اثر متقابل شوری و آلودگی کادمیم بر کادمیم قابل جذب، تنفس و زیست‌توده میکروبی در یک خاک آهکی تیمار شده با بقایای گیاهی

آب و خاک

مقاله 6، دوره 31، شماره 6 - شماره پیاپی 56، اسفند 1396، صفحه 1623-1636   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v31i6.60958

نویسندگان

الهام صادقی^* ؛ فایز رئیسی؛ علیرضا حسین پور

دانشگاه شهرکرد

چکیده

خاک به عنوان یکی از اجزای اکوسیستم، محیط رشد گیاه و زیستگاه موجودات زنده متنوع با انواع تنش‌های زیستی روبه‌رو است. اگر چه اثرات منفرد تنش‌های شوری و آلودگی بر فعالیت‌های زیستی خاک عموماً شناخته شده است ولی اثر مشترک این دو تنش بر رشد، جمعیت و فعالیت موجودات زنده خاک مورد توجه قرار نگرفته است. هدف این تحقیق مطالعه اثر متقابل و یا مشترک تنش‌های شوری و آلودگی کادمیم بر کادمیم قابل جذب، تنفس و زیست‌توده میکروبی و ضریب متابولیکی در یک خاک آهکی آلوده تیمار شده با بقایای گیاهی طی سه ماه انکوباسیون بود. آزمایش به صورت فاکتوریل (دو سطح کادمیم، سه سطح شوری و دو سطح تیمار بقایای گیاهی) در قالب طرح کاملاً تصادفی در چهار تکرار و در شرایط آزمایشگاهی اجرا گردید. نتایج نشان داد افزایش سطح شوری باعث افزایش غلظت کادمیم قابل جذب، کاهش تنفس و کربن زیست‌توده میکروبی و همزمان افزایش ضریب ویژه تنفسی خاک گردید. مصرف بقایای گیاهی آثار منفی شوری و آلودگی را بر تنفس و کربن زیست‌توده میکروبی کاهش داد به گونه‌ای که در خاک‌های تیمار نشده با بقایای گیاهی اثرات متقابل این دو تنش اثرات منفی همدیگر را تشدید نموده ولی در خاک‌های تیمار شده با بقایای گیاهی اثرات منفی تعدیل شده بود. این نشان می‌دهد در خاک‌های شور و آلوده با محدودیت کربن، افزایش سطح ماده آلی خاک افزایش غلظت کادمیم قابل جذب ناشی از شوری خاک را کاهش و در نتیجه از اثر بازدارنده شوری بر فعالیت و جمعیت میکروبی می‌کاهد.

کلیدواژه‌ها

اثر متقابل؛ آلودگی؛ تنفس میکروبی؛ زیست‌توده میکروبی؛ زیست‌فراهمی فلز؛ شوری

مراجع

1- Abbaspour A., Kalbasi K., and Hajrasuliha S. 2008. Effect of organic matter and salinity on ethylenediaminetetraacetic acid-extractable and solution species of cadmium and lead in three agricultural soils. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 39:7-8.

2- Acosta J.A., Jansen B., Kalbitz K., Faz A., and Martinez S. 2011. Salinity increases mobility of heavy metals in soils. Chemosphere, 85:1318-1324.

3- Aghababaei F., Raiesi F., and Hosseinpur A. 2014. The combined effects of earthworms and arbuscular mycorrhizal fungi on microbial biomass and enzyme activities in a calcareous soil spiked with cadmium. Applied Soil Ecology, 75:33-42.

4- Anderson J.P.E. 1982. Soil respiration. p.831-871. In: A.L. Page, R.H. Miller. (Eds.). Methods of Soil Analysis Part 2. Chemical and Microbiological Properties. ASA, Madison, WI.

5- Anderson T.H., and Domsch K.H. 1993. The metabolic quotient for CO2 (qCO2) as a specific activity parameter to assess the effects of environmental conditions, such as pH, on the microbial biomass of forest soils. Soil Biology and Biochemistry, 25:393-395.

6- Chowdhury N., Marschner P., and Burns R.G. 2011. Soil microbial activity and community composition: impact of changes in matric and osmotic potential. Soil Biology and Biochemistry, 43:1229-1236.

7- Dai J., Becquer T., Rouiller J.H., Reversat G., Bernhard-Reversat F., and Lavelle P. 2004. Influence of heavy metals on C and N mineralization and microbial biomass in Zn-, Pb-, Cu-, and Cd-contaminated soils. Applied Soil Ecology, 25:99-109.

8- Dilly O., and Munch J.C. 1996. Microbial biomass content, basal respiration and enzyme activities during the course of decomposition of leaf litter in a black alder (Alnus glutinosa (L.) Gaertn) forest. Soil Biology and Biochemistry, 28:1073-1081.

9- Effron D., Horra A.M., Defrieri R.L., Fontanive V., and Palma R.M. 2004. Effect of cadmium, copper and lead on different enzyme activities in a native forest soil. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 35:1309-1321.

10- Elgharabli A., and Marschner P. 2011. Microbial activity and biomass and N and P availability in a saline sandy loam amended with inorganic nitrogen and lupin residues. European Journal of Soil Biology, 47:310-315.

11- Herrick J.E. 2000. Soil quality: an indicator of sustainable land management. Applied Soil Ecology, 15:75-83.

12- Koizumi Y., and Iwami S. 2014. Mathematical modeling of multi-drugs therapy: a challenge for determining the optimal combinations of antiviral drugs. Theoretical Biology and Medical Modelling, 41:1-9.

13- Landi L., Renella G., Moreno J.L., Falchini L., and Nannipieri P. 2000. Influence of cadmium on the metabolic quotient, L-:D-glutamic acid respiration ratio and enzyme activity: microbial biomass ratio under laboratory conditions. Biology and Fertility of Soils, 32:8-16.

14- Lindsay W.L., and Norvell W.A. 1987. Development of a DTPA soil test for zinc, iron, manganese and copper. Soil Science Society of America Journal, 42:421-428.

15- Madrid F., Lopez R., and Cabera F. 2007. Metal accumulation in soil after application of municipal solid waste compost under intensive farming condition. Agriculture, Ecosystems and Environment, 119:249-256.

16- Melero S., Madejon E., Ruiz J.C., and Herencia J.F. 2007. Chemical and biochemical properties of a clay soil under dryland agriculture system as affected by organic fertilization. European Journal of Agronomy, 26:327-334.

17- Moreno J.L., Hernandez T., Perez A., and Garcia C. 2002. Toxicity of cadmium to soil microbial activity: effect of sewage sludge addition to soil on the ecological dose. Applied Soil Ecology, 21:149-158.

18- Muhling K.H., and Lauchli A. 2003. Interaction of NaCl and Cd stress on compartmentation pattern of cations, antioxidant enzymes and proteins in leaves of two wheat genotypes differing in salt tolerance. Plant and Soil, 253:219-231.

19- Raiesi F. 2007. The conversion of overgrazed pastures to almond orchards and alfalfa cropping system may favor microbial indicators of soil quality in central Iran. Agriculture, Ecosystems and Environment, 121:309-318.

20- Rasul G., Appuhn A., Muller T., Joergensen R.G. 2006. Salinity-induced changes in the microbial use of sugarcane filter cake added to soil. Applied Soil Ecology, 31:1-10.

21- Rietz D.N., and Haynes R.J. 2003. Effects of irrigation-induced salinity and sodicity on soil microbial activity. Soil Biology and Biochemistry, 35:845-854.

22- Shentu J.L., He Z.L., Yang X.E., and Li T.Q. 2008. Microbial activity and community diversity in a variable charge soil as affected by cadmium exposure levels and time. Journal Zhejiang University Science B, 9:250-260.

23- Tejada M., Garcia C., Gonzalez J.L., and Hernandez M.T. 2006. Use of organic amendment as a strategy for saline soil remediation: influence on the physical, chemical and biological properties of soil. Soil Biology and Biochemistry, 38:1413-1421.

24- Tejada M., Gonzalez J.L., Garcia-Martinez A.M., and Parrado J. 2008. Effect of different green manures on soil biological properties and maize yield. Bioresource Technology, 99:1758-1767.

25- Thomas E.Y., Omueti J.A.I., and Ogundayomi O. 2012. The Effect of phosphate fertilizer on heavy metal in soils and Amaranthus Caudatus. Agriculture and Biology Journal of North America, 3:145-149.

26- Tripathi S., Kumari S., Chakraborty A., Gupta A., Chakrabarti K., and Bandyapadhyay B.K. 2006. Microbial biomass and its activities in salt-affected coastal soils. Biology and Fertility of Soils, 42:273-277.

27- Usman A.R.A. 2015. Influence of NaCl-induced salinity and Cd toxicity on respiration activity and Cd availability to barley plants in farmyard manure-amended soil. Applied and Environmental Soil Science, (doi: http://dx.doi.org/10.1155/2015/483836).

28- Usman A.R.A., Kuzyakov Y., and Stahrk L.A. 2005. Effect of immobilizing substances and salinity on heavy metals availability to wheat grown on sewage sludge-contaminated soil. Soil and Sediment Contamination, 14:329-344.

29- Vance E.D., Brookes P.C., and Jenkinson D.S. 1987. An extraction method for measuring soil microbial biomass C. Soil Biology and Biochemistry, 19:703-707.

30- Weggler-Beaton K., Mclaughlin M.J., and Graham R.D. 2000. Salinity increases cadmium uptake by wheat and Swiss chard from soil amended with biosolids. Australian Journal of Soil Research, 38:37-46.

31- Wichern J., Wichern F., and Joergensen R.G. 2006. Impact of salinity on soil microbial communities and the decomposition of maize in acidic soils. Geoderma, 137:100-108.

32- Zhao W., Sachsenmeier K., Zhang L., Sult E., Hollingsworth R.E., and Yang H. 2014. A new bliss independence model to analyze drug combination data. Journal of Biomolecular Screening, 19:817-821.