تأثير بيوچار و زئوليت بر جذب كادميم در فلفل دلمه‌اي (Capsicum annuum) و آبشويي آن در خاك شور سديمي

Effect of Biochar and Zeolite on Cadmium Uptake in Green bell Pepper (Capsicum Annuum) and Leaching in Saline-alkaline Soil

تأثير بيوچارها و نانو ذرات رس مختلف بر روي تثبيت و جذب كادميم توسط گياهان به‌طور گسترده‌اي مورد مطالعه قرار گرفته است، اما مطالعات كمي بر روي انتقال بخش‌هاي مختلف آلودگي خاك در خاك‌هاي شور و قليايي متمركز شده است. بنابراين، اين فرضيه مطرح شد كه حركت كادميوم در خاك‌هاي آلوده تحت تأثير استفاده از بيوچار و نانو ‌ذرات قرار مي‌گيرد و انتقال كادميوم از لايه‌هاي بالاي پروفيل خاك به لايه‌هاي پايين در خاك شور و قليايي كاهش مي‌يابد. بنابراين پژوهش حاضر به‌منظور بررسي پالايش خاك‌هاي شور و قليايي آلوده به فلز كادميوم به‌وسيله گياه فلفل دلمه سبز تحت دو ماده اصلاحيه خاك شامل بيوچار و نانو ذره زئوليت انجام شد. روش پژوهش: پژوهش حاضر تحت دو ماده اصلاحيه خاك شامل بيوچار كاه گندم با نام علمي Triticum؛ و نانو ذرات زئوليت در سطح 5 گرم در كيلوگرم خاك آلوده به كادميم انجام شد. نمونه‌هاي خاك از عمق 0-30 سانتي‌متري از دشت سجزي، جمع‌آوري شدند. خاك جمع‌آوري شده هوا خشك و به‌منظور آزمايش از الك 5 ميلي‌متري عبور داده شدند و براي آزمايش استفاده گرديدند. خاك آلوده به كادميم با قرار دادن 500 گرم خاك خشك شده در يك بشر شيشه‌اي 2 ليتري و مخلوط كردن آن با 250 ميلي ليتر نيترات كادميم g 1/2 Cd, Cd(NO3)2 4H2O)) ايجاد شد. در يك مزرعه باير در منطقه دشت سجزي سه كرت (پلات) از خاك خالي شد و پلات‌ها از خاكي كه به‌طور يكنواخت و جداگانه با خاك آلوده و همچنين با بيوچار و زئوليت در سطح 0% و 5% (w/w) مخلوط شده بود، پر شد. پس از تهيه خاك‌هاي آلوده، فلفل دلمه سبز (Capsicum annuum) در شرايط طبيعي در آنها كاشته شدند. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه بيوماس فلفل دلمه سبز با استفاده از بيوچار و زئوليت به ترتيب 2/79 درصد و 3/18 درصد افزايش يافت. غلظت كادميم در ميوه فلفل دلمه سبز در استفاده از بيوچار در مقايسه با هر دو تيمار شاهد و خاك با زئوليت تقريباً 30% كاهش يافت. كادميم جذب شده توسط ساقه‌هاي فلفل دلمه سبز در حدود 50٪ كادميم كل گياه بود. كاربرد مقادير 5 گرم بيوچار و زئوليت بر كيلوگرم خاك به ‌ترتيب سبب نگهداشت 42 درصد و 78 درصد كادميم خاك در خاك سطحي در مقايسه با خاك زيرين شد. نتايج: با توجه به نتايج مي‌توان بيان كرد گياه فلفل دلمه سبز، مي‌تواند به‌عنوان جذب‌كننده كادميم معرفي شود. همچنين نتايج بيانگر برتري تيمار زئوليت نسبت به تيمار بيوچار در كاهش انتقال آلودگي به لايه‌هاي زيرين خاك‌هاي شور و قليا است و افزودن بيوچار باعث افزايش بيشتر در بيوماس فلفل دلمه سبز در مقايسه با نانو‌ذره زئوليت در خاك آلوده به فلز كادميم است.

The effect of various biochars and nano-clay on Cd immobilization and uptake by plants has been widely studied, but few studies have focused on the migration of different Cd fractions in saline-alkaline soils. Moreover, the remediation potential of biochar and nano-clay in saline soils polluted with heavy metals is still to be studied. Therefore, it was hypothesized that the Cd movement is influenced by biochar and nano-clay application in soil contaminated with the matter. The aim of the present study was to evaluate the effects of biochar and zeolite on the uptake of cadmium by green bell pepper (Capsicum annuum) and its downward movement in saline-alkaline and cadmium-contaminated soils. Method: The present study was carried out under two soil modification materials including wheat straw biochar (Triticum ( and zeolite nanoparticles at the level of 5 g/kg of cadmium-contaminated soil. The soil was collected at 0 to 30 cm depth from a plain in Sejzi, Esfahan. The soil was air-dried and stones, as well as plant litter, were removed, and then the soil was passed through a 5 mm sieve and prepared for the experiment. The heavy metal contaminated soil was created by placing 500 g air-dried soil into a 2 L glass beaker and mixing it with 250 mL cadmium nitrate (1.2 g Cd, Cd(NO3)2· 4H2O). In the Sejzi plain area, three plots were filled with biochar and zeolite at the level of 5 g/kg of cadmium-contaminated soil. After preparing the contaminated soils, green bell peppers (Capsicum annuum) were planted in them under natural conditions. Results: The results showed that biomass of green bell pepper increased significantly by 79.2% and 18.3% using biochar and zeolite, respectively. The concentration of cadmium in green bell pepper’s fruit in biochar application was reduced by almost 30% compared to both control and soil treatments with zeolite. Cadmium absorbed by green bell pepper stems was about 50% of the total plant cadmium. Application of 5 gr of biochar and zeolite per kg of soil increased 42% and 78% of soil cadmium in topsoil (0-12 cm), respectively, compared to the subsoil. Conclusion: According to the results, it can be stated that green bell pepper can be introduced as a cadmium absorber. The results also show the superiority of zeolite treatment over biochar treatment in reducing contamination transfer to the underlying layers of saline and alkaline soils and the addition of biochar caused a greater increase in green bell pepper biomass compared to zeolite nanoparticles in cadmium-contaminated soil.