تاثیر بیوچار بر برخی ویژگی‌های زیستی و فسفر قابل استفاده در خاک‌های آلوده به کادمیوم

Abstract

سابقه و هدف: فسفر به دلیل تحرک و قایلیت دسترسی کمی که در خاک دارد، عاملی محدودکننده برای رشد گیاهان محسوب می-شود. یکی از راه‌کارهای افزایش قابلیت دسترسی فسفر در خاک، بکاربردن مواد آلی از جمله بیوچار است. بیوچار یک محصول غنی از کربن است که در اثر پیرولیز بقایای آلی در شرایط بدون اکسیژن یا کم اکسیژن حاصل می‌شود. بیوچار علاوه بر افزایش مستقیم غلظت فسفر، می‌تواند با بهبود شرایط فیزیکوشیمیایی، زیستی و آنزیمی خاک بر قابلیت دسترسی فسفر خاک موثر باشد. یکی از مشکلات زیست‌محیطی چند دهه گذشته، آلودگی خاک به فلزات سنگین از جمله کادمیم می‌باشد. کادمیم، فعالیت و تنوع جامعه میکروبی خاک را دگرگون ساخته و با کاهش فعالیت آنزیم‌های موثر در چرخه عناصر، عملکرد خاک را کاهش می‌دهد. مواد آلی از جمله بیوچار در خاک آلوده می‌توانند قابلیت دسترسی فلزات سنگین را در خاک کاهش داده و ویژگی‌های زیستی خاک را بهبود بخشند. چنین فرض می‌شود که با کاربرد بیوچار در یک خاک آلوده به فلز سنگین، فراهمی فسفر در خاک نه تنها به صورت مستقیم بلکه به صورت غیر مستقیم از طریق بهبود فعالیت زیستی و آنزیمی خاک متأثر می‌شود و این موضوع به نوع بیوچار و خاک بستگی دارد. بنابراین پژوهش حاضر با هدف بررسی برهمکنش بیوچار (کود گاوی و کاه گندم) و کادمیم بر تنفس میکروبی، فعالیت آنزیم‌های فسفاتاز اسیدی و قلیایی و فسفر قابل دسترس در دو خاک با ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی متفاوت انجام گرفت. مواد و روش‌ها: آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در 3 تکرار انجام شد. فاکتورهای آزمایشی شامل 4 سطح آلودگی کادمیم (0، 5، 10 و20 میلی گرم بر کیلوگرم)، 3 سطح بیوچار (شاهد، بیوچار کاه گندم و بیوچار کودگاوی) و 2 نوع خاک بودند. بدین منظور، دو نمونه‌ خاک با ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی متفاوت (کرک سفلا و مرکز تحقیقات) با مقادیر مختلف کادمیم از منبع کلرید کادمیم آلوده و سپس با مقدار 5/2 درصد از دو نوع بیوچار تیمار و در دو زمان 14 و 90 روز در دمای آزمایشگاه و رطوبت 70 درصد ظرفیت زراعی انکوباسیون شدند. در انتهای هر دوره انکوباسیون، کادمیم و فسفر قابل دسترس، تنفس میکروبی و فعالیت فسفاتاز اسیدی و قلیایی در نمونه‌های خاک اندازه‌گیری شدند. یافته‌ها: کاربرد بیوچار کود گاوی و کاه گندم در خاک، کادمیوم قابل دسترس را به ترتیب به میزان 73-7/83 و 78-64 درصد نسبت به خاک شاهد بدون بیوچار کاهش دادند. در همه سطوح آلودگی کادمیم، مقدار کادمیوم قابل دسترس در خاک مرکز تحقیقات با بافت لوم شنی بیشتر از خاک کرک سفلا با بافت رسی بود. هچنین کادمیم در غلظت‌های بالاتر باعث کاهش بیشتر تنفس میکروبی و فعالیت آنزیم‌ها در خاک مرکز تحقیقات (64-31 درصد) نسبت به خاک کرک سفلا (5/35-5/21 درصد) شد. کاهش تنفس میکروبی و فعالیت آنزیم‌ها در اثر آلودگی کادمیوم در خاک بدون بیوچار (5/41-10 درصد) بیشتر از خاک دارای بیوچار کاه گندم (8/39-5 درصد) و کود گاوی (9/37-8/0 درصد) بود. نتایج همچنین نشان داد که فسفر قابل دسترس با افزودن بیوچار به خاک افزایش و با افزایش غلظت کادمیوم کاهش یافت؛ به طوری‌که بیشترین مقدار فسفر قابل دسترس در خاک بدون آلودگی کادمیم و دارای بیوچار کود گاوی مشاهده شد. همبستگی مثبت و معنی‌داری بین فسفر قابل دسترس با تنفس میکروبی (658/0-385/0 =r)، فعالیت فسفاتاز قلیایی (879/0-764/0 =r) و اسیدی (883/0-761/0 =r) بدست آمد که حاکی از آن بود که فعالیت میکروبی و آنزیم‌های موثر بر چرخه فسفر نقش بسزایی در قابلیت دسترسی فسفر خاک داشته‌اند. نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که کاربرد بیوچار در خاک‌های آلوده به کادمیم می‌تواند با کاهش قابلیت دسترسی کادمیوم و افزایش فعالیت زیستی و فسفاتازهای قلیایی و اسیدی، زیست فراهمی فسفر را در خاک افزایش دهد. نوع بیوچار و خاک در این موضوع تأثیر‌گذار می‌باشد.

Keywords

• فعالیت زیستی
• عناصر مغذی
• زغال زیستی
• فلز سنگین