علوم آب و خاک

---

لجن فاضلاب منبعی غنی از عناصر غذایی گیاه به شمار می‌رود و به همین علت به عنوان یک کود ارزان قیمت مورد توجه کشاورزان قرار گرفته است. اما وجود فلزات سمی در لجن فاضلاب و امکان جذب این عناصر توسط گیاه و ورود آنها به زنجیره غذایی انسان و حیوان نباید از نظر دور بماند. هدف از انجام این تحقیق تعیین میزان جذب فلزات سنگین توسط گیاه در زمینهای تیمار شده با لجن فاضلاب و تعیین اثر تجمعی و باقیمانده لجن فاضلاب بر جذب این عناصر به وسیله گیاه می‌باشد. این مطالعه در مزرعه، در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار، دو گیاه (کاهو، .Lactuca sativa L و اسنفناج .Spinacia oleracea L) و سه سطح لجن فاضلاب (صفر، 5/22 و 45 تن در هکتار) انجام گرفت. برای تعیین اثر باقیمانده و تجمعی لجن بر جذب فلزات به وسیله گیاه، هر کرت به دو قسمت تقسیم گردید. در یک قسمت بدون افزودن لجن و در قسمت دیگر با افزودن مجدد لجن به مقدار تیمارهای ذکر شده در بالا، اقدام به کشت گیاهان گردید. در هر مرحله غلظت کل و غلظت قابل عصاره‌گیری عناصر سنگین به وسیله EDTA در خاک تعیین گردید. غلظت فلزات سنگین در اندام هوایی و ریشه گیاهان جداگانه اندازه‌گیری شد. غلظت کل مس،‌ روی و سرب با افزایش سطح لجن فاضلاب در خاک افزایش یافت، اما این افزایشها معنی‌دار نبودند. اضافه کردن لجن فاضلاب باعث افزایش معنی‌دار غلظت قابل عصاره‌گیری مس، روی و سرب به وسیله EDTA در خاک و جذب این فلزات توسط گیاه گردید. اما اثر باقیمانده و تجمعی لجن بر غلظت قابل عصاره‌گیری و جذب فلزات در گیاهان معنی‌دار نبود. عملکرد هر دو گیاه با افزایش لجن به صورت معنی‌دار افزایش یافت.

---

معمولاً کمبود نیتروژن بیش از دیگر عناصر غذایی عامل محدودکننده رشد گیاهان زراعی است. کمبود منگنز نیز در برخی از خاک‌های آهکی ایران گزارش شده است. هدف از انجام این پژوهش بررسی اثر نیتروژن، منگنز و برهم‌کنش آنها بر رشد و ترکیب شیمیایی اسفناج (.Spinacia oleracea L) در شرایط گلخانه‌ای بود. آزمایش در یک خاک از سری چیتگر با نام تاکسونومی carbonatic، Fine-loamy، Typic Calcixerept، thermic، به صورت فاکتوریل در چارچوب طرح کاملاً تصادفی، شامل پنج سطح نیتروژن (صفر، 50، 100، 200 و 400 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک به صورت آمونیوم نیترات) و سه سطح منگنز (صفر، 15 و 30 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک به صورت منگنز سولفات)، در چهار تکرار انجام شد. مدت رشد گیاهان در گلخانه 60 روز بود، و در هنگام برداشت از یک کلروفیل‌متر دستی مدل SPAD-502 برای ارزیابی وضعیت کلروفیل برگ استفاده گردید.

 کاربرد نیتروژن و منگنز وزن خشک اندام هوایی، غلظت و جذب کل نیتروژن، غلظت و جذب کل منگنز، نسبت Mn:Fe و اعداد خوانده شده توسط کلروفیل‌متر دستی روی برگ را در گیاه اسفناج به طور معنی‌داری افزایش داد. کاربرد نیتروژن، غلظت و جذب کل روی، مس و جذب کل آهن را در گیاه به طور معنی‌داری افزایش، ولی غلظت آهن را کاهش داد. مصرف منگنز باعث کاهش غلظت آهن و روی، ولی افزایش معنی‌دار جذب کل آهن و مس در اسفناج گردید. هنگامی که حداکثر وزن ماده خشک به دست آمد، عدد خوانده شده توسط کلروفیل‌متر در حدود 40 بود. چنانچه نتایج حاصل از این پژوهش در شرایط مزرعه نیز تأیید گردد، می‌توان توصیه کودی مناسبی برای مصرف نیتروژن و منگنز در کشت اسفناج ارائه نمود.

---

به منظور شناخت اثر مصرف نیتروژن و منگنز بر قابلیت استفاده برخی از عناصر غذایی در سه کشت گندم (Triticum aestivum L)، ذرت (Zea mays L) و اسفناج (Spinacia oleracea L)، آزمایشی در شرایط گلخانه‌ای به صورت فاکتوریل در چارچوب طرح کاملاً تصادفی انجام شد. تیمارها شامل پنج سطح نیتروژن (صفر، 50، 100، 200 و 400 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک به صورت آمونیوم نیترات) و سه سطح منگنز (صفر، 15 و 30 میلی‌گرم در کیلوگرم خاک به صورت منگنز سولفات) و در چهار تکرار بود. این آزمایش در سه گیاه عمده زراعی و باغی، یعنی ذرت از رقم سینگل کراس 704، گندم از رقم فلات و اسفناج از رقم .Spinacea s انجام پذیرفت. پس از هشت هفته، میزان ازت کل خاک و مقدار منگنز، آهن، روی و مس قابل عصاره‌گیری خاک با عصاره‌گیر DTPA اندازه‌گیری شد.

نتایج نشان داد که کاربرد نیتروژن و منگنز به طرز معنی‌داری غلظت منگنز عصاره‌گیری شده خاک را در هر سه کشت افزایش داد، ولی در مقدار ازت کل خاک تأثیر چندانی نداشت. مصرف ازت باعث افزایش مقدار آهن قابل استفاده خاک در کشت ذرت شد. هم‌چنین، کاربرد منگنز غلظت روی و مس قابل عصاره‌گیری خاک با DTPA را در کشت گندم و مس خاک را در کشت ذرت کاهش داد.

---

به منظور دست یابی به ریز نمونه مناسب‌ و محیط غذایی مؤثرجهت باززایی گیاه در اسفناج، پاسخ ریز‌نمونه‌های محور زیر ‌لپه، لپه و نوک‌ ساقه، جدا شده از بذرهای جوانه‌زده دو رقم ملودی و توده بومی کرج روی محیط کشت‌پایه MS با ترکیبات متفاوت از هورمون‌های IAA، GA₃، NAA و BAP بررسی شد. آزمایش‌ها در قالب طرح کاملاً تصادفی با تکرارهای متفاوت انجام شد. انگیزش پینه از ریز ‌نمونه محور زیر‌لپه روی محیط با ترکیب هورمونی 15 میلی‌گرم در لیتر IAA و 4/3 میلی‌گرم در لیتر GA₃ صورت گرفت. باززایی گیاه از پینه‌ها با زیرکشت آنها روی محیط حاوی 2 میلی‌گرم در لیتر IAA و 4/3 میلی‌گرم در لیتر GA₃ به میزان 38 درصد حاصل شد. گیاهچه‌های حاصل حالت شیشه‌ای داشتند، که با افزایش آگار به 9 گرم در لیتر این مشکل رفع شد. ریز‌نمونه لپه تنها تولید پینه نمود.کشت ریزنمونه نوک‌ساقه روی محیط حاوی 02/0 میلی‌گرم در لیتر BAP، به میزان 80 درصد باززایی نشان داد.

---

آلوده شدن خاک‌های کشاورزی به فلزات سنگین یک خطر جدی می‌باشد که از هر دو دیدگاه کشاورزی و زیست محیطی حائز اهمیت است. از بین عناصر سنگین، کادمیم به دلیل تحرک و زیست فراهمی زیاد آن در خاک و سمیت آن برای انسان و گیاهان، حتی در غلظت‌های پایین، اهمیت زیادی دارد. برخلاف کادمیم، فسفر عنصری ضروری برای رشد گیاه است. به منظور بررسی اثر کاربرد کادمیم، فسفر و برهمکنش آنها بر رشد و ترکیب شیمیایی اسفناج در یک خاک آهکی آزمایشی در شرایط گلخانه در یک طرح کاملاً تصادفی انجام شد. تیمارها شامل چهار سطح کادمیم (5، 10، 20 و 40 میلی‌گرم کادمیم در کیلوگرم خاک به صورت سولفات کادمیم) و چهار سطح فسفر (0، 20، 40 و80 میلی‌گرم فسفر در کیلوگرم خاک به صورت منو کلسیم فسفات) در سه تکرار بود. نتایج نشان داد که مصرف 40 میلی‌گرم کادمیم به طور معنی‌داری وزن خشک اندام هوایی اسفناج را 47 درصد کاهش داد ولی مصرف فسفر اثر سوء کادمیم بر وزن خشک را به‌طور معنی‌داری تعدیل نمود. هم‌چنین مصرف فسفر، غلظت کادمیم را به طور معنی‌داری(78 درصد) در اندام هوایی گیاه کاهش داد. با افزایش سطوح کاربردی کادمیم غلظت این عنصر در اندام هوایی اسفناج افزایش یافت. مصرف 40 میلی‌گرم کادمیم، غلظت فسفر اندام هوایی را 5/21 درصد کاهش داد. غلظت روی، منگنز، کلسیم و نیتروژن در اندام هوایی اسفناج تحت تأثیر کاربرد فسفر به طور معنی‌داری کاهش یافت ولی غلظت سدیم افزایش یافت. کاربرد کادمیم، کاهش غلظت روی اما افزایش غلظت کلسیم، سدیم و نیتروژن را در اندام هوایی گیاه، به دنبال داشت. نتایج اولیه نشان داد که برای کاهش غلظت و اثر سوء کادمیم بر رشد گیاه اسفناج، کاربرد فسفر در خاک‌های با کمبود این عنصر، احتمالاً می‌تواند مؤثر باشد که مؤید برهمکنش منفی بین این دو عنصر است. قبل از هر گونه توصیه کودی نتایج این پژوهش بایستی در شرایط مزرعه نیز تأیید گردد.

---

به منظور بررسی اثرات کمپوست زباله شهری غنی شده با کود معدنی بر برخی خواص فیزیکی خاک و تجمع سرب و کروم در اندام‌های گیاهی اسفناج، تحقیقی در قالب طرح اسپلیت پلات با طرح پایه بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1387، اجرا گردید. فاکتور اصلی در چهار سطح کودی شامل تیمار شاهد (C) (بدون مصرف کود)، کودشیمیایی (F)، کمپوست 20 +50 درصد کود شیمیایی (MSW20+ ½ F) و 40 تن +50 درصد کود شیمیایی (MSW40+ ½ F) در هکتار و فاکتور فرعی سال‌های کوددهی، نیز در سه تیمار زمانی یک، دو و سه سال لحاظ گردید. نتایج نشان داد که کاربرد کمپوست زباله شهری غنی شده منجر به افزایش ظرفیت زراعی، تخلخل و ظرفیت نگهداشت رطوبت خاک می‌شود اما میزان جرم مخصوص حقیقی و ظاهری خاک نسبت به شاهد کاهش می‌یابد. میزان پارامترهای فیزیکی مذکور در دو سطح کمپوست زباله غنی شده بیشتر از تیمار کود شیمیایی بوده است. از طرف دیگر، کاربرد سه ساله کمپوست زباله شهری غنی شده در کلیه سطوح کودی باعث افزایش معنی‌دار (05/0 (P غلظت سرب و کروم در اندام‌های گیاهی اسفناج گردید. میزان سرب و کروم تجمع یافته در ریشه و اندام هوایی اسفناج با مصرف 40 تن کمپوست زباله شهری در هکتار همراه با 50 درصد کود شیمیایی برای مدت 3 سال افزایش قابل توجهی یافت و در هر 3 سطح کود مصرفی میزان هر دو عنصر در ریشه بیشتر از اندام هوایی بوده است.

---

گیاه‌پالایی یکی از روش‌های پاکسازی خاک‌های آلوده است که با انباشت عناصر سنگین در بافت‌های گیاهان، خروج این عناصر را از خاک‌های آلوده امکان‌پذیر می‌کند. لذا برای رسیدن به‌این هدف، این پژوهش، به‌صورت کشت گلدانی و در قالب طرح کاملاً تصادفی در سال 1390 در دانشگاه بیرجند انجام شد. از دو گونه گیاهی اسفناج و شاهی به‌منظور بررسی حذف یا کاهش غلظت دو فلز کادمیوم و کروم استفاده شد. در این مطالعه از سطوح مختلف کادمیوم با استفاده از نمک کلریدکادمیوم (5، 50 و100 میلی‌گرم بر کیلوگرم) و کروم با استفاده از نمک کلریدکروم (3) (50، 100 و150 میلی‌گرم بر کیلوگرم) و هم‌چنین شاهد (سطح صفر) برای هر گونه با سه تکرار استفاده شد .نتایج نشان داد که غلظت کادمیوم و کروم در اندام‌های هوایی اسفناج و شاهی به‎طور معنی‌داری (01/0P<) تحت تأثیر غلظت تیمارهای به‌کار رفته در خاک بودند. در گونه اسفناج با افزایش غلظت کادمیوم و کروم در خاک، میزان غلظت هر دو فلز در اندام‌های هوایی افزایش نشان داد. در گونه شاهی با افزایش غلظت کادمیوم در خاک، میزان غلظت آن در اندام‌های هوایی افزایش اما غلظت کروم کاهش نشان داد. هم‌چنین مقایسه میزان غلظت کادمیوم و کروم در اندام‌های هوایی دو گونه اسفناج و شاهی نیز نشان داد که هر دوگونه از نظر میزان غلظت کادمیوم، رفتار مشابه و از نظر میزان غلظت کروم رفتار متفاوتی نشان دادند. بنابراین، بر‌اساس نتایج، هر دو گونه اسفناج و شاهی برای گیاه‌جذبی کادمیوم و کروم در فناوری گیاه‌‌پالایی مناسب می‌باشند و در غلظت‌های بالای کروم استفاده از گیاه شاهی جهت گیاه‌پالایی توصیه نمی‌شود.

---

فلوراید برای انسان و حیوانات یک عنصر ضروری محسوب می‌شود. در حیوانات نیز همانند انسان مصرف مقادیر زیاد فلوراید اثرات زیانباری را به همراه دارد. با توجه به اهمیت فلوراید در سلامت انسان و دام، جذب فلوراید از خاک توسط اسفناج (Spinacia oleracea)که یکی از سبزیجات مورد استفاده انسان است و به‌عنوان یک انباشتگر برای فلوراید شناخته شده است و یونجه (Medicago sativa) که یکی از علوفه‌های مورد نیاز دام‌ها می‌باشد، بررسی شد. دو گیاه در لایسیمترهایی در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه صنعتی اصفهان کاشته شد. دو سطح گیاه (اسفناج و یونجه) و سه‌سطح غلظت فلوراید ( صفر، 318 و 1- mg kg 635) با سه تکرار درنظر گرفته شد.گیاهان 125 روز بعد از شروع آزمایش، برداشت شدند و غلظت فلوراید آنها تعیین شد. نتایج نشان داد که غلظت فلوراید در ریشه به‌صورت معنی‌داری بیشتر از اندام هوائی بود. غلظت فلوراید در ریشه اسفناج 2 تا 5/2 برابر غلظت فلوراید در ریشه یونجه بود. به‌طورکلی ضرایب انتقال فلوراید از خاک به ریشه و اندام هوائی اسفناج و یونجه بسیار پائین بود. این موضوع نشان می‌دهد که این دو گیاه فلوراید زیادی را از طریق خاک جذب نمی‌کنند.

---

کمبود آب سبب شده که کشاورزان از پساب‌ها به‌عنوان منبع آب در دسترس، بدون توجه به اثرات آن بر محیط زیست و آلودگی خاک و گیاه و به‌ویژه آلودگی فلزات سنگین استفاده کنند. هدف از این مطالعه، بررسی اثر کاربرد زئولیت به‌عنوان اصلاح کننده خاک بر جذب کادمیم در گیاه اسفناج تحت آبیاری با پساب (حاوی ppm 10کادمیم) می‌باشد. مقادیر مختلف زئولیت (0، 1 و 5 درصد وزنی) به خاک اضافه و آزمایش به‌صورت طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار درگلخانه انجام شد. نتایج نشان داد که کاربرد زئولیت در مقدار 1% سبب کاهش غلظت کادمیم در گیاه شد. این تیمار سبب کاهش درصد کادمیم قابل عصاره‌گیری با DTPA در خاک نیز شد. اما افزودن 5% از این نوع زئولیت به‌دلیل افزایش شوری خاک، سبب افزایش غلظت کادمیم گیاه شد که این افزایش نسبت به شاهد، معنی‌دار نبود. آبیاری با پساب باعث تغییر معنی‌دار زیست توده اسفناج نشد ولی حضور کادمیم در پساب به‌شدت محصول را کاهش داد.