بخشی از مقاله
چکیده
به منظور بررسی توان گیاه پالایی سه گیاه آفتابگردان، ذرت و شلغم پژوهشی در سال 1385-1386 در اراضی کشاورزی جنوب تهران با استفاده از طرح بلوکهای کامل تصادفی انجام شد. بر اساس نتایج بدست آمده کادمیوم در هر سه قسمت برگ، ساقه و دانه آفتابگردان موجود بود اما بیشترین غلظت در برگ 0/54 - میلی گرم در کیلوگرم ماده خشک - مشاهده شد. فاکتور تجمع زیستی کادمیوم در دو گیاه آفتابگردان و ذرت به ترتیب 0/59 و 0/12 بود.
در بین سه گیاه مطالعه شده، فاکتور انتقال عناصر روی، منگنز و مس در گیاه آفتابگردان به ترتیب برابر 4/99، 1/88 و 2/21 بود که بیانگر توان این گیاه به عنوان یک گیاه انباشت گر است. در یک نتیجه گیری کلی اگرچه در غالب موارد، غلظت عناصر در اندامهای هوایی گیاهان مطالعه شده در حد کفایت بود اما استفاده گیاهان دارای توان بالای جذب عناصر سنگین - مشابه آفتابگردان - هم زمان با مصرف آب فاضلاب از تجمع این عناصر در خاک جلوگیری کرده و محصول تولیدی نیز قابلیت استفاده خواهد داشت.
مقدمه
گیاه پالایی به عنوان یک روش "دوست دار طبیعت" برای کاهش فلزات سنگین مورد توجه پژوهشگران بوده است. اصطلاح Phytoremediation که در برخی از منابع فارسی نیز گیاه پالایی نامیده شده است، در حقیقت از کلمه - Phyto - کلمه یونانی به معنی گیاه و کلمه - Remedium - کلمه لاتین به معنی تصحیح یا حذف یک پلیدی گرفته شده است. گیاه پالایی ممکن است دارای انواع مختلفی باشد و در موارد گوناگون نیز به کار برده شود . - Ali et al, 2013 -
فاضلاب و پسابها از منابع با ارزش آب به ویژه در مناطق خشک محسوب میشوند. با توجه به این مسئله، کشورهای مختلف حساب ویژه ای برای استفاده از فاضلابها باز نمودهاند. کشورهایی مثل آرژانتین، اردن و سوریه به ترتیب 45/2، 79/1 و 66/7 درصد از کل آب مصرفی در هر سال رامجدداً مورد استفاده قرار میدهند. در شهرهای بزرگی مثل برلین، لندن، میلان و پاریس قرنها است که از پساب شهری برای تولید محصولات استفاده میشود.
در هانوی 80 درصد از سبزیجات تولیدی و در مکزیک بیش از 260 هزار هکتار از اراضی کشاورزی با استفاده از پسابهای شهری آبیاری میشوند - Kunhikrishnan et al, . - 2012 تا پایان سال 1382، 75 تصفیه خانه در کشور راه اندازی شده و از سالیانه 3/9 میلیارد متر مکعب فاضلاب شهری تولیدی در کشور تنها 9 درصد تصفیه و 91 درصد دیگر بدون تصفیه وارد چاه های جذبی، رودخانهها و یا زمینهای کشاورزی میشود . - Shaygan and Afshri, 2003 -
استفاده از تکنیک گیاه پالایی برای کاهش آلودگی فلزات سنگین با استفاده از گیاهان مرتعی مثل تاج خروس - Amaranthus retroflexous - ، نوعی علف هفت بند - Polygonum aviculare - ، نوعی کنگر - Gundelia tournefortii - ، خارگونی - Noea mucronata - و گیاه گاو چاق کن - Scariola orientalis - پدیده ای کاملاً شناخته شده است - Chehregani, 2009 - اما در سالهای اخیر توجه بیشتری به گیاهان زراعی در این زمینه جلب شده است. آفتابگردان به عنوان یک گیاه انباشت گر - Accumulator - در زمینه فلزات مختلف کاملاً شناخته شده است . - Marques et al, 2013 - در فاصله زمانی سالهای 2000 تا 2009 میلادی گزارش گیاه پالایی برای دو گیاه آفتابگردان و ذرت به ترتیب 57 و 39 مورد بوده است - - 2010 اما در مورد گیاه شلغم اطلاعات کمتری وجود دارد.
در پژوهشی در شهرکرد، تأثیر 23 سال آبیاری با آب فاضلاب در مقایسه با آب چاه بر انباشت فلزات سنگین در خاک و جذب آنها در دو گیاه ذرت و گندم مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش میانگین شاخص انباشت فلزات سنگین روی، مس، سرب، کادمیم، کروم و نیکل برابر با 1/2، 1/3، 0/8، 0/4، 1/6 و 1/6 میلی گرم بر کیلوگرم بود - Harchegani and . - Banitalebi, 2013 اراضی جنوب شهر تهران به شکل گسترده از آب فاضلاب جهت تولید محصولات زراعی استفاده مینماید. پژوهش حاضر با هدف بررسی استفاده از سه گیاه آفتابگردان، ذرت و شلغم - سه گیاه مرسوم در تناوبهای منطقه - جهت جذب برخی از عناصر سنگین و کاهش تجمع آنها در خاک انجام شد.
مواد و روشها
پژوهش حاضر در سال 1385 -1386 با استفاده از طرح بلوکهای کامل تصادفی با پنج تکرار در اراضی جنوب تهران - جاده ورامین - با خاکی با سری شهرری و رده بندی تیپیک هاپلوجیپسید - Typic Haplogypsids - اجرا شد. پس از شخم، دیسک و تسطیح زمین سه گیاه آفتابگردان روغنی - رقم مستر - ، شلغم علوفه ای - رقم سر ارغوانی - و ذرت علوفه ای - رقم - 704 در کرت هایی به مساحت 30 متر مربع - 5×6 - در اراضی کهقبلاً به کشت گندم اختصاص داشت و با فاضلاب شهری و آلوده به برخی از عناصر پرمصرف و کم مصرف کشت شدند. قبل از کشت، نمونه مرکب خاک تهیه و مواردی مثل کربن آلی، هدایت الکتریکی، اسیدیته، آهن، منگنز، روی، مس و کادمیوم در آن اندازه گیری شد. خاک قطعه زمینی که با آب چاه آبیاری شده و سابقه آبیاری با آب فاضلاب را نداشت به عنوان خاک غیر آلوده در نظر گرفته شد.
نتایج و بحث
بر اساس نتایج تجزیه واریانس دادهها، سه گیاه مورد مطالعه در این پژوهش از نظر تولید ماده خشک و غلظت عناصر کادمیوم - در سطح احتمال 5 درصد - و روی، آهن، منگنز و مس - در سطح احتمال 1 درصد - تفاوت معنی داری داشتند.
- مقایسه غلظت عناصر مطالعه شده در اندامهای مختلف گیاه
در رابطه با فلز سنگین کادمیوم - شکل - A -1 گیاه آفتابگردان در هر سه قسمت دانه، ساقه و برگ دارای تجمع کادمیوم بود و حد بیشینه آن در برگ 0/5 - میلی گرم در کیلوگرم - مشاهده شد. ذرت علوفه ای فقط دارای مقادیر اندکی کادمیوم در بذر بود و گیاه شلغم در هیچ یک از اندامهای خود کادمیوم نداشت. در پژوهشی مشابه در زمینه دو گیاه ذرت و آفتابگردان، مقادیر جذب کادمیوم در اندامهای هوایی گیاه آفتابگردان 129 - میلی گرم بر کیلوگرم - و ذرت 20/2 - میلی گرم بر کیلوگرم - تشخیص داده شد در حالی که این مقادیر در ریشه این دو گیاه - آفتابگردان و ذرت - به ترتیب 72/4 و 152 میلی گرم بر کیلوگرم بود.
Oh et al , 2013 - چهار قسمت ریشه، برگ، ساقه و دانه در دو گیاه آفتابگردان و ذرت جذب عنصر مس داشتهاند در حالی که در گیاه شلغم جذب مس فقط در برگ و ریشه وجود داشت - که البته دانه و ساقه در شرایط زراعی برای این گیاه مد نظر نیست - - شکل . - B -1 دانه، برگ و ساقه آفتابگردان به ترتیب با 22/84، 20/49 و 10/24 میلی گرم در هر کیلوگرم بافت خشک، بیشترین مقادیر جذب مس را بهخود اختصاص دادند. آفتابگردان معمولاً گیاهی شاخص برای اندازه گیری تأثیرات فنوتیپیک و فیزیولوژیک ناشی از مس در نظر گرفته میشود . - Kolbas et al, 2014 -
در رابطه با عنصر روی مقدار جذب در گیاه آفتابگردان بیش از دو گیاه ذرت و شلغم بود - شکل . - C- 1 از مجموع روی جذب شده در گیاه آفتابگردان 48/6 درصد در دانهها، 29/8 درصد مربوط به برگها و 21/5 درصد مربوط به ریشه و ساقه بود. بر خلاف گیاه آفتابگردان بیشترین مقدار جذب روی در گیاه ذرت مربوط به برگها بود 40/7 - درصد از کل جذب - . میزان جذب روی در گیاه شلغم در دو بخش برگ و ریشه انجام شد. متوسط غلظت عنصر روی در سه گیاه آفتابگردان، ذرت و شلغم به ترتیب برابر با 58، 42 و 42 میلی گرم در هر کیلوگرم ماده خشک اندامهای هوایی بود. این مقادیر در محدوده حد کفایت گیاه قرار دارد. در حقیقت غلظتهای در محدوده غلظت روی خاک در پژوهش حاضر 10 - میلی گرم در کیلوگرم خاک - عنصر روی نقش محرک رشد داشته و این مسئله با تاکید بر نقش روی به عنوان عنصر کم مصرف مورد نیاز گیاهان، در پژوهشهای دیگر نیز مورد توجه قرار گرفته است . - Sridhar et al, 2007 -
بر خلاف سه عنصر کادمیوم، مس و روی غلظت منگنز در گیاه ذرت بیشتر از گیاه آفتابگردان بود - شکل . - D-1 متوسط غلظت عنصر منگنز در سه گیاه آفتابگردان، ذرت و شلغم به ترتیب برابر با 53/7، 66 و 111 میلی گرم در هر کیلوگرم ماده خشک اندامهای هوایی بود. در هر سه گیاه مورد مطالعه بیشترین غلظتهای منگنز در برگها مشاهده شد. با وجود مطابقت اعداد ذکر شده با حد کفایت منگنز در گیاهان، الگوی جذب آن مشابه گیاهان انباشت گر منگنز است یعنی برگها بیشترین غلظتهای منگنز را به خود اختصاص دادند. به هر صورت منگنز جزو عناصری است که در شرایط اسیدی و همچنین شرایط غرقاب، بیشترین مقادیر جذب را داراست . - Valizadehfard et al, 2012 -
