اثر زغال‌زيستي كاه‌ گندم و نئوپان اشباع شده با آهن بر جذب آهن و رشد دو رقم سويا در يك خاك آهكي

Effect of iron impregnated wheat straw and particleboard biochar on the iron uptake and growth of two soybean cultivars in a calcareous soil

سابقه و هدف: زغال زيستي يك محصول غني از كربن است كه از گرماكافت بقاياي آلي كربن دار در شرايط عدم وجود اكسيژن يا اكسيژن محدود توليد مي شود. كاربرد زغال زيستي به دليل ويژگي‌هاي منحصر به فرد نظير مقادير كربن آلي، سطح ويژه و ظرفيت تبادل كاتيوني بالا موجب افزايش قدرت جذب و نگهداري آب و عناصر غذايي و در نتيجه موجب افزايش سطح حاصلخيزي خاك مي شود. بنابراين، هدف از اين پژوهش بررسي اثر زغال زيستي اشباع شده با كود آهن بر رشد و جذب آهن توسط سويا در يك خاك آهكي بود. مواد و روش ها: خاك آهكي داراي كمبود آهن قابل استفاده (30-0 سانتي متري) از شرق استان گلستان تهيه شد و پس از هوا خشك شدن از يك الك 2 ميلي متري عبور داده شد. دونوع زغال زيستي از كاه گندم و نئوپان در دماي 300 درجه سانتي گراد تهيه و با سولفات آهن Fe2SO4.7H2O اشباع سازي شد. آزمايشي گلداني به صورت فاكتوريل در قالب طرح كاملا تصادفي در چهار تكرار انجام شد. فاكتورها شامل زغال هاي زيستي (زغال زيستي كاه گندم (WB) و زغال زيستي نئوپان (PB) با 2/5 درصد وزني)، زغال هاي زيستي اشباع شده با آهن (زغال زيستي اشباع شده كاه گندم 2/5 درصد وزني (Fe-IWB1) و 5 درصد وزني (Fe-IWB2)، زغال زيستي نئوپان اشباع شده 2/5 درصد وزني (Fe-IPB1) و 5 درصد وزني (Fe-IPB2)، كود سكوسترين آهن (S) و تيمار شاهد (C) و دو رقم سويا (ويليامز و سامان) بود. گلدان هاي كشت شده به مدت 12 هفته در حدود ظرفيت مزرعه به روش وزني نگهداري شدند. سپس ارتفاع، عملكرد وزن تر و وزن خشك، غلظت و جذب آهن كل شاخساره و مقدار آهن فراهم خاك بعد از برداشت اندازه گيري شد. يافته ها: مصرف زغال زيستي اشباع شده با آهن سبب افزايش فراهمي آهن در خاك گرديد. همچنين تصاوير SEM نشان داد كه آهن روي سطوح زغال هاي زيستي جذب سطحي يا انباشته شده است. ارتفاع، وزن تر و وزن خشك هر دو رقم سويا در هر دو سطح تيمارهاي زغال هاي زيستي اشباع شده با آهن از تيمار زغال هاي زيستي اشباع نشده و شاهد بطور معني داري بيشتر بود (P ≤ 0.01 ) ولي با تيمار سكوسترين آهن تفاوت معناداري نداشت. همچنين غلظت و مقدار جذب آهن در شاخساره در هر دو رقم سويا با مصرف زغال هاي زيستي اشباع شده در مقايسه با خاك شاهد و زغال هاي زيستي اشباع نشده افزايش معني دار داشت (P ≤ 0.01 ). پاسخ ارقام به زغال هاي زيستي اشباع شده با آهن نشان داد كه وزن خشك و جذب آهن شاخساره رقم سامان در هر دو سطح زغال زيستي اشباع شده با آهن به طور معني داراي بيشتر از رقم ويليامز بود. نتيجه گيري: مصرف زغال زيستي اشباع شده با آهن در خاك آهكي دچار كلروز آهن باعث افزايش فراهمي آهن شد. بنابراين زغال زيستي اشباع شده با آهن علاوه بر بهبود خصوصيات فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي خاك به خوبي مي تواند همانند سكوسترين آهن كمبود آهن گياه را برطرف سازد.

Background and Objectives: Biochar is a carbon-rich product which is produced using pyrolysis of carbon-containing organic residues under anaerobic or oxygen-limited conditions. Due to unique properties such as high organic carbon, specific surface area and cation exchange capacity, application of biochar leads to increase in adsorption and holding capacity of water and nutrients. This, in turn, results in improved soil fertility. The aim of this study was to investigate the effect of iron impregnated biochr on iron uptake and growth of soybean grown in calcareous soil. Materials and Methods: An iron deficient calcareous soil (0-30 cm) was collected from east of Golestan province and after air drying, it was passed through a 2 mm sieve. Two types of biochar were produced from wheat straw and particleboard (at 300○C) and impregnated with iron sulfate (Fe2SO4.7H2O). A pot experiment was conducted as a factorial arrangement in a completely randomized design with four replications. Factors were biochars (wheat straw biochar (WB) and particleboard biochars (PB) with 2.5% w/w), iron impregnated biochars (Fe impregnated wheat straw biochar 2.5% w/w (Fe- IWB1) and 5% w/w (Fe-IWB2), 2.5% w/w (Fe-IPB1) and 5% w/w (Fe-IPB2) Fe impregnated particleboards, Fe- Sequestrene (S) and control (C), and two Soybean cultivars (Williams and Saman). The sown pots were maintained in field capacity by weighing method for 12 weeks. Then, height, fresh and dry weights, total iron concentration and uptake of shoot and soil available iron contents were determined after the harvest. Results: The application of Fe impregnated biochar increased iron availability in the soil. Also, SEM images showed that iron was adsorbed or accumulated on biochars surfaces. Height, fresh and dry weights of both soybean cultivars in Fe impregnated biochars were significantly higher than those of bichars and control treatments (P ≤ 0.01), but there were no significant differences among them with treatment Fe- Sequestrene. Furthermore, with the application of Fe impregnated biochars, the iron concentration and uptake amount of shoots in both soybean cultivars increased significantly compared to control and non-impregnated biochars treatments (P <0.01). Cultivars responses to Fe impregnated biochars showed that shoot dry weight and iron uptake of the Saman variety were significantly higher than those of Williams variety in both levels of Fe impregnated biochars. Conclusion: The application of Fe impregnated biochar in calcareous soils with iron chlorosis increased iron availability. Therefore, in addition to improving the physical, chemical and biological properties of soil, Fe impregnated biochars like Fe- Sequestrene can effectively remove the iron deficiency of the plant.