Document Type : Original Article
Authors
1 Graduated of Master of Environment, Faculty of Natural Resources, Yazd University, Yazd, Iran
2 Associated prof of Pasture and Watershed Department, Faculty of Natural Resources and Environment, Yazd University, Yazd, Iran
3 Associated prof of Soil Sinence Department, Faculty of Natural Resources and Environment, Yazd University, Yazd, Iran
4 Associated prof of Environment Department, Faculty of Natural Resources and Environment, Yazd University, Yazd, Iran
5 دانشار اکولوژی گیاهی، دانشگاه یزد
6 Department of Environmental Science and Engineering, Faculty of Natural Resources, University of Jiroft, Jiroft, Iran
Abstract
Keywords
Main Subjects
مقدمه.
آلودگی خاک ناشی از صنعتی‌شدن، یکی از مهم‌ترین مشکلات زیست‌محیطی برای سلامت انسان است (Jiang et al., 2008). باتوجهبه خطرهای زیست‌محیطی و آلودگی روزافزون عناصر فلزی کمیاب، پاک‌سازی عناصر سنگین از محیط‌زیست اهمیت بسیار زیادی دارد؛ باوجوداین، راهکارهای اساسی برای حل این مشکل هزینه‌بر هستند یا در دسترس نیستند (Khan et al., 2009). طی دهه‌های اخیر، گیاهپالایی یکی از روش‌هایی بوده که برای اصلاح و پالایش خاک‌های آلوده به ترکیبات معدنی و آلی ارائه شده است؛ این روش مزیت‌هایی نسبت به سایر روش‌های مکانیکی و شیمیایی دارد که ازجملۀ آنها عبارتند از: ارزان‌بودن و امکان بهره‌گیری در سطح وسیع (Nick Seresht, 2011). خاک‌های آلوده به فلزات را می‌توان به کمک گیاهپالایی گیاهان دارای زیست‌تودۀ زیاد پاک‌سازی کرد (Zhao and McGrath, 2009).Mehrabadi Askary و همکاران (2014) توانایی گیاهپالایی گیاه پریوش در خاک‌های آلوده به نفت خام را بررسی کردند و نشان دادند پریوش می‌تواند در غلظت‌های کم نفت زنده بماند، به رشد خود ادامه دهد و آلاینده‌های خاک را کاهش دهد.
بقایای حاصل از گیاهپالایی خاک‌های آلوده، منبعی از آلودگی محسوب می‌شوند و مدیریت این بقایا، گام مثبتی برای کاهش آلودگی است؛ از سویی، این بقایا منبع درخور توجهی از عناصر کم‌مصرف ازجمله آهن هستند و مخلوط‌کردن آنها با خاک می‌تواند به چرخۀ این عناصر در خاک کمک کند؛ در این راستا، بقایای گیاهی با اثر بر چرخۀ عناصر غذایی سبب بهبود وضعیت خاک ازنظر تغذیۀ عناصر کم‌مصرف مانند آهن و مس می‌شوند.
در مناطق خشک و نیمه‌خشک ایران، غلظت کل عناصر کم‌مصرف مانند آهن در خاک‌های زراعی زیاد است؛ اما به‌علت ویژگی‌های خاک ازجمله اسیدیته و کربنات‌کلسیم زیاد و مادۀ آلی کم، غلظت قابل‌جذب این عناصر برای گیاهان ناچیز است. وجودنداشتن پوشش گیاهی کافی از دلایل کمبود مواد آلی در خاک‌های ایران به‌ویژه در مناطق خشک است (Karami et al., 2007) و رشد بسیاری از گیاهان زراعی در این خاک‌ها با مشکل تغذیۀ عناصر کم‌مصرف مانند آهن، روی، مس و منگنز روبه‌رو است؛ ازاینرو، کاربرد روش‌های غنی‌سازی زراعی (تناوب کوددهی، اختلاط بقایای گیاهی با خاک و استفاده از اصلاح‌کننده‌های آلی) برای افزایش قابلیت جذب عناصر کم‌مصرف خاک ضروری به نظر می‌رسد (Aulakh et al., 2013). در مناطق خشک و نیمه‌خشک، بقایای گیاهی سوزانده یا برای خوراک دام استفاده می‌شوند؛ این بقایا منبع درخور توجهی از عناصر کم‌مصرف ازجمله آهن و مس هستند و مخلوط‌کردن آنها با خاک می‌تواند به چرخۀ این عناصر در خاک کمک کند .(Khoshgoftarmanesh et al., 2010; Egan, 2013). مطالعه‌های Martin-Ruedaa و همکاران (2009) نشان دادند تناوب زراعی و مدیریت بقایای گیاهی تأثیر چشمگیری بر غلظت و کارایی جذب عناصر پرمصرف و کم‌مصرف در گیاه جو دارد. مطالعه‌های Weggler-beaton و همکاران (2003) نشان دادند کاربرد کودهای آلی جامد همراه با کودهای کم‌مصرف در خاک‌هایی که کمبود روی دارند، افزایش غلظت روی و مس در دانه را در پی دارد؛ بنابراین، باتوجهبه حذف انرژی و هزینۀ استفاده از کودهای شیمیایی و همچنین رفع مشکلات زیست‌محیطی دفن یا سوزاندن بقایای گیاهی، استفاده از بقایای گیاهی گزینۀ مناسبی برای تأمین مواد آلی خاک است (Kumar et al., 2002). حضور بقایای گیاهی در خاک سبب تأمین مواد آلی برای گیاه، کاهش تلفات آب در خاک، تعدیل دمای خاک و کاهش اسیدیتۀ خاک میشود و تأثیر فراوانی بر جذب‌پذیرکردن برخی عناصر برای گیاه، افزایش ذخیرۀ رطوبتی خاک، بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک و منبع انرژی برای فعالیت ریزموجودات دارد (Verhulst et al., 2011; Marraccini et al., 2012 Aulakh et al., 2013).
Foucaul و همکاران (2013) به‌منظور پالایش خاک‌های آلوده به فلزات و شبه‌فلزات و همچنین ارزیابی فراهمی زیستی و سمیت فلزات و شبه‌فلزات برای گیاهان از کود سبز استفاده کردند؛ در این پژوهش، گیاهان گل‌گاوزبان، خردل سفید و لوبیا برای بهبود ویژگی‌های خاک آلوده به فلزات و شبه‌فلزات استفاده شدند و فراهمی زیستی و سمیت فلزات در این خاک‌ها پیش و پس از کشت اندازهگیری شد. نتایج نشان دادند دو گیاه گل‌گاوزبان و شبدر تنها قادر به ایجاد تغییرات در ویژگی‌های خاک و اثر بر شبه‌فلزات هستند و تأثیری بر ریزموجودات درون خاک ندارند. Nick Seresht (2011) نیز به بررسی امکان استفاده از بقایای گیاهی حاصل از پالایش خاک آلوده، لجن فاضلاب و کود سولفات‌روی به‌شکل ابزاری برای غنی‌کردن زراعی گندم در سه تکرار و به‌شکل آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی پرداخت. نتایج پژوهش یادشده نشان دادند بیشترین عملکرد دانه در تیمار لجن فاضلاب (10 تندرهکتار) و کود سولفات‌روی (40 کیلوگرم‌در‌هکتار) به دست می‌آید و بیشترین غلظت آهن در تیمار لجن فاضلاب (10 تندرهکتار) مشاهده میشود. Dorostkar و همکاران (2013) اثر بقایای گیاهی بر قابلیت جذب روی در خاک و غلظت این عنصر در دانۀ گیاهان را بررسی کردند و نشان دادند بیشترین افزایش غلظت روی در تیمار کاربرد بقایای سورگوم مشاهده و کاربرد بقایای گیاهی سبب افزایش غلظت کل روی دانه میشود.
شهرستان بافق در زمرۀ مناطق خشک و بیابانی کشور قرار دارد و یکی از فعالیت‌های مهم اقتصادی در این شهرستان، معدن‌کاری و احداث صنایع هم‌جوار است. مهم‌ترین معدن شهرستان بافق، معدن چغارت است که خاک آن دارای مقادیر زیادی آهن، مس و روی است و عناصر سمی دیگر مانند سرب و کادمیوم به مقدار ناچیز و کمتر از مقدار استاندارد در این خاک وجود دارند. استفاده از بقایای گیاهی حاصل از گیاهپالایی خاک‌های معادن آهنی که مقدار ناچیزی از عناصر سمی مانند سرب و کادمیوم و مقدار درخور توجهی از عناصر غذایی لازم برای گیاه را دارند، سبب حاصلخیزی خاک، افزایش مادۀ آلی، افزایش تعداد و فعالیت ریزجانداران خاک میشود و باتوجهبه کمبود مواد آلی و عناصر کم‌مصرف قابل‌جذب در خاک‌های ایران، یافتن چنین راهکارهایی برای افزایش مواد آلی و عناصر کم‌مصرف ضروری به نظر می‌رسد؛ بنابراین، مطالعۀ حاضر با هدف استفادۀ بهینه از خاک‌های دارای مقادیر بسیار زیاد آهن و مس برای بهبود وضعیت عناصر غذایی خاک و رشد مطلوب گیاه گوجه‌فرنگی انجام شد. در پژوهش حاضر از گیاهانی استفاده شد که رشد سریع و زیست‌تودۀ فراوان (ازجمله شرایط لازم برای گیاهپالایی) و توانایی زیادی برای جذب عناصری مانند آهن و مس در ریشه و اندام هوایی خود داشتند و در مرحلۀ دوم از گیاه گوجه‌فرنگی استفاده شد که نسبت به سایر گیاهان، حساسیت بیشتری به کمبود آهن دارد.
مواد و روش‌ها
به‌منظور یافتن خاک غنی از آهن، موقعیت معادن طبیعی آهن در استان یزد ارزیابی اولیه و سپس معدن چغارت انتخاب شد. نمونه‌برداری از خاک نقاط مختلف درون و اطراف معدن انجام و از بین نمونه‌ها، خاکی با غلظت زیاد آهن و غلظت کم سایر عناصر سنگین از عمق صفر تا 20 سانتی‌متری برای مراحل بعدی آزمایش انتخاب شد. خاک مدنظر قابلیت هدایت الکتریکی (EC) زیادی داشت؛ ازاینرو، خاک به‌مدت 15 روز به کمک آب آبیاری با قابلیت هدایت الکتریکی حدود 1 دسیزیمنسبرمتر آب‌شویی شد و سپس هواخشک و از الک 2 میلی‌متری عبور داده شد؛ پسازآن، برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک بررسی شدند. جدول 1، ویژگی‌های خاک استفاده‌شده را نشان می‌دهد.
جدول 1- ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک برداشت‌شده از معدن آهن
|
ویژگی |
واحد |
مقدار در خاک معدن |
|
بافت |
- |
رسی لومی |
|
اسیدیته |
- |
3/7 |
|
قابلیت هدایت الکتریکی |
دسیزیمنسبرمتر |
8 |
|
کربن آلی |
درصد |
87/0 |
|
نیتروژن کل |
درصد |
03/0 |
|
غلظت آهن کل |
(میلی‌گرم‌درکیلوگرم) |
5/12187 |
|
غلظت آهن قابل‌جذب |
(میلی‌گرم‌درکیلوگرم) |
62/12 |
|
غلظت مس قابل‌جذب |
(میلی‌گرم‌درکیلوگرم) |
2 |
|
غلظت روی قابل‌جذب |
(میلی‌گرم‌درکیلوگرم) |
2 |
|
غلظت منگنز قابل‌جذب |
(میلی‌گرم‌درکیلوگرم) |
6 |
|
غلظت کادمیوم قابل‌جذب |
(میلی‌گرم‌درکیلوگرم) |
04/0 |
|
غلظت سرب قابل‌جذب |
(میلی‌گرم‌درکیلوگرم) |
02/1 |
در پژوهش حاضر، بافت خاک به روش هیدرومتر Dennis and Yemoto, 2017))، اسیدیته و قابلیت هدایت الکتریکی خاک به‌ترتیب با دستگاه pHمتر و هدایت‌سنج (Peck et al., 2008)، مقدار آهک خاک به روش خنثی‌سازی با کلریدریک‌اسید و تیتراسیون برگشتی با هیدروکسید‌سدیم (Black et al., 1965)، درصد کربن آلی به روش اکسیداسیون تر در مجاورت دی‌کرومات‌پتاسیم و سولفوریک‌اسید غلیظ (Mameesh and Tomar 1993) و درصد نیتروژن کل با دستگاه اتوکلتک مدل S4 اندازهگیری شد (Bremner, 1996). به‌منظور اندازهگیری آهن و مس دردسترس از محلول دی‌اتیلن‌تری‌آمین‌پنتا‌استیک‌اسید (DTPA-TEA) استفاده شد (Lindsay and Norvell, 1987) و غلظت آهن و مس عصاره با دستگاه جذب اتمی (مدل novAA300) تعیین شد. گیاهان استفاده‌شده به‌شکل بقایای گیاهی شامل کلزا (Brassica napus L.)، گلرنگ (Carthamus tinctorius L.)، شبدر (Trifolium pretense)، تاج خروس (Amarantuhus)، سورگوم (Sorghum bicolor) و ذرت (Zea mayz) بودند. بذر گیاهان مطالعه‌شده از مؤسسۀ پاکان بذر اصفهان تهیه و پس‌از شستشو با آب‌اکسیژنه و آب مقطر، در خاک یادشده کاشته و در گلخانۀ تحقیقاتی دانشگاه یزد نگهداری شدند. آب‌دهی گلدان‌ها هر دو روز یک بار انجام شد. آزمایش طی دورۀ شش‌ماهۀ رشد گیاهان مطالعه‌شده و پیش از رسیدن به گل‌دهی انجام شد و در طول دورۀ رشد، عملکرد ظاهری در تیمارهای مختلف بررسی شد. پس‌از کامل‌شدن رشد رویشی گیاهان، ریشه و اندام هوایی به‌طور جداگانه برداشت و پس‌از شستشو با آب مقطر و هوا‌خشک‌شدن، به‌مدت 24 ساعت در آون با دمای 65 درجۀ سانتی‌گراد قرار داده شدند. به‌منظور انجام آزمایش‌ها، نمونه‌ها پس‌از خشک‌شدن کامل، آسیاب شدند و سپس بقایای گیاهی با نسبت 250 میلی‌گرم بر کیلوگرم به خاک آزمایشی اضافه شدند. پس‌از دو هفته و انجام پوسیدگی اولیه، 10 بذر گوجه‌فرنگی در هر گلدان یک کیلویی کاشته شد. آب‌دهی گلدان‌ها هر دو روز یک بار انجام و پس‌از رشد بذرها، تعداد آنها در هر گلدان به سه عدد تنک شد. پس‌از گذشت دو ماه از دورۀ رشد گیاه (پیش‌از رسیدن به گل‌دهی)، ریشه و اندام هوایی به‌طور جداگانه برداشت شدند و ارتفاع ریشه و اندام هوایی، وزن تر و خشک ریشه و اندام هوایی یادداشت شد. به‌منظور اندازهگیری غلظت عناصر آهن و مس، نمونه‌های گیاهی پودرشده در کوره با دمای 550 درجۀ سانتی‌گراد خاکستر شدند و سپس عصاره‌گیری با کلریدریک‌اسید دو نرمال انجام شد (Westerman, 1990) و مقدار آهن و مس نمونه‌ها با دستگاه جذب اتمی مدل 350-Analyticjena خوانده شد. تجزیه واریانس داده‌ها با نرم افزار‌آماری(SPSS, Version 18) و مقایسۀ میانگین صفت‌ها با استفاده از روش LSD انجام شد. برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک استفاده‌شده برای کاشت گیاه گوجه فرنگی در جدول 2 مشاهده می‌شوند.
جدول 2- ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک برداشت‌شده برای کاشت گوجه‌فرنگی (عمق صفر تا 20 سانتی‌متر)
|
غلظت مس دردسترس(میلی‌گرم‌درکیلوگرم) |
غلظت آهن دردسترس (میلی‌گرم‌درکیلوگرم) |
نیتروژن کل (درصد) |
کربن آلی (درصد) |
آهک (درصد) |
هدایت الکتریکی دسیزیمنسبرمتر |
اسیدیته |
بافت |
|
7/0 |
7/1 |
03/0 |
52/0 |
32 |
1 |
3/7 |
لومی رسی |
نتایج و بحث.
میزان بهبود رشد ریشۀ گیاه گوجه‌فرنگی با افزودن بقایای گیاهی حاوی عناصر غذایی به خاک: مطابق جدول 3، اثر بقایای گیاهی بر وزن تر و خشک ریشه و همچنین ارتفاع ریشۀ گوجه‌فرنگی در سطح 1 درصد معنادار است. نتایج آزمایش نشان دادند افزودن بقایای گیاهی به خاک دارای اثر مثبت بر وزن ریشه نسبت به تیمار شاهد است و با افزودن بقایای گیاهی حاوی عناصر آهن و مس به خاک گلدان‌ها، رشد ریشۀ گیاه تغییرات معناداری را در وزن تر و خشک نسبت به تیمار شاهد نشان می‌دهد (شکل 1)؛ همچنین نتایج مقایسۀ میانگین داده‌ها نشان دادند تأثیر بقایای گیاهی بر ارتفاع ریشۀ گیاه گوجه‌فرنگی در سطح 1 درصد معنادار است (جدول 3). اضافه‌کردن برخی بقایای گیاهی به خاک سبب افزایش معنادار ارتفاع ریشه در این گیاه شد؛ بنابراین استفاده از بقایای گیاهی حاوی عناصر غذایی، علاوه‌بر تأثیر مثبت بر رشد ریشۀ گیاه گوجه‌فرنگی، تأثیر مثبت و معناداری بر ارتفاع ریشه دارد (شکل 2).
بقایای گیاهی با افزایش‌دادن مادۀ آلی خاک، بهبود رشد ریشه و افزایش قابلیت جذب عناصر پرمصرف و کم‌مصرف سبب افزایش وزن تر و خشک گیاهان می‌شوند (Alberta, 1995)؛ همچنین نتایج مطالعه‌های گوناگون نشان داده‌اند اثر بقایای گیاهی بر وزن تر و خشک گیاه بسته به شرایط محیطی و کیفیت بقایا متفاوت است (Khoshgoftarmanesh et al., 2010). Soroush Shirazi و همکاران (2011) به بررسی تأثیر مواد آلی از منابع مختلف بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک و عملکرد گیاه پرداختند و نتایج آنها نشان دادند مصرف مواد آلی تأثیر معناداری بر عملکرد گیاه دارد. Baghbani Arani و همکاران (2015) تأثیر بقایای گیاهی گندم و لوبیا توأم با سولفات‌روی را بر عملکرد و غلظت روی و آهن گندم مطالعه کردند و نتایج پژوهش آنها نشان دادند اضافه‌کردن بقایای گیاهی به خاک سبب افزایش غلظت آهن و روی در خاک و ریشۀ گندم میشود؛ همچنین این بقایا سبب افزایش معنادار عملکرد شاخساره نسبت به تیمار شاهد شدند. Tejadaa و همکاران (2007) به بررسی تأثیر استفاده از کود سبز بر ویژگی‌های خاک و عملکرد محصول ذرت پرداختند و نتایج آنها نشان دادند تیمار بقایای شبدر در مقادیر زیاد سبب افزایش غلظت پروتئین دانه، تعداد دانه و عملکرد محصول در مقایسه با تیمار شاهد میشود. باتوجهبه اینکه عمده پژوهش‌های انجام‌شده در زمینۀ تأثیر افزودن بقایای گیاهی بر عملکرد و رشد اندام‌های هوایی گیاهان بوده‌اند، بحث دربارۀ تأثیر کود سبز بر شیوۀ رشد ریشۀ گیاه به نمونه‌های یادشده محدود میشود.
جدول 3- نتایج تجزیه واریانس تأثیر بقایای گیاهی حاوی آهن و مس بر ارتفاع ریشه و وزن تر و خشک ریشه
|
منابع تغییرات |
درجۀ آزادی |
میانگین مربعات |
||
|
|
|
وزن تر ریشه |
وزن خشک ریشه |
ارتفاع ریشه |
|
بقایای گیاهی |
3 |
**69/52 |
**20/3 |
**24/303 |
|
خطای آزمایش |
8 |
16/2 |
44/0 |
28/9 |
** معناداربودن در سطح 1 درصد را نشان می‌دهد.
شکل 1- تأثیر کاربرد بقایای گیاهی بر وزن تر (شکل بالا) و وزن خشک (شکل پایین) ریشۀ گیاه گوجه‌فرنگی (میانگین‌های دارای حداقل یک حرف مشترک، تفاوت معناداری در سطح 05/0 آزمون LSD ندارند)
شکل 2- تأثیر کاربرد بقایای گیاهی بر ارتفاع ریشۀ گیاه گوجه‌فرنگی (میانگین‌های دارای حداقل یک حرف مشترک، تفاوت معناداری در سطح 05/0 آزمون LSD ندارند)
.میزان بهبود رشد اندام هوایی گیاه .گوجه‌فرنگی با افزودن بقایای گیاهی حاوی عناصر غذایی به خاک: تأثیر استفاده از بقایای گیاهی بر وزن تر و خشک اندام هوایی معنادار بود و سبب بهبود وضعیت رشد و عملکرد گیاه شد (جدول 4). در پژوهش حاضر، بیشترین وزن تر اندام هوایی گیاه گوجه‌فرنگی در تیمار بقایای گیاهی شبدر حاصل شد؛ درحالی‌که بر اساس مقایسۀ میانگین داده‌ها، اختلاف معناداری بین سایر بقایای گیاهی و تیمار شاهد ازنظر تأثیر بر وزن تر اندام هوایی مشاهده نشد (شکل 3). اگرچه بقایای گیاهی سورگوم، کلزا، ذرت، تاج خروس و گلرنگ وزن تر اندام هوایی بیشتری نسبت به تیمار شاهد ایجاد کردند، اختلاف معناداری ازنظر آماری نداشتند.
جدول 4- نتایج تجزیه واریانس تأثیر بقایای گیاهی حاوی آهن و مس بر ارتفاع گیاه و وزن تر و خشک اندام هوایی
|
منابع تغییرات |
درجۀ آزادی |
میانگین مربعات |
||
|
|
|
وزن تر اندام هوایی |
وزن خشک اندام هوایی |
ارتفاع گیاه |
|
بقایای گیاهی |
3 |
**38/18 |
**82/5 |
**01/872 |
|
خطای آزمایش |
8 |
33/1 |
23/0 |
94/11 |
** معناداربودن در سطح 1 درصد را نشان می‌دهد.
شکل 3- تأثیر کاربرد بقایای گیاهی بر وزن تر (شکل بالا) و وزن خشک (شکل پایین) اندام هوایی گیاه گوجه‌فرنگی (میانگین‌های دارای حداقل یک حرف مشترک، تفاوت معناداری در سطح 05/0 آزمون LSD ندارند)
شکل 4- تأثیر کاربرد بقایای گیاهی بر ارتفاع اندام هوایی گیاه گوجه‌فرنگی (میانگین‌های دارای حداقل یک حرف مشترک، تفاوت معناداری در سطح 05/0 آزمون LSD ندارند)
علت تأثیر معنادار و مشهود بقایای شبدر در خاک را می‌توان به بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک و بهبود رشد گیاه مربوط دانست (Weber et al., 2007)؛ همچنین افزایش عملکرد گیاه در خاک‌های تیمارشده با کودهای آلی نسبت به شاهد از تأمین متناسب عناصر غذایی لازم برای گیاه و بهبود شرایط فیزیکی خاک به‌علت اثرهای مطلوب مواد آلی ناشی میشود (Weber et al., 2007). Surekha و همکاران (2008) کاربرد هم‌زمان کاه و کلش برنج و گیاه لگوم را سبب افزایش نیتروژن خاک و افزایش عملکرد و اجزای عملکرد دانستند. نتایج پژوهش Khoshgoftarmanesh و همکاران (2010) نشان دادند کاربرد بقایای گیاهی و سولفات‌روی در خاک سبب افزایش معنادار عملکرد دانۀ گندم میشود؛ به‌طوری‌که بقایای یونجه و لوبیا سبب افزایش 21 درصدی عملکرد دانه نسبت به تیمار شاهد شدند. نتایج تجزیه واریانس جدول 4 نشان می‌دهند در تیمارهایی که بقایای گیاهی به خاک اضافه شده‌اند، افزایش معنادار وزن خشک اندام هوایی گوجه‌فرنگی نسبت به شاهد در سطح احتمال 1 درصد دیده میشود؛ در بین بقایای گیاهی، کاربرد بقایای ذرت بیشترین اثر را بر وزن خشک گوجه‌فرنگی داشت (شکل 3). بقایای گیاهی با افزایش مادۀ آلی خاک، بهبود رشد ریشه و افزایش قابلیت جذب عناصر کم‌مصرف و پرمصرف خاک سبب افزایش عملکرد گیاهان می‌شوند (Khamadi et al., 2015) و افزایش وزن خشک گیاه می‌تواند ناشی از تأثیر مثبت مواد آلی بر ویژگی‌های فیزیکی خاک نظیر بهبود تخلخل و حفظ رطوبت خاک باشد؛ از سویی، آزادشدن عناصر غذایی موجود در بقایا با فراهم‌کردن شرایط تغذیه‌ای مناسب برای گیاه، عملکرد گیاه را افزایش می‌دهد (Sharifi et al., 2011). Heydari (2004) گزارش کرده است برگرداندن بقایای گیاهی ذرت به خاک در مقایسه با خارج‌کردن آنها از خاک سبب افزایش 72/0 درصدی کربن آلی خاک میشود. Saeidnejad و همکاران (2012) به بررسی اثر مواد آلی، کودهای زیستی و کود شیمیایی بر ویژگی‌های مورفولوژیکی و عملکرد گیاه سورگوم علوفه‌ای پرداختند و نشان دادند ارتفاع بوته، تعداد پنجه و محتوای کلروفیل گیاه تحت‌تأثیر تیمارهای مختلف قرار می‌گیرد؛ همچنین عملکرد علوفه تقریباً در تمام تیمارها اختلاف معناداری با تیمار شاهد نشان می‌دهد. مقایسۀ میانگین داده‌ها در جدول 4 نشان می‌دهد تأثیر بقایای گیاهی بر ارتفاع گیاه در سطح 1 درصد معنادار است. بر اساس مقایسۀ میانگین داده‌ها، بیشترین ارتفاع گیاه به گوجه‌فرنگی تیمارشده با بقایای شبدر مربوط است؛ هرچند اختلاف معناداری ازنظر آماری بین این تیمار و تیمار بقایای گیاهی تاج خروس وجود ندارد. کمترین طول ساقه به تیمار شاهد مربوط بود که به همراه بقایای ذرت و کلزا تأثیر معناداری بر ارتفاع گیاه نسبت به تیمار شاهد نداشتند (شکل 4). Tejadaa و همکاران (2007) در پژوهش خود به بررسی تأثیر استفاده از کود سبز بر ویژگی‌های خاک و عملکرد محصول ذرت پرداختند و نشان دادند تیمار بقایای شبدر در مقادیر زیاد سبب افزایش غلظت پروتئین دانه، تعداد دانه و عملکرد محصول در مقایسه با تیمار شاهد میشود. بر اساس نتایج Abdi و همکاران (2013)، بقایای گیاهی شبدر تأثیر بسزایی در بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک دارند و به‌علت افزایش نیتروژن کل و معدنی قابل‌استفاده برای گیاه بعدی، بقایای این گیاه را می‌توان به‌شکل کود سبز استفاده کرد.
.میزان بهبود غلظت آهن در ریشه و اندام هوایی .گوجه‌فرنگی با افزودن بقایای گیاهی حاوی عناصر غذایی به خاک: نتایج تجزیه واریانس نشان دادند بقایای گیاهی اثر معناداری در سطح احتمال 1 درصد بر غلظت آهن ریشه و اندام هوایی گوجه‌فرنگی دارند (جدول 5). آزمون مقایسۀ میانگین داده‌ها نشان داد کاربرد بقایای گیاهی در مقایسه با شاهد سبب افزایش معنادار غلظت آهن ریشۀ گوجه‌فرنگی میشود. بقایای گیاهی سورگوم و ذرت سبب بیشترین غلظت آهن در ریشۀ گوجه‌فرنگی شدند؛ همچنین بقایای گیاهی سورگوم بیشترین تأثیر را بر غلظت آهن در اندام هوایی گوجه‌فرنگی داشت (شکل 5).
وجود بقایای گیاهی به‌علت اثر مثبتی که بر ویژگی‌های خاک و پراکنش ریشه و رشد گیاه دارد، فرایند جذب آهن توسط گیاه را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد (Malhi et al., 2009)؛ از سویی، مادۀ آلی اضافه‌شده به خاک به‌شکل بقایای گیاهی با آهن کمپلکس تشکیل می‌دهد و از رسوب آن جلوگیری می‌کند و حلالیت آن را در خاک افزایش می‌دهد (Razavi Toosi, 2000). فعالیت‌های میکروبی هنگام تجزیۀ بقایای گیاهی سبب افزایش کلات‌های آلی طبیعی در خاک‌های حاوی بقایای گیاهی می‌شوند و جذب عناصر کم‌مصرف مانند آهن بیشتر میشود (Razavi Toosi, 2000). Nejad Hossieni و همکاران (2011) در بررسی اثر استفاده از مواد آلی در خاک نشان دادند غلظت فلزاتی مانند آهن، مس و روی در دانۀ گندم با کاربرد مواد آلی در خاک (صرف‌نظر از نوع مادۀ آلی) افزایش می‌یابد؛ همچنین Martin-Ruedaa و همکاران (2009) نیز وجود گیاه ماشک در تناوب زراعی را سبب افزایش جذب و غلظت عناصری مانند آهن و منگنز در جو زراعی عنوان کردند و بنابراین، استفاده از کود سبز در تناوب‌های زراعی سبب تقویت خاک، اصلاح بافت و ساختمان خاک و همچنین تأمین ریزمغذی‌ها و عناصر ضروری پرمصرف در خاک میشود.
جدول 5- نتایج تجزیه واریانس تأثیر بقایای گیاهی بر غلظت آهن در ریشه و اندام هوایی
|
منابع تغییرات |
درجۀ آزادی
|
میانگین مربعات |
|
|
|
|
آهن ریشه |
آهن اندام هوایی |
|
بقایای گیاهی |
6 |
**03/7046 |
**11/5308 |
|
خطای آزمایش |
15 |
25/107 |
34/24 |
** معناداربودن در سطح 1 درصد را نشان می‌دهد.
شکل 5- تأثیر کاربرد بقایای گیاهی بر غلظت آهن در ریشه (شکل بالا) و اندام هوایی (شکل پایین) گیاه گوجه‌فرنگی (میانگین‌های دارای حداقل یک حرف مشترک، تفاوت معناداری در سطح 05/0 آزمون LSD ندارند)
.میزان بهبود غلظت مس در ریشه و اندام .هوایی گوجه‌فرنگی با افزودن بقایای گیاهی حاوی عناصر غذایی به خاک: بر اساس نتایج آزمایش‌ها، اثر بقایای گیاهی بر غلظت مس در ریشه و اندام هوایی گیاه گوجه‌فرنگی در سطح 1 درصد معنادار است (جدول 6). مقایسۀ میانگین داده‌ها نشان داد کاربرد بقایای گیاهی سبب افزایش غلظت مس ریشه میشود. گوجه‌فرنگی تیمارشده با بقایای گیاهی کلزا و تیمار شاهد به‌ترتیب بیشترین و کمترین غلظت مس ریشه را داشتند؛ همچنین بقایای گیاهی شبدر و تیمار شاهد به‌ترتیب بیشترین و کمترین غلظت مس را در اندام هوایی گوجه‌فرنگی نشان دادند (شکل 6).
جدول 6- نتایج تجزیه واریانس تأثیر بقایای گیاهی بر غلظت مس در ریشه و اندام هوایی
|
منابع تغییرات |
درجۀ آزادی |
میانگین مربعات |
|
|
|
|
مس ریشه |
مس اندام هوایی |
|
بقایای گیاهی |
6 |
**62/1768 |
**27/5480 |
|
خطای آزمایش |
15 |
84/38 |
97/81 |
** معناداربودن در سطح 1 درصد را نشان می‌دهد.
شکل 6- تأثیر کاربرد بقایای گیاهی بر غلظت مس در ریشه (شکل بالا) و اندام هوایی (شکل پایین) گیاه گوجه‌فرنگی (میانگین‌های دارای حداقل یک حرف مشترک، تفاوت معناداری در سطح 05/0 آزمون LSD ندارند)
تجزیۀ مواد آلی سبب تولید اسیدهای آلی و گاز دی‌اکسید‌کربن میشود و از طریق تولید کربنیک‌اسید و کاهش اسیدیتۀ خاک می‌تواند بر قابلیت جذب عناصر کم‌مصرف اثر بگذارد (Sharifi et al., 2011)؛ از سوی دیگر، اضافه‌کردن بقایا به خاک سبب میشود کمپلکس‌های نامحلول مس با ترکیبات آلی آزادشده از تجزیۀ بقایا واکنش دهند و رقابت برای مسی که جمعیت تکثیریافتۀ میکروبی می‌تواند استفاده کند، افزایش یابد و با توسعۀ ریشه، توانایی جذب مس تشدید شود. کاربرد بقایا با کیفیت و حجم مناسب سبب بهبود ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک میشود و درعین‌حال، این بقایا سبب کاهش اسیدیته در زمان تجزیه می‌شوند که افزایش حلالیت کانی‌ها و کاهش جذب سطحی را در پی دارد (Khamadi et al., 2015). آزمایش‌های Nejad Hossieni و همکاران (2011) روی ذرت، Kumara و Prasad (2014) و همچنین Choudhury و Khanif (2011) در زمینۀ برنج و Xu-hong و همکاران (2014) روی گندم، آثار مثبت کاربرد مواد آلی و بقایای گیاهی در افزایش جذب مس در گیاه، انتقال و افزایش غلظت آن در بذر را نشان می‌دهند.
بقایای گیاهی تاج خروس و ذرت به‌ترتیب بیشترین تأثیر را بر وزن تر و خشک ریشۀ گیاه گوجه‌فرنگی داشتند که از دلایل این پدیده می‌توان به توانایی زیاد این گیاهان در تبدیل منابع یادشده به مواد خشک اشاره کرد؛ همچنین گیاه شبدر بیشترین تأثیر را بر وزن خشک اندام هوایی و ارتفاع ریشه و اندام هوایی گیاه گوجه‌فرنگی داشت که در این زمینه می توان گفت گیاهان لگوم مانند شبدر قادر به همزیستی با باکتری‌های ریزوبیوم هستند که امکان تثبیت نیتروژن و به‌تبع آن، دسترسی به سایر عناصر را افزایش می‌دهد؛ هرچند این امر به شرایط خاک و اقلیم نیز بستگی دارد (HoghJensen and Schjoerring, 2001). بیشترین غلظت آهن ریشه و اندام هوایی در گونۀ سورگوم و پسازآن، گلرنگ مشاهده شد که از دلایل این پدیده می‌توان به توانایی زیاد این گیاهان در تولید زیست‌توده و توانایی زیاد در جذب آهن در اندام هوایی و انتقال آن به خاک از طریق بقایای گیاهی اشاره کرد. بقایای گیاهی سورگوم بیشترین جذب آهن در اندام هوایی را نسبت به سایر گیاهان داشتند؛ همچنین بیشترین غلظت مس در ریشۀ گیاه گوجه‌فرنگی به خاک حاوی بقایای گونۀ کلزا متعلق بود. گیاهانی مانند کلزا، نیتروژن را جذب و آن را به‌شکل آلی در بافت‌های خود ذخیره می‌کنند؛ هنگامی که این گیاهان به خاک برگردانده می‌شوند، با سرعت بیشتری تجزیه می‌شوند و عناصر غذایی موجود در اندام هوایی خود را به گیاه منتقل می‌کنند. در پژوهش حاضر، بیشترین میزان مس اندام هوایی به بقایای گیاهی شبدر تعلق داشت که ممکن است به‌علت توانایی زیاد این گیاه در تثبیت نیتروژن و به‌تبع آن، دسترسی به سایر عناصر و همچنین تجمع بیشتر مس در اندام هوایی این گیاه باشد (Abdi et al., 2013).
نتیجه‌گیری.
باتوجهبه تأثیر بقایای گیاهی بر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک و نقشی که در تغذیۀ گیاهان دارند، مدیریت بقایای گیاهی نقش مؤثری در تأمین مادۀ آلی خاک به‌ویژه در مناطق خشک دارند و این امر در زمینۀ گیاهانی که در خاک‌های آلوده به عناصر مغذی رشد می‌کنند، درخور توجه است و استفاده از این گیاهان ضمن حذف آلودگی موجود در محیط اولیه، وضعیت رشد گیاهان و تأمین ریزمغذی‌ها در محیط‌های ثانویه را بهبود می‌بخشد. بر اساس نتایج پژوهش حاضر، ویژگی‌های مورفولوژیکی گوجه‌فرنگی و میزان عناصر غذایی این گیاه تحت‌تأثیر کاربرد بقایای گیاهی (کود سبز) بهبود می‌یابد و بیشترین بازده به کاربرد بقایای گیاهی شبدر نسبت به سایر بقایای گیاهی تعلق دارد. کاربرد بقایای گیاهی اثر معناداری بر میزان عناصر کم‌مصرف آهن و مس در گوجه‌فرنگی داشت. شبدر بهترین نوع کود گیاهی ازنظر تأثیر بر صفت‌های مورفولوژیک و افزایش مس گیاه گوجه‌فرنگی و سورگوم بهترین نوع کود گیاهی در زمینۀ افزایش آهن در گوجه‌فرنگی گزارش شد.
)
