بررسی جذب کادمیوم از محیط ریشه و تجمع آن در اندام‌های مختلف محصولات جالیزی رایج ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیئت علمی مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی

2 دانشیار مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی

3 دانشیار گروه آبیاری و آبادانی دانشکده آب و خاک پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران

چکیده

آلودگی محیط زیست با فلزات سنگین یک مشکل جهانی در حال گسترش است.  فلزات سنگین عمدتاً در لایة سطحی خاک رسوب می­کنند و در دراز مدت با افزایش غلظت آنها در خاک جذب گیاهان می­شوند و در اندام­های مختلف آنها تجمع پیدا می‌کنند.  مقدار جذب و تجمع فلزات سنگین در گونه­های مختلف گیاهی و در بخش­های مختلف گونه­ها متفاوت و متأثر از غلظت فلز و مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاک است.  مطالعات زیادی در زمینة استفاده از آب­های آلوده و پساب­های حاوی فلزات سنگین در کشاورزی اجرا شده است، ولی اطلاعات در زمینة مقدار جذب و تجمع فلزات سنگین از محیط ریشه و تجمع آن در بخش­های مختلف گونه­های زراعی، به ویژه محصولات جالیزی بسیار محدود است.  این تحقیق با هدف بررسی تأثیر سطوح مختلف غلظت کادمیوم خاک محیط ریشه بر مقدار جذب و تجمع آن در اندام­های مختلف پنج گونة جالیزی رایج در ایران (خربزه، هندوانه، خیار، گوجه­فرنگی و کدو‌خورشتی)، به­ صورت یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در چهار تیمار شامل غلظت­های صفر، 50 و100 میلی­گرم کادمیوم در کیلوگرم خاک و 50 میلی­گرم کادمیوم در کیلوگرم خاک به­علاوه 25 میلی­گرم اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA) به هر کیلوگرم خاک از طریق آب آبیاری، در سه تکرار به اجرا در آمده است.  خاک مورد استفاده از نوع لومی بود که از مزرعة چهارصد هکتاری مؤسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر (کرج) انتخاب و بعد از دو بار الک کردن با مش دو میلی­متر و افزودن نیترات کادمیوم (Cd(NO3)2) و مخلوط کردن کامل تهیه شد.  برای کاشت از گلدان­های پلاستکی استوانه ای به قطر 40 و ارتفاع 60 سانتی­متر استفاده شده است.  در پایان فصل زراعی از بخش­های مختلف گونه های مورد مطالعه جهت سنجش مقدار تجمع کادمیوم نمونه­برداری و آزمایش شده نتایج حاصل، پس از تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار SPSS، نشان می­دهد که میزان تجمع کادمیوم با افزایش غلظت آن در محیط ریشه نسبت مستقیم دارد و افزایش EDTA ، به­طور میانگین باعث افزایشی معادل 27 درصد در جذب کادمیوم در برگ­ها و 122 درصد در میوه می­شود.  به‌جز تیمار شاهد، در سایر تیمارها میزان تجمع کادمیوم در بخش­های مختلف گونه­های مورد مطالعه بیش از حد مجاز برای مصارف انسانی است.  نتایج نشان می‌دهد که در ساقه و برگ به ترتیب خیار و کدو خورشتی بیشترین غلظت کادمیوم را دارند و گوجه­فرنگی و هندوانه کمترین تجمع را دارند؛ میوة خربزه و هندوانه بیشترین و گوجه­فرنگی کمترین میزان غلظت کادمیوم را دارند.

کلیدواژه‌ها


Alloway, B. J. 1990. Heavy Metal in Soils. John Wiley and Sons Inc. Nework Pub.

Anon. 1992a. Cadmium-Eenvironmental Aspects. Geneva. World Health Organization.

Anon. 1992b. Guidelines for water reuse. Technical Report No. 81. Washington. DC. United States Environmental Protection Agency and United States Agency for International Development.

Carlos, A., Constantino, L., Garcia, F. P., Razo, L. M. D., Vazquez, R. R. and Varaldo, H. M. P. 2005. Chemical fractionation of heavy metals in soils irrigated with wastewater in central Mexico. J. Agric. Ecosys. Environ. 108, 57-71.

Carr, R. 2005. WHO guidelines for safe wastewater use: More than just numbers. J. Irrig. Drain. 54, 103-111.

Channey, R. L. 1980. Health risks associated with toxic metals in municipal sludge. In: Damron, G.T. (Eds.) Ann Arbor. Science Pub.

Channey, R., Baker, A., Malik, Y. and Brown, J. 2002. Phytoremediation of soil metals. J. Current Opinion Biotech. 36, 115-21.

Cope, W. G., Wiener, G. J. and Atchsion, G. J. 1994. Hepatic Cadmium, metal-binding proteins and Bioaccumulation in bluegills exposed to aqueous cadmium. J. Environ. Toxicol. Chemist. 13(4): 553-562.

Doyle, P. J. 1998. Survey of literature and experience on the disposal of sewage on land.  http://www.ecobody.com/reports/sludge/dole.

Farshi, A. A., Shariati, M. R., Jarollahi, R., Shahabifar, M. and Tavallaei, M. M. 1999. An Estimate of Water Requirement of Main Field Crops and Orchards in Iran. Vol. 1: Field Crops. Soil and Water Research Institute. (in Farsi)

Fazeli, M. S. 1998. Enrichment of  heavy metal in paddy crops irrigated by paper mill effluents near Nanjangud, Mysore District, Karnatake. India Environ. J. Geol. 34(4): 42-54.

Jafarzadeh, N. 1997. Assessment the wastewater use effects in Shiraz on heavy metals concentration on soil and plants. Proceeding of the 6th Water and Soil Conference. (in Farsi)

Gardiner, D. T., Miller, R. W., Badamchian, B., Azzari, A. S. and Sisson, D. R. 1995. Effects of repeated sewage sludge applications on plant accumulation of heavy metals. J. Agric. Ecosys.  Environ. 55, 1-6.

Giordano, P. M. and Mays, D. A. 1977. Yield and heavy metal content of several vegetable species grown in soil amended with sewage sludge. In Biological Implications of Heavy Metals in the Environment. ERDA REP. Conf. 750929. Oak. Ridge. Tennessee.

Hattori, H. E., Asari, and C. Mitsuo. 2002. Estimate of cadmium concentration in brown rice. 17th World Conference of Soil Science. Aug. 14-21. Thailand.

Kabatta, A and Pendias, H. 2001. Trace Elements in Soils and Plants. 3rd Ed. CRC Press. Boca Raton FL.

Lasat, M. M. 2003. The use of plants for the removal of toxic metals from contaminated soil. J. Environ Pollution. 113, 121-7.

Lee, J., Reeves, R. D. and Brooks, R. 1998. The relation between nickel and citric acid in some nickel accumulation plants. Phytochemistry. 17, 1033-1035.

Li, Z. and Shuman, L. M. 1999. Extractability of zinc, cadmium and nickel in soils amended with EDTA. Soil Sci. 161, 226-241.

Markert, B. 1996. Insturmental Element and Multi-element Analysis of Plant Samples, John Wiley and Sons. Sussex. England.

Mattigod, S. V., Sposito,  G. and Page, A. L. 1981. Factors affecting the solubility's of trace metal in soils. In: Dowdy, R. H. (Ed) Chemistry in the Soil Environment Soil Sci. Soc. Am. Madison, WI.

Mostashari, M. 2002. Investigation of Quazvin soils and plants pollution with heavy metals during irrigation with wastewater. Proceeding of the 7th Water and Soil Conference. (in Farsi)

Nicholson, F. A. Smith, S. R. Alloway, B. J. Carlton-Smith, C. and Chambers, B. J. 2003. An inventory of heavy metals inputs to agricultural soils in England and Wales. J. Sci. Total Environ. 311, 205-219.

Okoronkwo, N. E. Igwe, J. C. and Onwuchekwa, E. C. 2005. Risk and health implications of polluted soils for crop production. African J. Biotech. 4(13): 1521-1524.

Ramos, I., Esteban, E., Lucena, J. J. and Garate, A. 2002. Cadmium uptake and subcellular distribution in plants of lactuca sp. Ca-Mn intraction. Plant Sci. 162, 761-767.

Richard-Sally, L. Buechiler, S. 2005. Managing wastewater agriculture to improve livelihoods and environmental quality in poor countries. J. Irrig. Drain. 54, 11-22.

Robinson, B. H. 1997. The phytoextraction of metals from metalliferous soils. Ph.D Thesis. Massey University.

Rossini, S., Oliva, A. and Fernandez, E. 2007. Monitoring of heavy metals in topsoil, atmospheric particles and plant leaves to identify possible contamination sources. Microchemical J. 86, 131-139.

Sanita di Toppi, L. and Gabbrielli, R. 1999. Response to cadmium in higher plants-review. J. Environ. Exper. Botany. 41, 105-130.

Sauerbeck, D. R. 1991. Uptake and availability of heavy metals. J. Water, Air and Soil Pollution. (57-58), 227-237.

Shariat, M. Farshi, S. 1997. Heavy metal accumulation in South Tehran vegetable crops. J. Soil and Water. 5, 3-14. (in Farsi)

Tiller, K. G. 1989. Heavy metals in soils and their environmental significance. Advances in Soil Sci. 9, 113-142.

Torabian, A. and Mahjori, M. 2002. Heavy Metals Uptake by Vegetable Crops Irrigated With Wastewater in South Tehran. J. Environ. Study.16(2). (in Farsi)

Yargholi, B. 2007. Investigation of the Firozabad wastewater quality-quantity variation for agricultural use. AERI Final Research Report. Tehran. Iran. In Press. (in Farsi)