آهن، لجن، فاضلاب، کممصرف، میلیگرم، آهکی

تیمارها تأثیر معنیداری نسبت به شاهد داشت.
گندمکار و همکاران (1382) در یک آزمایش مزرعهای در اصفهان روی اثر باقیمانده شیرابه کمپوست بر برخی خصوصیات خاک دریافتند که اثرات باقیمانده شیرابه باعث افزایش معنیدار ماده آلی خاک، ازت و پتاسیم قابل جذب خاک گردید.
وبر و همکاران (2007) نیز گزارش کردند که کاربرد کودهای آلی، علاوه بر افزایش کربن آلی خاک، سبب افزایش قابل توجه مقادیر قابل جذب برخی عناصر پرمصرف در طول دوره تحقیق (سه سال) شد. در این تحقیق همچنین تغییرات سودمندی در ترکیب مواد هومیکی خاک رخ داد که با افزایش نسبت اسید هومیک به اسید فولویک همراه بود.
همچنین نتایج پژوهشهای محققان نشان داد که با کاربرد لجن، pH خاک کاهش مییابد (برج و همکاران، 1987). واثقی و همکاران (1383) دلایل احتمالی این کاهش را تجزیه مواد آلی موجود در لجن، تولید مواد اسیدی و pH اولیه لجن فاضلاب دانستهاند.
در تحقیقی که در ایالت واشنگتن امریکا انجام شد، پس از استفاده 17 ساله از لجن فاضلاب در جنگل مشاهده شد که کربن، نیتروژن و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک افزایش یافته و pH خاک کاهش یافت، که این امر محدود به افق سطحی (A) بوده است (برالیر و همکاران، 1992).
بولدانتونی و همکاران (2010) گزارش کردند که با افزودن مواد آلی به یک خاک آهکی با بافت لوم شنی، ظرفیت تبادل کاتیونی خاک افزایش یافت.
برون و کتون (2011) گزارش کردند که با افزایش پسماند آلی نظیر کمپوست و لجن فاضلاب، میانگین کربن آلی در عمق صفر تا 15 سانتیمتری به طور معنیداری افزایش یافت.
نتایج مطالعات اورمان و همکاران(2014) نشان داد کاربرد لجن فاضلاب pH خاک را کاهش و هدایت الکتریکی را نسبت به خاک شاهد افزایش داد. نتایج مشابهی توسط سینگ و آگراوال (2007) و لاتار و همکاران (2014) گزارش شده است.
اثر لجن فاضلاب بر خصوصیات زیستی خاک
لجن فاضلاب با دارا بودن مواد آلی فراوان منبعی برای تغذیه و فعالیت ریز موجودات خاک میباشد. اثر لجن فاضلاب بر فعالیت میکروبی و تنفس خاک توسط برخی محققین مورد بررسی قرار گرفته است (سوبا و همکاران، 2011؛ ولنا ماروکا و همکاران، 2007).
رز و همکاران (2006) بیان کردند، کاربرد لجن فاضلاب باعث افزایش دسترسی ریز موجودات به سوبسترا در پی اضافهکردن مواد آلی و همچنین باعث افزایش ترشحات ریشهای میشود که افزایش فعالیت آنزیمی را در پی دارد. در نتایج آنها بالاترین فعالیت آنزیمی در تیمار چهار دوره کاربرد لجن فاضلاب مشاهده شد.
آرجو و موتییرو (2006) تأثیر کمپوست لجن کارخانه نساجی را بر یک خاک اسیدی آهک خورده در برزیل مورد بررسی قرار دادند و گزارش کردند که به کاربردن معادل مقادیر 4/6 و 19 تن در هکتار از لجن مذکور، بعد از دو ماه انکوباسیون، باعث افزایش معنیداری در تعداد باکتریهای خاک شد.
سالک گیلانی و همکاران (1383) با بررسی اثر لجن فاضلاب بر شدت نیتریفیکاسیون و جذب نیتروژن به وسیله گیاه ذرت دریافتند که کاربرد مقادیر مختلف لجن فاضلاب باعث افزایش معدنی شدن نیتروژن و و نیتریفیکاسیون میگردد.
حجتی و همکاران (1385) با بررسی تاثیر لجن فاضلاب بر شاخص بیوماس میکروبی خاک، فعالیتهای آنزیمی و عملکرد گیاه ذرت گزارش نمودند، که با افزایش مقدار و دفعات کوددهی با لجن فاضلاب؛ کربن آلی، نیتروژن کل خاک، فعالیت آنزیم های ال-گلوتامیناز، فسفاتاز قلیایی، بتا-گلوکوزیداز، آریل- سولفاتاز و شاخص بیوماس میکروبی به صورت معنیداری نسبت به تیمار شاهد افزایش یافت.
لجن فاضلاب میتواند حاوی باکتریهای بیماریزا و پروتوزوآها باشد که منشاء بیماریهای خطرناک برای انسانها، حیوانات و گیاهان هستند. با این وجود، گزارشها بیانگر آن است که موجودات پاتوژن و پارازیتهای موجود در لجن و همچنین سمیت ناشی از فلزات سنگین موجود در آن میتوانند قبل از مصرف لجن در مزارع با انجام اقدامات اختصاصی بر روی آن، مثل کمپوست کردن، روشهای شیمیایی و تصفیه زیستی به طور مطمئنی کاهش پیدا کنند (گوپتا، 2004؛ کارل و همکاران، 2002).
اثر لجن فاضلاب بر عناصر کممصرف و فلزات سنگین در خاک
در میان عناصرغذایی مورد نیاز گیاه، عناصر کممصرف هر چند در مقادیر کم مورد نیاز میباشند، اما فقدان آنها میتواند مسائل جدی در تولید محصول و سلامتی انسانها و حیوانات ایجاد کند (گوپتا و همکاران، 2008). معمولاً خاکها شامل مقادیر کافی از عناصر کممصرف مطابق نیاز گیاه میباشند، اما در برخی مناطق کمبود عناصر کممصرف اتفاق میافتد که میتواند عملکرد محصولات را کاهش دهد (لوکاس و کنزک، 1973).
امروزه توجه کشاورزان و متخصصین علوم کشاورزی به اهمیت و نقش عناصر کم مصرف روز به روز بیشتر میشود. علت اصلی این توجه پیدایش مسایل جدیدی است که در نتیجه برداشت روز افزون از این عناصر و عدم برگشت آنها به خاک میباشد. میزان برداشت عناصر غذایی به خصوص عناصر کممصرف به علت برداشت بیشتر و افزونتر از خاک که در نتیجه کاشت ارقام اصلاح شده، مصرف کودهای شیمیایی و مدیریت بهتر حاصل شده بسیار زیاد بوده و با پیشرفت بیشتر در امور مختلف مرتبط با کشاورزی، روند از دست دادن عناصر کممصرف خاک بیشتر خواهد شد. میزان مصرف عناصر کممصرف در کشورهای با کشاورزی پیشرفته، حدود 2 الی 4 درصد کل کود مصرفی است. این مقدار در کشور ما ناچیز وحدود دو گرم برای هر تن است. به عبارت دیگر مصرف سالانه کود شیمیایی در ایران حدود 5/2 میلیون تن است و 3 درصد آن 75000 تن خواهد بود که این مصرف در حال حاضر در کشور به 200 تن در سال نیز نمی رسد. به طور کلی در خاکهای آهکی در مقایسه با خاکهای اسیدی، کمبود عناصر کممصرف بیشتر مطرح است (شاهویی، 1385؛ ملکوتی،1379؛ محمودی و حکیمیان، 1380).
در سالهای اخیر کاربرد لجن فاضلاب در خاکهای کشاورزی، از یک طرف به عنوان یک کود آلی ارزان قیمت و سرشار ار عناصر غذایی مختلف و از طرف دیگر به عنوان یک روش ایمن برای دفن پسماند حاصل از تصفیه فاضلابهای شهری مورد توجه قرار گرفته است (جمیل و همکاران، 2006؛ هاولین و همکاران، 2006؛ سینگ و آگراوال، 2008). گرچه استفاده از لجن فاضلاب منبع عناصر کممصرف و برخی عناصر پرمصرف می باشد، اما استفاده زیاد از ‌آن، امکان ایجاد غلظتهای سمی از عناصر در خاک را افزایش داده و سبب تجمع عناصر سنگین در خاک میشود (اسلون و همکاران، 1998). همچنین کاربرد لجن فاضلاب در کشاورزی می تواند باعث آلودگی خاک، سمیت گیاهان و تجمع عناصر کمیاب در زنجیره غذایی شود. میزان سمیت این عناصر به عواملی چون خصوصیات خاک، گونه گیاه، نوع لجن، واکنش بین لجن و خاک، تأثیر شکلهای شیمیایی یک فلز قابل دسترس برای گیاه و غلظت عناصر در محصولات وابسته است. فاکتورهای فوق جذب و غلظت عناصر در محصولات را تغییر می دهد (کلی و همکاران، 1984).
برای پیشگیری از جذب بیش از حد فلزات سنگین توسط گیاه، آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا، اتحادیه اروپا و نیز سازمان حفاظت محیط زیست و بهداشت جهانی قوانینی وضع کردهاند که مقدار لجن فاضلاب مورد استفاده باید بر پایه فلزهای سنگین و دیگر آلایندههای آن باشد (مک براید، 2003). بنابراین پیش از توصیه کاربرد لجن فاضلاب لازم است که حد آستانه سمیت برای هر فلز بسته به نوع خاک و شرایط محیطی مکان کاربرد لجن تعیین گردد (واثقی و همکاران، 2001).
جدول 1-2- محدوده غلظت و پراکندگی عناصر پرمصرف، کممصرف و فلزات سنگین موجود در لجن فاضلاب شهری نقاط مختلف دنیا (لیندسوی و همکاران، 1978)
عنصر محدوده (درصد) عنصر محدوده µg/g
کربن ‌آلی 39-18 منگنز 7100-58
ازت کل 6/11-5/0 بُر 760-12
فسفر 3/14-5/0 کبالت 18-3
گوگرد 5/1-8/0 سرب 19730-58
پتاسیم 64/2-02/0 روی 27800-108
سدیم 19/2-01/0 مس 10100-85
کلسیم 20-9/1 نیکل 3520-2
منیزیم 92/1-03/0 کادمیوم 3410-3
آهن 3/15-1/0 کروم 28850-20
آهن در خاک
آهن چهارمین عنصر فراوان پوسته زمین بعد از اکسیژن، سیلیسیم و آلومینیم با میزان 6/5 درصد میباشد و متوسط مقدار آن در خاک 8/3 درصد تخمین زده شده و تقریباً در هر نوع خاکی یافت میشود. ولی بیشتر بهصورت غیرقابل حل در بین لایههای مختلف کانیها و اکسیدهای آهن وجود دارد. معمولأ یون آهن به صورت مختلف در خاک مشاهده میگردد (به حالت دو ظرفیتی و یا سه ظرفیتی). در کانیهای اولیه آهن بهصورت Fe2+ است که در طی هوادیدگی در محیطی با تهویه نامناسب این کانیها حل شده و Fe2+ آزاد میکنند در حالیکه در خاکهای با تهویه خوب بهFe3+ تبدیل و به صورت اکسید و هیدروکسید+ Fe3 رسوب میکند (ملکوتی و همکاران، 1382).
حلالیت آهن در خاک عمدتاً توسط اکسیدهای آهن سه ظرفیتی کنترل میگردد. غلظت Fe3+ در خاک به pH وابسته است و در pH بین 6/5 تا 8 به حداقل خود میرسد (شکل 1-2). که متاسفانه اکثریت خاکهای کشور نیز دارای این pH هستند. بهطور کلی به ازاء هر یک واحد کاهش در pH فعالیت Fe3+ هزار بار افزایش مییابد (لیندزی، 1998).
یون سه ظرفیتی آهن در خاک تقریباً تحرکی نداشته و در اکثر موارد غیرمحلول است و به خاک و لجن رنگ قرمز میدهد. در حالیکه در شرایط احیایی خاک که در این حالت آهن دو ظرفیتی در خاک غالب میباشد، رنگ خاک خاکستری و گاهی هم آبی به نظر میرسد. بنابراین رنگهای خاک میتوانند تحت تأثیر اکسیدهای آهن باشند، اکسیدهای آهن نظیر گوتیت و هماتیت در اکثر موارد عامل تغییر رنگ در خاکها میباشند. بهطور کلی رنگهایی که بین قرمز و بژ هستند از قبیل قرمز، زرد، نارنجی، قهوهای، بژ و رنگهای بین خاکستری تا سبز در نتیجه وجود آهن در خاک پدید میآیند (ملکوتی و تهرانی، 1384؛ اوسان، 1383).
دو کانی گوتیت و هماتیت فراوانترین و پایدارترین اکسیدهای آهن موجود در خاک میباشند. در بیشتر نقاط کشور ما، مهمترین عامل کمبود آهن، زیادی بیکربنات در محلول خاک است که این بی کربنات خود نیز حاصل انحلال آهک در محلول خاک است. بیکربنات تولید شده در محلول خاک، خاصیت بافری دارد بدین معنی که با جلوگیری نسبی از کاهش pH در اطراف ریشه از حلالیت بیشتر ترکیبات آهندار و قابلیت جذب آهن میکاهد (اوسان، 1383؛ شاهویی، 1385).
2-5- پراکنش جغرافیایی آهن
به دلیل کمتوجهی به نقش عناصر غذایی در افزایش کمی و کیفی محصولات کشاورزی، اطلاعات کمی در مورد پراکنش جغرافیایی کمبود یا بیشبود کلیه عناصرغذایی از جمله عناصر کممصرف در دست است. ولی آنچه مسلم است کمبود آهن عمدتاً در خاکهای غیرآهکی و سبک (شنی) دیده میشود، اما در خاکهای آهکی مناطق خشک با تهویه کافی، شایعتر میباشد. در مطالعه جامع فائو که توسط سیلانپا در سال 1982 در بیش از 30 کشور جهان انجام شده است، معلوم گردید که بیش از 30 درصد خاکهای این کشورها به نوعی به کمبود یک یا چند عنصر کممصرف از جمله آهن مبتلا هستند. ولی کمبود آهن را در کشورهای مالتا، مکزیک، ترکیه و زامبیا شدید توصیف نموده است. گزارشهای متعدد از مناطق دیگر جهان از جمله در گیاهانی که در مناطق خشک، آهکی و خاکهای غیر شور آهکی کشورهای شرق مدیترانه، خاورمیانه و هند و بنگلادش رشد کردهاند، حاکی از بروز کمبود آهن در این کشورهاست (ضیائیان، 1382).
در ایران گزارش مستند و کاملی از وضعیت و پراکندگی کمبود آهن در گیاهان وجود ندارد. شواهد موجود حاکی از کمبود شدید آهن به خصوص در درختان میوه در اغلب استانهای کشور است. زرد برگی ناشی از آهک، شکل خاصی از کمبود آهن در گیاهان است که بخش وسیعی از کشور ما را فرا گرفته است. استانهای تهران، قزوین، خوزستان، خراسان، فارس، اصفهان و آذربایجان بیش از سایر مناطق دچار این مشکل هستند. در مطالعاتی که به منظور تعیین حد بحرانی آهن و روی در گندم در بیش از 30 استان توسط محققین موسسه خاک و آب انجام گرفته است، بیانگر کمبود شدید آهن در استان خراسان میباشد. بر اساس این تحقیقات حدود 37 درصد از اراضی مورد مطالعه، از لحاظ آهن کمبود داشتهاند (ملکوتی و تهرانی، 1384؛ زرین کفش، 1376؛ بلالی و همکاران، 1379). در استان گلستان کمبود آهن در خاک در عمق 30-0 به میزان 75 درصد و در عمق 60-30 به میزان 94 درصد مشاهد شد (نصراللهنژاد و همکاران، 1388).
2-6- مقدار آهن در گیاهان و خاک
سطح مناسب آهن برای گیاهان در دامنه 50-250 میلیگرم در کیلوگرم و سطح بحرانی آن در گیاه 50 میلیگرم در کیلوگرم است. بهطوری که اگر غلظت آهن کل در ماده خشک 50 میلیگرم در کیلوگرم باشد، احتمالا کمبود آهن رخ میدهد که میتواند به دلیل نافراهمی یا جذب ناکافی عنصر باشد. غلظت آهن در برگهای جوان گیاهان میتواند در حدود 300 تا 400 میلیگرم در کیلوگرم باشد (مورت وت، 1991). اگر مقدار آهن در برگهای جوان از 500 میکروگرم در هر گرم ماده خشک گیاهی کمتر باشد، بروز علائم کمبود آهن محتمل خواهد بود (ملکوتی و همایی، 1383).
میانگین وزن آهن در پوسته زمین 8/3 درصد است و مقدار آهن کل 7/1 تا 8/4 درصد میباشد که در محدوده طبیعیگزارش شده برای خاکها 5/0 تا 5 درصد گزارش شده است (لیون و همکاران، 1982). آهن به مقدار نسبتاً کم بهوسیلهی گیاه جذب میشود بهطوری که سطح بحرانی آن 5 میلیگرم در کیلوگرم در خاک میباشد (آگراوال، 1992). درحالی که لیندزی و نورول (1987) حد بحرانی آهن را 5/2 تا 5/4 میلیگرم بر کیلوگرم گزارش نمودند. در خاکهای آهکی قلیایی، بروز کمبود آهن کاملاً طبیعی است، چون قابلیت استفاده آهن کم است. دامنهی آهن قابل استفاده در خاک از 09/0 تا 225 میلیگرم در کیلوگرم متغیر است (کانوار و رانهاوا، 1974). میزان آهن قابل استفاده خاکهای استان گلستان از 9/2 تا 1/22 میلیگرم در کیلوگرم گزارش شده است (امامی، 1389).
2-7- نقش آهن در گیاه
اولین بار در سال 1860 ضرورت وجود آهن برای گیاهان توسط ناپ و ونساچز کشف شد و از آن زمان تاکنون تحقیقات بیشماری در این رابطه انجام گرفته است. البته این تحقیقات در ایران از دهه 40 آغاز شده و رشد کندی نیز داشته است و عمدتاً بر روی درختان میوه بوده است. آهن نقش تأثیرگذاری را درگیاهان دارد. آهن تعدادی از آنزیمها را فعال ساخته و نقش مهمی در سنت

این نوشته در پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *