بررسي ميزان جذب كادميوم از خاك آلوده در دوره‌هاي مختلف رشد گوجه فرنگي

Cadmium Absorption by Tomatoes at Different Growth Stages in Polluted Soil

آلودگي محيط زيست با فلزات سنگين مشكل جهاني در حال گسترش است. فلزات سنگين عمدتاً در لايه سطحي خاك رسوب مي كنند و در دراز مدت با افزايش غلظت آنها در خاك جذب گياهان مي شوند و در اندام هاي مختلف آنها تجمع پيدا مي‌كنند. كادميوم خاك از معادل 001/0 تا 1 ميلي‌گرم بر كيلوگرم وزن خشك متغير است ولي حد نرمال آن بايد كمتر از 1 ميلي‌گرم بر كيلوگرم خاك ‌باشد. مقدار جذب و تجمع فلزات سنگين در گونه هاي مختلف گياهي و در بخش هاي مختلف گونه ها متفاوت و متاثر از غلظت فلز و مشخصات فيزيكي و شيميايي خاك است. در زمينه استفاده از آب هاي آلوده و پساب هاي حاوي فلزات سنگين در كشاورزي بررسي‌هاي زيادي شده است، ولي اطلاعات در زمينه مقدار جذب و تجمع فلزات سنگين در دوره‌هاي مختلف رشد بسيار محدود است. اين تحقيق با هدف بررسي تاثير سطوح مختلف غلظت كادميوم خاك محيط ريشه بر مقدار جذب و تجمع آن در اندام هاي مختلف گوجه فرنگي در دوره‌هاي مختلف رشد، به صورت يك آزمايش فاكتوريل در قالب طرح كاملاً تصادفي در سه تيمار شامل غلظت هاي صفر، 50 ، و100 ميلي گرم كادميوم در كيلوگرم خاك، در سه تكرار اجرا شد. خاك مورد استفاده از نوع لومي بود كه از مزرعه چهارصد هكتاري موسسه تحقيقات اصلاح و تهيه نهال و بذر (كرج) انتخاب و بعد از دو بار الك كردن با مش دو ميلي‌متر و افزودن نيترات كادميوم (Cd(NO3)2) و مخلوط كردن آن، آماده شد. براي كاشت از بشكه‌هاي پلاستيكي به قطر 80 و ارتفاع 120 سانتي متر استفاده شده است. در دوره تحقيق از محلول خاك در عمق‌هاي مختلف ساعت به ساعت و از اندام‌هاي مختلف گوجه‌فرنگي در دوره‌هاي مختلف رشد جهت سنجش مقدار تجمع كادميوم نمونه برداري شد. نتايج حاصل، پس از تجزيه و تحليل آماري با استفاده از نرم افزار SPSS، نشان مي دهد كه در تمام اندام‌هاي گوجه فرنگي اثر تيمار بر مقدار كادميوم تجمع يافته در سطح احتمال يك درصد معني دار است و اندام‌هاي مختلف گوجه فرنگي از نظر جذب و تجمع كادميوم رفتارهايي متفاوت دارند بدين معنا كه غلظت كادميوم تجمع يافته در برگ، ريشه، ساقه، ميوه و پوست ميوه تا دانه روندي كاهشي دارد. نتايج همچنين نشان مي‌دهد كه از كل كادميوم اضافه شده به خاك ميزان ناچيزي در اندام مختلف گوجه‌فرنگي تجمع مي يابد، به طوري كه ميزان كل كادميوم تجمع يافته در توده سلولي در تيمار شاهد، 50 و 100 ppm به ترتيب معادل 0384/0، 564/0، و 678/0گرم است. مقايسه نتايج نشان مي‌دهد كه افزايش غلظت كادميوم كاهش رشد گوجه فرنگي و به ويژه ميزان توليد محصول را به همراه دارد. نتايج بيانگر كاهش 20 و 35 درصدي كاهش محصول توليدي در تيمار 50 و 100 ppm ، نسبت به تيمار شاهد است. به ‌رغم كاهش شديد غلظت كادميوم در محلول خاك در دوره‌هاي مختلف رشد، از ميزان كادميوم جذب شده در اندام‌هاي گوجه‌فرنگي كاسته نمي شود.

Environmental pollution by heavy metals is a growing global concern. Most heavy metals accumulate in the top soil and in the long term, increased concentrations in the soil results in increased absorption and accumulation in plants. The usual concentration of cadmium in the soil is 0.001-2.4 mg/kg of dry soil. The level of absorption and accumulation in plants depends on the type of plant, tissue make-up of the plant and physical and chemical characteristics of the soil. There is a deficit of information on the amounts of absorption and accumulation of heavy metals at different tomato growth stages. This study was conducted to analyze the impact of the level of cadmium concentration in soil on its absorption and accumulation at different stages of tomato growth using factorial experimentation in a completely randomized design with three repetitions. The variables were three Cd concentrations (control treatment with no Cd; soil with 50 mg kg-1 Cd; soil with 50 mg kg-1 Cd; soil with 50 mg kg-1 Cd). The soil samples were collected from 400 ha of farmland at the Seed and Plant Improvement Institute in Karaj, Iran. They were sifted twice using 2 mm mesh and the treatments were prepared by adding cadmium nitrate to the soil to make homogeneous mixtures. The experiments were carried out in plastic cylinders 120 cm in length and 85 cm in diameter. The depth of the solution soil was sampled hourly and tomato organs were sampled at different growth stages to record the cadmium absorption rate. SPSS software was used to perform an analysis of variance of the data and the Duncan multiple range test was used to perform a comparison of means (P ? 0.05 and P? 0.01). Results showed that cumulative cadmium concentration differs in the tissues of the leaf, root, leg, fruit and peel in decreasing order. A negligible amount of the total cadmium added to the soil was absorbed by the plant. Total cadmium absorbed in the cellular colonies of the tomato plant in the control treatment, soil with 50 ppm added Cd, and soil with 100 ppm added Cd were 0.0384, 0.564 and 0.678 g, respectively. The results indicate a direct relationship between Cd accumulation and Cd concentration in the root region. A comparison of the outcomes indicated that increasing the cadmium concentration resulted in a reduction of tomato growth and, especially, the production rate. A 20-35% decrease in production rate was seen in 50-00 ppm cadmium exposure compared to the control. These results show that strong decreases in cadmium concentrations in the solution soil did not decrease the absorption rate of cadmium at various growth stages of the tomato.