اثر EDTA و اسيد سيتريك برفعاليت هاي آنزيمي خاك و استخراج سرب توسط آفتاب گردان و خردل هندي ازيك خاك آلوده

Effect of EDTA and Citric acid on soil enzyme activities and phytoextraction of lead by sun flower and Indian mustard from a contaminated soil

سابقه و هدف: استخراج گياهي با استفاده از عوامل كي‌ليت كننده يكي از روش‌هاي پاكسازي خاك‌هاي آلوده به فلزات سنگين است كه توجه‌ بسياري را در دهه گذشته به خود جلب كرده است. به هرحال تا به امروز بيشترين توجه‌ به اثر عوامل كي‌ليت كننده بر حلاليت فلزات سنگين در خاك و جذب آنها به وسيله گياه بوده است و كمتر به اثرات جانبي آنها بر محيط زيست خاك و موجودات زنده پرداخته شده است. فعاليت آنزيم‌هاي خاك مي‌توانند شاخص‌هاي مناسبي براي بررسي بازگرداندن محيط زيست خاك بعد از فرآيند‌هاي پاكسازي مختلف باشند. هدف از اين مطالعه بررسي اثر EDTA و اسيدسيتريك (CA) بر فعاليت‌هاي آنزيمي خاك و جذب سرب به وسيله دو گياه آفتابگردان و خردل هندي بود. مواد و روش‌ها: پژوهش حاضر در قالب طرح كاملاً تصادفي با آرايش فاكتوريل و 3 تكرار در گلخانه تحقيقاتي دانشكده كشاورزي دانشگاه فردوسي مشهد انجام گرفت. فاكتورهاي آزمايشي شامل عامل كي‌ليت كننده و نوع گياه بودند. تيمارهاي عامل كي‌ليت كننده شامل شاهد (بدون عامل كي‌ليت كننده يا سطح صفر)، EDTA3 و EDTA5 (3 و 5 ميلي‌مول EDTA در هر كيلوگرم خاك خشك)، CA3 و CA5 (3 و 5 ميلي‌مول CA در هر كيلوگرم خاك خشك) بودند. گياهان مورد استفاده نيز شامل دو گياه خردل هندي (Brassica juncea) و آفتاب‌گردان (Helianthus annus) بود. همچنين به منظور بررسي اثر سرب بر وزن خشك گياه و فعاليت‌هاي آنزيمي يك تيمار بدون آلودگي سرب و بدون عامل كي‌ليت كننده (تيمار NP) نيز در نظر گرفته شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه EDTA نسبت به CA عامل كي‌ليت كننده موثرتري براي افزايش غلظت سرب فراهم خاك در اين پژوهش بود. برخلاف انتظار افزودن CA به خاك موجب كاهش معني‌دار غلظت سرب فراهم خاك نسبت به تيمار شاهد شد. نتايج نشان داد بين دو كي‌ليت استفاده شده EDTA براي افزايش جذب سرب در اندام هوايي و CA براي افزايش جذب سرب در ريشه مناسب بود. بيشترين جذب سرب در ريشه (99/2 ميلي‌گرم سرب در گلدان) توسط گياه خردل هندي با كاربرد 5 ميلي‌مول CA در كيلوگرم خاك مشاهده شد. همچنين بيشترين جذب سرب در اندام هوايي (74/1 ميلي‌گرم سرب در گلدان) توسط گياه خردل هندي با تيمار EDTA3 حاصل شد. نتايج نشان داد خاك تيمار شده با EDTA موجب اثر هورمسيس در فعاليت آنزيم‌هاي دهيدروژناز، فسفومونواستراز قليايي و شاخص‌هاي GMea و TEA شد. تيمار EDTA5 موجب كاهش شاخص‌هاي GMea و TEA شد در حالي‌كه تيمار EDTA3 موجب افزايش اين شاخص‌ها در مقايسه با تيمار شاهد شد. افزودن CA در هر دو سطح به خاك موجب افزايش معني‌دار و قابل توجه فعاليت آنزيم‌هاي مورد مطالعه و همچنين شاخص‌هاي GMea و TEA نسبت به تيمار شاهد شد. نتيجه‌گيري: در تيمار EDTA3 جذب سرب اندام هوايي نسبت به تيمار شاهد افزايش پيدا كرد و همچنين به طور معني‌داري شاخص‌هاي GMea و TEA در اين تيمار در مقايسه با تيمار شاهد بهبود يافت. تيمار EDTA5 كارايي كمتري نسبت به تيمار EDTA3 در افزايش جذب سرب اندام هوايي داشت و شاخص‌هاي GMea و TEA را نسبت به تيمار شاهد كاهش داد. افزودن CA به خاك احتمالاً گزينه مناسب‌تري براي تثبيت گياهي سرب در خاك مورد مطالعه از طريق تجمع آن در ريشه بود و توانست شاخص‌هاي GMea و TEA را به طور قابل توجهي نسبت به تيمار شاهد و تيمار NP افزايش دهد.

Background and Objectives: Chelate induced-phytoextraction is one of the methods for remediation of heavy metal contaminated soils that have been attracted a lot of attention in the past decade. So far more attentions have been placed to effects of chelating agents on heavy metal solubility in soil and their uptake by plants, while there are less information about their side effects on soil environment and organisms. Soil enzyme activities can be suitable indicators to assess soil recovery after different remediation processes. The aim of this study was to evaluate the effects of EDTA and Citric acid (CA) on soil enzyme activities as well as lead (Pb) uptake by Indian mustard and sun flower. Materials and Methods: This study was conducted in a completely randomized design with factorial arrangement and three replications in greenhouse condition. The experimental factors were chelating agent treatments and plant types. The chelating agent treatments were including Control (without chelating agent), EDTA3 and EDTA5 (3 and 5 mmol EDTA per kg dry soil), CA3 and CA5 (3 and 5 mmol CA per kg dry soil). The plant species were Indian mustard (Brassica juncea) and sun flower (Helianthus annus). Also additional treatment (without Pb and without chelating agent) was considered to evaluate the effect of Pb on plant dry weight and soil enzymes activities (NP treatment). Results: The results showed that EDTA was more effective than CA for increasing available Pb concentration. Unexpectedly, the addition of CA into soil significantly decreased available Pb concentration compared with the control treatment. The results showed that between two studied chelating agents, the EDTA was appropriate for increasing Pb uptake by shoots and CA was appropriate for increasing Pb uptake by roots. The highest Pb uptake by root (2.99 mg Pb per pot) was observed in Indian mustard using 5 mmol CA per kg dry soil. Also the highest Pb uptake by shoot (1.74 mg Pb per pot) was obtained by Indian mustard with EDTA3 treatment. The results showed that soil treated with EDTA led to hormesis effect on dehydrogenase and phosphomonoestrase activity, GMea and TEA indices. The EDTA5 treatment decreased GMea and TEA indices while, the EDTA3 treatment increased these indices compared with the control treatment. The addition of both concentration of CA into soil significantly and considerably increased the studied soil enzyme activities as well as GMea and TEA indices compared with the control treatment. Conclusion: In EDTA3 treatment the shoot Pb uptake amount was higher than control treatment and, furthermore, it improved GMea and TEA indices. The EDTA5 treatment had lower efficiency than EDTA3 in increasing of shoot Pb uptake and also it decreased GMea and TEA indices compared with the control treatment. The addition of CA into soil was probably more suitable option for Pb phytostabilization in the studied soil and also considerably increased TEA and GMea indices compared with the control and NP treatments.