تاثیر بیوچار بر برخی ویژگی های زیستی و فسفر قابل استفاده در خاک های آلوده به کادمیوم

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 راه کارهای 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 می شود. بیوچار علاوه بر افزایش مستقیم غلظت فسفر، می تواند با بهبود شرایط فیزیکوشیمیایی، زیستی و آنزیمی خاک بر قابلیت دسترسی فسفر خاک موثر باشد. یکی از مشکلات زیست محیطی چند دهه گذشته، آلودگی خاک به فلزات سنگین از جمله کادمیم می باشد. کادمیم، فعالیت و تنوع جامعه میکروبی خاک را دگرگون ساخته و با کاهش فعالیت آنزیم های موثر در چرخه عناصر، عملکرد خاک را کاهش می دهد. مواد آلی از جمله بیوچار در خاک آلوده می توانند قابلیت دسترسی فلزات سنگین را در خاک کاهش داده و ویژگی های زیستی خاک را بهبود بخشند. چنین فرض می شود 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 متاثر می شود 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 آنزیم های فسفاتاز اسیدی و قلیایی و فسفر قابل دسترس در دو خاک با ویژگی های فیزیکوشیمیایی متفاوت انجام گرفت. مواد و روش ها: آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در ۳ تکرار انجام شد. فاکتورهای آزمایشی شامل ۴ سطح آلودگی کادمیم (۰، ۵، ۱۰ و۲۰ میلی گرم بر کیلوگرم)، ۳ سطح بیوچار (شاهد، بیوچار کاه گندم و بیوچار کودگاوی) و ۲ نوع خاک بودند. بدین منظور، دو نمونه خاک با ویژگی های فیزیکوشیمیایی متفاوت (کرک سفلا و مرکز تحقیقات) با مقادیر مختلف کادمیم از منبع کلرید کادمیم آلوده و سپس با مقدار ۵/۲ درصد از دو نوع بیوچار تیمار و در دو زمان ۱۴ و ۹۰ روز در دمای آزمایشگاه و رطوبت ۷۰ درصد ظرفیت زراعی انکوباسیون شدند. در انتهای هر دوره انکوباسیون، کادمیم و فسفر قابل دسترس، تنفس میکروبی و فعالیت فسفاتاز اسیدی و قلیایی در نمونه های خاک اندازه گیری شدند. یافته ها: کاربرد بیوچار کود گاوی و کاه گندم در خاک، کادمیوم قابل دسترس را به ترتیب به میزان ۷۳-۷/۸۳ و ۷۸-۶۴ 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 غلظت های بالاتر باعث کاهش بیشتر تنفس میکروبی و فعالیت آنزیم ها در خاک مرکز تحقیقات (۶۴-۳۱ درصد) نسبت به خاک کرک سفلا (۵/۳۵-۵/۲۱ درصد) شد. کاهش تنفس میکروبی و فعالیت آنزیم ها در اثر آلودگی کادمیوم در خاک بدون بیوچار (۵/۴۱-۱۰ درصد) بیشتر از خاک دارای بیوچار کاه گندم (۸/۳۹-۵ درصد) و کود گاوی (۹/۳۷-۸/۰ درصد) بود. نتایج همچنین نشان داد که فسفر قابل دسترس با افزودن بیوچار به خاک افزایش و با افزایش غلظت کادمیوم کاهش یافت؛ به طوری که بیشترین مقدار فسفر قابل دسترس در خاک بدون آلودگی کادمیم و دارای بیوچار کود گاوی مشاهده شد. همبستگی مثبت و معنی داری بین فسفر قابل دسترس با تنفس میکروبی (۶۵۸/۰-۳۸۵/۰ =r)، فعالیت فسفاتاز قلیایی (۸۷۹/۰-۷۶۴/۰ =r) و اسیدی (۸۸۳/۰-۷۶۱/۰ =r) بدست آمد که حاکی از آن بود که فعالیت میکروبی و آنزیم های موثر بر چرخه فسفر نقش بسزایی در قابلیت دسترسی فسفر خاک داشته اند. نتیجه گیری: نتایج نشان داد که کاربرد بیوچار در خاک های آلوده به کادمیم می تواند 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 تاثیر گذار می باشد.

Keywords:

فعالیت زیستی , عناصر مغذی , زغال زیستی , فلز سنگین