اثربخشی کود زیستی بیوچار بر برخی از صفات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه همیشه بهار (Calendula officinalis L.) تحت تنش کادمیوم

سابقه و هدف: آلودگی خاک به فلزات سنگین به ویژه در مناطق صنعتی یکی از اصلی ترین مشکلات محیط زیستی به شمار می آید. کادمیوم یک فلز سنگین است که در گیاهان تنش اکسیداتیو ایجاد می کند و اثرات مخرب بسیاری بر کیفیت محصول دارد. امروزه روش های مختلفی جهت کاهش اثرات منفی غلظت های بالای فلزات سنگین موجود در خاک مورد استفاده قرار گرفته است. در این راستا، استفاده از بیوچار، روشی مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست است که تاثیر آن به منظور کاهش قابلیت دسترسی زیستی فلزات سنگین در خاک یک مزیت مهم به شمار می رود. مواد و روش ها: در این مطالعه، آزمایشی گلخانه ای به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار و با نمک کلرید کادمیوم در شش سطح (۰، ۱، ۳، ۵، ۷ و ۱۰ میلی گرم بر لیتر) و سه سطح بیوچار (۰، ۵/۱ و ۳ درصد وزنی) بر گیاه دارویی همیشه بهار (Calendula officinalis L.) انجام شد. تاثیر تیمارهای آزمایش به طور جداگانه و ترکیبی بر خصوصیات مورفولوژیک (وزن تر و وزن خشک اندام های هوایی و ریشه)، فیزیولوژیک (مقادیر کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل و کاروتنوئید) و بیوشیمیایی (قند محلول، کاتالاز، پراکسیداز و پرولین) این گیاه دارویی مورد بررسی قرار گرفت. مقایسه میانگین ها، با آزمون چند دامنه ای دانکن در سطح احتمال پنج درصد صورت پذیرفت. نتایج و بحث: نتایج نشان داد که غلظت های مختلف کادمیوم سبب کاهش وزن تر و خشک ریشه و اندام های هوایی گردید. بیشترین تاثیر کاهشی، مربوط به غلظت ۱۰ میلی گرم بر لیتر کادمیوم بود. اثر متقابل بیوچار و کادمیوم فقط بر وزن خشک اندام های هوایی گیاه معنی دار شد. تاثیر تنش ناشی از افزایش غلظت کادمیوم بر فرآیندهای فیزیولوژیک گیاه متفاوت بود. به این ترتیب که با افزایش غلظت کادمیوم، روند کاهشی در محتوای کلروفیل و روند افزایشی در مقادیر کاروتنوئید و صفات بیوشیمیایی گیاه مشاهده شد. با توجه به اینکه اولین اثر کادمیوم بر گیاه، کاهش فتوسنتز و کلروز برگ ها می باشد، در بالاترین سطح کادمیوم، میزان کلروفیل کل نسبت به شاهد ۴۰ درصد کاهش، اما میزان کاروتنوئید ۵۰ درصد افزایش یافت (۰۵/۰>p). کاهش محتوای کلروفیل تحت تنش کادمیوم می تواند به دلیل آسیب های اکسیداتیو و بازدارندگی مراحل مختلف سنتز کلروفیل باشد. اما افزایش کاروتنوئیدها در مواجهه با تنش فلزات سنگین به این دلیل است که کاروتنوئیدها به عنوان مولکول های دخیل در سیستم دفاع آنتی اکسیدانی غیر آنزیمی، نقش حفاظتی در برابر تنش اکسیداتیو دارند. در مقابل، استفاده از تیمار بیوچار سبب افزایش معنی دار وزن تر اندام های هوایی، میزان کلروفیل a و کاروتنوئید گردید. همچنین، اثر متقابل تیمارها حاکی از این بود که در سطوح مختلف کادمیوم، با افزایش سطح بیوچار، وزن خشک اندام های هوایی، میزان کلروفیل b و کلروفیل کل روند افزایشی داشتند. از صفات بیوشیمیایی مورد بررسی، اثر متقابل تیمارها فقط بر میزان قند محلول (۰۵/۰>p) و کاتالاز (۰۱/۰>p) معنی دار شد. این یعنی جذب کادمیوم توسط بیوچار و کاهش اثر سمیت آن روی گیاهچه‎ها، شرایط تولید بیشتر قند محلول و کاتالاز را فراهم نمود. در واقع، بیوچار به دلیل ظرفیت تبادل کاتیونی بالا، سطح ویژه بالا و وجود گروه های عاملی، جذب مناسبی از کادمیوم داشت. نتیجه گیری: در مجموع، نتایج به دست آمده بیانگر توان بیوچار در تثبیت و غیرقابل جذب نمودن کادمیوم بود. از این رو، استفاده از بیوچار در خاک می تواند دسترسی زیستی کادمیوم توسط گیاه در فرآیند گیاه پالایی را بهبود بخشد، هر چند که تاثیر نوع و واریته گیاه بر میزان کاهش تنش کادمیوم نبایستی نادیده گرفته شود.

اثربخشی کود زیستی بیوچار بر برخی از صفات مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه همیشه بهار (Calendula officinalis L.) تحت تنش کادمیوم Keywords:

کادمیوم , فلز سنگین , بیوچار , زیست پالایی , گیاه همیشه بهار