگین به وسیله اسفناج و گوجه فرنگی. پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان.
  3. Anderson, A.1977. The distribution of heavy metals in soils and soil material as influenced by the ionic radius. Swed. J. Agric. Res. 7: 79-83.
  4. Bremner, J. M. 1996. Nitrojen-total. P. 1085-1122. In D. L. Sparks et al., (eds.) Methods of  Soil Analysis. Part3 , 3rd Ed., Am. Soc. Agron., Madison. WI.
  5. Baran, A., G. Cayci., C. Kutak.  and R. Hartmann. 2001. The effect of grape mare as growing medium on growth of hypotases plant. Bioresoar-Technol. 78: 103-106.
  6. Berti, W. R., and T. W. Jacobs. 1996. Chemistry and phytotoxicity of soil trace elements from repeated sewage sludge applications. J. Environ. Qual. 25: 1025-1032.
  7. Bouyoucos, C. J. 1962. Hydrometer method improved for making particle size analysis of soils. Agron. J. 54: 464-465.
  8. Clemente, R., and M. P. Bernal. 2006. Fractionation of heavy metals and distribution of organic carbon in two contaminated soils amended with humic acids. Chemosphere 64: 1264-1273.
  9. Chlopecka, A., J. R. Bacon., M. J. Wilson., and J. Kay. 1996. Forms of cadmium lead and zinc in contaminated soils from southwest Poland. J. Environ. Qual. 25: 69-79.
  10. Chang. A. C., A. L. Page., and J. E. Wernick. 1987. Long term sludge application effect on cadmium and zinc accumulation in Swiss chard and radish. J. Environ. Qual. 16: 217-221.
  11. Davis, R. D. 1984. Cadmium in sludge used as fertilizer, Environ. Protect. Direct. 40: 117-126.
  12. Emmerich, W. E., L. J. Lund., A. L. Page., and A. C. Chang. 1982. Solid phase from of heavy metals in sewage sludge treatedsoils. J. Environ. Qual. 11: 178-181.
  13. Elliott, H. A., B. A. Dempsey, and P. J. Maile. 1990. Content and fractionation of heavy metals in water treatment sludges. J. Environ. Qual. 19: 330-334.
  14. Fernandez, A., B. Perez-cid., E. Fernandez. and E. Falque. 2000. Comparison between sequential extraction procedures and single extraction for metal partitioning in sewage sludge samples. Analyst 125, 1535-1557.
  15. Gupta, A. K and S. Sinha. 2006. Chemical fractionation and heavy metal accumulation in the plant of Sesamum Indicum (L.) Var. Tss grown on soil amended with tannery sludge: Selection of single extraction. Chemosphere 64: 161-173.
  16. Han, F. X., A. Banin., W. L. Kingery., G. B. Triplett, L. X. Zhou., S. J. Zheng, and W. X. Ding. 2003. New approach to studies of heavy metal redistribution in soil. Adv. Environ. Res. 8: 113-120.
  17. Hickey, M. J, and J. A. Kittrick. 1984. Chemical partitioning of cadmium, copper, nickel and zinc in soils and sediments containing high levels of heavy metals. J. Environ. Qual. 13: 372-376.
  18. Kabata, P. and  A. H. Pendias. 1992. Trace Elements in Soil and Plant. 2nd Edition., New York. NY.
  19. Khaled, E. M. 2004. Distribution of different fractions of heavy metal in desert sandy soil amended with co-composted sewage sludge. Int. Conf.  Water Resour.  Arid Environ.1-14.
  20. Keshavarz, P., M. J. Malakouti., N. Karimian., and A. Fotovat. 2005. The effect of soil salinity on extractability and chemical fraction of zinc in selected calcareous soil of Iran. J. Agric. Sci. Tech. 7:21-25.
  21. Knudsen, D., G. A. Peterson and P. F. Prat.1982. Lithium, sodium and potassium .P.225-246.In:A.L.Page (ed). Methods of soil analysis .Part 2 .Am. Soc. Agron. Madison. WI.
  22. Lena, G. M., and N. R. Gade. 1977. Chemical fractionation of Cd, Cu, Ni and zinc in contaminated soils. J. Environ. Qual. 26:259-264.
  23. Lecline, J. P., A. C. Chang., C. S. Levesque, and G. Sposito. 1984. Trace metal chemistry in arid-zone field soils amended with sewage sludge. Soil Sci. Soc. Am. J. 48: 509-513.
  24. Luo, Y. M, and P. Christie. 1998. Bioavailability of copper and zinc in soils treated with alkaline stabilized sewage sludge. J. Environ. Qual. 27:335-342.
  25. Lindsay, W. L. and W. A. Norvell. 1978. Development of a DTPA test for zinc, iron, manganese and copper. Soil Sci. Soc. Am. J. 42: 421-448.
  26. Nelson, D. W, and L. E., Sommers . 1996. Total carbon, Organic carbon, and Organic matter. P. 961- 1010. In: D. L. Sparks et al., (eds) Method of soil analysis . Part 3, 3 rd Ed., Am. Soc. Agron., Madison. WI.
  27. Olsen, S.R.C., V. Cole, F.S. Watanable, and L.A. Dean. 1954. Estimation of available phosphorus in soil by extraction with sodium bicarbonate, USDA. Cir. 939. Us. Govern. Printing Office, Washington, DC.
  28. Ramos. L., M. Hernandez, and M. J. Gonzalez. 1994. Sequentional of copper, lead, cadmium and zinc in soils, from or near Donadona National Park. J. Environ. Qual. 23: 50-57.
  29. Reeves, R. D., and A. J. M. Baker. 2000. Metal accumulation in plant. In: Raskin, Ensley, B. D. (Eds.), Phytoremendation of toxic metals using to clean up the environment. John Willey and Sons, New York,NY. pp. 193-230.
  30. Sims, J. T., and J. S. Kline. 1991. Chemical fractionation and plant uptake of heavy metal in soil amended sewage sludge. J. Environ. Qual. 20: 387-395.
  31. Su, D. C., J. and W. C. Wong. 2003. Chemical speciation and phytoavailability of Zn, Cu, Ni, and Cd in soil amended with fly ash-stabilizied sewage sludge. Environ. International 29:895-900.
  32. Sposito, G., J. Lund, and A. C. Chang. 1982. Trace metal chemistry in arid-zone field soils amended with sewage sludge : I. Fractionation of Ni, Cu, Zn, Cd and Pb in solid phases. Soil Sci. Soc. Am. J. 46:260-264.
  33. Tsadilas, C. D., T. Masti., N. Barbayiannis., and D. Dimoyiannis. 1995. Influence of sewage sludge application on soil properties and on the distribution and availability of heavy metal fractions. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 26: 2603-2619.
  34. Tessier, A., P. G. C, Campbell and M. Bisson. 1979. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate traces metals. Anal. Chem. 51, 844-851.
  35. Walter, I and G. Guevas. 1999. Chemical fractionation of heavy metals in a soil amended with repeated sewage sludge applications. Sci. Total Environ. 226: 113-119.
  36. Xian, X. 1989. Effect of chemical forms of cadmium, zinc, and lead in polluted soils on their uptake by cabbage plants. Plant Soil 113:257-264.
پژوهش های خاک
دوره 28، شماره 2
شهریور 1393
صفحه 363-374

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار