اثر بافت و ساختمان خاک و گیاه تربچه بر مقدار نیکل در خاک، زه‌آب و گیاه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه بوعلی سینا

2 هیات علمی دانشگاه بوعلی سینا همدان

چکیده

سابقه و هدف: در بسیاری از کشور‌ها از فاضلاب و پساب صنعتی در آبیاری زمین‌های کشاورزی بهره‌گیری می‌شود و آلودگی خاک این مناطق با فلزهای سنگین یکی از دلایل نگرانی انسان‌ها می‌باشد. آلودگی خاک از طریق فعالیت‌های انسانی به عنوان یک مشکل شایع شناخته شده است. معمولاً فلزهای سنگین به علت جذب شدید به فاز جامد خاک تحرک کمی دارند و به همین دلیل از آلاینده‌های ماندگار در خاک می‌باشند، ولی عوامل فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی زیادی حرکت فلز‌های سنگین در خاک را تحت تأثیر قرار می‌دهد. هدف از این پژوهش بررسی پیامد همزمان بافت و ساختمان خاک و کشت گیاه بر مقدار نیکل در خاک، آب زهکشی شده و گیاه در شرایط آبیاری با آب حاوی نیکل بود.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه ستون‌هایی به قطر 5/22 و ارتفاع 30 سانتی‌متر از خاک دست‌خورده (بدون ساختمان) و دست‌نخورده (دارای ساختمان) از دو خاک لوم‌رسی (CL) و لوم‌شنی (SL) استفاده شد. در نیمی از ستون‌های خاک (دست‌خورده و دست‌نخورده) تربچه (Raphanus sativus L.) کاشته شد و آبیاری همه‌ی ستون‌های خاک با آب حاوی نیکل انجام شد. این پژوهش به صورت آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار انجام شد. در هر دوره آبیاری از زه‌آب خروجی ستون‌های خاک نمونه‌برداری شد. پس از برداشت جداگانه بخش‌های هوایی و ریشه گیاه تربچه، از سه لایه 0-10، 10-20 و 20-30 سانتی‌متری خاک نمونه‌برداری انجام شد. سپس غلظت نیکل در آب زهکشی شده، لایه‌های خاک و همچنین اندام هوایی و ریشه گیاه تربچه با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه‌گیری گردید.
یافته‌ها: نتایج این پژوهش نشان داد که غلظت نیکل در خاک‌های لوم‌شنی دست‌نخورده حدود 34% بیشتر از خاک‌های لوم‌رسی دست‌نخورده بود، که این امر نشان‌دهنده اهمیت ساختمان و پیوستگی بهتر منافذ در خاک‌های لوم‌رسی و جذب کمتر نیکل توسط کلوئیدهای خاک در مقایسه با خاک لوم‌شنی است. غلظت نیکل در خاک‌های دست‌خورده 5/1 برابر بیشتر از خاک‌های دست‌نخورده بود که ممکن است به علت تماس کمتر نیکل با کلوئیدهای خاک و جذب کمتر آن در این خاک‌ها به علت داشتن مسیرهای ترجیحی برای جریان آب باشد. همچنین غلظت نیکل در زه‌آب ستون‌های خاک با کشت تربچه در برابر ستون‌های بدون کشت گیاه بیشتر بود. که می‌توان دلیل آن را با پیدایش خاکدانه‌های درشت و درز و ترک‌های ساختمانی و همچنین کانال‌های ریشه در ستون‌های همراه با کشت گیاه مرتبط دانست. در این پژوهش فاکتور ترابری نیکل در گیاه تربچه بیشتر از یک بود، بنابراین تربچه می‌تواند یک گیاه بیش‌اندوز نیکل به شمار رود.
نتیجه‌گیری: غلظت بالای نیکل در آب و خاک نشان‌دهنده توان جابجایی این آلاینده‌ در این خاک‌ها با کشت گیاه بیش‌اندوز تربچه است. بنابراین مدیریت کشاورزی می‌تواند نقش ویژه‌ای در تعیین آلودگی خاک و آب‌های زیرزمینی به فلزهای سنگین داشته باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of soil texture and structure and cultivation on Ni content in soil, effluent and plant

چکیده [English]

Background and objectives: Sewage and wastewater from industry are used for irrigating farmland in many countries and contamination of these areas with heavy metals has become one of the major causes of concern for human. Contamination of soil by human activities is recognized as a widespread problem. The mobility of heavy metals is usually low due to their strong affinity for the solid phase, and thus they are very persistent contaminants in soils but physical, chemical and biological parameters can affect heavy metal mobility in soil. The aim of this study was evaluate the interactive effects of soil texture and structure and plant cultivation on Ni content of soils, effluent drainage and plant being irrigated by Ni-contaminated water.
Materials and methods: Columns with 22.5 cm diameter and 30 cm height of disturbed (unstructured) and undisturbed (structured) soils of sandy loam (SL) and clay loam (CL) were used in this study. Half of columns (undisturbed and disturbed) were cultivated by radish (Raphanus sativus L.) and all soil columns were irrigated by Ni-contaminated water. The experiments were carried out using randomized complete design and factorial arrangement in three replications. The drained water was sampled after each irrigation cycle. Radish were harvested and divided into shoots and roots and the soil was sampled from 3 layers of 1-10, 10-20 and 20-30 cm. Then the concentration of nickel (Ni) in drained water, soil layers and plant (shoots and roots) was determined by atomic adsorption.
Results: Result showed that the concentration of Ni in the undisturbed soil columns was greater about 34% in the SL than in the CL soil texture. This indicates a predominant role of pore continuity than retention at adsorptive site in structured clay loam soils. In the disturbed soil columns, average Ni concentration was greater about 1.5 times more than undisturbed soil columns, likely due to enhanced Ni/soil particle interactions due to presence of preferential paths for water flow. Accelerated water velocities through preferential flow pathways were likely responsible for the smaller adsorption of Ni in undisturbed soil columns. The effluent concentration under radish cultivation showed higher Ni concentration contents when compared to soil without plant. In the soils under plant cultivation, structural cracks and root channels were the cause of higher leached concentrations when compared to the soil without plant cultivation. Our results also showed translocation factor of Ni was more than one and hence, radish could be considered as an accumulator of Ni.
Conclusion: The high concentration of Ni in soil and effluent water drainage indicates the potential for pollution transfer from these media even in presence of radish as an accumulator; and also show that agricultural management can play an important role in soil and groundwater-heavy metals contamination.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Contamination
  • accumulator
  • Translocation factor
  • nikcel