مقایسه کارایی گندم، شبدر و کلزا در پالایش خاک از فلز سنگین کادمیوم

مقدمه فلزات سنگین که ازجمله مهم ترین عوامل آلوده کننده ی محیط های طبیعی و سیستم های زراعی هستند و تقریبا در تمامی نواحی صنعتی یافت می شوند. اثر سمی مقادیر بالای فلزات سنگین در گیاهان نیز دیده می شود. یکی از ویژگی های خاص فلزات سنگین که در بروز اثرات سمی آن ها نقش مهمی دارد، خاصیت انباشتگی زیستی فلزات سنگین است. فلزات سنگین ازنظر زیستی غیرقابل تخریب و تجزیه هستند و به صورت نامحدود در محیط باقی می مانند که درنهایت کیفیت خاک و سلامت انسان را تحت تاثیر قرار می دهد؛ بنابراین، حذف و یا حداقل کاهش غلظت آن ها از سیستم های زراعی به طور تنگاتنگی با سلامتی انسان در ارتباط است. ازجمله فلزات سنگین که از طرق مختلف مانند استفاده از آفت کش ها وارد سیستم های زراعی می شود، کادمیوم است که یک عنصر غیرضروری برای گیاهان است. این در حالی است که کادمیوم به راحتی توسط ریشه گیاه جذب می شود و سمیت آن تا 20 برابر بیشتر از سایر فلزات سنگین است. روش های شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی مختلفی برای حذف فلزات سنگین از خاک های زراعی معرفی شده است. یک روش سازگار با محیط زیست و کم هزینه برای حذف فلزات سنگین از خاک های زراعی استفاده از تکنولوژی گیاه پالایی است. هدف از اجرای آزمایش حاضر مقایسه کارایی گندم، شبدر و کلزا در حذف فلز سنگین کادمیوم از خاک های زراعی در راستای کاهش تنش فلزات سنگین برای گیاهان زراعی بعدی در تناوب زراعی بود.
مواد و روش ها این آزمایش به صورت فاکتوریل دوعاملی (3×3) در سه تکرار در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی اجرا گردید. عامل اول نوع گیاه شامل گندم، شبدر و کلزا و عامل دوم غلظت فلز سنگین کادمیوم افزوده شده به خاک شامل صفر، 50 و 100 میلی گرم برای هر کیلوگرم خاک بود. برای اجرای آزمایش، ابتدا نمونه های خاک با مقادیر صفر، 50 و 100 میلی گرم کادمیوم در هر کیلوگرم خاک آلوده و سپس گلدان های آزمایش (با قطر و ارتفاع 40 سانتی متر) با نمونه های خاک تهیه شده به میزان مساوی (10 کیلوگرم خاک آلوده) پر شدند. به منظور به تعادل رسیدن کادمیوم اضافه شده به خاک، قبل از کاشت، سه دوره خشکی و رطوبت اعمال گردید. در مرحله بعد، بذر گیاهان گندم، شبدر و کلزا بر اساس تراکم مطلوب هر گیاه در گلدان ها کاشته شدند. بعد از چهار هفته، کل اندام های گیاهان (ریشه و اندام های هوایی) برداشت شدند و پس از خشک کردن در آون در دمای 75 درجه سانتی گراد به مدت 72 ساعت، آسیاب شدند. میزان کادمیوم در نمونه های آسیاب شده اندازه گیری شد.
یافته ها بیشترین میزان جذب کادمیوم در گندم در غلظت 50 و 100 میلی گرم کادمیوم در هر کیلوگرم خاک مشاهده شد که از سایر تیمارهای آزمایش بیشتر بود. افزایش غلظت از 50 به 100 میلی گرم در هر کیلوگرم خاک تاثیر زیادی بر توانایی گندم، کلزا و شبدر در جذب کادمیوم از خاک نداشت. معمولا گیاهانی که دارای توده زیستی بالاتری باشند، قادرند مقدار بیشتری از فلزات سنگین را از خاک حذف نمایند. این موضوع با نتایج تحقیق حاضر تا حدودی مطابقت دارد چراکه گندم که بیشترین میزان جذب کادمیوم از خاک را داشت، زیست توده آن از شبدر بیشتر است. بااین حال، عدم تفاوت معنی دار بین کلزا و شبدر در برداشت کادمیوم از خاک با یافته های این محققان مطابقت ندارد چراکه کلزا، زیست توده بیشتری از شبدر تولید می کند. اگرچه روش های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی مختلفی برای کاهش غلظت فلزات سنگین در خاک مورداستفاده قرار می گیرد ولی برای کادمیوم استفاده از رو گیاه پالایی کارایی بیشتری دارد.
نتیجه گیری به طورکلی، نتایج پژوهش حاضر، نتایج سایر تحقیقات در مورد امکان استفاده از گیاه پالایی در حذف فلزات سنگین ازجمله کادمیوم را مورد تایید قرار داد. همچنین، نتایج مشخص نمود که گندم علاوه بر ارزش تغذیه ای، توانایی بالایی در کاهش تنش فلزات سنگین ناشی از کادمیوم دارد که در تعیین برنامه های تناوبی می تواند موردتوجه قرار بگیرد