تاثیرکودهای پتاسیمی بر گیاه‌پالایی سرب و کادمیوم در یک خاک آلوده توسط اسطوخودوس(L. Lavendula Officnalis

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه زابل

2 مدیر گروه مهندسی علوم خاک

3 عضو هیئت علمی دانشکده آب وخاک

4 عضو هیئت علمی پژوهشکده کشاورزی دانشگاه زابل

چکیده

ااستفاده از گیاهان داروئی برای پالایش خاک‌های آلوده به فلزات سنگین راهکاری اقتصادی، ارزان و موثر می‌باشد. جابجایی گسترده مواد طبیعی و آلاینده‌ها به قسمت‌های مختلف زیست محیطی (خاک، آب زیر زمینی و اتمسفر) فشار شدیدی بر توانایی خودپالایی خاک وارد نموده است.تجمع آلاینده‌ها هم برای انسان و هم اکوسیستم در معرض آن موجب نگرانی شده است. در میان آلاینده ها، فلزات سنگین به دلیل غیر قابل تجزیه بودن وآثار زیانبار فیزیولوژیک بر جانداران حتی در غلظت‌های کم، اهمیتی ویژه دارند. سرب و کادمیم از جمله فلزات سنگینی هستند که از منابع و مصارف گوناگون به آب، خاک، گیاه و نهایتا به زنجیره غذایی انسان و حیوانات راه می یابند و خسارتهایی جدی به بار می آورند. لذا، انجام پژوهش‌هایی در راستای پالایش این عناصر از محیط زیست ضروری است. روشهایی مختلف برای پالایش خاک های آلوده وجود دارد که عمدتا بسیار گران و پر هزینه بوده و به این دلیل استفاده از روشهای کم هزینه تر برای رفع آلودگی خاکهای آلوده می‌تواند به پالایش و استفاده بهینه از این اراضی کمک نماید. یکی از روشهای نوین و کم هزینه برای پالایش خاکهای آلوده، استفاده از گیاهان ((Phytoremediation می باشد. گیاه پالایی یک تکنولوژی در حال ظهور است که با بهره گیری از گیاهان و سپس میکروارگانیسم‌های موجود در ریزوسفر برای حذف کردن، تغییر دادن یا محدود کردن مواد شیمیایی سمی در خاک، رسوبات، آبهای زیرزمینی، آبهای سطحی و حتی اتمسفر استفاده می شود. هدف از این تحقیق بررسی اثرات منابع مختلف پتاسیم بر غلظت کادمیم و سرب و ارتقای گیاه‌پالایی آن توسط گیاه اسطوخودوس(Lavendula Officnalis L.) است.این آزمایش بر پایه طرح بلوک کاملاٌ تصادفی با سه تکرار و پنج تیمار شامل کلریدکادمیوم در دو سطح صفر و 15میلی‌گرم در کیلو‌گرم خاک، نیترات سرب در دو سطح صفر و 100میلی‌گرم در کیلوگرم خاک، سولفات پتاسیم، نیترات پتاسیم و کلرید پتاسیم هر یک در سه سطح صفر، 55 و 110میلی‌گرم پتاسیم در کیلوگرم خاک اجرا شد.نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد که کودهای پتاسیمی اثر معنی داری بر غلظت سرب و کادمیم در اندام هوایی و ریشه گیاه داشتند. همچنین بر طبق نتایج این پژوهش بیشترین مقدار غلظت کادمیم در اندام هوایی(1/ 2 میلی گرم در کیلوگرم وزن خشک گیاه) و ریشه(63/1 میلی‌گرم در کیلوگرم وزن خشک گیاه) با مصرف 110 میلی‌گرم در کیلوگرم کلرید پتاسیم بدست آمد. بیشترین مقدار غلظت سرب در ریشه(1/9 میلی‌گرم در کیلوگرم وزن خشک گیاه) در سطح 110 میلی‌گرم در کیلوگرم هر یک از تیمارهای کلرید پتاسیم و سولفات پتاسیم حاصل شد.این نتایج نشان دهنده توانایی زیاد گیاه اسطوخودوس برای جذب عناصر سنگین از خاک‌های آلوده است. تجمع بیشتر کادمیم و سرب در ریشه اسطوخدوس نسبت به اندام هوایی از یافته های دیگر این پژوهش بود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The Effect of Potassium Fertilizers on Lead and Cadmium Phytoremediation by Lavender (Lavendula Officnalis) in a Polluted Soil

نویسندگان [English]

  • zohre mohamadiyan 1
  • Ahmad Gholamalizadeh Ahangar 2
  • Maryam Ghorbani 3
  • Zaynab Mohkami 4
1 University Zabol
2
3
4
چکیده [English]

The use of medicinal plants for remediation of heavy metals contaminated soils is an economical, cheap and effective strategy. The widespread transfer of natural materials and pollutants to different parts of the environment (soil, water and atmosphere) has imposed great pressure on the self-purification ability of the soil. Accumulation of pollutants is a concern regarding both humans and ecosystems. Among pollutants, heavy metals are particularly important because they are not decomposable and also have harmful physiological effects on organisms even at low concentrations. lead and cadmium are heavy metals which enter water, soil, plants and ultimately the human and animals food chain from variouse sources and can cause serious damage. Therefore doing research works in order to refine the elements of the environment is essential. Different methods for refining contaminated soils are mostly very expensive and costly. It seems using less costly methods for removing contaminated soil contamination can help to refine and optimize the use of these lands. One of the new and low cost methods for refining contaminated soils is using plants (Phytoremediation). Phytoremediation is an emerging technology that utilizes plants and microorganisms found in rhizosphere to delete, modify or limit the toxic chemicals in soil, sediments, groundwater, surface water and even the atmosphere is used. The aim of research is investigation effects of different sources of potassium on the concentration of cadmium ,lead, and Phytoremediation promotion by lavender (Lavendula Officnalis L.).The experiment conducted in a polluted soil with Cadmium and lead, in the university agricultural research Institute on basis of randomized complete block design, with 3 replication and 5 treatments including CdCl2 in two levels 0 , 15 mg per kg soil, Pb)No3)2 in two levels 0 , 100 mg per kg soil, potassium sulfate , potassium nitrate and potassium chloride each at three levels of 0, 55 , 110 mg K2O per kilogram of soil.Analysis of variance showed that potassium fertilizers have significant effect on concentration cadmium and lead in shoot and root. Also, according to results, maximum amount cadmium concentration in shoot (2.1mg.kg-1.D.M) and root (1.63mg.kg-1.D.M) was obtained by application of 110 mg per kg of soil as KCl. The maximum amount lead concentration in root(9.1mg.kg-1.D.M) in levels of 110 mg per kg in each of treatments potassium sulfate and potassium chloride was obtained. This results indicate the high capability of lavender for heavy metals uptake from contaminated soils. Further accumulation of cadmium(Cd) and lead(Pb) in the lavender roots than shoots of the findings was of this study.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cadmium
  • Lavender
  • Lead
  • Petasssium fertilizers
  • Phytoremediation

مراجع

1.Alloway, B.J. 1990. Soil processes and the Behavior of Metals. Chap 2. In: Alloway, B.J. (eds.), Heavy Metals in Soils, Blackie Academic and Professional. Glasgow, Pp: 7-28.
2.Alloway, B.J. 1990. Heavy metals in soils. John Wiley and Sons Inc., New York, ISBN 0470215984.
3.Benton Jones, J.R., and Case, V.W. 1990. Sampling, handling and analyzing plant tissue samples, P 389-429. In: Westerman, R.L. (eds.). Soil testing and plant analysis. U.S.A. The third edition. SSSA Book Series, No. 3. Inc. Madison, WI., USA.
4.Bouyoucos, C.J.X. 1997. Hydrometer method improved for making particle size analysis of soil. J. Agron. 54: 464-465.
5.Chen, S., Sun, L., Sun, T., and Chao, L. 2007. Interaction between Cadmium,Lead and potassium sulfate in a Soil-Plant system. Environ Geochem Health. 29: 5. 435-46.
6.Dadman, B., Omidbeygi, R., and Sefidkan, F. 2007. Effect of nitrogen on essential oil of Mexican parsley. Iranian Medicinal and Aromatic Plants Res. 23: 4. 38: 484-91.
7.Das, P., Samantaray, S., and Rout, G.R. 1997. Studies of cadmium toxicity in plants: a review. Environ Pollut. 98: 1. 29-36.
8.Grant, C., Bailey, L., McLaughlin, M., and Singh, R. 1999. Management factors which influence cadmium concentration in crops, In: M. McLaughlin and B. singh (eds.), Cadmium in soils and plants. Kluwer Academic publishers Netherlands.
9.Grant, C., Bailey, L., and Therrien, T. 1996. Effect of N, P and Kcl fertilizers on grain and biomass yield and Cd concentration of Sunflower and malting barley. fert. Res. 45: 2. 153-161.
10.Gupta, P.K. 2000. Soil plant water and fertilizer Analysis. Agrobios pub. Bikaner. India.
11.Golchin, A., Atashnama, K., and Takasi, M. 2006. Investigate lead distribution in different parts of sunflower and Canola as producer oil plants. Publications Agriculture and Natural resources Tehran compus university, Pp: 305-306. (In Persian)
12.Ghosh, M., and Singh, S. 2005. A review of phytoremediation of heavy metals and utilization by  their products. Appl Eco and Environmental Research. 3: 1. 1-18.
13.Helmke, P.A., and Sparks, D.L. 1996. Lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium.
P 551-573. In: D.L. Sparks (eds.) Methods of soil analysis. Part 3. SSSA Book Ser. 5. SSSA, Madison, WI.
14.Kabata-Pendias, A., and Pendias, H. 2001. Trace elements in soils and plants, 3rd ed.,
CRC Press, Boca Raton, FL.
15.Kayser, A., Wenger, K., Keller, A., Attinger, W., and Schulin, R. 2000. Enhancement of Phytoextraction of Zn, Cd and Cu from calcareous soil.The use of NTA and Sulfur amendments. Environ.Sci.Technol. 34: 1778-1783.
16.Kim Y.Y., Yang, Y.Y., and Lee, Y. 2002. Pb and Cd uptake in rice roots. Physiol. Plant.
116: 368-372. 
17.Khosravi, F., Savaghebi, Gh.R., and Farahbakhsh, M. 2009. Effect of potassium chloride on Cd uptake by canola and sunflower in a Polluted Soil. J. Water Soil (Agricultural Science and Technology). 23: 3. 28-35. (In Persian)
18.Khodaverdilo, H., Homaee, M., Liyaghat, A., and Mirniya, Kh. 2007. Assessment Quantitative Phytoremediation of Lead Polluted soils by (Barbarea verna). Special Agricultural Sciences. 13: 357-370. (In Persian)
19.Lombi, E., Zhao, F.J., Dunham, S.J., and McGrath, S.P. 2001. Phytoremediation of heavy metal-contaminated soils. J. Environ. Qual. 30: 1919-1926. 
20.Liu, J., Li, K., Xu, J., Zhang, Z., Mac, T., Lu, Z., Yang, J., and Zhu, Q. 2003. Lead toxicity, uptake, and translocation in different rice cultivars. Plant Science. 165: 793-802.
21.Lindsay, W.L., and Norvell, W.A. 1987. Development of DTPA Soil test for Zinc, Iron, Mangnese and Copper. Soil Sci. Soc. Am. J. 42: 421-428.
22.Ma, J., Hiradate, F., and Norvell, S.P. 2000. Form of cadmium for uptake and translocation in durum wheat under salty condition. Planta. 211: 355-360.
23.Mclaughlin, M.J., Tomas, R.M., Smolders, E., and Smart, M.K. 1998. Effects of sulfate on cadmium uptake by Swiss chard: II. Effects due to sulfate addition to soil. J. Plant Soil.
202: 217-222.
24.Mauskar, J.M. 2007. Cadmium – An Environment Toxicant, Central Pollution Control Board, Ministry of Environment & Forests, Govt of India, Parivesh Bhawan, East Arjun Nagar, Delhi-110032.
25.Omidbeigi, R. 2006. Production and processing of medicinal plants. Beh Nashr Pub.
Vol 1, 3.
26.Olsen, S.R., Cole, C.V., Watanabe, F.S., and Dean, L.A. 1954. Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate. USDA Circular 939, US Gov. Printing Office, Washington, DC.
27.Page, A.L., Miller, R.H., and Keeney, D.R. 1982. Methods of soil analysis. Part 2. 2nd ed. ASA and SSSSA. Madison, WI.
28.Qranjik, A., and Galeshi, S. 2001. Effect of nitrogen spray on yield and yield component of wheat. Agric. Natur. Resour. J. 8: 2. 87-98.
29.Salardini, A.A., Sparrow, L., Holloway, R., and Brrow, N. 1993. Effects of potassium and zinc fertilizers, gypsum and leaching on Cd in the seed of popies, Plant Nutrition from genetic engineering to field practice. Proceedings of the international Plant Nutrition Colloquium, Perth Australia, Pp: 795-798.
30.Saadatmand, M., Enteshari, Sh., and Aghamohamadrafiaa, N. 2011. The effect of silicon
on lead phytoremediation in Borago. officinalis L. National Conference phytoremediation. (In Persian)
31.Savaghebi, Gh.R., and Malakuti, M.G. 2000. The effects of  interaction of cadmium and potassium on dry matter production on concentration and uptake cadmium and potassium in wheat. J. Soil Water. 12: 9. 44-53. (In Persian)
32.Schmidt, U. 2003. Enhancing phytoremediation:, The effect of chemical soil manipulation on mobility, plant accumulation, and leaching of heavy metals. J. Environ. Qual. 32: 1939-1954.
33.Sparrow, L., Salardini, A.A., and Bishop, A. 1994. Field studies of Cd in potatoes response of Cu., Russet Burband. Aust of Agr Research. 45: 1. 243-249.
34.Su, Ch., Sun, L., Heng Sun, T., and Guo, G. 2007. Interaction between Cadmium,Lead and potassium sulfate in a Soil-Plant system. J. Environ. Geochem. Health. 29: 5. 435-446.
35.Xiong, Z.T. 1998. Lead uptake and effects on seed germination and plant growth in a Pb hyperaccumulator Brassica pekinensis Rupr. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 60: 285-291.
36.Zhong-Qiu, Z., Yong-Guan Zhu, L., Smithand, S.E., and Smith, F.A. 2004. Effects of forms and rates of Potassium fertilizers on Cadmium uptake by spring Canola (Brassica napus L.) and spring Wheat (Triticumaestivum L.). Environ. Int. 29: 7. 973-978.
37.Zhao, Z., Zhu, Y., Li, H., Smith, S.E., and Smith, F.A. 2004. Effects of forms and rates of potassium fertilizers on Cadmium uptake by two cultivars of spring wheat (Triticum aestivum, L.). J. Environ. Inter. 29: 7. 973-978.
38.Zheljakov, V.D., Jeliazkova, E.A., Kovacheva, N., and Dzhurmanski, A. 2008. Metal uptake by medicinal plant species grown in soils contaminated by smelter. Environmental and Experimental Botany. 64: 207-216.
39.Zheljazkov, V.D., Craker, L.E., and Xing, B. 2006. Effects of Cd, Pb and Cu on growth and essential oil contents in dill, peppermint and basil. Environmental and Experimental Botany. 58: 9-16.
مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک
دوره 23، شماره 3
مرداد 1395
صفحه 273-287

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار