اثرات لجن فاضلاب شهري بر غلظت عناصر پرمصرف در خاك و گياه و برخي صفات زراعي گندم

Effects of municipal sewage sludge on the concentration of macronutrients in soil and plant and some agronomic traits of wheat

سابقه و هدف : استفاده از لجن فاضلاب به عنوان يك ماده زايد ارزان قيمت براي تامين عناصر غذايي ضروري گياه به ويژه در خاك هاي مناطق خشك و نيمه خشك رو به افزايش است. نتايج پژوهش ها مختلف نشان داده است كه استفاده از لجن فاضلاب باعث افزايش مقدار ماده آلي، نيتروژن، فسفر و پتاسيم در خاك و گياه و عملكرد دانه و كاه و كلش در گياهان گندم، جو و ذرت گرديد . تاثير لجن بر بهبود خ صوصيات مذكور، اغلب تابع منشا (شهري يا صنعتي بودن) و مقدار مصرفي لجن و نيز نوع گياه مي باشد بنابراين اين پژوهش به منظور بررسي اثرات مقادير مصرفي لجن فاضلاب شهري اردبيل بر غلظت برخي عناصر پرمصرف و سنگين در خاك و گياه و نيز برخي صفات زراعي گندم اجرا گرديد. مواد و روش ها: خاك مورد آزمايش از يك زمين باير واقع در دشت اردبيل و لجن از تصفيه خانه فاضلاب شهر اردبيل تهيه گرديد . آزمايش گلداني در قالب طرح بلوك هاي كامل تصادفي در پنج تيمار و چهار تكرار اجرا گرديد . تيمارها 120 و 180 تن لجن هواخشك در هكتار بودند. گندم بهاره در گلدان ها (قطر ،60 ، شامل مقادير صفر (شاهد)، 30 22±4 و رطوبت 60 تا 80 oC 20 و ارتفاع 25 سانتي متر) كاشته شد سپس خاك گلدان ها به مدت 100 روز در دماي درصد ظرفيت مزرعه انكوبه شد . در انتهاي فصل رشد، عملكرد دانه و كاه و كلش و نيز غلظت نيتروژن، فسفر و پتاسيم در اجزاي گندم تعيين گرديد . همچنين مقادير هدايت الكتريكي، كربن آلي، نيتروژن، فسفر، پتاسيم، سرب، كروم، نيكل و كادميوم در نمونه هاي خاك طبق روش هاي استاندارد اندازهگيري شد. يافته ها: نتايج نشان داد كه استفاده از لجن در مقادير مصرفي 30 تا 180 تن در هكتار باعث افزايش معني دار كربن آلي 16 تا 123 درصد ) و پتاسيم / 310 درصد )، فسفر قابل استخراج ( 7 / 21/94 تا 176 درصد )، نيتروژن كل ( 81 تا 34 ) 117 درصد) در خاك زير كشت گندم گرديد. كاربرد لجن به مقدار 180 تن در هكتار باعث / 5 تا 8 / قابل استخراج ( 34 86 درصد در / 112 و 64 /34 ،36/ افزايش معني دار غلظت ني تروژن، فسفر و پتاسيم در دانه گندم به ترتيب به ميزان 04 مقايسه با شاهد گرديد . تاثير مقادير مصرفي لجن بر غلظت نيكل، كادميوم، سرب و كروم در خاك معني دار نشد . همچنين استفاده از لجن باعث افزايش عملكرد دانه، وزن خشك اندام هوايي، ارتفاع ، وزن هزار دانه و سطح برگ گرديد نتيجه گيري: بهترين تاثير لجن فاضلاب شهري اردبيل بر بهبود خصوصيات خاك و گياه در تيمارهاي 120 و 180 تن در هكتار حاصل شد و بين اين دو تيمار اختلاف معني داري مشاهده نشد. بنابراين، با در نظر گرفتن شوري نسبتاً بالاي لجن كاربردي، مقدار 120 تن در هكتار لجن به عنوان تيمار مناسب جهت ارتقاي كيفيت شيميايي خاك مي تواند انتخاب گردد . اجراي آزمايش هاي مزرعه اي به ويژه با گياهان و خاك هاي مختلف جهت تاييد نتايج اين پژوهش ضرورت دارد.

Background and Objectives: Application of sewage sludge as a cheap and waste material is increasing for supporting plant essential elements especially in the soils of arid and semiarid regions. The results of various researches have shown that application of sewage sludge increased the content of organic carbon (OC), N, P and K in soil and plant and the yield of grain and straw in wheat, barley and corn plants. The effect of sludge on the improvement of above cited attributes mostly depends on the origin (urban or industrial) and used rate of sludge and also plant type. Therefore, this study was conducted to investigate the effects of Ardabil municipal sewage sludge at the used rates on some macronutrients and heavy metal concentrations in soil and plant and also some agronomic traits of wheat. Materials and Methods: The examined soil and sludge were prepared from a bare land in Ardabil plain and waste-water refinery of Ardabil city, respectively. The pot study was carried out as a randomized complete block design with 5 treatments and 4 replications. Treatments were: zero (control), 30, 60, 120 and 180 tons of air-dry sludge/ha. Spring wheat was sown in pots (diameter 20 cm and height 25 cm) then the soils were incubated at the temperature of 22±4 °C and moisture of 60 to 80 percent of field capacity for 100 days. The yield of grain and straw and also the concentration of N, P and K were determined in wheat components at the end of growth season. Also, the values of soil electrical conductivity (EC), OC, N, P, K, Pb, Cr, Ni and Cd were measured according to the standard methods. Results: The results showed that application of sludge at the rates of 30 to 180 tons/ha significantly increased OC (21.94 to 176 percent), total N (81 to 310.34 percent), extractable P (16.7 to 123 percent) and extractable K (5.34 to 117.8 percent) in the soil under growth of wheat. The concentration of N, P and K in grain increased significantly in 180 tons/ha treatment about 36.04, 112.34 and 86.64 percent compared with control, respectively. Sewage application increased grain yield and wheat growth indices such as shoot dry weight, height and grain weight and leaf area. The effect of sludge application rates on the concentration of Pb, Cr, Ni and Cd was not significant in soil. Conclusion: The best improving effect of sludge on soil and plant attributes was obtained for 120 and 180 tons/ha treatments and significant difference was not observed between these treatments. Therefore, with consideration of the high EC of used sludge, the 120 tons/ha treatment can be recommended as suitable application rate for improving chemical quality of the soil. Conducting field experiments is necessary for confirming the results of this study especially with different soils and plants.