اثرات کاربرد لجن فاضلاب بر عملکرد و جذب عناصر توسط بوته جو مطالعه موردی: لجن تصفیه‌خانه شهر اهواز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 دانش‌آموخته دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

یکی از جنبه‌های مورد مطالعه درباره کودهای آلی نظیر لجن فاضلاب که به اراضی کشاورزی افزوده می‌شوند، بررسی مسائل زیست‌محیطی مرتبط با استفاده از این کودها همانند میزان جذب عناصر سنگین توسط محصولاتی که در خاکهای تیمار شده با این کودها کشت می‌گردند، می‌باشد. هدف از این تحقیق بررسی اثرات لجن فاضلاب بر جذب عناصر پر مصرف (K, P, N) و عناصر کم مصرف (Zn , Fe) و عناصر سنگین سمّی (Cd , Pb) و عملکرد کل گیاه جو بود. این مطالعه در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی اهواز با دو سطح لجن 50 و 100 تن در هکتار و تیمار شاهد (بدون کود) در چهار تکرار و در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی اجرا گردید. آزمایش در طول یک دوره رشد گیاه جو انجام گرفت. نمونه‌برداریهای گیاه در سه زمان علوفه تازه ( 50 روز پس از کشت)، قبل از خوشه رفتن (90 روز پس از کشت) و موقع برداشت (6 ماه پس از کشت جو) انجام شد. نمونه‌‌‌برداریهای گیاه جهت تعیین غلظت عناصر پر مصرف و عناصر سنگین در بخشهای ساقه، برگ، کاه و دانه جو انجام شد.  نتایج تجزیه گیاه نشان می‌دهد لجن فاضلاب باعث افزایش معنی‌دار نیتروژن، فسفر، پتاسیم و کادمیوم در مقایسه با شاهد در بخشهای رویشی گیاه می‌شود. تجزیه دانه جو هم نشان داد که افزودن لجن فاضلاب موجب افزایش معنی‌دار نیتروژن، فسفر، پتاسیم، روی و آهن در دانه، نسبت به شاهد می‌شود. عملکرد علوفه جو هم در تیمار لجن 100 تن در هکتار در مقایسه با شاهد افزایش معنی‌دار داشت. عملکرد دانه جو در دو سطح لجن با شاهد افزایش معنی‌داری را نشان داد. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که لجن فاضلاب غلظت عناصر سنگین را در گیاه افزایش داده و از حد مجاز بیشتر بود ولی در حد سمّیت نبوده است. بنابراین برای استفاده از لجن فاضلاب در خاکها با توجه به مقدار افزایش عناصر مذکور به خاک و مقدار جذب شده توسط گیاهان، لازم است که حد آستانه سمّیت برای هر فلز، بسته به نوع گیاه و نوع خاک و شرایط محیطی مکان کاربرد لجن فاضلاب تعیین گردد و مقادیر کاربرد لجن براساس آن ارزیابی شود. ضمنا" به دلیل شوری موجود در لجن فاضلاب، کاربرد آن فقط برای کشت‌های آبی با آب مناسب توصیه می‌گردد. استفاده از لجن برای پرورش محصولاتی که مستقیماً توسط انسان مصرف نمی‌شود، پیشنهاد می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of Amended Sewage Sludge Application on Yield and Heavy Metal Uptake of Barley: A Case Study of Ahvaz Sewage Treatment Plant

نویسندگان [English]

  • Mostafa Chorom 1
  • Mohadese Aghaei Foroushani 2
1 Assistant Professor of Soil Science, College of Agric., Shahid Chamran University
2 MSc Graduate, College of Agric., Shahid Chamran University
چکیده [English]

One aspect of sewage sludge application as an organic fertilizer on agricultural farms is environmental pollution concerns such as heavy metals uptake by plants. The aim of this study was to investigate the influence of amended sewage sludge application on yield and heavy metal uptake of Barley. This study was carried out over a period of barley growth with two treatments of sewage sludge (50 and 100 ton/ha) and control treatment with four replicates arranged in a randomized complete block design. Plant samples were taken at three intervals (50, 90, and 180 days after sowing). The samples were prepared for measuring nutrients and heavy metals in stem, leaf, straw, and grain. Results of plant analysis showed that application of sewage sludge increased nitrogen, phosphorous, potassium and cadmium in vegetative parts compared to control. Grain analysis showed that application of sewage sludge significantly increased nitrogen, phosphorous, potassium, iron, and zinc. Grass yield significantly increased in the plot treated with 100 ton/ha sewage sludge. Grain yield in the two treatments significantly increased. The results revealed that the sewage sludge increased heavy metals uptake by plants but still below standard levels. It is, therefore, necessary to use the quantities of the elements introduced into soil and absorbed by plants in order to determine the toxicity level for each metal taking into account factors such as plant and soil types as well as environmental conditions. This information can then be used to determine sludge application quantities in each case. Meanwhile, sludge application may only be recommended for irrigated crops receiving adequate irrigation water due to its salinity. Moreover, it cannot be recommended for irrigated crops directly consumed by man.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Macroelement
  • heavy metals
  • Barley Yield
  • sewage sludge
1- Qasim, M., Maytallah, H., and  Subhan, M. (2001). “Effect of sewage sludge on the growth of maize crop.” Online Journal of Biological Sciences, 1(2), 52-54.
2- Tuhir, H. C. R., and Latif, I. (2002). “Influence of sewage sludge and organic manures application on wheat yield and heavy metal availability. ”Asian Journal of Plant Sci., 1, (2), 79-81.
3- نظری، م. ع.، شریعتمداری، ح.، افیونی، م.، مبلی، م.، و رحیلی، م. (1385).  ”اثر کاربرد پساب و لجن فاضلاب صنعتی بر غلظت برخی عناصر و عملکرد گندم، جو و ذرت.“ مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه صنعتی اصفهان، 3 الف، 97-113.
4- Kabata, P., and Pendias, A. H. (1992). Trace elements in soils and plants, 2nd Ed., New York.
5- Luo, Y.M., and Chirstie, P. (1998). “Bioavailability of copper and zinc in soils treated with alkaline stabilized sewage sludge.” H. Environ. Qual., 27, 335-342 .
6- Krebs, A., Gupta, S.K., Furrer, G., and Schulin, R. (1998). “Solubility and plant uptake of metals with and without liming of sludge-amended soils.” J. Environ . Qual., 27, 18-23.
7- Oliver, M. A. (1997) “Soil and human health: review.” European J. Soil Sci., 78, 573-592.
8- Bierman, P.M., and Rosen, J. (1994). “Sewage sludge incinerator ash effects on soil chemical properties and growth of lettuce and corn.” Soil Sci. Plant Anal., 25, 2409-2437.
9- Sparks, D.L., Page, A.L., and Sumner, M.E. (1996). Methods of soil analysis, part 3, chemical methods, SSA, 3rd Ed., Madfion, WA.
10- Antolin, M.C., Pasculal, I., Garcia, C., Polo, A., and Sanchez –Diaz, M. (2005). “Growth, yield and solute content of barley in soils treated with sewage sludge under semiarid Mediterranean condition.” Field Crops Research, 3, 224-237.
11- Premi, P . R., and Cornfield, A . H. (1969). “Incubation of digested sewage sludge added to soil.” Soil boil. Biochem., 1, 1-4.
12- Beachamp, E. G. (1987). “Corn response to residual N from urea and manure applied in previous year.” Canadiam J. Soil Sci., 67, 931-942.
13- Hortenstine, C. C., and Rothwell, D. F. (1972). “Use of municipal compost in reclamation of phosphate mining sand tailings”, J. Environ. Qual, 1, 415-418.
14- Bakes, A. C. (1995). “Kinetic of cadmium and cobalt desorption from iron and manganese oxides.” Soil Sic. Soc. Am., 59, 778-785.
15- Higgins , A.J. (1984). “Land application of sewage sludge with regard to cropping systems and pollution potential. ” J. Environ. Qual., 13, 441-448.
16- Chang, A.C., Page, A.L., Warneke, J. E., Resketo, M.R., and Jonse, T.E. (1983). “Accumulation of cadmium and zinc in barley grown on sludge- treated soil: A long term field study.” J. Environ. Qual., 12, 391-394.
17- Yonggie, W. B., and Liu, Y. (2005). “Effects of sewage sludge compost application on crops and cropland in a 3- year field study.” Chemospher., 59 (9), 1257-1265.
18- Keller, C., Kayser, A., Keller, A., and Schulin, R. (2001). Heavy – metal uptake by agricultural crops from sewage – sludge treated soils of the upper Swiss Rhine valley and the effect of time, In: Environmental restoration of metals – contaminated soil, I . K . Iskandar, ed., Lewis Pub., Washington, D.C.
19- Hooda, P. S., and Alloway, B. J. (1993). “Effects of time and temperature on the bioavailability of Cd and Pb frome sludge amended soils.” J. Soil Sci., 44(1), 97-110.
20- Kabata A., and Pendias, H. (2000). Trace elements in soils and plants, 3rd Ed., CRC press , Washington, D.C.
21- خدیوی بروجنی ، ا. (1382). ”اثر کودهای آلی بر اشکال شیمیایی فلزات سنگین در خاک و جذب این عناصر توسط گندم. “ پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان.
22- Bingham, F. T., Page, A. L., and Strong, J. E. (1980). “Yield and cadmium content of rice grain in relation to addition rates of cadmium, copper, nickel, and zinc with sewage sludge and liming.” Soil Sci., 2,130- 141.
23- Morera, M.T., Echeverria, J., and Garrido, J. (2002). “Bioavailability of heavy metals in soils amended with sewage sludge.” Canadiam J. Soil Sci., 82, 4-14.
24- Navas, A., Bermudes, F., and Machin, J. (1998). “Influence of sewage sludge application on physical and chenical properties of gypsisols.” Geoderma, 87, 123-135.