| تعداد نشریات | 14 |
| تعداد شمارهها | 677 |
| تعداد مقالات | 7,032 |
| تعداد مشاهده مقاله | 10,474,485 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 9,618,415 |
تأثیر ذغال زیستی بر بهبود برخی صفات مورفوفیزیولوژیک و بیوشیمیایی لوبیا چشمبلبلی (Vigna unguiculata L.) کشتشده در خاک آلوده به کروم | ||
| پژوهشهای تولید گیاهی | ||
| مقاله 3، دوره 32، شماره 4، دی 1404، صفحه 47-68 اصل مقاله (1.05 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jopp.2024.22819.3192 | ||
| نویسندگان | ||
| شریفه السادات نبوی1؛ همت اله پیردشتی* 2؛ فردین صادق زاده3؛ یاسر یعقوبیان4 | ||
| 1دانشجوی دکتری دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران | ||
| 2نویسنده مسئول، استاد دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران | ||
| 3دانشیار دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران | ||
| 4استادیار دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: کروم در غلظتهای بالا بهعنوان یک آلاینده اصلی و عنصر سنگین سبب بسیاری از مشکلات زیستمحیطی شده و زنجیرهغذایی را آلوده میسازد. در گیاهان، اثرات سمی کروم نیز مشهود هستند و سبب تأخیر در جوانهزنی، آسیب و کاهش رشد ریشه، زیستتوده و ارتفاع گیاه، اختلالات فتوسنتزی، کاهش عملکرد دانه و در نهایت مرگ گیاه میشود. در سالهای اخیر استفاده از اصلاحکنندههای آلی مانند بایوچار در خاکهای آلوده به فلزات سنگین با عملکرد قابلتوجه در تثبیت فلزات سنگین در خاک و آب مورد توجه قرار گرفته است. از اینرو، پژوهش حاضر بهمنظور بررسی استفاده از سطوح مختلف بایوچار تولید شده از کاه برنج جهت کاهش اثرات منفی این فلز در گیاه لوبیا چشمبلبلی (V. unguiculata L.) اجرا شد. مواد و روشها: پژوهش بهصورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در گلخانه تحقیقاتی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری در سال 1402 انجام شد. تیمارها شامل بایوچار (صفر، یک، دو و چهار درصد وزنی) و کروم (صفر، 5/2، 5، 10 و 25 میلیگرم بر کیلوگرم) و با سه تکرار بودند. در این آزمایش قطر ساقه، ارتفاع بوته، وزن خشک ریشه و اندامهوایی، کلروفیلa و b و کاروتنوئید، نشت الکترولیت، پراکسید هیدروژن و فعالیت دو آنزیم کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز اندازهگیری شدند. یافتهها: بر اساس یافتهها برهمکنش کاربرد سطوح بایوچار در غلظتهای مختلف کروم بهغیر از صفت قطر ساقه، در سایر صفات معنیدار بود. افزایش غلظت کروم اثر منفی بر صفات مورد بررسی نشان داد ولی استفاده از بایوچار اثرات منفی آن را کاهش داده و همواره بهترین عملکرد صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک در تمامی سطوح کروم در سطح چهار درصد وزنی بایوچار مشاهده شد. بهطوری که استفاده از سطح بایوچار چهار درصد وزنی، صفات فیزیولوژیک شامل غلظت کلروفیلهای a و b و کاروتنوئید و استحکام غشاء را بهترتیب بهمیزان 88/92، 27/95، 36/95 و 94/36 درصد افزایش داد. در مقایسه، فعالیت آنتیاکسیدانهای آنزیمی کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز و تولید پراکسید هیدروژن را بهمیزان 88/4، 68/53 و 25/34 درصد کاهش داد. بین فعالیت آنزیمهای کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز و تولید پراکسید هیدروژن با وزن خشک اندامهوایی همبستگی منفی و معنیداری (بهترتیب **89/0-، **85/0- و **81/0-) مشاهده شد. نتیجهگیری: بهطور کلی، افزایش غلظت کروم در خاک بهصورت منفی تمامی صفات مورفوفیزیولوژیک و بیوشیمیایی مورد مطالعه را تحت تأثیر قرار داد و بالعکس استفاده از سطوح مختلف بایوچار اثرات منفی کروم را تعدیل کرد. غلظت 25 میلیگرم بر کیلوگرم کروم بیشترین اثر منفی را ایجاد کرد و در تمامی سطوح کروم، همواره سطح چهار درصد وزنی بایوچار بهترین نتایج را با توجه به پارامتر مورد ارزیابی بههمراه داشت. بر اساس یافتههای تحقیق حاضر، بایوچار میتواند رشد گیاه لوبیا چشمبلبلی را در شرایط تنش کروم بهطور قابلتوجهی بهبود بخشد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| فلزات سنگین؛ تنش اکسیداتیو؛ فعالیت آنزیمی؛ اصلاح خاک؛ قطر ساقه | ||
| مراجع | ||
|
1.Mauskar, J. M. (2007). Cadmium-An Environment Toxicant central pollution control Board, Ministry of Environment and Forests, Government of India, parivesh Bhawan, East Arjun Nagar. Delhi-110032.
2.Gosh, M., & Singh, S. (2005). Comparative uptake and pytoextraction study of soil induced chromium by accumulator and high biomass weed species. Applied Ecology and Environmental Research, 3(2), 67-69.
3.Yu, X. Z., & Gu, J. D. (2008). The role of EDTA in phytoextraction of hexavalent and trivalent chromium by two willow trees. Ecotoxicology, 17(3), 143-152.
4.Srivastava, D., Tiwari, M., Dutta, P., Singh, P., Chawda, K., Kumari, M., & Chakrabarty, D. (2021). Chromium stress in plants: toxicity, tolerance and phytoremediation. Sustainability, 13(9), 4629.
5.Richard, J., Lewis, S.R., & Wiley, J. (2001). Hawleys condensed chemical dictionary. fourteenth edition. 453p.
6.Zulfiqar, F., Moosa, A., Ferrante, A., Darras, A., Ahmed, T., Jalil, S., & El Sabagh, A. (2024). Melatonin seed priming improves growth and physio-biochemical aspects of Zinnia elegans under salt stress. Scientia Horticulturae, 323, 112495.
7.Cheng, Q., Huang, Q., Khan, S., Liu, Y., Liao, Zh., Li, G., & Sikok, Y. (2016). Adsorption of Cd by peanut husks and peanut husk biochar from aqueous solutions. Ecological Engineering, 87, 240-245.
8.Wang, Zh., Shen, F., Shen, D., Jiang, Y., & Xiao, R. (2017). Immobilization of Cu2+ and Cd2+ by earthworm manure derived biochar in acidic circumstance. Journal of Environmental Sciences, 53, 293-300.
9.Conte, P. (2021). Annual Reports on NMR Spectroscopy. Chapter Three - Applications of fast field cycling NMR relaxometry. Pp, 141-188.
10.Wu, W., Yang, M., Feng, Q., McGrouther, K., Wang, H., Lu, H., & Chen, Y. (2012). Chemical characterization of rice straw-derived biochar for soil amendment. Biomass and Bioenergy, 47, 268-276.
11.Choppala, G. K., Bolan, N. S., Megharaj, M., Chen, Z., & Naidu, R. (2012). The influence of biochar and black carbon on reduction and bioavailability of chromate in soils. Journal of Environmental Quality,41, 1175-1184.
12.Haider, F., Wang, X., Farooq, M., Hussain, S., Cheema, S. A., Ain, N., Virk, A. L., Ejaz, M., Janyshova, U., & Liqun, C. (2022). Biochar application for the remediation of trace metals in contaminated soils: Implications for stress tolerance and crop production. Ecotoxicology and Environmental Safety, 230, 113165.
13.Kar, S., & Prasad, R. (2020). Adverse Effects of Chromium, Cadmium and Zinc on the Growth and Metabolic Activities of Pulse Crops and their Key Management Strategies: A Review. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 9(4), 48-63.
14.Singh, J., Hembram, P., & Basak, J. (2014). Potential of Vigna unguiculata as a phytoremediation plant in the remediation of Zn from contaminated soil. American Journal of Plant Sciences, 5, 1156-1162.
15.Oliveira, M. L. J., Araujo, A. S. F. D., & Melo, W. J. D. (2015). Chromium in soil organic matter and cowpea after four consecutive annual applications of composted tannery sludge. Revista Brasileira de Ciencia do Solo, 39, 297-302. 16.De-Sousa, R. S., Nunes, L. A. P. L., Lima, A. B. D., Melo, W. J. D., Antunes, J. E. L., & Araujo, A. S. F. D. )2018(. Chromium accumulation in maize and cowpea after successive applications of composted tannery sludge. Acta Scientiarum Agronomy, 40, e3536.
17.Aliku, C. B., & Aliku, O. O. (2022). Enhanced phytoremediation of chromium contaminated soil using cowpea. Proceedings of the Forty-fourth AMOP Technical Seminar, Environment and Climate Change Canada, Ottawa, ON, Canada. 553-562.
18.Kumar, P., & Chauhan, M. S. (2019). Adsorption of chromium (VI) from the synthetic aqueous solution using chemically modified dried water hyacinth roots. Journal of Environmental Chemical Engineering, 7(4), 103218.
19.Bouyoucos, G. J. (1962). Hydrometer method improved for making particle size analyses of soils. Agronomy Journal, 54, 464-465.
20.Thomas, G. W. (1996). Soil pH and soil acidity. p. 475-490. In D. L. Sparks et al., (eds) Methods of Soil Analysis. Part 3- ASA, Madison. WI.
21.Rhoades, J. D. (1996). Salinity: Electrical Conductivity and total dissolved solids. In: Methods of Soil Analysis (eds. D.L. Sparks et al.). Pp. 417-436. Part 3 part 3-American Society of Agronomy. Madison. WI.
22.Walkley, A., & Black, I. A. (1934). An examination of method for determining soil organic matter and proposed modification of the chromic acid titration method. Soil Science, 37, 29-37.
23.Loeppert, R. H., & Suarez, D. L. (1996). Carbonate and gypsum. In: Sparks, D.L. (eds). Methods of Soil Analysis. Part 3. 3rd ed. SSSA, Madison, Wisconsin. 437-474.
24.Song, W., & Guo, M. (2012). Quality variations of poultry litter biochar generated at different pyrolysis temperatures. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 94, 138-145.
25.Rajkovich S., Enders A., Hanley K., Hyland C., Zimmerman A. R., & Lehmann J. (2012). Corn growth and nitrogen nutrition after additions of biochars with varying properties to a temperate soil. Biology and Fertility of Soils, 48(3), 271-284.
26.Porra, R. J. (2002). The chequered history of the development and use of simultaneous equations for the accurate determination of chlorophylls a and b. Photosynthesis Research, 73(1), 149-156.
27.Lutts, S., Kinet, J. M., & Bouharmont, J. (1995). Changes in plant response to NaCl during development of rice (Oryza sativa L.) varieties differing in salinity resistance. Journal of Experimental Botany, 46, 1843-1852.
28.Sairam, R. K., Veerabhadra Rao, K., & Srivastava, G. C. (2002). Differential response of wheat genotypes to long term salinity stress in relation to oxidative stress, antioxidant activity and osmolyte concentration. Plant Science, 163(5), 1037-1046.
29.Abi, H. (1984). Catalase in vitro. Method of Enzymology. 105, 121-126.
30.Sergive, I., Alexieva, V., & Karanov, E. (1997). Effect of spermine, atrazine and combination between them on some endogenous protective systems and stress markes in plants. Bulgarian Academy of Sciences, 51, 121-124.
31.Beauchamp, C., & Fridovich, I. (1971). Superoxide dismutase: improved assays and an assay applicable to acrylamide gels. Analytical Biochemistry, 44(1), 276-287.
32.Lupo, Y., & Moshelion, M. (2024). The balance of survival: comparative drought response in wild and domesticated tomatoes. Plant Science, 339, 111928.
33.Taratima, W., Kunpratum, N., & Maneerattanarungroj, P. (2023). Effect of salinity stress on physiological aspects of pumpkin (Cucurbita moschata Duchesne. ‘Laikaotok’) under hydroponic condition. Asian Journal of Agriculture and Biology, 2, 202101050.
34.Shanker, K. A., Cervantes, C., Loza-Taversa, H., & Avudainayagam, S. (2005) Chromium toxicity in plants. Environment International, 31, 739-753.
35.Iqbal, M. Z., Saeeda, S., & Shafiq, M. (2001). Effects of chromium on an important arid tree (Caesalpinia pulcherrima) of Karachi city, Pakistan. Ekologia Bratislava, 20, 414-422.
36.Ali, S., Rizwan, M., Bano, R., Bharwana, S. A., Rehman, M. Z., Hussain, M. B., & Al-Wabel, M. I. (2018). Effects of biochar on growth, photosynthesis, and chromium (Cr) uptake in Brassica rapa L. under Cr stress. Arabian Journal of Geosciences, 11, 507.
37.Sehrish, A. K., Aziz, R., Hussain, M. M., Rafiq, M. T., Rizwan, M., Muhammad, N., Rafiq, M. K., Sehar, A., Din, udJ., Al-Wabel, M. I., & Ali, S. (2019). Effect of poultry litter biochar on chromium (Cr) bioavailability and accumulation in spinach (Spinacia oleracea) grown in Cr-polluted soil. Arabian Journal of Geosciences, 12, 57.
38.Wakeel, A., Xu, M., & Gan, Y. (2020). Chromium-induced reactive oxygen species accumulation by altering the enzymatic antioxidant system and associated cytotoxic, genotoxic, ultrastructural, and photosynthetic changes in plants. International Journal of Molecular Sciences, 21, 728.
39.Ali, H., Khan, Kh., & Sajad, M. (2013). Phytoremediation of heavy metals Concepts and applications. Chemosphere, 91, 869-881.
40.McElroy, J. S., & Kopsell, D. A. (2009). Physiological role of carotenoids and other antioxidants in plants and application to turfgrass stress management. New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science,37, 327-333.
41.Mukherjee, A. A., & Zimmerman, R. (2013). Organic carbon and nutrient release from a range of laboratory-produced biochars and biochar-soil mixtures. Geoderma, 193(1), 122-130.
42.Sami, H., Ashraf, K., Sultan, K., Alamri, S., Abbas, M., Javied, S., & Zaman, Q. (2023). Remediation potential of biochar and selenium for mitigating chromium-induced stress in spinach to minimize human health risk. South African Journal of Botany, 163, 2347-249.
43.Subrahamamyam, D. (2008). Effects of chromium toxicity on leaf photosynthetic characteristics and oxidative changes in wheat (Triticum aestivum L.). Photosynthetica, 46(3), 339-345.
44.Azarmi, R., & Majnooni, Z. (2023). The interaction effect of chromium and fulvic acid on the morphological and physiological traits of lettuce (Lactuca sativa L.) in hydroponic condition. Journal of Vegetation Science, 6(2), 123-134.
45.Shafi, M., Bakht, J., Hassan, M. J., Raziuddin, M., & Zhang, G. (2009). Effect of cadmium and salinity stresses on growth and antioxidant enzyme activities of wheat (Triticum aestivum L.). Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology, 82, 772-776.
46.Amami, R., Ibrahimi, K., Sher, F., Milham, P. J., Khriji, D., Annabi, H. A., Abrougui, Kh., & Chehaibi, S. (2022). Effects of conservation and standard tillage on soil physico-chemical properties and overall quality in a semi-arid agrosystem. Soil Research, 60, 485-496.
47.Asoda, K. (1994). Production and action of active oxygen species in photosynthetic tissue. In causes of photooxidative stress and amelioration of defense system in plant. (Eds.): Foyer CH, and Mullineaux PM. CRC Press, Boca Raton, Pp. 77-104.
48.Shu, X., Yin, L., Zhang, Q., & Wang, W. (2012). Effect of Pb toxicity on leaf growth, antioxidant ant enzyme activities, and photosynthesis in cuttings and seedlings of Jatropha curcas L. Environmental science and pollution research international, 19(3), 893-902.
49.Suliman, W., Harsh, J. B., Abu-Lail, N. I., Fortuna, A. M., Dallmeyer, I., & Garcia-Perez, M. (2017). The role of biochar porosity and surface functionality in augmenting hydrologic properties of a sandy soil. Science of the Total Environment, 574, 139-147.
50.Patra, J. M., Panda, S. S., & Dhal, N. K. (2017). Biochar as a low-cost adsorbent for heavy metal removal: A review. International Journal of Research in BioSciences, 6, 1-7.
51.Park, J. H., Choppala, G. K., Bolan, N. S., Chung, J.W., & Chuasavathi, T. (2011). Biochar reduces the bioavailability and phytotoxicity of heavy metals. Plant and Soil, 348, 439-451.
52.Inyang, M., Gao, B., Pullammanappallil, P., Ding, W., & Zimmerman, A. R. (2010). Biochar from anaerobically digested sugarcane bagasse. Bioresource Technology, 101, 8868-8872.
53.Ahmad, M., Rajapaksha, A. U., Lim, J. E., Zhang, M., Bolan, N., Mohan, D., Vithanage, M., Lee, S. S., & Ok, Y. S. (2013). Biochar as a sorbent for contaminant management in soil and water: A review. Chemosphere,99, 19-33.
54.Houben, D., Evrard, L., & Sonnet, P. (2013). Mobility, bioavailability and pH-dependent leaching of cadmium, zinc and lead in a contaminated soil amended with biochar. Chemosphere, 92, 1450-1457.
55.Foyer, C. H., & Noctor, G. (2009). Redox regulation in photosynthetic organisms: signaling, acclimation, and practical implications. Advances in Radio Science, 11(4), 861-905.
56.Demidchik, V. (2015). Mechanisms of oxidative stress in plants: from classical chemistry to cell biology. Environmental and Experimental Botany, 109, 212-228.
57.Cong, M., Hu, Y., Sun, X., Yan, H., Yu, G., Tang, G., Chen, S., Xu, W., & Jia, H. (2023). Long-term effects of biochar application on the growth and physiological characteristics of maize. Frontiers in Plant Science, 14, 1172425. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 383 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 99 |
||