بررسی میزان جذب کادمیوم از خاک آلوده در دوره‌های مختلف رشد گوجه فرنگی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

عضو هیات علمی و استادیار مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی

چکیده

آلودگی محیط زیست با فلزات سنگین مشکل جهانی در حال گسترش است.  فلزات سنگین عمدتاً در لایة سطحی خاک رسوب می­کنند و در دراز مدت با افزایش غلظت آنها در خاک جذب گیاهان می­شوند و در اندام­های مختلف آنها تجمع پیدا می‌کنند.  کادمیوم خاک از معادل 001/0 تا 1 میلی‌گرم بر کیلوگرم وزن خشک متغیر است ولی حد نرمال آن باید کمتر از 1 میلی‌گرم بر کیلوگرم خاک ‌باشد.  مقدار جذب و تجمع فلزات سنگین در گونه­های مختلف گیاهی و در بخش­های مختلف
گونه­ها متفاوت و متأثر از غلظت فلز و مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاک است.  در زمینة استفاده از آب­های آلوده و
پساب­های حاوی فلزات سنگین در کشاورزی بررسی‌های زیادی شده است، ولی اطلاعات در زمینة مقدار جذب و تجمع فلزات سنگین در دوره‌های مختلف رشد بسیار محدود است.  این تحقیق با هدف بررسی تأثیر سطوح مختلف غلظت کادمیوم خاک محیط ریشه بر مقدار جذب و تجمع آن در اندام­های مختلف گوجه فرنگی در دوره‌های مختلف رشد، به صورت یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تیمار شامل غلظت­های صفر، 50 ، و100 میلی­گرم کادمیوم در کیلوگرم خاک، در سه تکرار اجرا شد.  خاک مورد استفاده از نوع لومی بود که از مزرعة چهارصد هکتاری مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر (کرج) انتخاب و بعد از دو بار الک کردن با مش دو میلی‌متر و افزودن نیترات کادمیوم (Cd(NO3)2) و مخلوط کردن آن، آماده شد.  برای کاشت از بشکه‌های پلاستیکی به قطر 80 و ارتفاع 120 سانتی­متر استفاده شده است.  در دورۀ تحقیق از محلول خاک در عمق‌های مختلف ساعت به ساعت و از اندام‌های مختلف گوجه‌فرنگی در دوره‌های مختلف رشد جهت سنجش مقدار تجمع کادمیوم نمونه­برداری شد.  نتایج حاصل، پس از تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار SPSS، نشان می­دهد که در تمام اندام‌های گوجه فرنگی اثر تیمار بر مقدار کادمیوم تجمع یافته در سطح احتمال یک درصد معنی­دار است و اندام‌های مختلف گوجه فرنگی از نظر جذب و تجمع کادمیوم رفتارهایی متفاوت دارند بدین معنا که غلظت کادمیوم تجمع یافته در برگ، ریشه، ساقه، میوه و پوست میوه تا دانه روندی کاهشی دارد.  نتایج همچنین نشان می‌دهد که از کل کادمیوم اضافه شده به خاک میزان ناچیزی در اندام مختلف گوجه‌فرنگی تجمع می­یابد، به طوری که میزان کل کادمیوم تجمع یافته در توده سلولی در تیمار شاهد، 50 و 100 ppm به ترتیب معادل 0384/0، 564/0، و 678/0گرم است.  مقایسۀ نتایج نشان می‌دهد که افزایش غلظت کادمیوم کاهش رشد گوجه فرنگی و به ویژه میزان تولید محصول را به همراه دارد.  نتایج بیانگر کاهش 20 و 35 درصدی کاهش محصول تولیدی در تیمار 50 و 100 ppm ، نسبت به تیمار شاهد است.  به ‌رغم کاهش شدید غلظت کادمیوم در محلول خاک در دوره‌های مختلف رشد، از میزان کادمیوم جذب شده در اندام‌های گوجه‌فرنگی کاسته نمی­شود. 

Anon. WHO. 1992. Cadmium-Environmental Aspects. Geneva. World Health Organization.

Anon. USEPA. 1995. Standard for Use Or Disposal Of  Sewage Sludge. Fedral Register: Oct. 25. 60(206).

Carlos, A., Constantino, L., Garcia, F.P., Razo, L.M.D., Vazquez, R.R. and Varaldo, H.M.P. 2005. Chemical fractionation of heavy metals in soils irrigated with wastewater in central Mexico. J. Agric. Ecosys. Environ. 108, 57-71.

Carr, R. 2005. WHO guidelines for safe wastewater use: More than just numbers. J. Irrig. Drain.  Eng. 54, 103-111.

Channey, R.L. 1980. Health risks associated with toxic metals in municipal sludge. In: Damron, G.T. (Eds.) Ann Arbor. Science Pub.

Channey, R., Baker, A., Malik, Y. and Brown, J. 2002. Phytoremediation of soil metals. J. Current Opinion Biotech. 36, 115-21.

Farshi, A.A., Shariati, M.R., Jarollahi, R., Shahabifar, M. and Tavallaei, M.M. 1999. An Estimate of Water Requirement of Main Field Crops and Orchards in Iran. Vol. 1: Field Crops. Soil and Water Research Institute. (in Farsi)

Fazeli, M.S. 1998. Enrichment of  heavy metal in paddy crops irrigated by paper mill effluents near Nanjangud, Mysore District, Karnatake. India Environ. J. Geol. 34(4): 42-54.

Giordano, P.M. and Mays, D.A. 1977. Yield and heavy metal content of several vegetable species grown in soil amended with sewage sludge. In Biological Implications of Heavy Metals in the Environment. ERDA REP. Conf. 750929. Oak. Ridge. Tennessee.

Hattori, H.E., Asari, E. and C. Mitsuo. 2002. Estimate of cadmium concentration in brown rice. The 17th World Conference of Soil Science. Aug. 14-21. Thailand.

Jafarzadeh, N. 1997. Assessment the wastewater use effects in Shiraz on heavy metals concentration on soil and plants. Proceeding of the 6th Water and Soil Conference. (in Farsi)

Kabatta, A. and Pendias, H. 2001. Trace Elements in Soils and Plants. The 3rd Ed. CRC Press. Boca Raton FL.

Lasat, M. M. 2003. The use of plants for the removal of toxic metals from contaminated soil. J. Environ Pollution. 113, 121-7.

Lee, J., Reeves, R.D. and Brooks, R. 1998. The relation between nickel and citric acid in some nickel accumulation plants. Phytochemistry. 17, 1033-1035.

Markert, B. 1996. Insturmental Element and Multi-element Analysis of Plant Samples. John Wiley and Sons. Sussex. England.

Mattigod, S.V., Sposito, G. and Page, A.L. 1981. Factors affecting the solubility's of trace metal in soils. In: Dowdy, R.H. (Ed) Chemistry in the Soil Environment Soil. Sci. Soc. Am. Madison, WI.

Mostashari, M. 2002. Investigation of Quazvin soils and plants pollution with heavy metals during irrigation with wastewater. Proceeding of the 7th Water and Soil Conference. (in Farsi)

Nicholson, F.A., Smith, S.R., Alloway, B.J., Carlton-Smith, C. and Chambers, B.J. 2003. An inventory of heavy metals inputs to agricultural soils in England and Wales. J. Sci. Total Environ. 311, 205-219.

Okoronkwo, N.E., Igwe, J.C. and Onwuchekwa, E.C. 2005. Risk and health implications of polluted soils for crop production. African J. Biotech. 4(13): 1521-1524.

Ramos, I., Esteban, E., Lucena, J.J. and Garate, A. 2002. Cadmium uptake and subcellular distribution in plants of lactuca sp. Ca-Mn intraction. Plant Sci. 162, 761-767.

Anon. WHO. 1992. Cadmium-Environmental Aspects. Geneva. World Health Organization.

Anon. USEPA. 1995. Standard for Use Or Disposal Of  Sewage Sludge. Fedral Register: Oct. 25. 60(206).

Carlos, A., Constantino, L., Garcia, F.P., Razo, L.M.D., Vazquez, R.R. and Varaldo, H.M.P. 2005. Chemical fractionation of heavy metals in soils irrigated with wastewater in central Mexico. J. Agric. Ecosys. Environ. 108, 57-71.

Carr, R. 2005. WHO guidelines for safe wastewater use: More than just numbers. J. Irrig. Drain.  Eng. 54, 103-111.

Channey, R.L. 1980. Health risks associated with toxic metals in municipal sludge. In: Damron, G.T. (Eds.) Ann Arbor. Science Pub.

Channey, R., Baker, A., Malik, Y. and Brown, J. 2002. Phytoremediation of soil metals. J. Current Opinion Biotech. 36, 115-21.

Farshi, A.A., Shariati, M.R., Jarollahi, R., Shahabifar, M. and Tavallaei, M.M. 1999. An Estimate of Water Requirement of Main Field Crops and Orchards in Iran. Vol. 1: Field Crops. Soil and Water Research Institute. (in Farsi)

Fazeli, M.S. 1998. Enrichment of  heavy metal in paddy crops irrigated by paper mill effluents near Nanjangud, Mysore District, Karnatake. India Environ. J. Geol. 34(4): 42-54.

Giordano, P.M. and Mays, D.A. 1977. Yield and heavy metal content of several vegetable species grown in soil amended with sewage sludge. In Biological Implications of Heavy Metals in the Environment. ERDA REP. Conf. 750929. Oak. Ridge. Tennessee.

Hattori, H.E., Asari, E. and C. Mitsuo. 2002. Estimate of cadmium concentration in brown rice. The 17th World Conference of Soil Science. Aug. 14-21. Thailand.

Jafarzadeh, N. 1997. Assessment the wastewater use effects in Shiraz on heavy metals concentration on soil and plants. Proceeding of the 6th Water and Soil Conference. (in Farsi)

Kabatta, A. and Pendias, H. 2001. Trace Elements in Soils and Plants. The 3rd Ed. CRC Press. Boca Raton FL.

Lasat, M. M. 2003. The use of plants for the removal of toxic metals from contaminated soil. J. Environ Pollution. 113, 121-7.

Lee, J., Reeves, R.D. and Brooks, R. 1998. The relation between nickel and citric acid in some nickel accumulation plants. Phytochemistry. 17, 1033-1035.

Markert, B. 1996. Insturmental Element and Multi-element Analysis of Plant Samples. John Wiley and Sons. Sussex. England.

Mattigod, S.V., Sposito, G. and Page, A.L. 1981. Factors affecting the solubility's of trace metal in soils. In: Dowdy, R.H. (Ed) Chemistry in the Soil Environment Soil. Sci. Soc. Am. Madison, WI.

Mostashari, M. 2002. Investigation of Quazvin soils and plants pollution with heavy metals during irrigation with wastewater. Proceeding of the 7th Water and Soil Conference. (in Farsi)

Nicholson, F.A., Smith, S.R., Alloway, B.J., Carlton-Smith, C. and Chambers, B.J. 2003. An inventory of heavy metals inputs to agricultural soils in England and Wales. J. Sci. Total Environ. 311, 205-219.

Okoronkwo, N.E., Igwe, J.C. and Onwuchekwa, E.C. 2005. Risk and health implications of polluted soils for crop production. African J. Biotech. 4(13): 1521-1524.

Ramos, I., Esteban, E., Lucena, J.J. and Garate, A. 2002. Cadmium uptake and subcellular distribution in plants of lactuca sp. Ca-Mn intraction. Plant Sci. 162, 761-767.