قابلیت گیاه پالایی خاک‌ آلوده به نیکل با استفاده از آفتابگردان (Helianthus annuus L.) و سورگوم (Sorghum bicolor L.)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری دانشگاه شهید بهشتی

2 استاد گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشگاه تهران

3 دانشجوی دکتری دانشگاه محقق اردبیلی

چکیده

سابقه و هدف: آلودگی خاک به وسیله فلزات سنگین یکی از مشکلات اصلی محیط‌زیست در سراسر جهان است، که باعث خطراتی برای سلامت مردم و زیست ‌بوم می‌شود. برای پالایش خاک‌های آلوده به فلزات سنگین می‌توان از گیاه‌پالایی که یک روش در حال گسترش، کم هزینه و دوست‌دار محیط‌زیست است، استفاده کرد. این گیاهان باید دارای رشد سریع بوده و ضمن تولید زیست توده انبوه، تحمل خوبی نسبت به غلظت‌های بالای فلزات سنگین در اندام‌هوایی داشته باشند. اهداف اصلی تحقیق حاضر عبارتند از: 1) بررسی اثرات آلودگی نیکل بر شاخص‌های رشدی آفتابگردان و سورگوم 2) بررسی توانایی پالایش آلودگی نیکل توسط آفتابگردان و سورگوم.
مواد و روش‌ها: به منظور ارزیابی کارآیی گیاه‌پالایی آفتابگردان و سورگوم در سطوح مختلف نیکل، آزمایشی گلخانه‌ای در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در گلخانه‌ی تحقیقاتی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران واقع در کرج در سال 1391 به اجرا درآمد. آزمایش به صورت فاکتوریل و تیمارهای آزمایش شامل دو گیاه (سورگوم و آفتابگردان) و چهار سطح غلظت نیکل در خاک (شاهد، 150، 300 و 450 میلی‌گرم نیکل به ازای هر کیلوگرم خاک) بود. هشت هفته بعد از تاریخ کاشت (مرحله گلدهی)، گیاهان از 5/• سانتی‌متری بالای سطح خاک قطع و برداشت شدند. غلظت نیکل، آهن و روی با استفاده از دستگاه جذب اتمی اندازه‌گیری شد. تجزیه واریانس برای داده‌های به دست آمده با استفاده ازنرم افزارآماری SAS انجام شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که بیشترین مقدار وزن خشک اندام هوایی، وزن خشک ریشه و کل زیست توده به ترتیب با مقادیر 66/36، 77/29 و 43/66 گرم تک بوته مربوط به سورگوم در تیمار شاهد بود. همچنین کمترین مقدار وزن خشک اندام هوایی، وزن خشک ریشه و کل زیست توده به ترتیب با مقدارهای 39/8، 74/1 و 12/10 گرم تک بوته مربوط به آفتابگردان در سطح 450 میلی‌گرم نیکل در کیلوگرم خاک بود. بیشترین غلظت نیکل جذب شده در کل گیاه و نیکل جذب شده در اندام هوایی به ترتیب با مقادیر 1/6 و 67/•میلی‌گرم در هر گیاه مربوط به سورگوم در سطح 450 میلی‌گرم نیکل به ازای هر کیلوگرم خاک و کمترین مقدار این دو صفت به ترتیب با 11/• و 09/• میلی‌گرم در هر گیاه مربوط به آفتابگردان در تیمار شاهد بود.
نتیجه‌گیری: به طور کلی نتایج نشان داد که نیکل جذب شده به وسیله سورگوم بیشتر در ریشه تجمع پیدا کرده و انتقال به اندام هوایی در آن محدود بوده و برای تثبیت نیکل در خاک‌های آلوده به این عنصر مناسب است. اما گیاه آفتابگردان با توجه به زیست توده کمتر، نیکل بیشتری را به اندام هوایی خود انتقال داده و از این لحاظ نسبت به سورگوم برای استخراج گیاهی مناسب‌تر است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Phytoremediation ability of nickel-contaminated soil using Sunflower (Helianthus annuus L.) and Sorghum (Sorghum bicolor L.)

نویسنده [English]

  • Sajjad Rahimi Moghaddam 1
چکیده [English]

Background and objectives: Soil contamination due to heavy metals is one of the major environmental problems across the world, causing significant risks to public health and ecosystems. Phytoremediation is a low-cost and ecofriendly method, which can be applied to clean up contaminated soils. Appropriate plants for phytoremediation should be characterized by rapid growth, high biomass production, and tolerance to high concentrations of heavy metals in shoots. The main objectives of the current study were to 1) evaluate the effects of Nickel contamination on growth characteristics of sunflower and sorghum and 2) assess the ability of refining nickel contamination by sunflower and sorghum.
Materials and methods: To study the capability of sunflower and sorghum plants in phytoremediation of Ni contaminated soils, a greenhouse experiment as factorial arranged in completely randomized design with three replications was carried out at Faculty of Agriculture, University of Tehran, Karaj, Iran in 2012. The experimental treatments consisted of two crop species, sunflower and sorghum, and four levels of nickel concentrations in the soil (0, 150, 300, and 450 mg of Ni per kg of soil). After 8 weeks from sowing date (flowering stage, R4), plants were harvested by cutting the shoots approximately 0.5 cm above the soil surface. Nickel, Fe, and Zn concentrations were determined using atomic absorption spectrophotometry. The analysis of variance for the obtained data was done by SAS v9.1 software.
Results: Results showed that the highest values of shoot, root, and total dry matter (36.66, 29.77 and 66.43 g.plant-1, respectively) were related to sorghum plants grown in non-contaminated soil. Also, the lowest values of shoot, root, and total dry matter (8.39, 1.74 and 10.12 g.plant-1, respectively) were related to sunflower plants grown in 450 mg Ni per kg of soil. The maximum values of Ni uptake by total plant biomass and shoot part of plants (6.1 and .67 mg.plant-1, respectively) were observed in sorghum plants grown in 450 mg Ni per kg of soil. While, the minimum values of Ni uptake by total plant biomass and shoot part of plants (0.11 and 0.09 mg.plant-1, respectively) were observed in sunflower plants grown in non-contaminated soil.
Conclusion:Generally, results revealed that the capability of sorghum plant in phytoremediation of Ni contaminated soils was better than sunflower plant. In sorghum plants, low proportion of accumulated Ni in roots was translocated to shoot part. Therefore, sorghum plant can be used for ‘phytostabilization’. While, sunflower plants despite of relatively lower biomass, translocated higher proportion of Ni to shoot parts. So, sunflower can be suitable plant for phytoremediation of Ni contaminated soils (Phytoextraction).

کلیدواژه‌ها [English]

  • dry matter
  • Translocation factor
  • Fe
  • Zn
  • Soil contamination