تأثیر بیوچار باگاس نیشکر بر رشد گیاه ذرت در خاک آلوده به کادمیوم و سرب

آب و خاک

مقاله 6، دوره 31، شماره 2 - شماره پیاپی 52، خرداد 1396، صفحه 609-626   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v31i2.55832

نویسندگان

میلاد بی ریا¹؛ عبدالامیر معزی^{* 2}؛ هادی عامری خواه¹

¹دانشگاه شهید چمران اهواز

²شهید چمران اهواز

چکیده

امروزه روش‌های مختلفی برای کاهش اثرات منفی غلظت بالای فلزات سنگین موجود در خاک، استفاده می‌شود. در این راستا، استفاده از بیوچار، روش نسبتاً جدیدی جهت کاهش سمیت فلزات سنگین می‌باشد. در این مطالعه، به منظور بررسی تأثیر بیوچار باگاس نیشکر بر بهبود رشد گیاه ذرت در خاک‌ آلوده به کادمیوم و سرب، آزمایشی گلدانی در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل دو سطح کاربرد بیوچار باگاس نیشکر (0 و 4 درصد وزنی) و دو سطح آلودگی فلز سنگین (کادمیوم 50 و 100 میلی‌گرم بر کیلوگرم خاک و سرب 500 و 1000 میلی‌گرم بر کیلوگرم خاک) با کاشت گیاه ذرت بود؛ که در دو آزمایش جداگانه برای دو عنصر کادمیوم و سرب انجام شده است. نتایج نشان داد که افزایش کاربرد تیمارهای کادمیوم و سرب، غلظت این دو عنصر در اندام هوایی و ریشه گیاه ذرت را شدیداً افزایش داده و وزن خشک اندام هوایی و ریشه را به ترتیب بین 40 تا 50 درصد و بین 60 تا 70 درصد کاهش داد. همچنین افزایش کاربرد کادمیوم و سرب میزان کلروفیل، سطح برگ، ارتفاع گیاه و وزن خشک ریشه و اندام هوایی را به صورت معنی‌داری کاهش داد. اما کاربرد بیوچار باگاس نیشکر در اثر کاهش شدید غلظت کادمیوم و سرب در ریشه و اندام هوایی موجب افزایش کلروفیل، سطح برگ، ارتفاع گیاه و وزن خشک ریشه و اندام هوایی گردید. کاربرد 4 درصد بیوچار باگاس نیشکر، منجر به کاهش ضریب انتقال و فاکتور تجمع زیستی این عنصر در گیاه ذرت نسبت به تیمار متناظر گردید. نتایج بدست آمده بیانگر توان بیوچار باگاس نیشکر در تثبیت و غیر قابل جذب کردن سرب و کادمیوم در خاک بود.

کلیدواژه‌ها

تثبیت؛ تجمع زیستی؛ زیتوده؛ ضریب انتقال؛ فلز سنگین

مراجع

1- APPHA. AWWA. WPCE. 1992. Standard methods for Examination of Water and Wastewate. 18 Ed, 37-42, 157-160.

2- Beesley L. E., Moreno-Jimenez L., Jose J.L., Gomez-Eyles E., Harris B., Robinson B., and Sizmur T. 2011. A review of biochars’ potential role in the remediation, revegetation and restoration of contaminated soils. Environmental Pollution, 159; 3269-3282.

3-Carter S., Shackley S., Sohi S., Suy T. B., and Haefele S. 2013. The Impact of Biochar Application on Soil Properties and Plant Growth of Pot Grown Lettuce (Lactuca sativa) and Cabbage (Brassica chinensis). Agronomy, 3: 404-418.

4- Del Rio – Celestino M., Font R., and More no – Rajas R. 2006. Uptake of lead and zinc by wild plant growing on contaminated soils. Industrial Crops and Products. Article in press.

5- Dong X., Ma L. Q., Zhu Y., Li Y., and Gu B. 2013. Mechanistic nvestigation of mercury sorption by brazilian pepper biochars of different pyrolytic temperatures based on X-ray photoelectronspectroscopy and flow calorimetry. Enviromental Science Technology, 47: 12156–12164.

6- FAO/WHO. 1984. List contaminats and their maxium leves in foods. Codex Alimentarius commission. Available at http:// www.codex alimentarius.org. (Visited on 10 November. 2012).

7- Ghazanshahi G. 2006. Water and soil and plant analysis. Yyzh publications.

8- Gholami Kazargi M., Moezzi A. A., and amerikhah H. 2012.Move the lead on calcareous soils in the presence of EDTA and surfactant Anionian.First national conference on tourism and ecotourism Iran.

9- Glaser B., Lehmann J., and Zech W. 2002. Ameliorating physical and chemical properties of highly weathered soils in the tropics with charcoal: A Review. Biology and Fertility of Soils, 35: 219-230.

10- Golchin I. P., Safavi S., and Ateshnama, K. 2006. Native plant species superabsorbent lead and zinc in the province. Proceedings of the Conference on soil, environment and sustainable development. Karaj, pp: 22-21.

11- Groppa M. D., Tomaro M. L., and Benarides M. P. 2007. Polyamines and heavy metal stress: the antioxidant behavior of spermine in Cadmium and Copper treated wheat leaves. Biometals, 20: 185-195.

12- Hamzei E., Lakzian A., Astaraei A. R., and Fotovat A. 2013. Effect of biochar and wastewater on soil cadmium availability and growth of mung bean.Conference of Agricultural Sciences and Natural Resources Sari B.danshgah resources management.

13- Jalalipur J. 2014. The Biochar Effect on Yield of Sunflower (Helianthus annuus L.) and Cadmium Bioavailability in Soil. Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirement for the degree of Master of Science (M. Sc) in Soil Science. Graduate School Faculty of Water and Soil Department of Soil Science. University of Zabol.

14- Kabata-Pendias A. 2000. Trace elements in soils and plants. Londan. CRC Press.

15- Karimi R., Chorom M., and Mahmod, S. 2011. Oil-contaminated soils to assess the potential of lead, cadmium and nickel by Joe and Colza.First National Conference on strategies to achieve agricultural Paydar. Payame Noor University, Khuzestan province.

16- Kharea P., Dilshada U., Routb P.K., Yadava V., and Jaina S. 2013. Plant refuses driven biochar: Application as metal adsorbent from acidic solutions. Arabian Journal of Chemistry Available online 5 December 2013.

17- Lehmann J., and Joseph S. 2009. Biochar for environmental management: science and technology. Earthscan, London and Sterling,VA USA, 2009.

18- Liang B., Lehmann J., Solomon D., Kinyangi J., Gross man J., O’Neill B., Skjemstad J.O., Thies .J., Luizao, F. J., Petersen J., and Neves E. G. 2006. Black carbon increases cation exchange capacity in soils. Soil Science Society of America Journal, 70:1719–1730.

19- Marchiol L., Assolari S., Sacco P., and Zerbi G. 2004. Phytoextraction of heavy metals by canola (Brassica napus) and Radish (Raphanus sativus) grown on multicontaminated soil. Enviromental Poullution, 132: 21-27.

20- Marschner H. 2011. Marschner's mineral nutrition of higher plants. Academic press.‏

21- Mc Grath S. P., Chaudri A. M., and Giller K. E. 1995. Long-term effects of metals in sewage on soils, microorganisms and plants. Journal of industrial and biotechnology, 14: 94-104.

22- Mortvedt J. J. 1996. Heavy Metal contaminated in inorganic and organic fertilizers. Fertilizer research, 43: 55-61.

23- Namgay T., Singh B., and Singh B.P. 2010 .Influence of biochar application to soil on the availability of As, Cd, Cu, Pb, and Zn to maize (Zea mays L.). Soil research, 48: 638-647.

24- Nigussie A., Kissi E., Misganaw M., and Ambaw G. 2012. Effect of Biochar Application on Soil Properties and Nutrient Uptake of Lettuces (Lactuca sativa) Grown in Chromium Polluted Soils. American-Eurasian. Journal of Agriculture and Environmental Sciences, 12 (3): 369-376.

25- Novak J. M., Busscher W. J., Watts D. W., Laird D. A., Ahmedna M. A., and Niandou M. A. S. 2010. Short-term CO2 mineralization after additions of biochar and switcgrass to a Typic Kandiudult. Geoderma, 154(3-4): 281-288.

26- Orcutt D. M., and Nilsen E. T. 2000 .Plant physiology under stress. John Willy Inc Page, A. L., 1974. Fact and effects of trace element in sewage sludge when applied to agricultural lands. Enviromental Technology. Ser, EPA-670/2-74005. Cincinnati Ohio.

27- Page A. L., Miller R. H., and Keeney D. R. 1982. Methods of soil analysis Agronomy No G. Partz USA. Inc.

28- Park J. H., Choppala G. H., Bolan N. S., Chung J. W., and Chuasavathi T. 2011. Biochar reduces the bioavailability and phytotoxicity of heavy metals. Plant Soil, 348: 439–451.

29- Pas J. I., and Jones W. 2000. The handbook of trace element. ST. Lucie press Bocarton, Florida.

30- Rahoads J. D., Ingvabon R. D., and Hatcher, D. D. 1970. Labortory determination Leacheable soil boron. Soil Science Socitey of American, 34: 871-875.

31- Rajkovich R., Akioenders R., Hanley K., Hyland C., Zimmerman A. R., and Lehmann, J. 2011. Corn growth and nitrogen nutrition after additions. Biology and Fertility of Soils, 48(3): 271-284.

32- Ramazani M., and Ghasemi S. 2011 .Study of phytoremediation lead by maize (Zea mays L.). First National Conference on phytoremediation. Tehran, February 2011.

33- Sohi S., Lopez-Capel E., Krull E., and Bol R. 2009. Biochar’s role in soil and climate change: a review of research needs. CSIRO Land and Water Science Report, 59: 1–57.

34- Sharma P., and Duby R. S. 2005. Toxicity in plants. Brazil Journal Plant physiology, 17(1): 35-52.

35- Song W., and Guo M. 2012. Quality variations of poultry litter biochar generated at different pyrolysis temperatures. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 94: 138-145.

36- Temple P. J., and Bisessar B. 1981. Uptake and toxicity of nickel and other metals in crops growth on soil contaminated by nickel refinery. Plant Nurtient, 3: 473 – 482.

37-Thomas S.C., Frye S., Gale N., Garmon M., Launchbury R., Machado N., Melamed S., Murray J., Petroff A., and Winsborough C. 2013. Biochar mitigates negative effects of salt additions on two herbaceous plant species. Journal Enviromental Management, 15:129:62-8.

38- Verstraete W., and Top E. M. 1999. Soil clean – up : lessons to remember. International Biodeteriortions and Biodradation, 43 : 147-153.

39-Wal kely A., and Black, I. A. 1934. An examination of the degty are method for determination of soil organic matter and proposed modification of chronic acid method. Soil Science, 37: 29-38.

40-Yaghoobzadeh F. 2011. Phytoremediation Cadmuiem by maize (Zea mays L.). Master's thesis, Islamic Azad University of Saveh.

41-Yang X. E., Long X.X., Ye H.B., He Z.L., Calvert D.V., and Stoffella P.J. 2004. Cadmium tolerance and hyperaccumulation in a new Zn hyperaccumulating plant species (Sedum alfredii Hance). Plant Soil, 259:181-189.

42- Yu X. Y., Ying G. G., and Kookana R. S. 2009. Reduced plant uptake of pesticides with biochar additions to soil. Chemosphere, 76: 665–671.