آثار تجمعي و باقي‌مانده لجن فاضلاب شهري بر غلظت روي و مس در خاك و گياه گندم

Cumulative and Residual Effects of Sewage Sludge on Zinc and Copper Concentration in Soil and Wheat

استفاده از لجن فاضلاب به عنوان يك كود ارزان قيمت و غني از عناصر غذايي در مناطقي از كشور رواج يافته است. كاربرد اين كود به صورت منطقي مي‌تواند سهم مهمي در تأمين نيازهاي غذايي گياه داشته باشد اما استفاده بي‌رويه از آن سبب انباشته شدن عناصر سنگين در خاك و به دنبال آن انتقال اين عناصر به زنجيره غذايي شده و سلامتي انسان و حيوانات را با خطر مواجه مي‌‌كند. هدف از اين تحقيق بررسي آثار تجمعي و باقي‌مانده لجن فاضلاب شهري اصفهان بر غلظت روي و مس در خاك و گياه گندم بود. اين پژوهش در طي چهار سال با سه سطح لجن فاضلاب (25، 50 و 100 مگاگرم در هكتار) و تيمار شاهد (بدون كود) در سه تكرار و در قالب طرح كرت‌هاي خرد شده با طرح پايه بلوك‌هاي كامل تصادفي اجرا شد. سطوح مختلف لجن در سال اول‌ در تمام كرت و در سال‌‌هاي دوم، سوم و چهارم به ترتيب در سه چهارم، نصف و يك چهارم هر يك از كرت‌ها به كار رفت. اوايل پاييز هر سال، گندم رقم مهدوي در كرت‌ها كشت شد. بعد از برداشت گندم در پايان سال چهارم، نمونه‌هاي خاك از عمق 20-0 سانتي‌‌متري هر يك از كرت‌‌ها برداشت شده و برخي ويژگي‌‌هاي فيزيكي و شييميائي آنها اندازه‌گيري شد. هم‌چنين غلظت عناصر روي و مس در ريشه، اندام هوايي و دانه گندم به طور جداگانه تعيين شد. كاربرد تجمعي لجن فاضلاب در كليه سطوح مصرفي باعث افزايش معني‌دار (0/05≥P) غلظت‌هاي كل و قابل عصاره‌گيري روي و مس خاك شد. اثر باقي‌مانده لجن در يكبار كوددهي، غلظت‌هاي قابل عصاره‌گيري روي و مس را نسبت به شاهد افزايش داد به طوري كه حتي پس از گذشت چهار سال، غلظت‌‌ها براي روي در تيمارهايي كه بيش از 50 مگاگرم در هكتار و براي مس در تيمارهايي كه بيش از 25 مگاگرم در هكتار لجن دريافت كرده بودند، به طور معني‌داري بيش از شاهد بود. لجن فاضلاب اثر معني‌داري بر غلظت روي و مس اندام هوايي و دانه و جذب اين عناصر توسط اندام هوايي داشت. نتايج اين تحقيق نشان داد كه لجن فاضلاب به صورت باقي‌مانده و تجمعي غلظت عناصر كم مصرف در خاك و گياه را افزايش داده است

Sewage sludge application on farmland as fertilizer is commonly practiced in many countries. Sewage sludge is rich in macro and micronutrients. However, high concentration of heavy metals in sludge may cause pollution of soil, groundwater and human food chain because of toxic metals uptake by crops. The objective of this study was to determine residual and cumulative effects of sewage sludge on concentration of Zn and Cu in soil and wheat. Different levels of 0, 25, 50 and 100 Mg ha-1 of sewage sludge were applied to the soil for four years. To study the cumulative and residual effects of the sewage sludge, applications were repeated on three fourth of each plot in the second year, on one half of plots in the third year and on one fourth of plots in the fourth year. Wheat was grown in the plots. After the fourth year, soil samples from the 0-20 cm depth of the different parts of the plots were taken and analyzed. After harvesting the wheat, roots, stems and grains were separately analyzed for the heavy metal concentrations. Cumulative sewage sludge application significantly (P≤0.05) increased the total and DTPA-extractable concentration of Zn and Cu in soil. Residual sewage sludge in the soil also increased the total and DTPA-extractable concentration of Zn and Cu. Single sludge applications at different rates increased the DTPA-extractable concentrations of heavy metals. In subsequent years with no further sludge application, DTPA–extractable metal concentrations in soil decreased continuously, approaching the levels in the control. However, even after four years, DTPA-extractable concentration of Zn in plots receiving more than 50 Mg ha-1 and Cu in plots receiving more than 25 Mg ha-1 sludge, were still significantly higher than control. DTPA-extractable concentrations of metals were closely correlated with total concentrations. Sewage sludge had a significant effect on concentration of Zn and Cu in stems and grains. Cumulative effects on Zn and Cu uptake by stems were more than residual effects. The results of this study show that cumulative and residual effects of sewage sludge application increased concentrations of micronutrients in soil and wheat.