امیر فتوت
-
با رویکرد توجه به محیط زیست، استفاده از مواد طبیعی می تواند در کاهش اثرات مخرب کودهای شیمیایی و تنظیم کننده های رشد مصنوعی تاثیر گذار باشد. در این تحقیق اثر برگ پاشی اسید هومیک و عصاره سیر بر وزن خشک و جذب عناصر نیتروژن، فسفر و پتاسیم در گیاه گندم در شرایط تنش خشکی بررسی شد. این آزمایش در سال 1398 در قالب طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل در سه تکرار در شرایط گلخانه ای انجام شد. خاک موردمطالعه با کلاس بافتی لوم، دارای pH 8.11 و EC 1.28 دسی زیمنس بر متر بود. فاکتورهای آزمایشی شامل تنش خشکی در سه سطح 95، 65 و 45 درصد ظرفیت زراعی، کاربرد عصاره سیر به صورت برگ پاشی در سه سطح صفر، 2 و 4 درصد و اسید هومیک به صورت برگ پاشی در دو سطح صفر و 300 میلی گرم بر لیتر بود. نتایج نشان داد که کاربرد برگی اسید هومیک و عصاره سیر هر یک به تنهایی، اثر مثبتی بر پارامترهای وزن خشک و جذب نیتروژن و فسفر داشت. علاوه بر این عصاره سیر جذب پتاسیم گیاه را نیز افزایش داد. ازآنجایی که تنش خشکی تمام صفات موردبررسی را کاهش داد، برگ پاشی با عصاره سیر در شرایط تنش خشکی توانست بر جذب نیتروژن، فسفر و پتاسیم تاثیر گذار باشد که این اثر در تنش های کم بیشتر بود به طوری که در تنش خشکی 65 درصد ظرفیت زراعی، جذب نیتروژن با کاربرد عصاره سیر 2 درصد و جذب فسفر و پتاسیم با کاربرد عصاره سیر 4 درصد عملکرد بهتری نسبت به سایر سطوح عصاره سیر داشت؛ بنابراین به نظر می رسد که برگ پاشی با عصاره سیر و اسید هومیک به عنوان مواد طبیعی محرک رشد گیاه توانست تاثیر مطلوبی بر رشد و جذب عناصر غذایی گیاه بگذارد که تاثیر عصاره سیر در مقایسه با اسید هومیک بیشتر بود و در شرایط تنش خشکی نیز عصاره سیر تا حدودی توانست اثرات منفی تنش را کاهش دهد.
کلید واژگان: تنش خشکی، عصاره های گیاهی، کاربرد برگی، کود آلیIntroductionWith the approach of attention to the environment, the use of natural materials can be effective in reducing the harmful effects of chemical fertilizers and artificial growth regulators. Drought stress is one of the main limitations of food production around the world, and due to increasing population and water deficiency, there is a global attention for using some materials to increase resistant of plant to drought stress. Chemical stimulants are currently used for decreasing negative effects of water stress in plant. Now a days, use of natural materials, such as plant extract is recommended by researchers. Garlic extract is one of the natural extracts that contains many enzymes and more than 200 biochemical compounds that, due to its richness in minerals and plant hormones, causes cell enlargement, cell division and, plant growth. Humic acid is created from the decomposition of organic matter and is beneficial to plant growth and development. Therefore, the aims of this research were to study the effects of using natural substances of humic acid and garlic extract on nutrients uptake (NPK) and growth of wheat plant under drought stress.
Materials and methodsThis study was performed during 2018 in a completely randomized design with factorial arrangement in three replications under greenhouse conditions. The studied soil with texture class of loam had pH = 8.11 and EC = 1.28 dS m-1. Experimental factors include drought stress at three levels of 95%, 65% and 45% of field capacity, garlic extract at three levels of foliar application of 0, 2% and 4% and humic acid at two levels of foliar application of 0 and 300 mg l-1. Drought stress were treated by the weight method, 17 days after sowing. Foliar application of humic acid (twice, 13 and 20 days after threating the drought stress) and garlic extract (three times, 18, 24 and 27 days after threating the drought stress) were performed by spraying 150 ml pot-1 of the solutions in each time. The plants were harvested 54 days after sowing and the parameters of shoot dry weight and uptake of nitrogen, phosphorus and potassium in plant were measured. Statistical analysis was done using SAS 9.4 software and the comparison of means was done using Tukey's test at the 5% probability level.
Results and discussionThe results showed that foliar application of humic acid and garlic extract alone had a positive effect on dry weight and uptake of nitrogen and phosphorus of shoot. In addition, garlic extract also increased the potassium uptake. Drought stress reduced all investigated parameters; however, foliar application of garlic extract under drought stress conditions increased the absorption of nitrogen, phosphorus, and potassium. In 65% of field capacity, nitrogen uptake by using 2% garlic extract and phosphorus and potassium uptake by using 4% garlic extract had a maximum amount compared to others. In general, garlic extract, due to its antioxidant properties and the presence of growth-promoting compounds such as minerals, vitamins, phytohormones, sulfur compounds, enzymes and amino acids, can improve growth parameters and absorption of nutrients in wheat plant. Humic acid improved growth parameters due to its role in increasing cell membrane permeability, respiration and photosynthesis, phosphate absorption, root and cell expansion, and acting as hormone-like substances.
ConclusionThe foliar application of wheat plant with garlic extract and humic acid as natural stimulants had a favorable effect on the plant growth and nutrients uptake. Garlic extract was more effective than humic acid in reducing the negative effects of drought stress. Finally, the use of natural materials such as garlic extract and some high consumption compounds such as humic acid can be an environment-friendly and safe approach to improve plant growth and to reduce the destructive effects of chemical fertilizers and synthetic growth regulators.
Keywords: Drought Stress, Foliar Application, Organic Fertilizer, Plant Extracts -
سابقه و هدفامروزه با افزایش فعالیت های صنعتی و کشاورزی و در نتیجه ی آن افزایش آلاینده ها، خاک به عنوان یکی از اجزای مهم محیط زیست و دریافت کننده بسیاری از این تولیدات مورد توجه قرار می گیرد. همچنین با وجود ارتباط مستقیم میان خاک، گیاه و انسان، آلود گی در هر یک از این محیط ها می تواند اثر متقابلی در محیط دیگر داشته باشد. نوعی از آلود گی در خاک، آلود گی فلزات سنگین است که از راه های مختلف، وارد چرخه غذا یی انسان می شود. کادمیم فلزی است که در میان عناصر سنگین دارای اهمیت ویژه ای است، زیرا این فلز توسط گیاهان به آسانی جذب و باعث سمیت می شود و تاثیر منفی آن برای گیاه، بیشتر از سایر فلزات سنگین می باشد. در همین راستا بررسی جذب و انتقال کادمیم در ارقام مختلف گندم، به منظور معرفی ارقامی که قابلیت جذب کمتر ی از این عنصر را دارند، ضروری به نظر می رسد. از اینرو، مطالعه حاضر با هدف مقایسه توانا یی جذب کادمیم در چندین رقم مختلف گندم نان و دوروم تحت تاثیر کادمیم خاک انجام شد.مواد و روش هااین پژوهش به منظور مطالعه تاثیر سطوح کادمیم خاک (صفر و 10 میلی گرم بر کیلو گرم) بر غلظت این عنصر در ریشه و اندام هوایی چهار رقم گندم نان بهاره (Triticum aestivum) (سیروان، رخشان، طلا یی و پارسی) و پنج رقم گندم دوروم بهاره (Triticum turgidum L. var.durum) (بهرنگ، هانا، آران، شبرنگ و ثنا)، به صورت فاکتوریل و در قالب طرح پایه ی کاملا تصادفی در سه تکرار در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. به منظور تعیین غلظت کادمیم کل خاک، روش تیزاب سلطانی (8)؛ هضم با اسید کلریدریک و اسید نیتریک (نسبت 3 به 1)، استفاده شد. مقدار کادمیم اندام گیاهی نیز با روش هضم تر (نیتریک اسید و آب اکسیژنه) اندازه گیری گردید (30). شاخص ضریب تجمع زیستی برای اراقام هر دو گونه محاسبه شد.یافته هابر اساس نتایج، اثر آلود گی خاک بر غلظت کادمیم ریشه و اندام هوا یی ارقام نان و ارقام دوروم از لحاظ آماری معنی دار بود (P<0/01). غلظت کادمیم ریشه در تمام ارقام از میزان کادمیم اندام هوا یی بیشتر به دست آمد. در گونه نان، بیشتر ین و کمتر ین مقدار کادمیم اندام هوا یی به ترتیب در ارقام سیروان و رخشان مشاهده شد. همچنین بیشتر ین و کمتر ین غلظت کادمیم ریشه در ارقام رخشان و طلا یی به ترتیب محاسبه گردید. با توجه به اختلاف میزان کادمیم ریشه و اندام هوا یی و شاخص ضریب تجمع زیستی می توان رقم سیروان را زیاد انباشتگر و رقم رخشان را کم انباشتگر به شمار آورد. در گونه دوروم، با توجه به اطلاعات به دست آمده، رقم ثنا دارای کمتر ین غلظت کادمیم اندام هوا یی و رقم بهرنگ دارای بیشتر ین میزان کادمیم اندام هوا یی بود. بیشتر ین و کمتر ین مقدار کادمیم ریشه به ترتیب به ارقام ثنا و هانا مربوط می شد. بنابر نتایج اختلاف کادمیم ریشه و اندام هوا یی و شاخص ضریب تجمع زیستی، می توان رقم ثنا و هانا را نیز کم انباشتگر و رقم بهرنگ را زیاد انباشتگر در نظر گرفت. ارقام پارسی از گونه نان و شبرنگ از گونه دوروم در دو تیمار C و Cd10 دارای بیشتر ین زیست توده اندام هوا یی بودند. بطور کلی گونه نان نسبت به گونه دوروم، مقدار بیشتر ی از این عنصر را در اندام هوا یی و ریشه خود انباشت نمود.نتیجه گیریبه طور کلی غلظت کادمیم اندام گیاهی و ریشه ارقام دو گونه نان و دوروم تحت تاثیر کادمیم خاک قرار گرفت. با توجه به نتایج، هر رقم گندم، رفتار متفاوتی در جذب و انتقال کادمیم از خود نشان داد. بنابراین برای تعیین حدود مجاز آلود گی خاک و گیاه، بایستی با توجه به رقم گندم و خصوصیات خاک، تصمیمات اتخاذ شود. جهت انجام مطالعات مشابه، وجود ارقامی بعنوان شاخص و استاندارد الزامی می باشد.کلید واژگان: آلودگی خاک، کادمیم، گندم نان، گندم دورومBackground and ObjectivesWith the progressive increase in industrial and agricultural activities leading to increase in pollutants, soil has received attention as an environmental component and recipient of many of these contaminants.Due to the direct relationship among soil, plants, and humans, pollution in one area may strongly have a negative impact on another.Heavy metals are considered as one type of soil pollutants that can enter the food chain in several ways.Cadmium (Cd) is a heavy metal that has particular importance among the others because it is easily absorbed by plants and causes toxicity.Its detrimental effects on the plant are higher than the other heavy metals.It is crucial to study the uptake and transfer of Cd in the cultivars of wheat which accumulate less amount of Cd.This study aimed to compare the susceptibility of different bread (Triticum aestivum) and durum (Triticum turgidum L.var.durum) wheat cultivars to absorb Cd in Cd-spiked soil.Materials and MethodsThis study was conducted to investigate the effect of different levels of soil Cd (0 and 10 mg kg-1) on its concentration in the roots and shoots of four cultivars (Sirvan, Rakhshan, Talaei, and Parsi) of spring bread wheat and five cultivars (Behrang, Hana, Aran, Shabrang, and Sana) of spring durum wheat.The experiment was set up in a completely randomized factorial design with three replications as a pot experiment in the research greenhouse of the Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad.After harvesting, to determine the soil total concentration of Cd was used Aqua Regia method.The amount of cadmium in plant organs was also measured by the wet digestion method (nitric acid and hydrogen peroxide).The translocation and biological accumulation factor were calculated for cultivars of both species.ResultsBased on the results, the application of different levels of soil Cd had statistically significant increasing effect on the concentration of this element in roots and shoots of the study wheat cultivars (P<0.01).The Cd concentration in root was estimated more than shoot Cd levels in both wheat species.Among bread wheat cultivars, the most and lowest shoot Cd content was observed in Sirvan and Rakhshan, respectively.On the other hand, in Rakhshan and Talaei were calculated the most and lowest root Cd content, respectively.According to the Cd levels in aerial organs, translocation, and biological accumulation factor, Sirvan had high ability to accumulate cadmium and Rakhshan was more efficient in absorbing cadmium than other cultivars and stored and transported the least amount of this element.Furthermore, according to the information obtained, among durum wheat cultivars, Sana tended to have the lowest Cd concentration of shoot and Behrang tended to have the highest content.In contrast, the highest and lowest amount of Cd in root was related to Sana and Hana, respectively.According to translocation and biological accumulation factor, Sana had less ability to accumulate Cd rather than durum cultivars and Behrang had the highest amount of translocation factors and absorption of this element. Parsi from bread species and Shabrang from durum species had the highest dry weight of shoot in both Cd0 (Control sample) and Cd10 (10 mg kg-1) treatments.In general, bread wheat accumulated a higher amount of Cd in root and shoot than durum wheat.ConclusionIn general, the concentration of Cd in the shoots and roots of both bread and durum wheat species, as well as different their cultivars, was influenced by Cd-spiked soil.Transfer of cadmium from soil and root to aerial organs was an effective factor in the accumulation of this element in plants.According to the results, each wheat cultivar had different abilities to absorb and translocate Cd.Moreover, for the identification of permissible exposure limits of Cd in soil and wheat, some standards should be considered.Keywords: Soil pollution, Cadmium, Bread Wheat, Durum wheat
-
استفاده از چای ترکیبات آلی در سال های اخیر به عنوان کود زیستی مایع یا آفت کش زیستی در راستای کشاورزی پایدار در حال گسترش است. علاو بر اثر نوع ماده آلی، شرایط تهیه چای بر ویژگی های شیمیایی و زیستی آن موثر است. مطالعه حاضر با آرایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی و سه تکرار به منظور اثر زمان هوادهی و نسبت کود به آب بر برخی ویژگی های شیمیایی چای کودهای گاوی و ورمی کمپوست انجام شد. تیمارهای مورد بررسی شامل زمان هوادهی (زمان های صفر، 24، 48 و 72 ساعت)، نسبت کود به آب (1:10، 1:25 و1:50) و نوع کود آلی (ورمی کمپوست و گاوی) بود. نتایج نشان داد که هوادهی موجب کاهش اسیدیته و افزایش هدایت الکتریکی در چای کود گاوی و ورمی کمپوست شد. با وجود مقدار کل بیشتر عناصر نیتروژن، فسفر و پتاسیم در ورمی کمپوست، چای کود گاوی حاوی مقادیر بالاتری از آمونیوم، فسفر و پتاسیم محلول نسبت به چای ورمی کمپوست بود. تغییر نسبت و زمان هوادهی اثر قابل توجهی بر مقدار آمونیوم و فسفر محلول در چای ورمی کمپوست نداشت. در چای کود گاوی بیشترین درصد افزایش فسفر و پتاسیم محلول تحت تاثیر افزایش زمان هوادهی تا 72 ساعت نسبت به زمان صفر (بدون هوادهی) در نسبت 1:50 به دست آمد. کربن آلی در نتیجه هوادهی کاهش یافت و تنها در نسبت 1:10 این کاهش در زمان های 48 و 72 ساعت معنی دار نبود. تنها فاکتور موثر بر مقدار نیترات، زمان هوادهی بود و مقدار نیترات نسبت به زمان صفر در زمانهای 24 و 48 ساعت کاهش و در زمان 72 ساعت افزایش یافت.
کلید واژگان: استخراج هوازی، چای کود آلی، کود آلی مایعAgroecology journal, Volume:15 Issue: 3, 2023, PP 467 -480IntroductionOrganic fertilizer tea is a treated solution of organic fertilizers that contains a variety of organic compounds, nutrients and a wide range of microorganisms and their metabolites. In recent years production and use of organic tea as a liquid biological fertilizer or biological pesticides is expanding towards sustainable agriculture. There are many benefits to using tea compost, including providing the nutrients for plant which can reduce the use of chemical fertilizers. A variety of organic compounds can be used to make tea. In the preparation of aerobic organic tea, except for the type of organic matter, preparation conditions such as particle size, temperature, aeration time and fertilizer to water ratio can affect the chemical and biological properties of the produced tea (Shaban et al., 2015). In this regard, the present study was conducted to investigate the effect of aeration time and fertilizer to water ratio on some chemical properties of cow manure and vermicompost tea.
Materials and methodsAn experiment was conducted based on completely randomized design with factorial arrangement and three replications. The treatments included aeration time (0, 24, 48 and 72 hours), fertilizer to water ratio (1:10, 1:25 and 1:50) and type of organic fertilizer (vermicompost and cow manure). The part passed through a 2 mm sieve and the rest on a 0.5 mm sieve of air-dried cow manure and vermicompost were used to determination of some chemical properties of organic fertilizers and making tea. After preparing the ratios with distilled water, an air pump was used for aeration. Changes in acidity (pH), electrical conductivity, dissolved organic carbon, mineral forms of nitrogen, dissolved phosphorus and potassium in organic fertilizers tea (cow manure and vermicompost) were evaluated.
Results and discussionThe characteristics of the studied organic fertilizers showed that the total amount of nitrogen, phosphorus and potassium in vermicompost was higher than cow manure. According to the results of analysis of variance, among the main effects, the effect of organic matter type on soluble organic carbon, nitrate and the effect of ratio on nitrate were not significant. The interaction of organic matter type and time on electrical conductivity and the interaction effect of organic matter type and ratio on dissolved organic carbon was not significant. The effect of two-factor interactions on nitrate was not significant. Among the three-factor interactions, the effect of organic matter type, time and ratio on electrical conductivity, acidity (pH), organic carbon and nitrate was not significant. The results showed that aeration decreased the pH and increased the electrical conductivity in both cow manure and vermicompost tea. Despite the higher total amount of nitrogen, phosphorus and potassium in vermicompost, cow manure tea contained higher amounts of soluble ammonium, phosphorus and potassiumcompared to vermicompost tea. The chemical structure of organic matter and the distribution of element in different organic and inorganic fractions can be effective on the dissolution of the mineral part and the biological decomposition of organic part. Changes in the ratio and aeration time had no significant effect on the amount of ammonium and soluble phosphorus in vermicompost tea. In cow manure tea the highest percentage of increase in soluble phosphorus and potassium was obtained by increasing the aeration time up to 72 hours compared to the zero time (without aeration) in a ratio of 1:50. In general, organic carbon decreased as a result of aeration, and only at a ratio of 1:10, this reduction was not significant at 48 and 72 hours. The only factor affecting the amount of nitrate was the aeration time and compared to zero time the amount of nitrate decreased at 24 and 48 hours and increased at 72 hours.
ConclusionThe results showed that the effect of aeration time and fertilizer to water ratio on nutrient concentrations in teas made from cow manure and vermicompost was different. Despite the higher total concentration of nutrients in vermicompost, the vermicompost tea contained lower amounts of nutrients compared to cow manure tea. In other words, the total amount of nutrients in organic fertilizer cannot determine their amount in the produced tea.
Keywords: Organic fertilizer tea, aerobic extraction, liquid organic fertilizer -
مصرف بی رویه کودهای آمونیومی، موجب ورود این نوع از آلاینده به اکوسیسیتم آبی و غنی شدن منابع آب می گردد. در این پژوهش، جذب آمونیوم از محلول های آبی بوسیله نانو ذرات اکسید آهن سنتز شده به روش شیمی سبز با استفاده از عصاره برگ اکالیپتوس گلوبلوس (EL-Fe NPs) ، به عنوان روشی جدید، سازگار با محیط زیست و مقرون به صرفه، بررسی شد. خصوصیات نانو ذرات توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM)، طیف سنج پراش پرتو ایکس (XRD) و طیف سنج تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR) تعیین شد. اثر زمان تماس (0- 120 دقیقه)، pH (3- 11) و نمک KCl به عنوان محلول زمینه بر جذب آمونیوم مورد بررسی قرار گرفت. داده های حاصل از جذب آمونیوم توسط مدل های سینتیکی برازش داده شدند. در شرایط pH تعادلی 7/3 جذب آمونیوم توسط EL-Fe NPs بعد از گذشت 30 دقیقه به تعادل رسید. در این مدت زمان، از غلظت اولیه 10 میلی گرم بر لیتر آمونیوم، حدود 86/11% درصد آن توسط 5/1 گرم بر لیتر از نانو ذرات جذب شد. طبق نتایج، حذف آمونیوم تحت تاثیر pH و قدرت یونی (KCl) قرار داشت. به طوریکه در 8/7= pH حداکثر میزان جذب آلاینده (9/76 %) اتفاق افتاد. همچنین، افزایش قدرت یونی منجر به کاهش جذب آمونیوم گردید. به صورتی که، در قدرت یونی های 0، 001/0، 01/0 و 1/0 مولار KCl، میزان جذب به ترتیب 9/76، 2/64، 2/28 و 5 درصد بود. سینتیک جذب آمونیوم از معادله شبه مرتبه دوم تبعیت کرد (998/0 = r2). با توجه به اثر افزایش قدرت یونی در کاهش میزان جذب و همچنین وابسته بودن جذب آمونیوم به pH، انتظار می رود که واکنش بین آمونیوم و EL-Feb NPs به احتمال زیاد از طریق الکترواستاتیک باشد. طبق نتایج، به نظر می رسد جذب آمونیوم توسط EL-Fe NPs تحت تاثیر شیمی محلول قرار دارد.کلید واژگان: اکالیپتوس گلوبلوس، آلودگی آب، جذب آمونیوم، شیمی سبز، نانو ذرات اکسید آهنImproper use of ammonium fertilizer could cause this type of pollutant to enter the aquatic ecosystem and enriches water resources. In this research, ammonium adsorption by green synthesized iron oxide nanoparticles with Eucalyptus globulus (EL-Fe NPs) as innovative, inexpensive, and eco-friendly method, was investigated. Characterization of nanoparticles was determined by transmission electron microscopy (TEM), X-Ray diffraction (XRD), and Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR). The effect of time (0-120), pH (3-11), and KCl salt as ionic strengths on ammonium adsorption by EL-Fe NPS was investigated. Also, kinetics models were fitted with ammonium adsorption data. The results showed iron oxide nanoparticles encapsulated by polyphenols from Eucalyptus globulus extract and have an irregular nanoparticulate structure with a size range between 50-100 nanometers. Ammonium adsorption by EL-Fe NPS was equilibrated at pH≈3.7 after 30 min and 11/86% ammonium was removed from 10 mg/L of initial concentration. Based on the results, this reaction is affected by pH and ionic strength (KCl). By increasing pH, Ammonium removal increased and at pH=7.8 maximum amount of pollutant (76.9%) was removed. Moreover, ionic strength had a contrary effect on ammonium adsorption. In the ionic strengths 0, 0.001, 0.01, and 0.1 ammonium adsorption 76.9, 64.2, 28.2, and 5% was decreased, respectively. These results depict ammonium and potassium compete for adsorption sites of EL-Fe NPs. The pseudo-second-order kinetic model provided a good description for ammonium adsorption (r2=0.998). Considering the effect of increasing the ionic strength in reducing the absorption rate and also the dependence of ammonium absorption on pH, it is expected that the reaction between ammonium and EL-Feb NPs is most likely through electrostatics. In general, it seems that Ammonium adsorption by EL-Fe NPs is influenced by solution chemistry.Keywords: Ammonium adsorption, Eucalyptus globulus, Green synthesis, Iron oxide nanoparticles, Water pollution
-
امروزه یکپارچهسازی طبیعت و ساختمانها در قالب پشتبامها و دیوارهای سبز به عنوان یک راهبرد پایدار در شهرها مورد توجه قرار گرفته است. اما مطالعات روی بسترهای کشت ضایعاتی با جنبه ارگانیک که در این سیستمها امکان استقرار به گیاهان بدهد، ناچیز است و دستیابی به دیوار سبز خارجی پایدار، هنوز یک چالش است. هدف این مطالعه، ارزیابی پایداری گیاه پوششی فرانکنیا (Frankenia thymifolia) در چهار ترکیب بستر کشت (30 درصد کوکوپیت+ 65 درصد پرلیت+ 5 درصد ورمیکمپوست، 30 درصد خاکبرگ+ 65 درصد پرلیت+ 5 درصد ورمیکمپوست، 30 درصد کمپوست قارچ+ 65 درصد پرلیت+ 5 درصد ورمیکمپوست و خاک معمول مورد استفاده در فضای سبز به عنوان شاهد) در شرایط کشت در دیوار سبز خارجی بود. آزمایش به صورت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. فاکتور اصلی فصول مختلف سال در چهار سطح و فاکتور دوم، بسترهای کشت در چهار سطح بود. همچنین آزمایش ویژگیهای بسترهای کشت در انتهای پژوهش در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. صفات مورفوفیزیولوژیک گیاه فرانکنیا و صفات فیزیکوشیمیایی بسترهای کشت در سطح احتمال %1 معنیدار شد. نتایج نشان داد که صفات سطح برگ، محتوی نسبی آب برگ، کلروفیل a، b و کل، کاروتنویید و تمامی صفات مربوط به ریشه در بسترهای حاوی مواد آلی بیشتر از خاک معمول بود. همچنین صفات فیزیکوشیمیایی مرغوبتر (وزن مخصوص ظاهری پایینتر، تخلخل بیشتر، خاکستر کمتر، حجم هوای بیشتر و اسیدیته بیشتر)، در بسترهای کشت آلی بیشتر از بستر خاک معمولی بود. نتایج این پژوهش، استفاده از کمپوست قارچ شسته شده به همراه پرلیت و ورمیکمپوست، به جای بسترهای وارداتی رایج دیوار سبز را تایید می کند. همچنین، استفاده از گیاه فرانکنیا در شرایط آب و هوایی مشابه شهر مشهد در چهار فصل سال در دیوارهای سبز خارجی پیشنهاد میشود.کلید واژگان: اسیدیته بستر، پسماند کشاورزی، توسعه شهری، دیوار سبز، کشاورزی پایدارIntegrating nature into the buildings through green roofs and walls is considered a sustainable strategy in current city development. However, studies on organic waste growing media that allow appropriate plant establishment in these systems are insignificant and yet challenging. This study aimed to evaluate the stability of the Frankenia thymifolia cover plant in four combinations of growing media (30% cocopeat + 65% perlite + 5% vermicompost, 30% leaf litter + 65% perlite + 5% vermicompost, 30% mushroom compost + 65% perlite + 5% vermicompost, and the typical soil used in the green spaces as the control) in the external green wall conditions. The study was a split-plot arrangement in a randomized complete block design with three replications. The main factor was the different seasons in four levels, and the second was the growing media in four levels. Also, at the end of the study, the characteristics of the substrates were tested as a randomized complete block design experiment with three replications. The morpho-physiological traits of the Frankenia plant and the physicochemical characteristics under different growing media were significantly different (p≤0.01). The results showed that leaf surface features, leaf water content, chlorophyll a, b and total, carotenoid, and all the root-related traits were higher in the plants grown in the organic matter growing medium than those grown in the typical soil. Also, better physicochemical attributes (lower bulk density, porosity, less ash, more air volume, and more acidity) were observed in organic growing medium in comparison with the typical soil. The results of this research confirmed the favorable effect of using washed mushroom compost along with perlite and vermicompost instead of the common imported green wall substrates. It also suggests using the Frankenia in climates similar to Mashhad year-round in the external green wall systems.Keywords: Agricultural waste, Green wall, soil acidity, Sustainable agriculture, Urban Development
-
این پژوهش با هدف بررسی تاثیر نوع هیدروکسید مضاعف لایه ای (LDH) و نوع محلول زمینه بر واجذب B در محیط شبیه سازی شده محلول خاک و نیز رهاسازی کاتیون های ساختاری (Zn و Mn) در این محیط انجام شد. بدین منظور ابتدا هم دماهای جذب B در محلول 03/0 مولار نیترات پتاسیم حاوی غلظت های 25/0 تا 10 میلی مولار B برای سه ترکیب Zn-Al LDH، Zn-Mn1-Al LDH (Mn/Zn برابر با 02/0 نسبت مولی) و Zn-Mn2-Al LDH (Mn/Zn برابر با 1/0 نسبت مولی) (به اختصار به ترتیب Zn-Al، Zn-Mn1 و Zn-Mn2) بررسی شد. سپس واجذب B از این ترکیبات در بیش ترین غلظت و تحت تاثیر محلول های 03/0 مولار نیترات پتاسیم، 25/1 میلی مولار اسید اگزالیک و 25/1 میلی مولار اسید سیتریک اندازه گیری شد. همچنین غلظت کاتیون های Zn و Mn در محلول واجذب تعیین گردید. بر اساس نتایج، داده های جذب و واجذب B در تمام LDHs برازش خوبی با معادله فرندلیچ نشان دادند. علاوه براین، تاثیر کاربرد LDHs سه تایی بر میزان جذب و واجذب B معنی دار بود. بدین صورت که Zn-Mn1 و Zn-Mn2 در مقایسه با Zn-Al دارای جذب بیشتر (57/0-46/0 میلی مول بر گرم) و واجذب کمتری در هر سه محلول زمینه (2/38-6/18 درصد) بودند. این امر می تواند به متفاوت بودن مکانیسم جذب B در LDHs سنتز شده نسبت داده شود. اسیدهای آلی به دلیل ایجاد کی لیت با کاتیون های ساختاری LDHs و افزایش احتمال انحلال آن، سبب افزایش واجذب B و همچنین رهاسازی Zn و Mn در مقایسه با نیترات پتاسیم گردید. با توجه به رهاسازی آهسته B و همچنین Zn و Mn در شرایط شبیه سازی شده محلول خاک، ممکن است LDHs قادر به تامین این سه عنصر غذایی برای گیاهان باشند که بررسی آن نیازمند مطالعه در شرایط واقعی خاک و در حضور گیاه می باشد.کلید واژگان: اسیدهای آلی، ایزوترم های جذب-واجذب، بور، هیدروکسید مضاعف لایه ایIntroductionBoron (B) has a dual effect on living systems, so that the concentration range within which B is changed from a nutrient to a pollutant is rather narrow. Although B plays essential roles in all living organisms, its long-term excessive uptake has adverse effects on either human beings or plants and animals. Furthermore, part of the B that can be used as fertilizer is highly soluble and easily leached into the soil profile leadsing to some problems such as decrease of fertilizer efficiency. Therefore, to improve agricultural productivity through its gradual uptake by plants, the increase of B adsorption in the soil solution is necessary. Many adsorbents have been used for the adsorption of B from aqueous solutions; however, layered double hydroxides (LDHs) have been considered as one of the most effective adsorbents as well as slow releaser fertilizers of inorganic anions such as nitrate, phosphate, etc. The formula of LDHs are typically denoted as [M1-x 2+M x 3+ (OH)2]x+ (An-) x/n .m(H2O), where M2+ and M3+ are divalent and trivalent cations, respectively, the significance of x is the molar ratio of M3+/(M3++ M2+) and An- is the intercalated anion. Although LDH materials are commonly prepared by combining two divalent and trivalent metals, more metals can be introduced in the brucite layer to achieve a large variety of composition and higher adsorption capacity. Stability of LDHs in soil can be affected by numerous factors (e.g. low molecular weight organic acids (LMWOAs)) leading to release of structural cations in addition to interlayer anion. However, there are scarce investigations that have evaluated the potential of ternary LDHs (e.g. Zn–Mn–Al LDH) in desorption of B (as interlayer anion) and release of Zn and Mn (as structural anions) in a simulated soil solution. Therefore, the objectives of this study were, i) to compare the desorption of B capacity of binary LDH (Zn–Al LDH) and ternary LDH (Zn–Mn–Al LDH) in the simulated soil solution, and ii) to investigate the effect of three different electrolytes (potassium nitrate, oxalic acid, and citric acid) on the release of Zn and Mn from synthesized LDHs.Materials and methodsA modified urea hydrolysis method was employed to synthesize Zn–Al and Mn-substituted Zn–Al LDHs with Zn(+Mn)/Al molar ratio of 2. Herein the contents of Mn with respect to Zn corresponded to 2% and 10% molar ratio. Accordingly, the synthesized materials denoted as Zn–Al, Zn–Mn1 and Zn–Mn2 for the samples without Mn, with 2 and 10 mol% Mn with respect to Zn content. For investigation of B desorption at a concentration of 10 mM, 15 mL from equilibrium solutions were substituted with 15 mL of 0.03 M KNO3 and shaken for 240 min. Substitution was repeated four times and A modified urea hydrolysis method was employed to synthesize Zn–Al and Mn-substituted Zn–Al LDHs with Zn (+Mn)/Al molar ratio of 2. Herein the contents of Mn with respect to Zn corresponded to 2% and 10% molar ratio. Accordingly, the synthesized materials denoted as Zn–Al, Zn–Mn1 and Zn–Mn2 for the samples without Mn, with 2 and 10 mol% Mn with respect to Zn content. For investiigatigatingon of B desorption at a concentration of 10 mM, 15 mL from equilibrium solutions were substituted with 15 mL of 0.03 M KNO3 and shaken for 240 min. Substitution was repeated four times and B concentrations in extracts were measured by Azomethine-H method. Furthermore, the supernatant Zn and Mn concentrations were determined by GF-AAS (PG 900). This process was repeated for 1.25 mM oxalic acid and 1.25 mM citric acid to study the effect of these compounds on B desorption as well as release of Zn and Mn. B concentrations in extracts were measured by Azomethine-H method. Furthermore, the supernatant Zn and Mn concentrations were determined by GF-AAS (PG 900). This process was repeated for 1.25 mM oxalic acid and 1.25 mM citric acid to study the effect of these compounds on B desorption as well as release of Zn and Mn.Results and DiscussionThe adsorption and desorption isotherm were carried out to describe the distribution of B between the liquid and adsorbent. The isotherm data of synthesized LDHs were matched with Freundlich model. The values of 1/n in this model were found between 0 and 1 for all LDHs indicating favorable sorption of B on these compounds. The highest adsorption was observed for ternary LDHs (particularly Zn–Mn2) due to their higher specific surface area and also due to the ion exchange mechanism in combination with surface adsorption. However, the results showed that the percentages of B desorption by potassium nitrate, oxalic acid and citric acid were lower for Zn–Mn1 (19.4, 29.1 and 38.2%, respectively) and Zn–Mn2 (18.6, 28.2 and 35.9 %, respectively) than Zn–Al (30.8, 41.2 and 46.2%, respectively). This observation suggests that the type of LDH, B adsorption mechanism and background electrolyte can affect the amount of B desorption. Furthermore, after 4 successive desorption cycles, the concentration of Zn and Mn increased in the supernatants (particularly in organic acid electrolytes) suggesting dissolution mechanism possibility happened for the studied LDHs. Among the background electrolytes, citric acid was the most effective compound in releasing Zn and Mn, followed by oxalic acid and potassium nitrate. A reason for this such observations could be that with respect to chemical structure, citric acid by three carboxyl groups can form more chelate rings compared to oxalic acid, which contain two carboxyl groups. Therefore, it seems that B containing Zn–Mn–Al LDH may have potential to be used as a slow release fertilizer in soils to supply three essential elements, including B, Zn and Mn simultaneously. However, further studies are required to support such a hypothesis.Keywords: Adsorption-desorption isotherms, Boron, Layered double hydroxides, Organic acids
-
بور یکی از عناصر محدود کننده رشد در خاک های آهکی بوده و کمبود آن اثرات جبران ناپذیری را بر رشد و عملکرد گیاهان بر جای خواهد گذاشت. گیاهان مختلف کارایی های متفاوتی در جذب بور داشته و سازوکارهای متعددی را برای این منظور بکار می برند. به منظور بررسی راهکارهای مختلف گیاهان در افزایش کارایی جذب و استفاده از بور، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. آزمایش با سه سطح بور (صفر=B0، 5/1 B1.5= و3 B3=کیلوگرم در هکتار) از منبع اسید بوریک و سه گیاه (کاهو، اسفناج و چغندر برگی) اجرا شد. نتایج نشان داد که با افزایش سطوح بور نسبت به شاهد، وزن خشک اندام هوایی در گیاهان افزایش یافت. بیشترین زیست توده اندام هوایی برای کاهو در سطح (B3)، و به میزان 32% بود که نشان می دهد کاهو نسبت به افزایش سطوح بور پاسخ بیشتری داشته است. تفاوت غلظت بور در اسفناج (8/61 میلی گرم بر کیلوگرم) و چغندر برگی (4/71 میلی گرم بر کیلوگرم)، نسبت به کاهو (31 میلی گرم بر کیلوگرم)، در شرایط کمبود بور (B0)، بیانگر اهمیت خصوصیات ریشه و عوامل موثر در حلالیت و افزایش جذب بور از قبیل تراوشات ریشه بود. میزان غلظت و جذب بور در اندام هوایی و ریشه در اسفناج نسبت به کاهو و چغندر برگی، بیشتر تحت تاثیر سطوح بور قرار گرفت، بطوریکه در گیاه اسفناج در سطح 3 کیلوگرم در هکتار، غلظت بور در اندام هوایی و ریشه به ترتیب 44% و 30% و جذب در اندام هوایی و ریشه به ترتیب 53% و 37% نسبت به شاهد افزایش داشت. بطور کلی، ورودی (اینفلاکس) زیاد بور به اسفناج و چغندر برگی و ورودی (اینفلاکس) کمتر آن به کاهو دلیلی بر کارایی متفاوت این گیاهان در جذب بور بود.کلید واژگان: اینفلاکس (جریان ورودی)، سبزیجات برگی، سطح ریشه، طول ریشه، کوددهی بورBoron deficiency is an important disorder that can affect plant growth in calcareous soils. Various plants have different mechanisms of uptake. To investigate the different strategies of plants in increasing the efficiency of boron uptake, a factorial experiment was conducted in a completely randomized design with three replications in the greenhouse of the Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Iran. The experiment was conducted with three levels of boron (B0, B1.5, and B3 kg/ha) in the form of boric acid and three plant species (spinach, lettuce, and leaf beet). The results revealed that addition of boron enhanced shoot dry matter content in all plants. Lettuce shoot biomass was increased by 32% at B3, indicating that lettuce had a greater growth response to boron levels. Differences in boron concentrations in spinach (61.8 mg kg-1) and leaf beets (71.4 mg kg-1) compared to lettuce (31 mg kg-1) at the B0 level showed the importance of root characteristics and other factors affecting boron solubility and uptake efficiency such as root exudates. The concentration and uptake of boron in spinach were more affected by boron levels compared to lettuce and leaf beet. In spinach, the shoot and root boron concentration increased by 44% and 30%, respectively, and uptake in shoot and root also increased by 53% and 37%, respectively, at B3, compared to the control. Generally, different efficiencies of these plants in boron uptake were due to the high boron influx into spinach and leaf beet and low influx into lettuce.Keywords: Boron fertilization, Influx, Leafy vegetables, Root length, Root surface area
-
آلودگی با فلزات سنگین یکی از نگرانی های عمده زیست محیطی در سراسر جهان است، چرا که این فلزات به دلیل سمی و خطرناک بودنشان تهدیدی برای انسان، حیوان و گیاه می باشند. کانی های رسی که جزء اصلی خاک هستند، نقش مهمی در جذب آلاینده های مختلف از آب و خاک ایفا می کنند. بنتونیت و شکل های اصلاح شده آن دارای ظرفیت بسیار بالاتری نسبت به سایر رس ها برای جذب فلزات سمی دارند. بنابرین آزمایشی در قالب طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل با سه تکرار انجام شد. تیمارهای آزمایشی شامل زمان (5، 10، 20، 30، 60، 120، 240 دقیقه)، جاذب های بنتونیت (B) و نانوبنتونیت (NB) (2 گرم بر لیتر) و هیومیک اسید (صفر، 100 و 500 میلی گرم بر لیتر) بود. نتایج نشان دهنده اثر افزایشی هیومیک اسید بر جذب کادمیم به وسیله بنتونیت و نانوبنتونیت در زمان های مختلف می باشد. بیشترین مقدار جذب کادمیم در تیمار 500 میلی گرم بر لیتر هیومیک اسید با میانگین 4370 میلی گرم بر کیلوگرم توسط جاذب بنتونیت و کمترین مقدار جذب در تیمار با عدم حضور هیومیک اسید 1134 میلی گرم بر کیلوگرم توسط جاذب بنتونیت مشاهده شد. در بررسی معادلات سینتیک جذب کادمیم با توجه به مقادیر R2 ، مناسب ترین مدل برای برازش جذب سطحی کادمیم توسط دو جاذب بنتونیت و نانوبنتونیت در سه سطح هیومیک اسید، معادله سینتیک شبه درجه دوم (هر سه سطح هیومیک اسید در جاذب بنتونیت و تیمار 100 میلی گرم بر لیتر هیومیک اسید در جاذب نانو بنتونیت 99/0، در تیمار صفر و 500 میلی گرم بر لیتر هیومیک اسید به ترتیب 97/0 و 1 بود) می باشد. نتایج نشان داد که حضور هیومیک اسید می تواند به طور قابل توجهی موجب افزایش جذب کادمیم به وسیله جاذب ها شود که تاثیر آن در جاذب بنتونیت بیشتر از نانو بنتونیت بود.کلید واژگان: سینتیک، بنتونیت و نانو بنتونیت، کادمیم، نانو رسHeavy metals pollution is one of the major environmental concerns in the world, as these metals are a threat to humans, animals, and plants due to their toxicity. Clay minerals which are a major component of the soil, play an important role in the absorption of various contaminants in soil and water. Bentonite (B) and its modified forms have a much higher capacity to adsorb toxic metals than other clays. This experiment was accomplished in a completely randomized design in a factorial arrangement with three replications. The experimental treatments consisted: time (5, 10, 20, 30, 60, 120, 240 min), B and nanobentonite (NB) adsorbents (2 g l-1) and humic acid concentrations (0, 100 and 500 mg l-1). The results showed that humic acid increased Cd adsorption by B and NB in different times. The highest amount of Cd adsorption by B adsorbent was 4370 mg kg-1 recorded in 500 m l-1 humic acid treatment and the lowest amount of adsorption was observed in the absence of humic acid 1134 mg.kg-1 by bentonite adsorbent. Semi second-order kinetic model was significantly fitted to Cd adsorption by B and NB in all of the humic acid concentrations (R2 for all three levels of humic acid in bentonite adsorbent and treatment of 100 mg.l-1 humic acid in nano bentonite adsorbent was 0.99, for treatment of zero and 500 mg l-1 humic acid was 0.97 and 1.00, respectively). The results of current study showed that humic acid could markedly promote the Cd adsorption by adsorbents, which had a greater effect on the adsorption of B than NB.Keywords: Kinetics, Cadmium, Bentonite, Nanobentonite, Nano clay
-
بکارگیری سیلیسیوم بعنوان یک استراتژی موثر در کاهش جذب کادمیوم و تحت تاثیر قراردادن خسارت های اکسیداتیو ناشی از سمیت کادمیوم مورد توجه قرار گرفته است. این مطالعه با هدف بررسی تاثیر حضور و عدم حضور سیلیسیوم (0 و 5/1 میلی مول در لیتر) در سطوح مختلف کادمیوم (0،10،50 میکرومول بر لیتر) در گیاه گندم(Triticum aestivum L.) در شرایط هیدروپونیک انجام گرفت. نتایج نشان داد با افزایش غلظت کادمیوم غلظت مالون دی آلدیید (MDA) افزایش معنی دار پیدا کرد و بکارگیری سیلیسیوم MDA را در مقایسه با گیاهانی که تنها با کادمیوم تیمار شده بودند کاهش داد. نتایج همچنین نشان داد که تنش کادمیوم یک افزایش معنی دار در فعالیت های سوپراکسیددیسموتاز، پراکسیداز، کاتالاز در برگها و ریشه های گندم ایجاد کرد. نتایج نشان داد بکارگیری سیلیسیوم بطور معنی داری فعالیت آنزیم های سوپراکسیددیسموتاز، پراکسیداز، آسکوربیک پراکسیداز را هم در برگ ها و هم در ریشه ها کاهش داد در حالیکه در فعالیت کاتالاز در برگ ها تاثیری نداشت ولی کاتالاز را در ریشه بطور معنی داری کاهش داد. با توجه به نتایج فوق به نظر میرسد بکارگیری سیلیسیوم در شرایط تنش کادمیوم خسارات ناشی از تنش اکسیداتیو در گیاه را بهبود می بخشد.
کلید واژگان: آنزیم آنتی اکسیدانت، سیلیسیوم، فلز سنگین، آلودگیThe use of silicon has been considered as an effective strategy in reduce of cd uptake and affecting the oxidative damage caused by cd toxicity. The aim of this study was to investigate the effect of the presence silicon (0.1 mM/L) and different levels of cadmium (0.10, 50 μmol/L) in wheat plants under hydroponic conditions. The results showed that increasing the concentration of cd increased the concentration of malondialdehyde (MDA) significantly and reduced MDA compared to plants treated only with cd. The results also showed that cd stress caused significant decrease in superoxide dismotase (SOD), polyphenoloxidase. (POD), and Catalase (CAT) activity in wheat leaves and roots. The results showed that the use of silicon significantly increased the activity of SOD, POD, APX enzymes in both leaves and roots, while it had no effect on CAT activity in leaves, but significantly increased catalase in roots. The results demonstrated that the use of silicon in cd stress conditions improves the damage caused by oxidative stress in the plant.
Keywords: Antioxidant enzymes, Silicon, Heavy metal, Pollution -
امروزه یکپارچهسازی طبیعت و ساختمانها در قالب پشت بام ها و دیوارهای سبز به عنوان یک راهبرد پایدار در شهرها مورد توجه قرار گرفته است. اما مطالعات روی بسترهای کشتی که در این سیستمها امکان استقرار به گیاهان بدهد، ناچیز است و دستیابی به بستری که عملکرد رشدی و تغذیهای مناسب و پایدار زیستمحیطی را برای گیاه فراهم کند، هنوز یک چالش است. هدف این مطالعه، ارزیابی عملکرد گیاه پوششی فرانکنیا (Frankenia thymifolia) در چهار ترکیب بستر کشت (30 درصد کوکوپیت+ 65 درصد پرلیت+ 5 درصد ورمیکمپوست، 30 درصد خاکبرگ+ 65 درصد پرلیت+ 5 درصد ورمیکمپوست، 30 درصد کمپوست قارچ+ 65 درصد پرلیت+ 5 درصد ورمیکمپوست و خاک معمول مورد استفاده در فضای سبز به عنوان شاهد) در شرایط کشت در دیوار سبز خارجی است. آزمایش به صورت اسپلیت پلات در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. فاکتور اصلی فصول مختلف سال در چهار سطح و فاکتور دوم، بسترهای کشت در چهار سطح بود. اثر بستر بر صفات ترمودینامیک بستر و صفات مورفولوژیک، کیفی و کارآیی مصرف آب گیاه در سطح احتمال پنج درصد معنیدار شد. نتایج نشان داد که دما و رطوبت بستر در تمامی بسترهای حاوی مواد آلی بالاتر از خاک بود. همچنین، ارتفاع، تعداد گره، درصد پوششدهی و کارآیی مصرف آب گیاه در بستر کمپوست قارچ بیشتر از سایر بسترها بود. فرانکنیا با کارآیی مصرف آب بالا و حفظ ویژگیهای کیفی قابل قبول در تابستان و بهار گونه مناسبی است ولی به علت افت این صفات در زمستان، گونه مناسبی برای کاربرد در دیوار سبز خارجی در شهر مشهد در زمستان نیست. نتایج این پژوهش افزودن کمپوست شسته شده قارچ به بستر کشت معمول دیوار سبز، همچنین جایگزینی گیاه فرانکنیا به جای سایر گیاهان ناپایدار بهکار رفته در دیوار سبز خارجی در شرایط آب و هوایی مشابه شهر مشهد در طی فصول بهار، تابستان و پاییز را پیشنهاد میکند.
کلید واژگان: سیستم عمودی، توسعه پایدار، گیاه پوششی، کارآیی مصرف آب، مواد بازیافتیCurrently, the idea of integrating nature and buildings through green roofs and green walls has been considered as a sustainable strategy in cities. However, studies on the substrates which allow the plants to fully establish in these systems are still lacking. It is also a challenge to find the substrates which provide the plants with proper growth, nutrition, and environmental sustainability. This study aimed to evaluate the performance of Frankenia thymifolia in four types of growing media (30% cocopit + 65% perlite + 5% vermicompost, 30% soil + 65% perlite + 5% vermicompost, 30% mushroom compost + 65% perlite + 5% vermicompost and common soil used in the green spaces as the control) in growing conditions of the external green walls. The experiment was conducted as a split-plot in a randomized complete block design with three replications. The main factor was different seasons of the year in four levels and the second factor was the substrates in four levels. The effect of different substrates on thermo-dynamic factors of the substrates and on morphological, qualitative, and water use efficiency characteristics of the plants were significant at the 5% probability level. The results showed that the temperature and humidity of the substrates containing organic compounds were higher than those of the soil. Also, plant height, number of nodes, percentage of coverage, and water use efficiency of the plants were higher in the growing medium containing mushroom compost. Having a high water use efficiency and keeping its qualitative characteristics to an acceptable level in the summer and spring, Frankenia was found to be a suitable species in these seasons. However, due to the cold-induced deleterious effects in winter on these characteristics, it was not a suitable plant species for external green wall systems in climatic conditions of the winter season of Mashhad. Based on this studychr('39')s results, we suggest adding washed mushroom compost to the usual green wall substrate. Frankenia can also be considered a suitable plant for external green walls in spring, summer, and autumn in similar weather conditions to Mashhad.
Keywords: Vertical system, Sustainable development, Ground cover plants, Water use efficiency, Recycled material -
سابقه و هدف
بر، یکی از عناصر کم مصرف مورد نیاز گیاهان است. غلظت زیاد این عنصر در آب های کشاورزی، خصوصا در مناطق خشک و نیمه خشک، سبب بروز سمیت در گیاهان کشت شده در این مناطق می گردد. روش های مختلفی برای کاهش غلظت بر در آب و خاک پیشنهاد شده است که روش جذب سطحی از مهمترین آنها به حساب می آید. در طی سال های اخیر، استفاده از انواع هیدروکسیدهای لایه ای دوگانه (LDHs) یا ترکیبات شبه هیدروتالسیت ، به عنوان جذب کننده های آنیونی از محلول های آبی، مورد توجه خاص قرار گرفته است. از مهمترین دلایل موثر در استفاده از جاذب ها، مقرون به صرفه بودن است. حال اگر علاوه بر راندمان بالای جذب، قابلیت استفاده مجدد نیز وجود داشته باشند، به صورت کاربردی و در سطوح وسیع قابل استفاده خواهد بود. لذا با توجه به این نکات، علاوه بر سنجش قابلیت جذب بر توسط انواع LDH، کیفیت واجذب بر نیز مورد ارزیابی قرار گرفت؛ چرا که در قابلیت استفاده مجدد از آن نقشی بسزا دارد.
مواد و روش ها:
در این تحقیق دو نوع هیدروکسید لایه ای دوگانه، با انواع مختلف فلزات (منیزیم- آلومنیوم و روی- آلومنیوم) در ابعاد نانومتر و با استفاده از روش هم رسوبی تهیه شد و در شرایط آزمایشگاهی، خصوصیات جذب سطحی هر کدام به منظور خروج عنصر بر از آب مورد ارزیابی قرار گرفت. مشخصات شبه هیدروتالسیت ها توسط روش های آنالیز شیمیایی پراش اشعهی X (XRD)، تبدیل فوریهی مادون قرمز FTIR، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس EDS تعیین شد. تمایل این مواد برای جذب گونه های مختلف بر در محلول، تحت اثر pH ، زمان تماس ، مقدار مادهی جذبکننده و غلظت بر محلول (همدماهای جذب سطحی لانگ مویر و فروندلیچ) بررسی شد.
یافته هابا توجه به خصوصیات بافری LDHها، خروج بر از محلول تحت تاثیر pH اولیه و نهایی محلول نبود. بیشترین مقدار بر جذبشده توسط Mg-Al-LDH و Zn-Al-LDH، به ترتیب در 10 و 20 دقیقه اول اتفاق افتاد. زمان تعادل لازم برای جذب بر از محلول آبی در مورد هر دو نوع LDH، 80 دقیقه تشخیص داده شد. ظرفیت جذب بر در محدودهی مقادیر آزمایشی (5-5/0گرم در لیتر) روند افزایشی داشت و با استفاده از مقدار 5 گرم در لیتر Mg-Al-LDH و Zn-Al-LDH به ترتیب، 52 و60 درصد از بر اولیهی محلول خارج شد. داده ها با همدماهای جذب سطحی مدل لانگمویر که از انواع همدماهای L-Type هستند، تطابق داشت که نشان میدهد، B(OH)4- به صورت ترجیحی روی مواد شبههیدروتالسیت جذب شده است. Zn-Al-LDH با بیشترین مقدار جذب 3 میلیگرم در گرم دارای توانایی بیشتری برای جذب بر نسبت به Mg-Al-LDH (با بیشترین مقدار جذب 48/2 میلیگرم در گرم) بود. از طرفی واجذب بر از Zn-Al-LDH توسط محلول 200 میلیگرم در لیتر نیترات سدیم بیشتر از Mg-Al-LDH بود.
نتیجه گیریاستفاده 5/0 گرم از هر یک از شبههیدروتالسیتها در یک لیتر آب آلوده به بر با غلظت 2 میلیگرم در لیتر، غلظت بر را به کمتر از 5/0 میلیگرم در لیتر یعنی حد توصیه شدهی سازمان بهداشت جهانی (WHO) برای آبهای شرب، کاهش داد. . هر دو نوع LDH برای خروج عنصر بر از محلولهای آلوده قابلیت بالایی دارند؛ ولی با هدف استفاده مجدد از جاذب و بالتبع «مقرون به صرفه بودن آن»، نانوجاذب Zn-Al-LDH به دلیل جذب و واجذب بالاتر از نانوجاذب Mg-Al-LDH، قابلیت کاربردی بهتری می تواند داشته باشد.
کلید واژگان: بر، هیدروکسیدهای لایهای دوگانه، جذب، واجذب، ایزوترمBackground and objectivesBoron is one of the micronutrient elements needed by plants. High concentrations of this element in agricultural waters, especially in arid and semi-arid regions, cause toxicity in plants grown in these areas. various methods have been proposed to reduce the concentration of boron in water and soil that surface adsorption is one of the most important. in recent years, the use of layered double hydroxides (LDHs) or hydrotalcite (HT)-like, compounds as anionic adsorbents from aqueous solutions has been taken into special consideration. One of the most important reasons for the use of attractions is affordability. Now, if, in addition to high adsorption efficiency, they can be reused, can be used on a large scale. Therefore, in view of these points, in addition to measuring the adsorption capacity of LDH types, the desorption quality was also evaluated, because it plays a significant role in its reusability.
Materials and methodsin this research, two types of layered double hydroxides (LDHs) with different kinds of metal ions (Mg-Al and Mg-Fe) were prepared by co-precipitation method in nanometer dimensions, and their adsorption features were evaluated in vitro to remove boron from aqueous solution. The Hydrotalcite-like features were determined by chemical analysis, X-ray diffraction (XRD), Fourier Transform infrared spectroscopy (FTIR) and Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The affinity of these materials for adsorption of different species of boron in solution was studied as a function of pH, contact time, LDHs quantity and B concentration (Langmuir and Freundlich adsorption isotherms).
ResultsBoron removal was independent of the solutions' initial and final pH because of the high buffering capacity of the LDHs. the highest amount of boron was adsorbed on Mg-Al-LDH and Zn-Al-LDH, at the first 10 and 20 minutes, respectively. It was found that 80 min is enough time for the equilibrium state to be reached in boron adsorption for two types of LDHs. Boron adsorption capacity increasing the adsorbent quantity (0.5-5 gr/lit) and application of 5 gr/lit of Mg-Al-LDH and Zn-Al-LDH absorbed 52% and 60% of the initial boron amount, respectively. The adsorption isotherms, described by the Langmuir model, are of L-Type isotherm, suggesting that B(OH)4- is adsorbed preferentially on HT-like materials. Zn-Al-LDH with the maximum adsorption capacity of 3 mg/gr had a higher adsorption capacity for boron than Mg-Al-LDH (with the highest adsorption of 2.48 mg/gr). On the other hand, the desorption of boron from Zn-Al-LDH by 200 mg sodium nitrate solution per lit, was higher than that of Mg-Al-LDH.
ConclusionAfter the treatment of a solution containing 2 mg of boron per liter using 0.5 gr of both adsorbents, the final boron concentration reduces to below the recommended limit by WHO for drinking water (0.5 mgL-1). Both types of LDH are highly capable of removing the boron element from contaminated solutions; but with the aim of reusing the adsorbent and, consequently, its "cost-effectiveness", Zn-Al-LDH nano-adsorbent could be more proper to use than Mg-Al-LDH nano-adsorbent, due to higher adsorption and desorption.
Keywords: Boron, LDHs, Adsorption, desorption, Isotherm -
سرب به عنوان یک فلز سنگین و آلاینده شیمیایی پایدار از طریق منابع مختلف مصنوعی و طبیعی سلامت محیط زیست و موجودات زنده را تهدید میکند. به منظور بررسی اثر متقابل متیل جاسمونات و تنش سرب بر خصوصیات رشدی، جذب و تجمع این عنصر و تعیین شاخص خطرپذیری در گیاه ریحان پژوهشی گلدانی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه فردوسی مشهد انجام گرفت. تیمارهای آزمایش شامل سه سطح نیترات سرب (صفر، 200 و 400 میلی گرم در کیلوگرم خاک) و محلول پاشی متیل جاسمونات در سه غلظت (صفر، 0.5 و 1 میلی مولار) بود. نتایج مقایسه میانگین داده ها حاکی از کاهش تمامی صفات مورفولوژی مورد مطالعه و افزایش میزان سرب برگ و ریشه گیاه و افزایش شاخص خطرپذیری با افزایش سطوح تنش سرب بود و محلول پاشی متیل جاسمونات تا حدودی توانست برخی از این صفات را بهبود بخشد. به طوری که محلول پاشی متیل جاسمونات با غلظت 1 میلی مولار سبب افزایش 6.01 درصدی طول گل آذین و به ترتیب سبب کاهش 96.56 و 79.31 و 99.20 درصدی میزان سرب برگ و ریشه و شاخص خطرپذیری گردید، در حالی که با غلظت 0.5 میلی مولار به ترتیب موجب افزایش 27.66 و 9.84 درصدی تعداد شاخه فرعی و وزن تر اندام هوایی گردید. بنابراین به نظر میرسد کاربرد متیل جاسمونات در شرایط تنشزا توانسته تاحدودی صفات گیاه را بهبود بخشد و از آنجایی که در برخی موارد غلظت 1 میلی مولار آن سبب کاهش برخی صفات مورفولوژی گیاه گردید لذا کاربرد آن با سطح 0.5 میلی مولار در شرایط تنش سرب قابل توصیه میباشد.
کلید واژگان: تنظیم کننده رشد، سمیت سرب، شاخص خطرپذیری، وزن تر اندام هوایی، وزن خشک اندام هواییLead as a heavy metal and permanent chemical contaminant threat the health of environment and alive creatures through different artificial and natural sources. In order to investigate the effect of methyl jasmonate and lead stress on growth characteristics, the adsorption and accumulation of lead and hazardous index in basil, a pot factorial experiment was carried out based on completely randomized design in research greenhouse of Ferdowsi University of Mashhad. The treatments consisted of three levels of lead nitrate (0, 200 and 400 mg/kg soil), and methyl jasmonate spraying in three concentrations (0, 0.5 and 1 mM). The mean comparison of data represented the reduction in all the studied morphological traits and increasing the amount of lead in the leave and root of the plant and hazardous index with increasing lead stress levels and spraying with methyl jasmonate could partly improve some of these traits. So that spraying with 1 mM methyl jasmonate cause to increase 6.01% inflorescence length and cause to decrease lead amount of the eave 96.56, 79.31 and 99.20%, respectively and hazardous index, however, at o.5 mM methyl jasmonate cause to increase the number of branches and aerial fresh weight, 27.66 and 9.84%, respectively. Therefore, it seems that application of methyl jasmnate on stress conditions could improve partly the traits and so in some cases 1 mM methyl jasmonate concentration cause to decrease some morphological traits. Therefore, application of o.5 mM methyl jasmonate on lead stress is recommendable.
Keywords: Dry weight of aerial parts, Fresh weight of aerial parts, Growth regulator, Hazardous index, Lead toxicity -
بالا بودن نیاز گیاه به آب و فسفر از یک سو و محدود بودن منابع آبی کشور و نامساعد بودن شرایط جذب فسفر در خاک (از جمله pH بالا و میزان ماده آلی بسیار کم) از سوی دیگر، به مصرف بهینه آب و کود فسفر در این منطقه اهمیت ویژه ای می بخشد. این تحقیق با هدف بررسی اثر اسید هیومیک و کود فسفر بر سیستم ریشه ای، ماده خشک گیاهی و در نهایت کارایی مصرف آب اجرا گردید. این آزمایش گلخانه ای به صورت طرح فاکتوریل بر پایه طرح کامل تصادفی با تیمارهای اصلی سطوح مختلف فسفر (صفر، 125 و 250 کیلوگرم در هکتار) و اسید هومیک (غوطه ورسازی قلمه در محلول های 0، 3/0 و 5/0 درصد) در دو زمان برداشت (45 و 90 روز پس از کشت) با سه تکرار، در جنوب استان خوزستان اجرا گردید. در این تحقیق طول و وزن خشک ریشه، ارتفاع و وزن خشک بوته اندازه گیری و در نهایت کارایی مصرف آب برای هر تیمار تعیین شد. نتایج نشان داد که مصرف اسید هومیک و کود فسفر، طول و وزن ریشه را بهبود داده و با تاثیر بر سیستم ریشه ای، ارتفاع بوته و ماده خشک گیاهی را به طور معنی داری (از 4/3 گرم و 5/26 گرم در تیمار شاهد به ترتیب به 1/10 گرم و 1/ 39 گرم در برداشت اول و دوم) افزایش داد. در نتیجه افزایش ماده خشک گیاهی کارایی مصرف آب نسبت به تیمار شاهد بین 2 تا 3 برابر در برداشت اول و حدود 50 درصد در برداشت دوم، افزایش یافت.
کلید واژگان: طول ریشه، وزن خشک ریشه، ماده خشک گیاهی، ماده آلیSugarcane cultivation has been revived in Khuzestan province of Iran since the 1960s and due to good results, gradually began to grow from north to south of this region. Currently, sugarcane is cultivated in more than 100,000 hectares of the province's land and almost 25% of the country’s demand for sugar is produced in this region. Regarding the very low rainfall and water resources reduction of the country in recent years, the optimal use of irrigation water is very important. Sugarcane fields in Iran due to irrigation problems such as distribution and consumption management, and the lack of continuous and uniform water supply, have high water use per hectare. In other words, the irrigation water use of farms is twice to three times of the real water need of sugarcane. Irrigation water use efficiency or WUE, which can be calculated from the ratio of plant dry matter to water consumption per hectare (Anyia and Herzog, 2004), is a very important criterion that can be of use in evaluating and improving irrigation operations and optimal water consumption. The water use efficiency of sugarcane depends on various factors such as climate, soil characteristics, irrigation management, cane cultivar and plant growth stage.Irrigation water quality, climate change, weeds and soil characteristics (high pH and low organic matter, for example) are the main factors that affect production of sugarcane in Iran. Therefore, the yield of the sugarcane is also far from the potential yield. Sugarcane fields of Khuzestan province are mainly rich in lime percentage and poor in organic matter and phosphorus. Soil pH in this region of the country is also about 8-8.5 and uptake of some elements such as phosphorus, by plants and phosphorus fertilizer efficiency in these soils (alkaline and calcareous soils) are expected to be low (Wang and Wang, 1995). The optimum use of phosphorus fertilizer and water irrigation are essential for the quantitative and qualitative function of sugarcane plants. Due to the very low mobility of phosphorus in soil, its uptake by plants such as sugarcane is affected by the number of soil and plant factors (especially plant root characteristics). Changes in these factors can lead to reduction or increase of P uptake by the crop.Because of the role of organic compounds in improvement of mobility and phosphorus uptake, the use of organic maters has been considered in several researches. Organic compounds can play a direct and indirect role in plant factors and in phosphorous uptake improvement, yield increase and finally water use efficiency improvement.
Keywords: Dry plant matter, Organic matter, Root Length, Root Weigh -
سابقه و هدف
با توجه به رشد جمعیت و تولید روز افزون ضایعات (پسماند) شهری، مخاطرات زیست محیطی این ضایعات یکی از مهمترین چالش های امروزی اکثر شهرهاست که مطمین ترین راه پیشگیری از انباشته شدن این مواد، افزودن آن به زمین های کشاورزی است. این امر بخصوص در کشورهایی با آب و هوای خشک بدلیل کمبود مواد آلی خاک بیشتر مورد توجه می باشد. با توجه به مصرف سرانه سبزیجات در کشور و استفاده از لجن فاضلاب به عنوان بارور کننده خاک ممکن است خطر آلودگی خاک ناشی از حضور فلزات سنگین در خاک و گیاه سلامت انسان و موجودات را تهدید کند بر همین اساس لازم شد تا مطالعات و بررسی هایی در زمینه سنجش اثر کاربرد سطوح مختلف لجن فاضلاب بر غلظت عناصر روی، کادمیم، سرب و مس در ریشه و اندام هوایی گیاه ریحان و تربچه که جز سبزیجات پر مصرف مردم هستند، بررسی شود. مواد و
روشبه منظور بررسی تاثیر سطوح مختلف لجن فاضلاب شهری تصفیه خانه التیمور مشهد بر غلظت عناصر سنگین کادمیم، مس، سرب و روی در اندام هوایی و زیرزمینی دو گیاه تربچه (Raphanus sativus) ریحان (Ocimum basilicum) آزمایشی گلدانی در گلخانه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد انجام شد. این پژوهش در قالب طرح کاملا تصادفی با 5 تیمار شامل سطوح مختلف (0، 10، 20، 40 و 80) تن در هکتار لجن فاضلاب و در 3 تکرار انجام شد. برای تعیین غلظت کل فلزات سنگین در لجن فاضلاب و خاک از روش تیزاب سلطانی استفاده شد و تعیین غلظت فلزات گیاه به روش هضم خشک انجام شد.
یافته ها:
نتایج آزمایش نشان داد که کاربرد سطوح مختلف لجن فاضلاب تاثیر معنی داری (p <0.05) بر غلظت این چهار عنصر در دو گیاه تربچه و ریحان داشت. با افزایش لجن فاضلاب غلظت عناصر در ریشه و اندام هوایی دو گیاه نسبت به شاهد افزایش یافت. افزایش عنصر روی در هر دو گیاه نسبت به دیگر عناصر قابل توجه بود. افزایش غلظت عناصر در دو گیاه روال مشابهی داشتت. این افزایش به ترتیب روی> مس> سرب> کادمیم در ریشه و اندام هوایی بود. همچنین غلظت فلزات در گیاه تربچه نسبت به گیاه ریحان بیشتر مشاهده شد.
نتیجه گیری:
بطور کلی کاربرد سطوح مختلف لجن فاضلاب در خاک باعث تغییراتی در ویژگی های شیمایی خاک از جمله کاهش pHخاک، افزایش هدایت الکتریکی و کربن آلی خاک شد. همچنین در تیمار سطح آخر لجن فاضلاب (L4) دو گیاه دچار سمیت شدند و در کمترین سطح از تیمار لجن فاضلاب، سمیت و آسیبی در گیاهان مشاهده نشد. سمیت عناصر در تیمار سطح یک لجن فاضلاب (L1) در این گیاهان مشاهده نشد ولی به نظر می رسد کاربرد مداوم سطح 10 تن در هکتار لجن در خاک باید محتاطانه و با پایش مستمر انجام شود. اما با توجه به نتایج این مطالعه، کاربرد کمترین سطح لجن فاضلاب نیز باید با دقت و پایش مستمر انجام شود.
کلید واژگان: لجن فاضلاب، عناصر سنگین، سبزیجاتBackground and ObjectivesAccording to the population growth and increasing production of urban waste, environmental hazards of these wastes are on of the most important challenges in most cities that the safest way to prevent them from accumulating is to add them to the agriculture lands. This case is especially considered in countries with dry climates because of lacking organic matter in soils. Due to the high consumption of vegetables in the country and the use of sewage sludge as soil fertilizer, the risk of soil pollution for the peresence of heavy metals in soil and plant may threaten human and creature health. Consequently, studies need to be conducted to evaluate the effect of different levels of sewage sludge on of zinc (Zn), cupper (Cu), cadmium (Cd) and lead (Pb) concentration in root and shoot of radish (Raphanus sativus) and and basil (Ocimum basilicum) vegetables.
Materials and MethodsThis study aims to investigate the effect of domestic sewage sludge on concentration of zinc (Zn), cupper (Cu), cadmium (Cd) and lead (Pb) in radish (Raphanus sativus) and and basil (Ocimum basilicum) vegetables. A pot experiment in greenhouse was conducted at Ferdowsi University of Mashhad, Faculty of Agriculture, in 2018. The experiment was performed in a completely randomized design with three replications. Sewage sludge was consumed at five levels (0, 10, 20, 40, 80 t ha-1) during plant growth. Available form of heavy metals in soil samples was extracted by DTPA 0.005 M solution. total concentration of heavy metals in sewage sludge and soil measured by Aqua regia method and concentration of plant metals measured by dry digestion method.
ResultThe results indicated that the use of the sewage sludge in different treatments levels had significant impact (p < 0.05) on the concentration on of these heavy metals in the two plants studied. increase of sewage sludge enhanced metals concentration in shoot and root rather than control plant. particularly for Zn, in root and shoot in both plants. Increase in concentration metals in the two plants were followed Zn> Cu> Pb> Cd in both roots and shoots, The metals uptake in radish was drastically higher than basil. the value of all the metals at 10 t sludge per ha were lower than permissible concentration and at 80 t per ha were higher than permissible concentratoin for all of them.
Conclusionin general, application of different levels of sewage sludge in soil caused changes in soil chemical properties including decrease of soil pH, increase of electrical conductivity, and soil organic carbon. Also, in the treatment of last level of sewage sludge, two plants were toxic and in the lowest level of treatment of sewge sludge, no toxicity and damage were observed in the plants. However, continuously application of the sludge at 10 t per ha did not plluted the plants, should be recommended cautiously As the results of the study indicate, application of the lowest level of sewage sludge should also be performed with constant precision and monitoring.
Keywords: Sewage sludge, Pollution, Heavy metals, Vegetables -
سابقه و هدف
آلودگی خاک از مهمترین آلودگی های محیط زیست، می باشد. سرب یکی از فلزات سنگین و آلاینده های مهم زیست بوم خشکی است. استفاده از گیاهان برای رفع آلودگی خاک یا گیاه پالایی، روشی مقرون به صرفه است. امروزه با توجه به افزایش آلودگی منابع خاک و مشکلات ناشی از آن، شناسایی گیاهان مفید در این زمینه ضروری به نظر می رسد. کارآیی گیاه وتیور و کلم زینتی در جذب سرب بررسی و مقایسه نشده است، بنابراین این پژوهش با هدف مقایسه میزان گیاه پالایی سرب توسط دو گیاه وتیور و کلم زینتی و معرفی گونه بهتر در این زمینه انجام شد.
مواد و روش ها:
آزمایش در قالب طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل در شرایط گلخانه به اجرا درآمد. تیمارها شامل دو نوع گیاه وتیور (Vetiveria zizanioides) و کلم زینتی (Brassica oleraceae) و سه سطح آلودگی خاک به سرب شامل 50، 250 و 500 میلی گرم در کیلوگرم از منبع نیترات سرب، در سه تکرار بودند. پس از اندازه گیری سرب انباشته شده در خاک به روش DTPA ، سرب ریشه و اندام هوایی گیاهان، فاکتور انتقال (انتقال از ریشه به اندام هوایی) و فاکتور تجمع زیستی ریشه (انتقال از خاک به ریشه) نیز اندازه گیری شدند. تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از نرم افزار JMP و مقایسه میانگین ها با روش LSD انجام شد.
یافته ها:
نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد در ریشه و خاک تاثیر نوع گیاه، سطوح آلودگی خاک و اثر متقابل این دو عامل بر میزان انباشت سرب در سطح یک درصد و در اندام هوایی تاثیر نوع گیاه و سطوح آلودگی خاک در سطح پنج درصد و اثر متقابل این دو عامل در سطح یک درصد معنی دار بود. بیشترین انباشت سرب در ریشه و اندام هوایی در تیمار وتیور با سطح آلودگی 250 میلی-گرم سرب بر کیلوگرم خاک اتفاق افتاد و بیشترین انباشت سرب خاک مربوط به تیمار کلم زینتی با سطح 500 میلی گرم سرب بر کیلوگرم خاک بود. وتیور در مقایسه با کلم زینتی میزان سرب را در ریشه و اندام هوایی خود به ترتیب 5/3 و 2/1 برابر بیشتر تجمع نمود و انباشت سرب در ریشه وتیور 4 برابر اندام هوایی این گیاه و در ریشه کلم زینتی 5/1 برابر اندام هوایی آن بود. در تمام سطوح آلودگی، فاکتور انتقال در هر دو گیاه ، کمتر از یک و فاکتور تجمع زیستی ریشه وتیور از کلم زینتی بیشتر بود.
نتیجه گیری:
با وجود توانایی هر دو گیاه در انباشت سرب در ریشه و اندام هوایی خود، وتیور عملکرد بهتری در جذب سرب و کاهش غلظت سرب خاک داشت بنابراین کاربرد آن برای اهداف گیاه پالایی توصیه می شود.
کلید واژگان: آلودگی خاک، فاکتور انتقال، گیاه پالاییBackground and ObjectivesSoil contamination is one of the most important pollutants in the environment. Lead (Pb) is one of the heavy metals and important pollutant in arid ecosystem. The use of plants to remove contaminated soil or Phytoremediation is an economical method. Todays due to increasing the pullution of soil sources and resultant problems, identification the resistant plant species against soil pollution is essential. Effeciency of Vetiver and Brassica to Pb uptake has not studied and compared, therefore, this study was carried out in order to compare the Phytoremediation capacity of Pb by two plants i.e. Vetiveria zizanioides and Brassica oleraceae, and to indentify the better specie for this purpose.
Materials and MethodsA completely randomized design with factorial arrangement in greenhouse conditions was carried out. Treatments included two types of plants (Vetiveria zizanioides and Brassica oleraceae) and three rates of Pb contamination in soil (50, 250 and 500 mg / kg prepared from lead nitrate) in three replicates. After measuring the amount of Pb in soil by DTPA, the concentration of Pb in root and shoot of plants, Translocation factor (translocation from roots to shoots) and Bio-accumulation factor (translocation from soil to roots) were measured, too. Data analysis was performed using JMP software and comparison of means by LSD method.
ResultsThe results of analysis of variance showed that the effect of plant type, soil contamination rates and their interaction on accumulation content of lead in root and soil were Significant at p < 0.01, while the effect of soil contamination rate on the shoots of plant was Significant at p < 0.05. The highest accumulation contents of lead in roots and shoots were found in Vetiver plant containing 250 mg / kg of soil pollution rate treatment. Also, the highest amount of Pb accumulation in soil was related to Brassica containing 500 mg/kg of soil treatment. Vetiver in root and shoots accumulated Pb 3.5 and 2.1 times more than Brassica, respectively. In addition, the accumulation content of Pb in the roots of Vetiver was 4 times higher than its shoots, while the concentration of Pb in roots of Brassica was 1.5 times greater than its shoots. Translocation factor in both plant was less than 1, while bio-accumulation factor of Vetiver was greater than that of Brassica in all Pollution rates.
ConclusionDespite the ability of both plants to accumulate lead in their roots and shoots, Vetiver had the better performance in lead uptake from soil and reduced lead amount in soil, so its application is recommended for Phytoremediation purposes.
Keywords: Soil contamination, Translocation factor, Phytoremediation -
آزمایش حاضر با هدف بررسی تاثیر نانوهیدروکسی آپاتیت (nHAP) بر برخی شاخص های زیستی خاک و فراهمی کادمیم در یک خاک آهکی آلوده طراحی شد. این پژوهش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار اجرا گردید. تیمارهای آزمایش شامل دو سطح کادمیم (صفر و 40 میلی گرم بر کیلوگرم خاک)، دو سطح nHAP (صفر و 1 درصد وزنی خاک) و دو زمان انکوباسیون (14 و 28 روز) بودند. نمک کلرید کادمیم بصورت محلول در سطح خاک بطور یکنواخت پاشیده شد و یک ماه زمان تعادل به خاک داده شد، سپس nHAP در مقادیر صفر و یک درصد وزنی به خاک اضافه گردید. فعالیت آنزیم های اوره آز، دهیدروژناز و فسفاتاز قلیایی و همچنین تنفس پایه به همراه کادمیم زیست فراهم پس از 14 و 28 روز از اضافه شدن nHAP به خاک مورد اندازه گیری قرار گرفتند. کادمیم زیست فراهم در این آزمایش با عصاره گیر DTPA استخراج شد. نتایج نشان داد که کاربرد nHAP در خاک آلوده، کادمیم زیست فراهم را 3/2 درصد کاهش داد، فعالیت آنزیم اوره آز را 98 درصد افزایش داد اما بر فعالیت آنزیم فسفاتاز قلیایی، دهیدروژناز و تنفس پایه بی تاثیر بود. بررسی شاخص های زیستی در خاک آلوده در زمان های 14و 28 روز نشان داد که با گذشت زمان فعالیت آنزیم فسفاتاز روندی صعودی و فعالیت آنزیم های اوره آز و دهیدروژناز روندی نزولی داشت، اما فعالیت آنزیم فسفاتاز و میزان تنفس پایه تغییر معنی داری پیدا نکرد. همچنین در این مطالعه مشخص شد که گذشت زمان موجب کاهش 7/10 درصدی کادمیم زیست فراهم شد. با توجه به نتایج به دست آمده می توان بیان داشت که nHAP بر شاخص های زیستی خاک اثری متفاوت داشت اما بر کادمیم زیست فراهم اثر کاهشی داشت اگرچه مقدار آن قابل ملاحظه نبود.
کلید واژگان: فعالیت آنزیمی، فلز سنگین، ماده اصلاحی، نانوذراتThe present study was designed to investigate the effect of Nano hydroxyapatite (nHAP) on some soil bioindicators and availability of cadmium in a polluted calcareous soil. This research was carried out in a factorial arrangement based on completely randomized design with three replications. Treatments included two levels of Cd (0 and 40 mg kg-1 soil), two levels of nHAP (0 and 1%) and two incubation times (14 and 28 days). The cadmium chloride solution was uniformly sprayed on the soil surface and equilibrated for a month, then nHAP was added to the soil at 0 and 1 w/w %. The activity of urease, dehydrogenase, and alkaline phosphatase enzymes, basal respiration and bioavilable Cd were measured after 14 and 28 days. Bioavilable Cd was extracted by DTPA. The results showed that the addition of nHAP in the Cd contaminated soil decreased bioavailable Cd by 2.3%, increased the activity of urease enzyme by 98% while had no effect on the activity of phosphatase, dehydrogenase and basal respiration. Investigation of changes of bioindicators in 14 and 28 days incubation in Cd contaminated soil showed that the activity of urease and dehydrogenase enzyme had a declining trend but the activity of phosphatase enzyme and basal respiration did not significantly change. It was also found that bioavailable Cd decreased with incubation time by 10.7%. In general, it may be concluded that nHAP influenced biological index in the calcareous soil differently, but it caused reduction effect on bioavailable cadmium in soil, although this reduction was not considerable.
Keywords: Amendment, Enzymatic activity, heavy metal, Nano particle -
-
آسنفتن، یکی از اجزای طبیعی نفت خام و ترکیبی مقاوم در برابر تجزیه و سرطانزا است. زیست پالایی که تکنیک استفاده از ریزجانداران زنده جهت تجزیه و معدنی کردن آلاینده ها است، برای حذف آلودگی های مقاوم محیطی نظیر آسنفتن استفاده می شود. تجزیه کامل هیدروکربن ها نتیجه فعالیت ترکیبی از گونه های مختلف ریزجانداران بوده که به عنوان کنسرسیوم شناخته می شود. از سوی دیگر، حلالیت کم آلاینده های نفتی عامل محدود کننده زیست پالایی است. به همین دلیل اخیرا استفاده از کنسرسیوم های باکتریایی تولید کننده بیوسورفاکتانت، جهت افزایش دسترسی زیستی آلاینده های نفتی، در فرآیند زیست پالایی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در مطالعه حاضر، با استفاده از غنی سازی خاک آلوده به مشتقات نفتی، باکتری های تجزیه کننده آسنفتن جداسازی و سپس با بررسی میزان کشش سطحی محیط حاوی جدایه ها، انواع جدایه های باکتریایی مولد بیوسورفاکتانت غربال شدند. پس از شناسایی جدایه ها، تجزیه آسنفتن توسط جدایه های منفرد انتخابی، کنسرسیوم آن ها و بیوسورفاکتا نت های استخراج شده از جدایه ها در دو محیط کشت و خاک بررسی شد. نتایج نشان داد که دو جدایه AP3 و BM1 علاوه بر توانایی تجزیه آسنفتن، مولد بیوسورفاکتانت بوده و به ترتیب 2/72 و 54% و کنسرسیوم حاصل از آن ها نیز 100% از آلاینده را در محیط محلول تجزیه می کنند. بیوسورفاکتانت استخراج شده از جدایه AP3 در تجزیه آسنفتن موثرتر از بیوسورفاکتانت حاصل از جدایه BM1 عمل کرد. میزان تجزیه آسنفتن در خاک توسط جدایه AP3 و کنسرسیوم به ترتیب 7/64 و 7/75% بوده و استفاده از بیوسورفاکتانت AP3 به همراه کنسرسیوم نیز موجب تجزیه کامل آسنفتن شد. شناسایی جدایه ها نشان داد که AP3 به میزان 100 درصد با سویه Bacillus velezensis CR-502)T) و جدایهBM1 5/99 درصد با سویهPseudomonas putida ATCC 12633 مطابقت دارد. بنابراین، استفاده از کنسرسیوم و کاربرد بیوسورفاکتانت به همراه آن، در مقایسه با تلقیح جدایه منفرد موجب بهبود تجزیه زیستی آسنفتن شد.
کلید واژگان: آلودگی های نفتی، باسیلوس، زیست پالایی، سودوموناسAcenaphthene, a natural component of crude oil, is a carcinogenic compound and persistent to degradation. Bioremediation, which involves the use of living microorganisms for degradation and mineralization of contaminants, used to remove persistent contaminants such as Acenaphthene. Complete degradation of hydrocarbons is the result of different species activity that is known as a bacterial consortium. On the other hand, the low solubility of oil pollutants is a limiting factor in bioremediation. So, recently biosurfactant-producing bacterial consortia have been considered in the bioremediation to increase the bioavailability of oil contaminants. In the present study, Asenaphthene degrading bacteria were isolated by enriching the oil-contaminated soil and then, the biosurfactant-producing bacteria were screened based on the surface tension of the medium containing the isolates. After bacterial identification, degradation of Acenaphthene by isolates, consortium, and extracted biosurfactants from isolates, were investigated in the aqueous medium and soil. The results showed that both AP3 and BM1 could decompose Acenaphthene and produce biosurfactants. The AP3, BM1, and their consortium degraded 72.2%, 54%, and 100% of pollutants in the aqueous medium, respectively. The effect of biosurfactant extracted from AP3 on the degradation of Acenaphthene was more than the BM1 biosurfactant. Percentage of Acenaphthene degradation in soil by AP3 and consortium was 64.7% and 75.7% respectively, and the use of AP3 biosurfactant with the consortium led to complete degradation. 16S rRNA gene sequences of isolates showed that AP3 100% was compatible with Bacillus velezensis CR-502 (T) and BM1 99.5% was compatible with Pseudomonas putida ATCC 12633. Therefore, the use of a consortium and biosurfactants improve the biodegradation of Acenaphthene compared to inoculation of individual isolates.
Keywords: Bacillus sp, bioremediation, Hydrocarbon contamination, Pseudomonas sp -
سابقه و هدف
بیوفیلم های میکروبی یکی از مهمترین فرم های حیات میکروارگانیسم ها در محیط هستند. هدف از این پژوهش استفاده از بیوفیلم باکتری سودوموناس بومی خاک های ایران به منظور تجزیه فنانترن بود.
مواد و روش هااز بین 63 سودوموناس جداشده از خاک، جدایه باکتریایی با توان بالا در تولید بیوفیلم و تجزیه نفت خام انتخاب و شناسایی شد. سپس تاثیر حامل های معدنی (پومیس خام، پومیس فرآوری شده و پرلیت) و آلی (بیوچار و باگاس) بر تولید بیوفیلم میکروبی بررسی شد و ساختار بیوفیلم ها بوسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی گردید. همچنین تاثیر تیمارهای باکتری سودوموناس آیروجینوزا در دو فرم رشدی پلانکتونی و بیوفیلم بر روی حامل بیوچار بر تولید آنزیم لاکاز و تجزیه فنانترن در محیط مایع بررسی شد.
یافته هاجدایه های خالص سازی شده از نظر تولید بیوفیلم و توان تجزیه نفت خام غربالگری شدند. جدایه B59 (سودوموناس آیروجینوزا) با 56/62% بیشترین درصد تجزیه نفت خام را نشان داد. بیشترین میزان لگاریتم واحد تشکیل کلنی مربوط به بیوفیلم تشکیل شده بر حامل بیوچار و برابر 8/8 و کمترین در حامل پومیس فراوری شده و برابر 9/2 بود. میزان فعالیت آنزیم لاکاز در فرم بیوفیلمی 8/39 و در فرم پلاکتونی1/33 واحد در دقیقه بود. همچنین فرم بیوفیلمی و پلانکتونی به ترتیب موجب تجزیه 17/97% و 37/91 % از فنانترون موجود در محیط شدند.
نتیجه گیرینتایج نشان داد که فرم بیوفیلمی باکتری در مقایسه با فرم پلانکتونی از طریق افزایش معنی دار واحد تشکیل کلنی و تولید بیشتر آنزیم لاکاز، موجب تجزیه بیشتر فنانترون در محیط مایع می گردد.
کلید واژگان: بیوفیلم، سودوموناس آئروجینوزا، فنانترن، بیوچار، لاکازBackground & ObjectivesMicrobial biofilms are one of the most important microorganism’s forms of life in the environment. The aim of this study was to use native Pseudomonas aeruginosa in biofilm form to clean up phenanthrene.
Material & MethodsAmong 63 Pseudomonas isolates from Iranian soil, bacterial isolate with high potency in biofilm formation and crude oil degradation was selected and genetically identified. The effect of inorganic (raw pumice, processed pumice and perlite) and organic (biochar and sugarcanes bagasse) carriers on biofilm formation was investigated. Biofilm structure was studied by scanning electron microscopy. Also, the effects of two growth form (biofilm, planktonic) on biochar carrier on laccase production and phenanthrene degradation in liquid media was investigated.
ResultsPurified Pseudomonas isolates were screened based on biofilm formation and crude oil degradation. B59 (Pseudomonas aeruginosa) with 56.62% showed the highest percentage of crude oil degradation. Highest and lowest CFU belonged to biochar and processed pumice with 8.8 and 2.9 respectively. Laccase activity was measured in biofilm form and planktonic form 39.8 and 33.1 Um-1 respectively. Biofilm form of Pseudomonas aeruginosa led to 97.17% phenanthrene degradation where planktonic form reached 91.37%.
ConclusionResults showed that biofilm form of Pseudomonas aeruginosa compared to planktonic form by significant increase in CFU and laccase activity result in more phenanthrene degradation in liquid media.
Keywords: Biofilm, Pseudomonas aeruginosa, Phenanthrene, Biochar, Laccase -
سابقه و هدف
امروزه استفاده از بیوچار در مدیریت پایدار حاصلخیزی خاک به عنوان یک تفکر راهبردی چند منظوره و سازگار با محیط زیست، توجه بسیاری از محققین را در سطح جهانی به خود معطوف کرده است. با توجه به اثرات بارز و در عین حال متفاوت مشاهده شده از بیوچارهای مختلف در افزایش کربن آلی خاک ، غلظت قابل استفاده برخی عناصر غذایی و رشد گیاه، ضروری است قبل از استفاده گسترده از هر نوع بیوچاری، واکنش گیاه نسبت به آن، مورد بررسی قرار گیرد. در همین راستا در تحقیق حاضر تاثیر مصرف سه نوع بیوچار مختلف و مواد اولیه آن ها، بر فراهمی پتاسیم و رشد گیاه ذرت، مورد مطالعه قرار گرفت.
مواد و روش ها:
این تحقیق به صورت آزمایشگاهی و گلخانه ای در قالب دو طرح کاملا تصادفی انجام شد. تیمارهای آزمایش در هردو بخش گلخانه ای و آزمایشگاهی عبارت بودند از: شاهد(بدون مصرف ماده آلی)، کمپوست زباله شهری، لجن فاضلاب، کود گاوی و بیوچارهای آن ها. در بخش آزمایشگاهی، اثرتیمارها بر پتاسیم قابل استفاده خاک و پارامترهای کمیت -شدت پتاسیم بررسی شد. دربخش گلخانه ای، اثر تیمارها بر رشد گیاه، غلظت و جذب پتاسیم در گیاه مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از نتایج هر دو بخش، ارتباط بین پتاسیم قابل استفاده خاک با پارامترهای کمیت - شدت پتاسیم و روابط بین پارامترهای گیاهی با پتاسیم قابل استفاده خاک مورد بررسی قرار گرفت.
یافته ها:
کود گاوی و بیوچار آن با ایجاد افزایش بیشتری در پارامترهای کمیت-شدت پتاسیم، سبب افزایش پتاسیم قابل استفاده خاک نسبت به شاهد شدند. در حالی که لجن فاضلاب و بیوچار آن با ایجاد افزایش کمتری در پارامترهای کمیت- شدت پتاسیم، پتاسیم قابل استفاده خاک را به مقدار کمتری افزایش دادند. کمپوست زباله شهری و بیوچار آن از لحاظ تاثیر بر پارامترهای کمیت-شدت پتاسیم و ایجاد افزایش در پتاسیم قابل استفاده خاک در بین این دو، قرار داشتند. در مجموع، ترتیب کلی تیمارها از لحاظ افزایش فراهمی پتاسیم، به صورت زیر بود: 1-بیوچار کود گاوی 2-کود گاوی 3- بیوچار کمپوست زباله شهری 4-کمپوست زباله شهری 5-بیوچار لجن فاضلاب و لجن فاضلاب، 6-شاهد. با این حال با توجه به وابستگی رشد گیاه به عوامل متعددی فراتر از پتاسیم قابل استفاده خاک، ترتیب تیمارها در بهبود شرایط رشد گیاه با ترتیب تیمارها در افزایش فراهمی پتاسیم، مطابقت نداشت. ترتیب برتری تیمارها در بهبود شرایط رشد گیاه و افزایش وزن خشک گیاه به صورت زیر استنتاج شد: 1-کودگاوی 2-بیوچار لجن فاضلاب و لجن فاضلاب 3- بیوچار کمپوست زباله شهری 4-بیوچارکودگاوی 5-شاهد وکمپوست زباله شهری.
نتیجه گیری:
با توجه به برتری بیوچار کمپوست زباله شهری نسبت به کمپوست زباله شهری از هر دو جنبه تاثیر بر فراهمی پتاسیم و تاثیر بر وزن خشک گیاه، می توان در شرایط مشابه آزمایش، مصرف بیوچار کمپوست زباله شهری را بر مصرف کمپوست زباله شهری ترجیح داد. با توجه به کاهش رشد گیاه در بیوچار کود گاوی نسبت به کود گاوی و در عین حال برتری بیوچار کود گاوی از لحاظ تاثیر بر فراهمی پتاسیم، و با توجه به خصوصیات آن، به نظر می رسد که در مصرف بیوچار کود گاوی بایستی ملاحظاتی نظیر شوری و موازنه عناصر غذایی با دقت بیشتری مورد توجه قرار گرفته و مدیریت شود. علیرغم تشابه بیوچار لجن فاضلاب با لجن فاضلاب در افزایش رشد گیاه و مقدار پتاسیم قابل استفاده، با توجه به بالاتر بودن ظرفیت بافری بالقوه پتاسیم در این بیوچار و در نتیجه احتمال تداوم بیشتر تامین پتاسیم قابل استفاده توسط آن، می توان در شرایط مشابه آزمایش، مصرف این بیوچار را بر مصرف لجن فاضلاب ترجیح داد.
کلید واژگان: بهسازهای آلی، کود گاوی، کمپوست زباله شهری، لجن فاضلابBackground and objectivesToday, the use of biochar in the sustainable management of soil fertility, has been drawing the attention of the scientists as a multi-purpose and environmentally friendly strategic idea. There are several scientific reports implying the outstanding positive effect of biochar on soil fertility and plant growth. On the contrary, some inconsistent reports have mentioned negative or no effect of biochar. Therefore, it is necessary to investigate the effect of any biochar on the soil and plant before any widespread use of any kind. In the present study, the effect of three different biochar and their raw materials on potassium availability and corn growth was studied.
Materials and methodsThe study was carried out as a two-part-experiment, including laboratory and greenhouse parts. In both parts of the study, treatments included the control (soil without any biochar or its feedstock), Municipal Waste Compost (MWC), Biochar of Municipal Waste Compost (BMWC), Sewage Sludge (SS), Biochar of Sewage Sludge (BSS), Cow Manure (CM), and Biochar of Cow Manure (BCW). In each study, application rates of treatments to the soil, were 1% w/w. In the laboratory part, the effects of the treatments on available-K and parameters of Quantity/Intensity (Q/I) ratio of potassium were investigated. Also the effects of the treatments on plant growth, K-concentration and K-content of corn were investigated in the greenhouse part.
ResultsThe CM and its biochar, highly increased the available-K by highly increasing the potassium-Q/I parameters compared to the control. While the SS and its biochar lightly increased the available-K by lightly increasing the potassium-Q/I parameters. The CMW and its biochar, intermediately increased the available-K by intermediately increasing the potassium-Q/I parameters compared to the control. Treatments could improve could improve the growth, k-concentration and k-content of corn compared to the control, excepting of MWC in the case of the plant growth, and SS and BSS in the case of k-concentration. Totally, the descending order of treatments in terms of increasing K-availability was as the follows: 1-BCM, 2- CM, 3-BMWC, 4-MWC, 5-SS and BSS, 6-control. The descending order of treatments in improving plant growth conditions and increasing dry weight of the plant was as the follows: 1-CM, 2-BSS and SS, 3- BMWC, 4- BCM, 5- Control and MWC.
ConclusionConsidering the superiority of BMWC to MWC, in terms of affecting on K- availability and plant dry weight, BMWC can be preferred to MWC. Considering the superiority of BCM to CM in terms of the effect on K-availability, K- concentration and content of plant compared to the control, meanwhile its decreasing effect on plant growth compared to CM, it seems that some considerations such as salinity and nutritional balance must be carefully considered and managed in the case of BCM application. Despite the similarity of BSS and SS in terms of increasing plant growth, BSS application can be preferred to SS because of the more value of PBCK, and consequently, the more continuously K-supply.
Keywords: Organic amendments, Cow manure, Municipal waste compost -
برای بررسی انتقال نانوذرات در محیط متخلخل، با توجه به محدودیت ابزارهای آزمایشگاهی و دشوار بودن تفسیر نتایج به دست آمده در محیط های متخلخل پیچیده مانند خاک، اغلب از محیط های متخلخل، همانند دانه های شیشه ای، شن، دانه های خالص کوارتز و شن های بستر رودخانه استفاده می شود. در این تحقیق، اثر دبی های مختلف جریان بر انتقال نانوذرات دی اکسید تیتانیم در ستون های خاک دست نخورده بررسی شد. دبی در واحد سطح برابر با هدایت هیدرولیکی اشباع (جریان اشباع)، 9/0، 7/0 و 5/0 برابر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (جریان غیراشباع) توسط پمپ پریستالتیک (BT100-1F) به ستون های خاک اضافه شد. با اندازه گیری منحنی های رخنه مربوط به هر ستون، پارامترهای تبیین کننده انتقال نانوذرات بر مبنای مدل جذب تک مکانی، مدل جذب سینتیک تک مکانی و مدل جذب سینتیک دو مکانی تعیین شدند. نتایج حاکی از آن است که با افزایش نرخ جریان، غلظت نسبی نانوذرات TiO2 (غلظت نانوذرات در خروجی ستون های خاک نسبت به ورودی آن) از 3 درصد به 28 درصد افزایش می یابد. در بین مدل های مورد بررسی، مدل جذب سینتیک دو مکانی علاوه بر لحاظ نمودن مکانیسم حبس فیزیکی که براساس اندازه ذرات و منافذ محیط متخلخل صورت می گیرد، با وارد کردن تابع اشباع شدن سطح ذرات محیط متخلخل با نانوذرات و تابع حبس فیزیکی که تغییرات این مکانیسم با فاصله را لحاظ می کند، بهترین برازش (90 %<R2) را در بین سه مدل به کار گرفته شده برای تخمین میزان انتقال نانوذرات از ستون خاک نشان می دهد.کلید واژگان: جذب، غیراشباع، منحنی رخنه، واجذبDue to limitations of laboratory tools and difficulty in interpreting the results obtained from complex porous media such as soil, artificial porous media such as glass beads, pure sand and quartz and riverbed sand are oftenly used to investigate the transfer of nanoparticles in porous media. In this study, the effect of different flow rates on transfer of titanium dioxide nanoparticles was investigated in the undisturbed soil columns. The flow rate equal to 100, 90, 70 and 50% of the saturated hydraulic conductivity were applied on the soil columns by the peristaltic pump (BT100-1F). By measuring the breakthrough curves for each column, the parameters explaining the transfer of nanoparticles based on a one-site sorption model, one-kinetic site sorption model, and a two-kinetic site sorption model were determined. The results indicate by increasing the flow rate, the reltive concentration of TiO2 nanoparticles (C/Co) in the soil column increases from 3% to 28%. Among the three studied models, the two-kinetic site sorption model which consider the physical straining mechanism based on the particle size and porosity of the porous medium, the function of saturation of the porous media particles with nanoparticles and the physical straining function considering changes of this mechanism with distance, shows the best fit (R2>%90) for estimation of the nanoparticles transfer in the soil column.Keywords: breakthrough curve, Desorption, sorption, unsaturation
-
آنزیم های خاک می توانند به عنوان معیاری برای سنجش وضعیت بیولوژیکی خاک مورد استفاده قرار گیرند و در این میان آنزیم های فسفاتاز (قلیایی و اسیدی) به دلیل نقشی که در تبدیل فسفر آلی به معدنی و بهبود تغذیه گیاه دارند از اهمیت زیادی برخوردار می باشند. در این تحقیق، اثر کاربرد کود فسفر، اسید هومیک و زمان های مختلف برداشت بر آنزیم های فسفاتاز، کربن فعال، فسفر خاک ریزوسفر گیاه نیشکر (فسفر کل و فسفر قابل استفاده) و جذب این عنصر به وسیله گیاه نیشکر در آزمایش گلدانی و در شرایط گلخانه ای، در جنوب غربی ایران بررسی شد. در این آزمایش مصرف سطوح مختلف فسفر (0، 50 و 100 درصد توصیه کودی در منطقه معادل 250 کیلوگرم در هکتار و به صورت سوپرفسفات تریپل)، تیمارهای اسید هومیک (سه سطح غوطه ورسازی قلمه در محلول های 0، 3/0 و 5/0 درصد اسید هومیک و تیمار خاک کاربرد kg ha-110 اسید هومیک) و دو زمان برداشت به صورت آزمایش فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در شرایط عدم مصرف کود فسفر، استفاده از اسید هومیک (بویژه به شکل غوطه ور کردن قلمه) در برداشت اول جذب فسفر توسط گیاه حدود دو برابر و در برداشت دوم تا 30 درصد در مقایسه با تیمار شاهد افزایش داشت. بهبود جذب فسفر در شرایط کمبود فسفر قابل دسترس خاک به دلیل تغییرات در مقدار کربن فعال ناحیه ریزوسفر و نیز تاثیر بر تراکم و فعالیت میکروارگانیسم ها و فعالیت آنزیم هایی مانند فسفاتاز می باشد که قابلیت دسترسی فسفر را در مجاورت ریشه گیاه افزایش می دهند. با افزایش مصرف کود فسفر فعالیت آنزیم فسفاتاز قلیایی نسبت به تیمار شاهد کاهش یافت و به حداقل مقدار اندازه گیری شده (17% کمتر از شاهد) رسید.کلید واژگان: اسیدهومیک، آنزیم فسفاتاز، کربن فعال، کود فسفر، نیشکرSoil enzymes are considered as a measure of soil biological status. Phosphatase enzymes (alkaline and acid) are very important because of their role in converting organic to inorganic phosphorus and improving plant nutrition. Various factors such as organic compounds and phosphate fertilizers affect the activity of these enzymes. In this study, the effect of humic acid and phosphorous (P) fertilizers onsoil rhizosphere phosphatase enzymes, active carbon and P uptake by sugarcane was investigated, conducting a greenhouse pot experiment in south west of Iran. The experiment was performed as a factorial based on complete randomized design, in three levels of P application as triple super phosphate (0, 50% and 100 % of recommended phosphorus application, 250 kg.ha-1, in the region), four humic acid treatments (three immersion levels of setts in 0, 0.3 and 0.5% solution of humic acid as well as application of 30 mg humic acid per kg soil treatment) and two harvesting time (45 and 90 days after planting). The results showed that in non-fertilized treatment, the use of humic acid (especially in the form of cuttings immersion) increased P uptake by about twice at the first harvest and by 30% at the second harvest compared to the control treatment. Improvement of P uptake in the soil with deficit P was due to changes in activated carbon in the rhizosphere and also the impact on density and activity of microorganisms and the activity of enzymes such as phosphatase, which increases the availability of P in the vicinity of the plant root. By increasing the phosphorus application, the activity of the alkaline phodphatase enzyme decreased and reached to the minimum measured value dry soil (17% Less than the control).Keywords: Humic acid, phosphorus fertilizer, sugarcane
-
با توجه به اهمیت افزایش کارایی کود فسفر و بررسی اثرات اسید هومیک در بهبود جذب آن با توجه به خصوصیات مورفولوژیک ریشه و جریان به درون فسفر در گیاه نیشکر، آزمایش گلخانه ای با سطوح مختلف فسفر (0، 50 و 100 درصد توصیه کودی معادل 250 کیلوگرم در هکتار) و اسید هیومیک (سه سطح غوطه ورسازی قلمه در محلول های 0، 3/0 و 5/0 درصد اسید هیومیک) اجرا شد و گیاه نیشکر در دو زمان 45 و 90 روز پس از کشت، برداشت شد. آزمایش به صورت طرح فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی با سه تکرار و با استفاده از 54 گلدان اجرا گردید. در این تحقیق طول ساقه و ریشه، طول تارهای کشنده، ظرفیت تبادل کاتیونی ریشه، جذب و جریان به درون فسفر اندازه گیری شد. بر اساس نتایج بدست آمده با مصرف اسید هیومیک به همراه کود فسفر، خصوصیات گیاهی اندازه گیری شد و جذب فسفر نیز به طور متوسط بیش از 50 درصد بهبود یافت. اما در عین حال روند تغییرات جریان به درون فسفر با جذب فسفر در تیمارهای اسید هومیک و کود فسفر به دلیل افزایش معنی دار طول ریشه منطبق نبود به طوری که این تغییرات رابطه معکوسی با رشد ریشه نشان داد. نتایج این تحقیق نشان داد که مصرف اسید هیومیک به تنهایی و به همراه کود فسفر می تواند با تاثیر بر سیستم ریشه ای و تارهای کشنده، جذب فسفر و در نتیجه ماده خشک گیاهی را افزایش دهد. همچنین کاربرد اسید هیومیک و کود فسفر ضمن افزایش عملکرد محصول، افزایش کارایی مصرف کود فسفر را نیز بهبود بخشید.
کلید واژگان: طول ساقه، طول تارهای کشنده، ظرفیت تبادل کاتیونی ریشه، غلظت فسفر، نیشکرIntroductionSugarcane cultivation has been revived in Khuzestan province of Iran since the 1960s and due to good results, it gradually began to grow from north to south of this region. Currently, sugarcane is cultivated in more than 100,000 hectares of the provinceand almost 25% of the country needs for sugar arebeing produced in this region. Sugarcane fields of Khuzestan province are mainly rich in lime percentage and poor in organic matter and phosphorus. Soil pH in this region of the country also is about 8-8.5 and phosphorus uptake by plants and phosphorus fertilizer efficiency in these soils (alkaline and calcareous soils) are expected to be low. The optimum use of phosphorus fertilizer and proper phosphorus uptake is essential for the quantitative and qualitative function of sugarcane plants. Due to the very low mobility of phosphorus in the soil, its uptake by plants such as sugar cane is affected by number of soil and plant factors (especially plant root characteristics). Changes in these factors can lead to a reduction or increase of P uptake by the crop.
Materials and MethodsBecause of the role of organic compounds in the improvement of mobility and phosphorus uptake, the use of organic material has been considered in many types of research. Organic compounds can play a direct and indirect role in plant factors and in phosphorous uptake improvement. In this regard, a greenhouse pot experiment was conducted in 2016-2017 at Farabi Agro Industry Co, 35 km south of Ahvaz, Iran (48º 36' E, 30º 59' N). This research carried out by using three levels of humic acid (immersion of settes in three concentrations of 0, 0.3 and 0.5% of humic acid) as well as three levels of phosphorus fertilizer (triple super phosphate) 0, 50 % and 100% of the recommended amount in the region (250 kg/ha) in two different harvesting periods (45 and 90 days after planting). The experiment set up as a factorial, based on complete randomized design with three replicates. In this experiment, the effects of different levels of phosphorous fertilizers and humic acid on aerial part (shoot height, shoot dry weight), underground part (root length, root dry weight and root hair length), and also root CEC of sugar cane plant in two harvest times were studied. Finally, uptake and influx of phosphorus in different treatments were investigated.
Results and DiscussionAs the results show, although the range of the changes was different, the use of humic acid could improve almost all of these factors. Shoot height, shoot dry weight in humic acid treatments showed a significant increase in both harvests compared to non-used humic acid treatments and also in phosphorus fertilizer treatments as the fertilizer levels rose. These results show that humic acid can increase the uptake of phosphorus from the soil reservoir (treatments without phosphorus fertilizer) and source of soil and phosphorus fertilizer (phosphorus fertilizer treatments). The underground plant parts have also shown similar results. Root length and root dry weights have also been shown positive results in humic acid treatments. Therefore, an increase in phosphorus uptake in non-use phosphorous fertilizer treatments or phosphorous fertilizer treatments, along with humic acid, relative to non-humic acid treatments could be explained. The humic acid application seems to increase the uptake capacity of phosphorus from soil and fertilizer sources by increasing root length and root dry weight. In addition, the use of humic acid in alkaline soil can increase the solubility of phosphorus in water and therefore the phosphorus uptake by the roots of the plant could be increased. Based on the results, using humic acid due to improved phosphorus fertilizer use efficiency, phosphorous uptake by plant is expected to be increased and hence the fertilizer use would be reduced. Phosphorus influx results had not the same direction with uptake and application of phosphorus fertilizer. P influx results showed an inverse relationship with root length. In other words, phosphorus uptake was more dependent on the root growth.
ConclusionThis study showed that it is possible to use humic acid in the practical form during the cultivating of sugarcane setts, but it seems that further research is needed to examine other important points such as the use of humic acid during plant growth season and other its application forms, such as spraying or application in irrigation water.
Keywords: Cation exchange capacity of the root, Phosphorus concentration, Root hair length, Sugarcane, Shoot height -
کاهش حلالیت آهن در خاک های آهکی منجر به بروز علائم زرد برگی در گیاه می شود. به منظور بررسی پاسخ گیاه یونجه یک ساله به کمبود مستقیم و غیر مستقیم آهن، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد. فاکتورهای آزمایشی شامل سه سطح آهک (صفر، چهار و هشت درصد) و پنج سطح آهن (صفر، 5 و 10 میلی گرم آهن بر کیلوگرم خاک و صفر و 1/2 میکرومولار آهن به صورت محلول پاشی) بود. دو غلظت صفر آهن در روش مصرف خاکی و محلول پاشی آهن به ترتیب به عنوان کنترل خاکی و محلول پاشی درنظر گرفته شد. نتایج نشان داد که افزودن هشت درصد آهک به خاک در تیمارهای کنترل موجب بروز علائم زردبرگی، کاهش غلظت کلروفیل، آهن کل و فعال برگ، پروتئین، محتوای نسبی آب برگ، شاخص پایداری غشا و افزایش غلظت ترکیبات فنولی و فلاونوئیدی برگ نسبت به سطح صفر درصد آهک شد؛ درحالی که کاربرد خاکی و محلول پاشی آهن موجب بهبود علائم زرد برگی، افزایش غلظت کلروفیل، آهن و پروتئین برگ شد که با کاهش معنی دار غلظت ترکیبات فنولیک در هر سه سطح آهک همراه بود. کاربرد محلول پاشی برگی در سه سطح آهک، موجب افزایش در جذب آهن کل و فعال برگ نسبت به دو تیمار مصرف خاکی شد. درحالی که محلول پاشی آهن در دو سطح چهار و هشت درصد آهک، موجب کاهش معنی داری در غلظت ترکیبات فنولیک نسبت به دو تیمار مصرف خاکی شد. بیشترین غلظت کلروفیل برگی در بالاترین سطح آهک، در دو تیمار 10 میلی گرم آهن بر کیلوگرم خاک و محلول پاشی آهن مشاهده شد. با توجه به نتایج حاصل، استفاده از روش محلول پاشی آهن در خاک های آهکی برای کاهش اثرات زرد برگی ناشی از آهک توصیه می شود.
کلید واژگان: ترکیبات فنولی و فلاونوئیدی، زرد برگی، کربنات کلسیم، Fe-EDDHAReducing iron solubility in calcareous soils causes iron chlorosis symptoms in the plant. In order to investigate the response of M. scutellata to direct and indirect iron deficiency, a factorial experiment was conducted in a completely randomized design with three replications. The experimental factors included three levels of lime (0, 4 and 8%) and five levels of Fe (0, 5 and 10 mg Fe Kg soil-1 as soil application and 0 and 2.1 µM Fe as foliar spray). Zero Fe concentrations in soil and foliar Fe fertilization was considered as control-S and control-F treatment, respectively. The results showed that the amendment of 8% CaCO3 in control treatments caused typical Fe deficiency symptoms, including decreases in chlorophyll, total and extractable leaf Fe concentration, protein, leaf relative water content, membrane stability index and increases in leaf total phenolic and flavonoid concentration when compared to 0% lime. The soil and foliar Fe fertilisation led to the improvement of Fe chlorosis, increases in chlorophyll, Fe, protein, and decreases in concentration of phenolic compounds in three levels of lime. The foliar Fe fertilization in three levels of lime increased total and extractable leaf Fe content, compared to two soil Fe treatments, but foliar Fe fertilization (in 4 and 8% of lime) yielded progressively lower leaf phenolic compounds. The highest leaf chl concentration in 8% lime was observed in 10 mg Fe Kg soil-1 and foliar Fe fertilization. The presented data indicate that the use of foliar application of Fe (Fe- EDDHA) is potent to reduce the effects of lime induced chlorosis in plants in calcareous soils.
Keywords: Calcium carbonate, Chlorosis, Fe-EDDHA, Phenolic, Flavonoids Compounds -
طی سال های اخیر استفاده از ریزجانداران خاکزی جهت کاهش اثرات مخرب آلاینده های زیست محیطی همانند نفت و مشتقات آن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. تجزیه پذیری و در نتیجه ماندگاری ترکیبات هیدروکربنی در طبیعت، تحت تاثیر عواملی مختلفی است که مهمترین آن ها شامل شرایط محیطی، فعالیت تجزیه کنندگی ریزجاندارن، نوع آلاینده و میزان دسترسی زیستی آلاینده برای ریزجاندارن می باشد. عوامل فعال سطحی یا سورفاکتانت ها موجب افزایش تحرک و تجزیه زیستی ترکیبات هیدروفوب شده و بنابراین دارای اثر مثبت بر فرآیند زیست پالایی است. از سوی دیگر، علی رغم آن که تجزیه زیستی هیدروکربن های پلی آروماتیک فرآیندی بالقوه و طبیعی است، اما ترکیبات چند جزئی و هیدروکربن هایی با وزن مولکولی بالا، جهت تجزیه به بیش از یک گونه میکروبی کارآمد نیاز دارند. در بررسی حاضر با استفاده از روش های جداسازی و غربالگری، جدایه های توانمند تجزیه کننده آلاینده بنزوپیرن (به عنوان منبع کربنی) و تولید کننده سورفاکتانت زیستی، انتخاب و توانایی جدایه های منفرد و دسته باکتریایی 4 حاصل از آن ها بر میزان تجزیه آلاینده در دو محیط محلول و خاک با هم مقایسه شد. نتایج نشان داد که از میان جدایه های حاصل از مرحله جداسازی، دو جدایه AP3 و BM1 به ترتیب با 43 و 40 درصد کاهش میزان کشش سطحی محیط کشت نسبت به شاهد (فاقد تلقیح جدایه) دارای توانایی تولید سورفاکتانت زیستی بودند. بهینه سازی شرایط تولید سورفاکتانت زیستی حاکی از آن بود که جدایه های یاد شده در دمای 35 درجه سانتی گراد، اسیدیته 7 و در حضور قند گلوکز به عنوان منبع کربنی سهل الوصول بیشترین میزان تولید سورفاکتانت زیستی را نشان داده و در مقایسه با شاهد (دمای 25 درجه سانتی گراد، اسیدیته 6 و قند گلوکز با کشش سطحی 42/56 میلی نیوتن بر متر) کشش سطحی کمتری (81/30 و 52/31 میلی نیوتن بر متر به ترتیب در جدایه های AP3 و BM1) را ایجاد نمودند. تجزیه آلاینده بنزوپیرن در محیط محلول توسط دو جدایه و دسته باکتریایی حاصل از آن نشان داد که بیشترین میزان تجزیه در تیمار تلقیح شده با دسته باکتریایی و در حضور سورفاکتانت زیستی استخراج شده از جدایه AP3 رخ داد. این تیمار سبب تجزیه 3/87 درصد از آلاینده طی دو هفته شد. در حالی که جدایه BM1 با 6/27 درصد تجزیه آلاینده، کمترین اثر را بر تجزیه بنزوپیرن در محیط محلول داشت. مقایسه تجزیه بنزوپیرن در خاک نیز مشخص کرد که تاثیر دسته باکتریایی بیشتر از جدایه AP3 به تنهایی می باشد. بطوری که در انتهای 45 روز، غلظت آلاینده در تیمار حاوی دسته جات و سورفاکتانت زیستی صفر و در تیمار تلقیح شده با جدایه AP3 از 150 میلی گرم بر کیلوگرم به 48 میلی گرم بر کیلوگرم رسید. نتایج نشان داد که بعد از 45 روز، جدایه AP3 آلاینده را به میزان 68 درصد و دسته باکتریایی آلاینده را بطور کامل تجزیه نمودند.
کلید واژگان: بنزوپیرن، تجزیه زیستی، سورفاکتانت زیستی، هیدروکربنIntroductionEnvironmental contamination by crude oil and its various processing products is becoming a common phenomenon which severely damages soil and groundwater resources. Among the constituents of oil waste, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are of environmental concern because of their toxic, mutagenic and/or carcinogenic effects. Bioremediation involves the use of living microorganisms, bacteria or fungi, for detoxification of soil and water organic pollutants by biodegradation, biotransformation, and/or mineralization. Collaboration between different microbes under co-culture conditions such as co-metabolism or antagonism makes the system to perform better than a single microorganism. Total petroleum degradation is a result of a microbial consortium action, which is composed of different species with specific biochemical roles. On the other hand, the majority of components of petroleum products has low solubility in water and tends to bind to soil particles reducing their availability to microorganisms for degradation. This has been well described as a major limitation to the bioremediation of hydrocarbon contamination. The surfactants can be employed to enhance hydrocarbon biodegradation by mobilization, solubilization, or emulsification. Some microorganisms synthesize a wide range of surface-active compounds, generally called biosurfactants, which increases the bioavailability of these compounds. The application of these microbial surfactants in the remediation of hydrocarbons aims to increase their bioavailability or mobilize and remove the contaminants by pseudo-solubilization and emulsification in a treatment process. This work aimed to investigate the impact of the biosurfactant producing consortium on the benzo(a)pyrene biodegradation.
Materials and MethodsFour gasoline contaminated soils were enriched in Bushnell-Hass mineral medium with Benzo(a)pyrene (200 mg/l) for three months at 30°C. After this time, to obtain Benzo(a)pyrene-degrading isolates, 0.1 ml of soil suspensions were plated on BH agar plates containing pollutant. Three colonies with different morphological distinct properties were purified on LB agar plates. The screening of the most potent surfactant strain was assayed quantitatively using measurement of surface tension by the Du Nouy ring method. For increasing the production of biosurfactant, medium conditions including pH (6, 7, 8), temperature (25, 30, 35) and carbon source (glucose, sucrose and ribose) were optimized with fractional factorial based on Taguchi. The capability of the isolates and consortium in hydrocarbon biodegradation was investigated in liquid medium of Bushnell-Hass with 150 ppm of Benzo(a)pyrene, during 14 days. Treatments included inoculation of isolates AP3 and BM1 and their consortium in presence and absence of extracted isolates biosurfactants and control (no isolate and biosurfactant). Based on the results of Benzo(a)pyrene degradation in the liquid medium, AP3 isolate, consortium and biosurfactant extracted from AP3 were selected for soil experiment. Four sets of biodegradation experiments were carried out with soil contaminated by 150 ppm of benzo(a)pyrene for 45 days, as follows: set 1: soil + AP3 isolate; set 2: soil + consortium; set 3: soil + consortium + AP3 biosurfactant and set 4: blank (soil). The residual concentrations of contaminant were extracted on days 15, 30 and 45 by dichloromethane solvent and analyzed using GC-FID.
Results and DiscussionThe results revealed that strains AP3 and BM1 showed a significant potential to produce surface-active agents in the presence of Benzo(a)pyrene as substrate, reducing the surface tension to 43 and 46 mN/m, respectively. Taguchi experimental design method was applied in order to optimize the biosurfactant production by isolates. Results of experiments indicated that the optimum biosurfactant production conditions were found to be temperature of 35º C and pH of 7, and glucose as water soluble carbon source. The produced biosurfactant reduced surface tension to 31/52 mN/m and 30/81 mN/m for BM1 and AP3, respectively. Biodegradation experiments of Benzo(a)pyrene in liquid cultures showed that the overall biodegradation efficiency of the individual isolates after 14 days was lower than consortium. Bacterial consortium enhanced degradation of contaminant to 87.3% (with addition of biosurfactant) compared to 27.6% of removal in presence of BM1 isolate. However, there was no statistically significant change in the degradation rates of contaminant in consortium with addition of AP3 and BM1 surfactant and surfactant free (87.3, 85.6 and 86.8%, respectively). The degradation of Benzo(a)pyrene was significantly enhanced in presence of AP3 biosurfactant at individual BM1 treatments (28.3 and 44.5 to 74.8%). Maximum degradation of Benzo(a)pyrene in contaminated soil was found (100%) in set 3: soil + consortium + AP3 biosurfactant. Based on GC-MS analyses, it degraded around 100% of penzo(a)pyrene, used as the sole carbon and energy source, at an initial concentration of 150 mg L-1, after 45 days of incubation, while alone consortium and isolate were able to remove 86% and 68% of hydrocarbon, respectively. Overall, these results provide evidence that consortium and AP3 biosurfactant could be potential candidates for further bioremediation.
ConclusionThe results revealed that the hydrocarbon removal efficiency of the consortium was higher than single species, and the final removal efficiency for the consortium could be reached in a considerably shorter time. The results suggest that biosurfactant-assisted bioremediation may be a promising practical bioremediation strategy for aged PAH-contaminated soils. It is evident from the results that the consortium alone and its producer species are both capable of promoting biodegradation to a large extent.
Keywords: Benz(a)pyrene Biodegradation, Biodegradation, Biosurfactant, Consortium, Hydrocarbon
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.