تاثير افزايش غلظت دي‌اكسيدكربن اتمسفري و كادميم خاك در جذب كادميم توسط گندم و سورگوم

Effect of elevated atmospheric CO2 on cadmium uptake by wheat and sorghum

سابقه و هدف: يكي از عواقب رشد و توسعه صنعتي، افزايش غلظت دي‌اكسيدكربن اتمسفري از حدود 280 ميكروليتر در ليتر به 367 ميكروليتر در ليتر در پايان قرن بيستم بوده است. مطالعات زيادي تاثير افزايش غلظت دي‌اكسيد‌كربن بر گياهان را بررسي نموده‌اند. بالا رفتن سطوح دي‌اكسيد‌كربن اتمسفري و افزايش غلظت فلزات سنگين در اراضي كشاورزي علاوه بر تاثير بر رشد و توسعه گياهان مي‌تواند از طريق زنجيره غذايي نيز اثرات سو ي بر سلامت انسان داشته باشد. اين پژوهش با هدف بررسي تاثير سطوح مختلف دي‌اكسيدكربن و كادميم در جذب كادميم و رشد گندم و سورگوم اجرا گرديد. مواد و روش‌ها: يك آزمايش گلخانه‌اي در قالب طرح اسپليت فاكتوريل با استفاده از گلدان‌هايي حاوي 5/3 كيلوگرم خاك اجرا شد. تيمارها شامل 4 سطح كادميم (0، 10، 20 و 40 ميلي‌گرم كادميم در كيلوگرم خاك) (از نمك نيترات كادميم) و 2 سطح دي‌اكسيدكربن (900 و 400 ميكروليتر در ليتر) بود. ميزان جذب كادميم در اندام‌هاي هوايي و ريشه دو گياه گندم و سورگوم، همچنين شاخص‌هاي مختلف گياه‌پالايي براي دو گياه محاسبه گرديد. يافته‌ها: نتايج نشان داد در تيمارهاي مختلف كادميم، با افزايش غلظت دي‌اكسيدكربن، وزن خشك اندام هوايي و ريشه گندم حداكثر 26 و 17 درصد افزايش يافت. در مورد سورگوم اين افزايش حداكثر 18 و 13 درصد بود. افزايش غلظت دي‌اكسيدكربن تاثيري بر جذب كادميم در گندم نداشت ولي در سورگوم موجب افزايش 37 تا 44 درصد جذب در اندام هوايي و 26 تا 37 درصد در ريشه شد. با توجه به اثر افزايش غلظت دي‌اكسيدكربن بر ماده خشك گياهي و غلظت كادميم در گياه، شاخص‌هاي گياه‌پالايي محاسبه شد. اگرچه فاكتور غلظت زيستي، ضريب تجمع زيستي و ضريب انتقال كم‌تر از يك بودند اما با افزايش غلظت دي‌اكسيدكربن اين شاخص‌ها و نسبت پالايش در سورگوم افزايش يافت. نتيجه‌‌گيري: از آن‌جا كه افزايش غلظت دي‌اكسيدكربن سبب افزايش جذب كادميم و نسبت پالايش در گياه سورگوم شد اين گياه نسبت به گندم پتانسيل بالاتري براي خروج كادميم از خاك‌هاي آلوده و به‌ويژه در مناطقي كه افزايش غلظت دي‌اكسيدكربن مطرح است دارد. اين مساله مي‌تواند در مناطق صنعتي و اراضي كشاورزي نزديك آن مورد توجه قرار گيرد. برهمكنش ميان كادميم خاك و افزايش غلظت دي‌اكسيدكربن اتمسفري با توجه به مساله تغيير اقليم و افزايش غلظت دي‌اكسيدكربن اتمسفري نياز به پژوهش‌هاي گسترده دارد تا بتوان اثرات آن را در گياهان مختلف بررسي نمود.

Background and Objectives: One of the outcomes of the industrial development has been the increase in CO2 levels in the atmosphere from 280 to 367 Microliter per liter by the end of 20th century. Many studies have investigated the effects of increasing CO2 levels on plant. Increase in atmospheric CO2 levels and increasing concentration of heavy metals in agricultural lands can effect plant growth, production and have negative impact on human health through food chain. This study was aimed to investigate the effects of different levels of CO2 and cadmium on growth and cadmium uptake by wheat and sorghum. Materials and Methods: A greenhouse experiment was carried out with pots containing 3.5 kg soils and in split factorial design. Treatments included four levels of cadmium (0, 10, 20 and 40 mg Cd kg-1soil) (from Cd (NO3)2) and two levels of CO2 (400 and 900 µL L-1). Cadmium uptake by plants roots and shoots and phytoremediation indices were calculated for both plants. Results: The results indicated that increasing CO2 levels, enhanced maximum shoot and root dry weight by 26% and 17% for wheat and 18% and 13% for sorghum, respectively. Increasing CO2 levels did not have any effect on Cd uptake by wheat but increased Cd uptake by 37-44% in shoot and 26-37% in root for sorghum. Phytoremediation indices were calculated based on the effect of increasing CO2 level on plant dry matter and Cd uptake. Although, Bio Concentration Factor, Biological Accumulation Coefficient and Tolerance Index were all less than unit, but with increase in CO2 levels these indexes and Remediation Ratio increased for sorghum. Conclusion: Since the increase on CO2 concentration increased cadmium uptake and remediation ratio in sorghum, this plant has a higher potential for extracting cadmium from polluted soils, specially in areas where increase in CO2 levels are an issue. This can be important in industrial areas and the agricultural lands around them. The interactions between soil cadmium and increasing CO2 levels in the atmosphere with respect to climate change requires further research to study its effect on various plants.