بخشی از مقاله
چکیده
برای بررسی تأثیر آلودگی سرب - Pb - ، غرقاب و مصرف کودهای فسفر - P - و روی - Zn - بر سینتیک P قابلاستخراج از یک خاک آهکی، آزمایشی بهصورت فاکتوریل و در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی و با فاکتورهای مدت غرقاب در شش سطح 0/1، 2، 6، 12، 36 و 72 روز، Zn در دو سطح 0 و 250 میلیگرم بر کیلوگرم خاک، P در دو سطح 0 و 500 میلیگرم بر کیلوگرم خاک و Pb در دو سطح 0 و 800 میلیگرم بر کیلوگرم خاک و با دو تکرار اجرا شد. در پایان هر یک از زمانهای غرقاب، P قابلاستخراج خاک با عصارهگیر سلطانپور و شواب اندازهگیری شد. نتایج نشان داد که مصرف P، سبب افزایش P قابلاستخراج خاک گردید. با افزایش مدت غرقاب شدن خاک، P قابلاستخراج بهطور معناداری افزایش یافت و بیشترین افزایش با کاربرد 500 میلیگرم P بر کیلوگرم خاک پس از 72 روز غرقاب به مقدار 71 درصد بود. با افزودن Zn و Pb به خاک، P قابلاستخراج کاهش یافت.
مقدمه
امروزه آلودگی به فلزات سنگین و به دنبال آن تجمع این فلزات در گیاهان و حیوانات علاوهبر آسیبهای جدی بر سلامت این جانداران، مصرف فرآوردههای آنها را برای مصرف کننده نهایی یعنی انسان مخاطرهآمیز کرده است. مدیریت تغذیه گیاه از طریق کاربرد کودها یک راهکار مناسب برای محدود کردن ورود فلزات سنگین در زنجیره غذایی و افزایش تحمل گیاه به سمیت Pb است. سازوکارهای مختلفی به اثرهای اصلاحکنندگی P در غیرمتحرکسازی Pb در خاک نسبت داده میشود که شامل رسوب Pb و فسفات، تشکیل کمپلکس سطحی و واکنشهای تبادل یونی در سطح کانیهای فسفات میباشد که انجام هر یک از واکنشهای فوق به ویژگیهای خاک و منبع P مورد استفاده بستگی دارد . - Wang, et al., 2009 - تغییرات P قابلاستخراج خاک تحت تأثیر عاملهای مختلفی از جمله دما، رطوبت خاک، زمان واکنش، pH، میزان آهک، مواد آلی، میزان و نوع رس، میزان P قابلجذب و افزوده شده به خاک و کاتیونهای فلزی مانند Zn و Pb قرار میگیرد . - Sathya, et al., 2009; Barrow, 1989 - روی یک عنصر کممصرف ضروری برای رشد طبیعی و تولید مناسب گیاهان زراعی است ولی در غلظتهای زیاد برای گیاه سمی است و اختلال در جذب آن در خاکهای غرقاب و آلی بیشتر محسوس است - Subrahmanyam, et al., 1991 - غرقاب بودن خاک که برای کشت گیاهانی مانند برنج امری ضروری است میتواند شرایط فیزیکیشیمیایی خاک را تغییر دهد . - Kirk, et al., 1989 - همچنین، رطوبت خاک میتواند از طریق تأثیر بر فعالیتهای آنزیمی ماند آنزیم فسفاتاز P قابلاستخراج را تغییر دهد - Sardans . - and Penuelas, 2004 اطلاعات در زمینه شیمی P در خاکهای مناطق خشک و نیمهخشک که ایران هم جزو این مناطق است، محدود میباشد. اطلاع از سرنوشت کود P مصرف شده در خاک میتواند در افزایش بازیابی کود و بهبود تغذیه گیاه مؤثر باشد. همچنین، اثر متقابل Zn و P و Pb و P بر P قابلاستخراج خاک میتواند تحت تأثیر شرایط آزمایش قرار گیرد. با توجه به مطالب پیش گفته شده، تحقیق حاضر برای تأثیر آلودگی Pb، غرقاب و مصرف کودهای P و Zn بر سینتیک P قابلاستخراج از یک خاک آهکی انجام گردید.
مواد و روشها
خاک لازم برای انجام این تحقیق از عمق صفر تا 30 سانتیمتر مزرعهای واقع در روستای اسپیران در شمال غرب تبریز با طول جغرافیایی 46œ 19' 53" - شرقی - و عرض جغرافیایی 38œ 15' 57" - شمالی - تهیه و پس از هواخشک نمودن از الک دو میلیمتری عبور داده شد. آزمایش بهصورت فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملاً تصادفی و با چهار فاکتور مدت غرقاب در شش سطح 0/1 - ، 2، 6، 12، 36 و 72 روز - ، Zn در دو سطح 0 - و 250 میلیگرم Zn بر کیلوگرم خاک - ، P در دو سطح 0 - و 500 میلیگرم P بر کیلوگرم خاک خشک - و Pb در دو سطح 0 - و 800 میلیگرم Pb بر کیلوگرم خاک خشک - و با دو تکرار در سال 1394 در شرایط آزمایشگاهی انجام گردید. مقدار 10 گرم خاک خشک با ترازوی 0/001 گرم توزین و پس از اعمال فاکتورها در داخل ظرفهای پلیاتیلنی 100 میلیلیتری ریخته شد و با 50 میلیلیتر آب غرقاب شد. سطح آب در روی نمونههای خاک دو تا سه سانتیمتر بود. درب ظرفها بسته شد و برای تبادل هوا سوراخ کوچکی در آن ایجاد شد - نجفی و توفیقی . - 1390 در پایان 0/1، 2، 6، 12، 36 و 72 روز پس از غرقاب، عصارهگیری با روش Soltanpour و - 1977 - Schwab انجام و غلظت P معدنی موجود در داخل عصارهها بهروش اسید آسکوربیک یا روش آبی مولیبدوفسفریک با دستگاه اسپکتروفتومتر - Spectronic-100, - Shimadzu, Japan و در طول موج 730 نانومتر اندازهگیری شد . - Kuo, 1996 - تجزیه آماری دادهها شامل تجزیه واریانس و مقایسه میانگینها با آزمون چند دامنهای دانکن در سطح احتمال پنج درصد با استفاده از نرمافزار MSTATC انجام و شکلها با نرمافزار Excel رسم شد.
نتایج و بحث
برخی ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک مورد استفاده در این آزمایش در جدول 1 ارائه شده است. همانطور که مشاهده میشود خاک مذکور دارای بافت لوم رسیشنی و آهکی و بدون مشکل شوری یا قلیائیت بود. همچنین مقدار P و Zn قابلجذب آن کمتر از سطح بحرانی مورد نیاز برای بسیاری از گیاهان زراعی بود P - و Zn قابلجذب بهترتیب کمتر از 10 و کمتر از 0/7 میلیگرم در کیلوگرم خاک - . - Jones, 2001 - همانطور که در جدول 2 مشاهده میشود اثرهای اصلی مدت غرقاب، Pb، Zn و P و اثرهای متقابل هر چهار فاکتور بر P قابلاستخراج معنادار بودند.
جدول -1 برخی ویژگیهای فیزیکیشیمیایی خاک مورد استفاده در آزمایش
شکلهای 1 تا 3 نشان میدهند که بیشترین میزان P قابلاستخراج از تیمارهایی بهدست آمد که P بهمیزان 500 میلیگرم بر کیلوگرم خاک مصرف شده بود. با افزایش مدت غرقاب شدن خاک P قابلاستخراج افزایش یافت و این افزایش در هر دو شرایط با و بدون مصرف P مشاهده گردید . شکلهای 1 و 3 نشان میدهند که افزایش P قابلاستخراج در شرایط مصرف P قابل-ملاحظه بود - بیش از 60 درصد - . نجفی و توفیقی - 1390 - گزارش دادند که پس از غرقاب شدن خاکهای اسیدی و قلیایی مورد مطالعه، غلظت P قابلجذب آنها بهطور میانگین 2/3 برابر افزایش یافت. افزایش P قابلجذب خاک پس از غرقاب معمولاً به کاهش فسفات فریک به شکل فسفات فرو محلولتر و آبکافت ترکیبات فسفات نسبت داده شده است و همچنین، انحلال پوشش هیدروکسید آهن بر اثر ایجاد شرایط کاهشی در خاک و آزاد شدن P محبوس شده در زیر این پوششها باعث افزایش P قابل- جذب خاک میگردد . در شرایط آلودگی خاک به 800 - Pb میلی- گرم Pb بر کیلوگرم خاک - در هر دو حالت با و بدون افزودن P، P قابلاستخراج بهطور میانگین بهترتیب 67 و 49 درصد نسبت به خاک بدون Pb کمتر بود - شکل . - 1 این کاهش به دلیل واکنشهای رسوب P و Pb در خاک بهویژه در غلظتهای بالا میباشد که این امر احتمالاً سبب کاهش Pb قابلاستخراج در خاک شده و در کاهش آلودگی Pb خاک مؤثر میباشد.
جدول -2 تجزیه واریانس اثر فاکتورها بر فسفر قابلاستخراج خاک
بسته به ویژگیهای خاک - اسیدی یا آهکی - و منبع P مورد استفاده، سازوکارهای مختلفی به اثرهای اصلاحکنندگی P در غیرمتحرکسازی فلزات سنگین مانند Pb و Zn در خاکها نسبت داده میشود. برخی از این سازوکارها شامل رسوب این فلزات سنگین با P، تشکیل کمپلکس سطحی و انحلال هیدروکسی آپاتیت و رسوب مجدد میباشد . - Chen, et al., 2007 - در شرایط مصرف P، P قابلاستخراج با افزایش مدت غرقاب از 248 میلیگرم بر کیلوگرم خاک در روز اول غرقاب با 66 درصد افزایش به 414 میلیگرم بر کیلوگرم در روز آخر غرقاب در شرایط بدون Pb افزایش یافت - شکل - 1 و در شرایط آلودگی 800 - Pb میلی-گرم بر کیلوگرم - با 57 درصد افزایش از 142 میلیگرم بر کیلوگرم خاک به 224 میلیگرم بر کیلوگرم خاک رسید
شکل -1 تغییرات فسفر قابلاستخراج برای ترکیبهای تیماری مدت غرقاب، سرب و فسفر.
تحلیل رگرسیونی نشان داد که بین زمان - T - و P قابلاستخراج - Ext-P - در تمام موارد یک رابطه لگاریتمی معنادار با ضریب همبستگی بالا وجود داشت - شکلهای 1، 2 و . - 3 رابطه لگاریتمی بین زمان و P قابلاستخراج نشان داد که اثر زمان بر P قابل-استخراج تجمعی نبوده و بعد از مدتی P مصرف شده با شرایط خاک به تعادل میرسد .
