اثرات کاربرد لجن فاضلاب و عملیات آبشویی بر خصوصیات خاک و کیفیت و عملکرد گیاه جو

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد دانشگاه فردوسی مشهد

2 استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

لجن فاضلاب به دلیل دارابودن مقادیر قابل توجهی مواد آلی و آلی آْیعناصر غذایی مورد نیاز گیاه می­تواند به عنوان یکی از بهترین و
ارزان­ترین کودهای آلی برای زمین‌های کشاورزی مطرح باشد.  اما وجود عواملی سمّی از قبیل فلزات سنگین در لجن، مهم­ترین فاکتور محدودکننده استفاده از آنها به شمار می­آید.  در تحقیق حاضر به منظور بررسی تأثیر توأمان کاربرد لجن فاضلاب و عملیات آبشویی بر خصوصیات شیمیایی خاک و رشد و عملکرد گیاه جو (Hordeum vulgare) و جذب دو عنصر سرب و کادمیم در این گیاه، آزمایشی گلخانه­ای به صورت فاکتوریل بر پایة طرح کاملاً تصادفی با 3 تکرار اجرا شد.  تیمارها شامل 5 سطح کاربرد لجن فاضلاب (0، 50، 100، 200، و 400 تن در هکتار) و دو سطح آبشویی (0 و 10 درصد) بودند.  در پایان فصل رشد، خصوصیات مختلف خاک از جمله pH، EC، کربن آلی، نیتروژن، فسفر، پتاسیم، منیزیم، کلسیم، سدیم، SAR، و میزان فراهمی عناصر سرب و کادمیم و همچنین خصوصیات گیاه شامل کیفیت ظاهری، وزن صد دانه، عملکرد مادة خشک اندام هوایی و غلظت عناصر سرب و کادمیم در ساقه و برگ بررسی شد.  نتایج آزمایش نشان داد که لجن فاضلاب اثر معنی­داری بر تمامی خصوصیات اندازگیری­شده خاک دارد.  به طوری که افزایش میزان کاربرد لجن، باعث کاهش pH و افزایش سایر پارامترها می­شود.  افزایش میزان کاربرد لجن فاضلاب همچنین باعث افزایش معنی­دار غلظت عناصر سرب و کادمیم در گیاه شد و بر کیفیت ظاهری گیاه نیز تأثیر گذاشت اما بر وزن صد دانه و عملکرد مادة خشک اندام هوایی تأثیر معنی­داری نداشت.  اثر فاکتور آبشویی بر هیچ یک از خواص فوق­­الذکر خاک جز غلظت منیزیم و کلسیم در محلول خاک معنی­دار نبود.  فاکتور آبشویی عملکرد مادة خشک اندام هوایی را به طور معنی­داری افزایش داد ولی بر وزن صد دانه و همچنین غلظت عناصر سرب و کادمیم تأثیر معنی­داری بر جای نگذاشت.  اثر متقابل فاکتورها در  هیچ یک از موارد
اندازه­گیری­شده معنی­دار نبود. 

کلیدواژه‌ها


Afyuni, M., Rezayinejad, Y. and Khayambashi, B. 1994. Effect of sewage sludge application on yield and uptake of heavy metal by lettuce and spinach. Sci. Agric. Natural Res. 1,19-29. (in Farsi)

Vaseghi, S., Afuni, M., Shariatmadari, H. and Mabali, M. 2003. Effect of sewage sludge and soil pH on uptake of trace elements and heavy metals. Sci. Tech. Agric. and Natural Res. 3, 95-105. (in Farsi)

Adamu, C. A., Ball, P. F. and Mulchi, C. 1989. Residual metal concentration in soils and leaf accumulation in tobacco a decade following farm and application of municipal sludge. Environ. Pollut. 56, 113-126.

Al-Mustafa, W. A., El-Shal, A., Abdallah, A. and Modaish, A. 1995. Response of wheat to sewage sludge applied under two different moisture regimes. Expl. Agric. 31, 355-359.

Asano, T. and Pettygrove, G. S. 1987. Using reclaimed municipal wastewater for irrigation. Calfornia Agric. 41, 15-18.

Baker, E. G. and Mathews, P. J. 1983. Metals in sewage sludge and potential effects  in agriculture. Water Sci. Res. 150, 209-225.

Bell, P. F., James, B. R. and Chaney, R. 1991. Heavy metal extractability in long-term sewage sludge and metal salt-amended soils. J. Environ. Qual. 20, 481-486.

Bidwell, A. M. and Dowdy, R. H. 1987. Cadmium and zinc availability to corn following termination of sewage sludge application. J. Environ. Qual. 16, 438-442.

Bremner, J. M. and Mulvaney, C. S. 1982. Nitrogen-total. In: Page, A. L. (Ed.) Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties. 2nd Ed. Agron. Monogr. No. 9. ASA and SSSA. Madison WI.

Chaney, R. L. 1989. Scientific analysus of proposed sludge rule. Biocycle. 30, 80-85.

Epstein, E. 2003. Land Application of Sewage Sludge and Biosolids. CRC Press LLC. Boca Raton. London. N. Y. Washington, D.C.

Fresquez, P. R., Francis, R. E. and Dannis, G. L. 1990.  Sewage sludge effects on soil and plant quality in a degraded semi-arid grassland. J. Environ. Qual. 19, 324-329.

Giordano, P. M., Mortvedt, J. J. and Mays, A. D. 1975. Effect of municipal wastes on crops yields and uptake of heavy metals. J. Environ. Qual. 4, 394-399.

Heckman, J. R., Angle, J. S. and Chaney, R. L. 1987. Residual effect of sewage sludge on soybean accumulation of heavy metals. J. Environ. Qual. 16, 113-117.

Hue, N. V., Silva, J. A. and Arifin, R. 1988. Sewage sludge-soil intractions as measured by plant and soil chemical composition. J. Environ. Qual. 17, 384-390.

Hyde, H. C. 1976. Utilization of wastewater sludge for agricultural soil enrichment. J. Water Polut. Cont. Fed. 48, 77-90.

Kabata-Pendias, A. and Pendias, A. H. 1992. Trace Elements in Soil and Plants. 2nd Ed. CRC Press. N. Y.

Keeney, D. R. and Nelson, D. W. 1982. Nitrogen-Inorganic Forms. In: Page, A. L. (Ed.) Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties. 2nd Ed. Agron. Monogr. No. 9. ASA and SSSA. Madison WI.

Kelling, K. A., Walsh, L. M. Keeney, D. R. Ryan, J. A. and Peterson, A. E. 1977. A field study of the agricultural use of sewage sludge (II) Effect on soil N and P. J. Environ. Qual. 6, 345-351.

Knudsen, D., Peterson, G. A. and Pratt, P. F. 1982. Lithium, Sodium, and Potassium. In: Page, A. L. (Ed.) Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties. 2nd Ed. Agron. Monogr. No. 9. ASA and SSSA. Madison WI.

Labrecque, M., Teodorescu, T. I. and Daigle, S. 1995. Effect of wastewater sludge on growth and heavy metal bioaccumulation of two Salix species. Plant and Soil. 171, 303-316.

Lanyon, L. E. and Heald, W. R. 1982. Magnesium, Calsium, Strontium, and Barium. In: Page, A. L. (Ed.) Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties. 2nd Ed. Agron. Monogr. No. 9. ASA and SSSA. Madison WI.

Lindsay, B. and Logan, T. J. 1998. Field response of soil physical properties to  sewage sludge. J. Environ. Qual. 27, 534-542.

Lindsay, W. L., Nowell, W. A. 1978. Development of a DTPA soil test for zinc, iron, manganese and copper. Soil Sci. Soc. Am. J. 42, 421-428.

McBride, M. B. 1995. Toxic metal accumulation from agricultural use of sludge: Are USEPA regulations protective? J. Environ. Qual. 24, 5-18.

Milne, R. A. and Graveland, D. N. 1972. Sewage sludge as a fertilizer. Can. J. Soil Sci. 52, 270-273.

Mitchell, G. A., Bingham, F. T. and Page, A. L. 1978. Yield and metal composition of lettuce and wheat grown on soils amended with sewage sludge enriched with cadmium, copper and zinc. J. Environ. Qual. 7, 165-171.

Mortvedt, J. J., Giordano, P. M. and Lindsay, W. L. 1991. Micronutrients in Agriculture. 2nd Ed. ASA. SSSA. Madison. WI. USA.

Mullins, G. L., Sommers, L. E. and Barber, S. A. 1986. Modeling the plant uptake of  cadmium and  zinc from soils treated with sewage sludge. Soil Sci. Soc. Am. J. 50, 1245-1250.

Murphy, J. and Riley, J. 1962. A modified single solution method for the determination of phosphat in natural waters. Anal. Chim. Acta. 27, 31-36.

Obrador, A., Rico, M. I. Avarez, J. M. and Novillo, J. 2002. Influence of thermal treatment on sequential extraction and leaching behaviour of trace metals in a contaminated  sewage sludge. Biores. Tech. 76, 259-264.

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 Cire. 939. US. Ggoverment Print office. Washington, D. C.

Parker, C. F. and Sommers, L. E. 1983. Mineralization of nitrogen in sewage sludge. J. Environ. Qual. 12, 150-156.

Saber, M. S. M. 1986. Prolonged effect of land disposal of human waste on soil conditions. Water. Sci. Tech. 18, 371-374.

Schaur, P. S., Wright, W. R. and Pelechat, J. 1980. Sludge-borne heavy metal availability and uptake by vegetable crops under field conditions. J. Environ. Qual. 9, 69-73.

Sommers, L. E., Nelson, D. W. and Silviera, D. J. 1979. Transformations of carbon, nitrogen and metals in soils treated with waste materials. J. Environ. Qual. 8, 287-295.

Sommers, L. E. 1977. Chemical composition of sewage sludge and analysis of their potential use of fertilizers. J. Environ. Qual. 6, 225-232.

Stucky, D. J. and Newman, T. S. 1977. Effect of  dried anaerobically digested sewage sludge on yield and element accumulation in tall fiscue and alfalfa. J. Environ. Qual. 6, 271-174.

Anon. 1995. Standard for use or disposal of sewage sludge. USEPA. Federal Register. Oct. 25. 60(206): 54763-54770.

Walkley, A., and Block, I. A. 1934. An examination of the degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Sci. 34, 29-38.

Watson, J. E., Pepper, I. L., Unger, M. and Fuller, W. H. 1985. Yields and leaf elemental composition of cotton grown on sludge-amended soil. J. Environ. Qual. 14, 174-177.

Zeny, D. R., Peterson, R., Brooman, D. L. and Lue Hing, C. 1976. Environmental impacts of land applications of sewage sludge. J. Water Pollut. Cont.  Fed. 48, 2332-2342.