اثر زغال زیستی و کود ورمی‌کمپوست بر جذب فلز نیکل از خاک توسط گوجه گیلاسی (Solanum lycopersicum var. cerasiforme)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد گروه محیط‌ زیست/ دانشکده علوم و فنون دریایی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 استادیار/ گروه محیط ‌زیست، دانشکده علوم و فنون دریایی، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

استفاده از مواد به‌ساز طبیعی در خاک‌های حاوی نیکل می‌تواند موجب استخراج نیکل از خاک، تجمع آن در قسمت خوراکی گوجه گیلاسی و ورود آن به زنجیره غذایی شود. مطالعه حاضر با هدف بررسی اثر زغال زیستی و ورمی‌کمپوست بر تجمع فلز نیکل در خاک و میوه گوجه گیلاسی انجام شد. بدین منظور، آزمایشی به‌صورت عاملیل در قالب طرح کاملاً تصادفی اجرا شد که در آن تجمع فلز نیکل در میوه و خاک گوجه گیلاسی تحت 6 تیمار مختلف آبیاری با آب دارای نیترات نیکل (در دو مقدار متفاوت 75 و 150 ppm) و مقایسه آن با گلدان­های آبیاری شده با آب معمولی (شاهد) مورد بررسی قرار گرفت. یافته ­های این پژوهش نشان داد، غلظت نیکل در میوه گوجه گیلاسی در تمامی تیمارهای آلوده به نیکل بالاتر از استانداردهای معتبر جهانی است. به‌طوری‌که در تیمار150 ppm نیکل همراه با ورمی‌کمپوست 10 درصد با مقدار 54/6 میلی‌گرم بر کیلوگرم ، به­صورت معنی­داری بیشتر از سایر تیمارها و غلظت نیکل در خاک گلدان‌هایی که با مقادیر 75 و 150 ppmنیکل آبیاری شده‌اند (به‌ترتیب 4.83 و 4.1 میلی‌گرم بر کیلوگرم)، به ­صورت معناداری بیش‌تر از خاک تیمارهای دارای زغال زیستی و ورمی‌کمپوست است و افزودن این مواد به خاک گلدان‌ها، سبب بالا بردن وزن خشک (به‌ترتیب 46 و 48 گرم) و وزن تر (به‌ترتیب 1/153 و 119 گرم) میوه گوجه گیلاسی در مقایسه با گلدان‌هایی که فاقد این اصلاح‌کننده‌ها هستند، می‌شود. هم‌چنین با توجه به این‌که ضریب تجمع زیستی در تمامی تیمارهای دارای زغال زیستی و ورمی­کمپوست، بیش‌تر از یک است. می ­توان اظهار داشت که میوه گوجه گیلاسی در صورتی‌که در خاک گلدان‌های آن از زغال زیستی یا ورمی­کمپوست استفاده شود، قادر به استخراج نیکل از خاک بوده و می‌تواند این عنصر را به سطوح بالاتر زنجیره غذایی انتقال دهد. با توجه به اهمیت این موضوع پیشنهاد می‌شود که بر جذب نیکل از خاک توسط گوجه گیلاسی در غلظت‌های بالاتر از تیمارهای این پژوهش و ارزیابی ریسک سرطان‌زایی و غیر سرطان‌زایی فلز نیکل از طریق بلع توسط گروه‌های هدف، مطالعات بیش‌تری انجام شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


آلبوعبادی، ه.، مرادی، م.، و جهانتاب، ا. (1397). تأثیر بیوچار و کمپوست زباله شهری بر گیاه‌پالایی فلزات سنگین و هیدروکربن‌های کل نفتی ((TPH خاک به‌وسیله‌ی کنار Ziziphus spina-christi (L.) Wild. حفاظت زیست بوم گیاهان، 6(12)، 261-277.
اخوان کاظمی، م.، حسینی، ط.، و بهرامی پور، ف. (1398). واکاوی تاثیر تغییرات آب و هوایی بر امنیت بین‌المللی. مطالعات روابط بین الملل، 12(46)، 9-39.
اسکندری، ف.، بصیری، ر.، و مرادی، م. (1399). بررسی اثر گونه‌ بلوط ایرانی (Quercus brantii Lindl) و زربین (Cupressus sempervirens L. var.horizontahis). روی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در کهگیلویه و بویر احمد. پژوهش­های گیاهی، 33(4)، 894-906.
بازگیر، ح.، حیدری، م.، زینلی، ن.، و کهزادیان، م. (1399). تأثیر تغییر کاربری اراضی از جنگل به زراعت و رهاسازی از زراعت بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در اکوسیستم جنگل زاگرس (مطالعه موردی: پارک جنگلی چغاسبز، استان ایلام). علوم و تکنولوژی محیط زیست، 22(1)، 200-214.
بی‌ریا، م.، معزی، ع.، عامری خواه، ه. (1396). تأثیر بیوچار باگاس نیشکر بر رشد گیاه ذرت در خاک آلوده به کادمیوم و سرب. آب و خاک، 31(2)، 626-609.
جهانتاب، ا.، جعفری، م.، متشرع‌زاده، ب.، طویلی، ع.، و ضرغام، ن. (1395). ارزیابی پتانسیل گیاه پالایی گونه‌های گیاهی مرتعی در خاک‌های آلوده به ترکیبات نفتی با تاکید بر فلز سنگین نیکل. علوم محیطی، 14(3)، 107-120.
حجازی‌زاده، ا.، غلامعلی‌زاده آهنگر، ا.، و قربانیف م. (1395). تأثیر بیوچار بر جذب سرب و کادمیم لجن فاضلاب کارخانه‌های کاغذ توسط آفتابگردان (Heliantus Annus L.). دانش آب وخاک، 26(2)، 271-259.
حکیم رابط، ش.، و کتابچی، س. (1399). اثر کودهای کمپوست، ورمی‌کمپوست و چای آن‌ها بر بیماری پژمردگی آوندی باکتریایی و شاخص‌های رشدی در گیاهچه‌های گوجه‌فرنگی. پژوهش‌های کاربردی در گیاهپزشکی، 9(4)، 61-74.
داودپور، ر.، سبحان اردکانی، س.، چراغی، م.، عبدی، ن.، و لرستانی، ب. (1399).  بررسی قابلیت انباشتگی زیستی و تثبیت آرسنیک و برخی فلزات سنگین توسط گونه گون (.Astragalus spp). پژوهش‌های گیاهی، 23(2)، 477-488. 
دلاورنیا، ف.، زعفریان، ف.، حسن‌پور، ر.، و پیردشتی، ه. (1400). ارزیابی اثر گذاری اصلاح‌کننده آلی و باکتری‏ محرک رشد در فرآیند گیاه‏ پالایی گیاه ذرت (.Zea mays L) تحت تنش فلز سنگین کادمیم. دانش کشاورزی و تولید پایدار، 31(4)، 147-162.
دیوبند هفشجانی، ل.، ناصری، ع.، هوشمند، ع.، عباسی، ف.، سلطانی محمدی، ا. (1396).  بررسی تاثیر کاربرد بیوچار باگاس نیشکر بر خصوصیات شیمیایی یک خاک لوم شنی. علوم و مهندسی آبیاری، 40(1)، 72-63.
ذوالفقاری، م.، تولیده، س.، صدیقی دهکردی، ف.، و محمودی سورستانی، م. (1401). بررسی رشد، عملکرد و اسانس گیاه دارویی گشنیز (Coriandrum sativum L.) تحت تیمارهای میکوریزا، ورمی‌کمپوست و کود شیمیایی. دانش کشاورزی و تولید پایدار، 32(1)، 46-35.
رحیمی، ط.، معزی، ع.، و حجتی، س. (1397). اثر مقادیر بیوچار و نیکل بر غلظت نیکل و برخی عناصر کم مصرف در ذرت. پژوهش‌های خاک، 32(4)، 527- 536.
رفعتی، م.، محمدی روز بهانی، م.، و ناصری منفرد، ه. (1399). تجمع فلزات سنگین سرب و نیکل در برگ و خاک گونه‌های برهان و کنوکارپوس در شهر اهواز. جنگل و فراورده‌های چوب، 73(4)، 387-379.
سلماسی، ر.، و پیروان، ح. (1398). بررسی آلودگی‌زدایی خاک‌های آلوده به‌ فلزات‌ سنگین، یک پژوهش موردی. علوم و تکنولوژی محیط زیست، 21(1)، 25-32.
شاملو، ز.، بهبهانی­نیا، ا.، و سبحان، س. (1400). بررسی تجمع غلظت فلزات سنگین سرب و کادمیم در نعنا (Mentha piperital) و اسفناج (Spinacia oleracea) تحت تیمار لجن دفعی فاضلاب. پایداری، توسعه و محیط زیست، 2(1)، 13-23.
صالحی، م.، سیاهوشی، ف.، و داوودی، ف. (1401). بررسی خصوصیات کمی و ترکیبات اسانس گل همیشه بهار (.Calendula officinalis L) تحت تاثیر ورمی‌کمپوست و هیومیک اسید. تولید و ژنتیک گیاهی، 3(1)، 85-94.
صوفیان، ج.، گلچین، ا.، مرادی، ص.، جهانبان، ل.، غیرتی آرانی، ل. (1398). بررسی تأثیر کاربرد کادمیوم و شوری محلول‌های آبی بر رشد و غلظت عناصر غذایی عدسک آبی (Lemna minor L.) . پژوهش های گیاهی، 32(3)، 610-622. 
عباسی تبار، ح.، سلگی، ع.، شایسته، ک.، و مرتضوی، ث. (1401). بررسی منابع، ساختار شیمیایی، اثرات بهداشتی و محیط زیستی فلزات سنگین در خاک. انسان و محیط زیست، 20(1)، 63-76.
کشاورز فرد، س.، سلگی، م.، باقری، ح.، و شهرجردی، ا. (1399). کاربرد بیوچار و اسید هیومیک برای مقاومت به تنش خشکی در گل آهار. زیست شناسی کاربردی، 33(1)، 148-174.
مرادی کردقشلاقی، پ.، گلمحمدی، ع.، روشنیان فرد، ع.، و قنبری، ع. (1399). تعیین میزان ویتامین C و pH گوجه فرنگی در شرایط مختلف انبارداری. بیست و هفتمین کنگره ملی علوم و صنایع غذایی ایران، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، صفحه 1-8.
مرادی، م.، برازیون‌نژاد، ز.، بصیری، ر.، جهانتاب، ا.، و مرادی، غ. (1400). گیاه پالایی خاک های آلوده به لجن مخازن نفتی توسط گونه کهور Prosopis juliflora (Sw.)DC. . محیط زیست و مهندسی آب، 7(4)،  658- 668.
ملک‌محمدی، س.، بهبهانی‌نیا، ا.، و فراهانی، ا. (1398). بررسی میزان آلودگی سرب و روی در خاک‌های سطحی اطراف شهرک صنعتی شکوهیه قم. انسان و محیط زیست، 17(4)، 13-24.
یکزبان، ع.، موسوی، ع.ا.، ثامنی، ع.، و رضایی، م. (1402). تأثیرگذاری زغال زیستی برگ نخل و تفاله لیموترش بر برخی ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی یک خاک لوم شنی. مدل­سازی و مدیریت آب و خاک، 3(1)، 69-83.
Abbasitabar, H., Solgi, E., Shayesteh, K., & Mortazavi, S. (2022). Investigation of sources, chemical structure, health and environmental effects of heavy metals in soil. Human and Environment, 20(1), 63-76 (in Persian).
Alboebadi, H., Moradi, M., & Jahanta, E. (2018). The effect of biochar and municipal waste compost on phytoremediation of heavy metals and total petroleum hydrocarbons by Ziziphus Spina-Christi (L.).Willd Journal of plant ecosystem conservation, 6(12), 261-277 (in Persian).
Akan, J., Kolo, B., Yikala, B., & Ogugbuaja, V. (2013). Determination of some heavy metals in vegetable samples from biu local government area, Borno State, North Eastern Nigeria. International Journal of Environmental Monitoring and Analysis , 2, 40-46. 
Akhavan Kazemi, M., Sadat Hoseini, M., & Bahramipoor, F. (2019). Analysis of the impact of climate change on international security. Research Letter of International Relations, 12(46), 9-39 (in Persian).
Bazgir, M., Hydari, M., Zeynali, N., & Kohzadean, M. (2020). Effect of land use change from forest to agriculture and abounded of agriculture on soil physical and chemical properties in zagros forest Ecosystem. Journal of environmental science technology, 22(1), 200-214 (in Persian).
Biria, M.,  Moezzi A.,  & Ameri Khah, H. (2017). Effect of sugercan bagasse, biochar on maize plant growth, grown in lead and cadmium contaminated soil. Journal of Water and Soil, 31(2), 609-626 (in Persian).
Baycu, G., Doganay, T., Hakan, O., & Sureyya, G. (2006). Ecophysiological and seasonal variations in Cd, Pb, Zn, and Ni concentrations in the leaves of urban deciduous trees in Istanbul. Environmental Pollution, 143, 545-554.
Davodpour, R., Sobhan Ardakani, S., Cheraghi, M., Abdi, N., & Lorestani, B. (2020). Bio concentration and stabilization potential studies of arsenic and some heavy metals in Astragalus spp. Journal of Plant Research , 23(2), 477-488 (in Persian).
Delavarniai, F., Zaefarian, F., Hasanpour, R., & Pirdashti, H. (2021). Evaluating the effect of organic amendment and growth-promoting bacteria in the phytoremediation process of maize (Zea mays L.) under cadmium heavy metal stress. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 31(4), 147-162 (in Persian).
Divband Hafshejani, L., Naseri, A., Hooshmand, A., Abbasi, F., & Soltani Mohammadi, A. (2017). Effect of sugarcane bagasse biochar application on Chemical Properties a Sandy Loam Soil. Journal of Irrigation Sciences and Engineering, 40(1), 63-72 (in Persian).
Duong, T.T., & Lee, B.K. (2011). Determining contamination level of heavy metals in road dust from busy traffic areas with different characteristics. Environmental Management,   92(3),  554-562. 
Hakim Rabet,  S., & Ketabchi,  S. (2021). The effect of compost fertilizers, vermicompost and their tea on control of bacterial vascular wilt and growth indices in tomato seedlings. Journal of Applied Research in Plant Protection, 9(4), 61–74 (in Persian).
 Hejazizadeh, A., Gholamalizadeh Ahangar, A.,  & Ghorbani, M. (2016). Effect of Biochar on lead and cadmium uptake from applied paper factory sewage sludge by sunflower (Heliantus annus L.). Water and Soil Science, 26(2), 259-271 (in Persian).
Huang, M.,  Zhou, S.,  Sun, B.,  & Zhao, Q. (2008). Heavy metals in wheat grain: assessment of potential health risk for inhabitants in Kunshan, China. Science of The Total Environment, 405(1-3), 54-61.
Jafari, M., Moameri, M., Jahantab, E., & Zargham, N. (2017). Effects of municipal solid waste compost and biochar on the phytoremediation potential of bromus tomentellus boiss. In greenhouse condition. Journal of rangeland, 11(2), 194-206.
Jahantab, A., Jafari, M., Motasharezadeh, B., Tavili, A., & Zargham, N. (2016). Evaluation of the phyto-remediation of rangeland plants in soils contaminated with petroleum, with an emphasis on heavy metal Ni. Environmental Sciences, 14(3), 107-120 (in Persian).
Jorge,  L., Gardea-Torresdeya,  B., Jose,  R., Peralta-Videab, G., & Dela Rosaa, J.G. (2005). Phytoremediation of heavy metals and study of the metal coordination by X-ray absorption spectroscopy. Coordination Chemistry Reviews, 249, 1797–1810.
Keshavarz Fard, S., Solgi, M., Bagheri, H., & Shahrjerdi, I. (2019). The application of biochar with humic acid for resistance to drought stress in Zinnia. Applied Biology, 33(1), 148-174 (in Persian). 
Khan, M.B., Cui, X., Jilani, G., Lazzat, U., Zehra, A., Hamid, Y., Bussain, H., Tang, L., Yang, X., & He, Z. (2019). Eisenia fetida and biochar synergistically alleviate the heavy metals content during valorization of bio solids via enhancing vermicompost quality. Science,  684, 597-609.
Kheir, A.M.S., Esmat, F.A., Ahmed, M., Eissa, M.A., & Majrashi, A. (2021). Biochar blended humate and vermicompost enhanced immobilization of heavy metals, improved wheat productivity, and minimized human health risks in different contaminated environments. Journal of Environmental Chemical Engineering,  9(4), 105-117.
Laghlimi, M., Baghdad, B., Hadi, H.E., & Bouabdli, A. (2015).  Phytoremediation mechanisms of heavy metal contaminated soils: a review. Open Journal of Ecology, 5, 375-388.
Majer, B.J., Tscherko, D., Paschke, A., Wennrich, R., Kundi, M., Kandeler, E., & Knasmuller, S. (2002). Effects of heavy metal contamination of soils on micronucleus induction in Tradescantia and on microbial enzyme activities: a comparative investigation. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 515(2), 111-124.
Malekmohammadi, S., Behbahaninia, A., & Farahani, M. (2019). Survey of lead and zink pollution in surface soils around the Shokouhieh industrial Estate. Human and Environment, 17(4), 13-24 (in Persian).
Moradi, M., Barazionnezhad, Z., Basiri, R., Jahantab, E.,  & Moradi, G. (2021). Phytoremediation of Contaminated Soils to Sludge of Oil Reservoirs using Prosopis juliflora (Sw.) DC. Environment and Water Engineering, 7(4), 658-668 (in Persian).
Moradi Kurd Gheshlaghi, P., Golmohammadi, A., Roshanian Fard, A., & Ghanbari, A. (2020). Determine the amount of vitamin C and tomato pH in different warehousing conditions. 27th National Iranian Food Science and Technology Congress, Tehran. Iran, Pp. 1-8 (In Persian).
Motuzova, G.V., Minkina, T.M., Karpova, E.A., Barsova, NU., & Mandzhieva, S.S. (2014). Soil contamination with heavy metals as a potential and real risk to the environment, Journal of Geochemical Exploration, 144, 241-246.
Rafati, M., Mohammahi Roozbahani, M., & Naseri Monfared, H. (2021). Accumulation of heavy metals (lead and nickel) by the soil and leaves of Albizia lebbeck and Conocarpus erectus from the city of Ahwaz. Forest and Wood Products, 73(4), 379-387 (in Persian)
Rahimi,  T., Moezzi,  A., & Hojatti,  S. (2018).  Effect of biochar and nickel levels on concentration of nickel and some micronutrients in corn. Journal of Soil Research (Soil and Water Sciences), 32(4) , 528-537 (in Persian).
 Salmasi, R.,  & Pyrowan, H.R. (2019).  Investigating the remediation of soils polluted with heavy metals as a case study. Journal of environmental science technology, 21(1), 25-32 (in Persian).
Salehi, M., Siahvashi, F., & Davoodi, F. (2022). The evaluation of quantitative characteristics and essential oil composition of Calendula officinalis L. affected vermicompost and humic acid. Plant Production and Genetics, 3(1), 85-94 (in Persian).
 Shamlou, Z., & Sobhan, S. (2019). Investigation of accumulation of lead and cadmium in Mint (Mentha piperital) and spinach (Spinacia oleracea) under treated sewage sludge. Journal of Sustainability, Development & Environment, 2(1) , 13-23 (in Persian).
Skandari, F., Basiri,  R., & Moradi, M. (2020).  Effect of Quercus brantii Lindl and Cupresss sempervirens L. var.horizontahis on soil physical and chemical properties in Kohgiluyeh and boyerahmad. Journal of plant research (Iranian Journal of Biology), 33(4), 894-906 (in Persian).
Sufian, J., Golchin, A., Moradi, S., Jahanban, L., & Gheiratie Arani, L. (2019). Growth and nutrients concentration of duckweed (Lemna minor L.) as affected by cadmium and salinity application of aqueous solutions. Journal of Plant Research (Iranian Journal of Biology),  32(3),  610-622 (in Persian).
Tammeorg, P., Simojoki, A., Makela, P., Stoddard, F.L., Alakukku, L., & Helenius, J. (2014). Short-term effects of biochar on soil properties and wheat yield formation with meat bone meal and inorganic fertiliser on a boreal loamy sand. Agriculture, Ecosystems and Environment, 191, 108-116.
Wang, Y., Xu, Y.A., Li, D., Cong Tang, B., Man, S.L., Jia, Y.F., & Xu, H. (2018). Vermicompost and biochar as bio-conditioners to immobilize heavy metal and improve soil fertility on cadmium contaminated soil under acid rain stress. Science, 621, 1057-1065.
 Yang, L., Zhao, F., Chang, Q., Li, T., & Li, F. (2015). Effects of vermicomposts on tomato yield and quality and soil fertility in greenhouse under different soil water regimes. Agricultural Water Management, 160, 98-105.
Yekzaban, A., Moosavi, A., Sameni, A., Rezaei, M. (2023). Effect of palm leaf and lemon peel biochar on some physical and mechanical properties of a sandy loam soil.  Water and Soil Management and Modeling, 3(1), 69-83 (in Persian).
Zhang, Q., Chen, H., Xu, C., Zhu, H., & Zhu, Q. (2019). Heavy metal uptake in rice is regulated by pH-dependent iron plaque formation and the expression of the metal transporter genes. Environmental and Experimental Botany, 162, 392-398. 
Zolfaghari, M., Tolideh, S., Sedighi Dehkordi, F., & Mahmoodi Sourestani, M. (2022). Evaluation of growth, yield and essential oil of coriander (Coriandrum sativum L.) under mycorrhiza, vermicompost and chemical fertilizer treatments. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 32(1), 35-46 (in Persian).