سنتز سبز و مشخصه یابی کود نانو کربن دات آهن و مطالعه انکوباسیونی آن در یک خاک آهکی

بارزترین مشکلات خاک های آهکی کمبود آهن است. نانو کودها گزینه مناسبی برای رفع نیاز گیاه با کارایی بالا هستند. هدف از این مطالعه سنتز سبز کود نانو کربن دات آهن به دو صورت بدون پوشش و پوشش دهی شده با پلیمر پلی لاکتیک اسید و مطالعه انکوباسیونی این کودها در یک دوره یک ماهه در خاک آهکی بود.

مواد و روش ‎ها: 

سنتز سبز نمونه نانو کربن دات آهن با استفاده از آب لیمو (به عنوان پایه کربنی کود) و کود سولفات آهن هفت آبه به روش هیدروترمال صورت گرفت. نمونه نانو کربن دات آهن سنتز شده به وسیله پلیمر پلی لاکتیک اسید پوشش دهی شد و نمونه های آزمایشی پس از سنتز جهت تایید بارگذاری آهن روی نمونه کربن دات و همچنین تایید پوشش دهی موفق کود نانو کربن دات آهن سنتز شده به وسیله دستگاه های UV، XRD،Fluorescent Spectrophotometric، TEM، FESEM، EDAX، FTIR، DLS و ZetaPotential مشخصه یابی شدند. به منظور بررسی اثر نانو کربن دات آهن سنتز شده بر فراهمی آهن دریک خاک آهکی، آزمایش انکوباسیونی در دمای 1± 22 درجه سلسیوس و رطوبت ظرفیت زراعی به صورت طرح کاملا تصادفی در 3 تکرار انجام شد. تیمارها شامل شاهد (بدون کاربرد نانو کربن دات)، سولفات آهن، سکوسترین (تجاری) و نانو کربن دات آهن سنتز شده بارگیری شده با آهن (به صورت دو تیمار جدا بدون پوشش و با پوشش با پلیمر پلیلاکتیک اسید) در سطوح 5، 10 و 20 میلی گرم آهن در کیلوگرم خاک (در مجموع 9 تیمار با 3 تکرار) بودند. در پایان دوره انکوباسیون (720 ساعت)، میزان آهن قابل عصاره گیری خاک با DTPA تعیین شد. همچنین به منظور بررسی روند تغییرات آهن قابل استخراج خاک با DTPA با زمان، مقادیر آهن عصاره گیری شده در خاک با DTPA در سه زمان 3 ، 360 و 720 ساعت در تیمارهای شاهد بدون کود، تیمار 5 میلی گرم در کیلوگرم خاک آهن خالص از منابع مختلف آهن (سولفات آهن، سکوسترین، نانو کربن دات بدون پوشش، نانو کربن دات پوشش دار) با همدیگر مقایسه شدند.

یافته‏ ها: 

بارگذاری موفق آهن روی سطح نانو کربن دات های آهن بدون پوشش و پوشش دهی شده با پلیمر پلی لاکتیک اسید توسط دستگاه های XRD، UV-VIS، FTIR و میکروسکوب های الکترونی روبشی وعبوری تایید شدند. میزان آهن کل در نمونه بدون پوشش معادل 98/4 درصد و در نمونه پوشش دهی شده با پلی لاکتیک اسید معادل 1 درصد بود. نتایج حاصل از انکوباسیون نشان داد که در مدت زمان یک ماه آهن قابل عصاره گیری در خاک با DTPA در سطح یک درصد افزایش معنی داری داشت. بیشترین غلظت آهن در خاک در پایان 720 ساعت (30 روز) مربوط به نمونه پوشش دهی شده نانو کربن دات آهن با پلیمر پلی لاکتیک اسید (Fe-CD-Coated) با غلظت آهن 20 میلی گرم بر کیلوگرم برابر با 58/9 میلی گرم بر کیلوگرم بود. همچنین با بررسی روند تغییرات آزاد سازی آهن در تیمارهای با غلظت 5 میلی گرم بر کیلوگرم در سه بازه زمانی 3، 360 و 720 ساعت مشاهده شد که تیمار پوشش دهی شده موجب افزایش قابل ملاحظه آهن نسبت به تیمار سکوسترین آهن شد. تیمار سکوسترین آهن بعد از 720 ساعت نسبت به 3 ساعت اولیه حدود 60 درصد افزایش داشت (از 19/5 به 28/8 میلی گرم بر کیلوگرم) در حالی که مقدار آهن عصاره گیری شده با DTPA در تیمار پوشش دهی شده نانو کربن دات آهن در این بازه زمانی حدود 400 درصد افزایش داشت (از36/1 به 63/6 میلی گرم بر کیلوگرم).

با توجه به نتایج پژوهش می توان گفت که در بین تیمارهای آزمایشی با توجه به رها سازی آهسته آهن، نمونه پوشش دهی شده با پلیمر طبیعی و زیست تخریب پذیر پلی لاکتیک با غلظت آهن 20 میلی گرم بر کیلوگرم بیشترین رها سازی آهن را نسبت به سایر تیمارها داشت .