اثربخشي كود زيستي بيوچار بر برخي از صفات مورفولوژيكي، فيزيولوژيكي و بيوشيميايي گياه هميشه بهار (Calendula officinalis L.) تحت تنش كادميوم

سابقه و هدف: آلودگي خاك به فلزات سنگين بويژه در مناطق صنعتي يكي از اصلي‌ترين مشكلات محيط زيستي به شمار مي‌آيد. كادميوم يك فلز سنگين است كه در گياهان تنش اكسيداتيو ايجاد مي‌كند و اثرات مخرب بسياري بر كيفيت محصول دارد. امروزه روش‌هاي مختلفي جهت كاهش اثرات منفي غلظت‌هاي بالاي فلزات سنگين موجود در خاك مورد استفاده قرار گرفته است. در اين راستا، استفاده از بيوچار، روشي مقرون‌به‌صرفه و سازگار با محيط ‌زيست است كه تأثير آن به منظور كاهش قابليت دسترسي زيستي فلزات سنگين در خاك يك مزيت مهم به شمار مي‌رود.مواد و روش ها: در اين مطالعه، آزمايشي گلخانه‌اي به‌صورت فاكتوريل در قالب طرح بلوك كامل تصادفي با سه تكرار و با نمك كلريد كادميوم در شش سطح (0، 1، 3، 5، 7 و 10 ميلي‌گرم بر ليتر) و سه سطح بيوچار (0، 1.5 و 3 درصد وزني) بر گياه دارويي هميشه‌بهار (Calendula officinalis L.) انجام شد. تأثير تيمارهاي آزمايش به‌طور جداگانه و تركيبي بر خصوصيات مورفولوژيك (وزن تر و وزن خشك اندام‌هاي هوايي و ريشه)، فيزيولوژيك (مقادير كلروفيل a، كلروفيل b، كلروفيل كل و كاروتنوئيد) و بيوشيميايي (قند محلول، كاتالاز، پراكسيداز و پرولين) اين گياه دارويي مورد بررسي قرار گرفت. مقايسه ميانگين‌ها، با آزمون چند دامنه‌اي داﻧﮑﻦ در سطح احتمال پنج درصد صورت پذيرفت.نتايج و بحث: نتايج نشان داد كه غلظت‌هاي مختلف كادميوم سبب كاهش وزن تر و خشك ريشه و اندام‌هاي هوايي گرديد. بيشترين تأثير كاهشي، مربوط به غلظت 10 ميلي‌گرم بر ليتر كادميوم بود. اثر متقابل بيوچار و كادميوم فقط بر وزن خشك اندام‌هاي هوايي گياه معني‌دار شد. تأثير تنش ناشي از افزايش غلظت كادميوم بر فرآيندهاي فيزيولوژيك گياه متفاوت بود. به اين ترتيب كه با افزايش غلظت كادميوم، روند كاهشي در محتواي كلروفيل و روند افزايشي در مقادير كاروتنوئيد و صفات بيوشيميايي گياه مشاهده شد. با توجه به اينكه اولين اثر كادميوم بر گياه، كاهش فتوسنتز و كلروز برگ‌ها مي‌باشد، در بالاترين سطح كادميوم، ميزان كلروفيل كل نسبت به شاهد 40 درصد كاهش، اما ميزان كاروتنوئيد 50 درصد افزايش يافت (0.05 p). كاهش محتواي كلروفيل تحت تنش كادميوم مي‌تواند به‌دليل آسيب‌هاي اكسيداتيو و بازدارندگي مراحل مختلف سنتز كلروفيل باشد. اما افزايش كاروتنوئيدها در مواجهه با تنش فلزات سنگين به اين دليل است كه كاروتنوئيدها به عنوان مولكول‌هاي دخيل در سيستم دفاع آنتي‌اكسيداني غير آنزيمي، نقش حفاظتي در برابر تنش اكسيداتيو دارند. در مقابل، استفاده از تيمار بيوچار سبب افزايش معني‌دار وزن تر اندام‌هاي هوايي، ميزان كلروفيل a و كاروتنوئيد گرديد. همچنين، اثر متقابل تيمارها حاكي از اين بود كه در سطوح مختلف كادميوم، با افزايش سطح بيوچار، وزن خشك اندام‌هاي هوايي، ميزان كلروفيل b و كلروفيل كل روند افزايشي داشتند. از صفات بيوشيميايي مورد بررسي، اثر متقابل تيمارها فقط بر ميزان قند محلول (0.05 p) و كاتالاز (0.01 p) معني‌دار شد. اين يعني جذب كادميوم توسط بيوچار و كاهش اثر سميت آن روي گياهچه ‎ها، شرايط توليد بيشتر قند محلول و كاتالاز را فراهم نمود. در واقع، بيوچار به‌دليل ظرفيت تبادل كاتيوني بالا، سطح ويژه بالا و وجود گروه‌هاي عاملي، جذب مناسبي از كادميوم داشت. نتيجه‌گيري: در مجموع، نتايج به‌دست آمده بيانگر توان بيوچار در تثبيت و غيرقابل جذب نمودن كادميوم بود. از اين‌رو، استفاده از بيوچار در خاك مي‌تواند دسترسي زيستي كادميوم توسط گياه در فرآيند گياه‌پالايي را بهبود بخشد، هر چند كه تأثير نوع و واريته گياه بر ميزان كاهش تنش كادميوم نبايستي ناديده گرفته شود.