SUPERVISOR
Amirhossein Khoshgoftarmanesh,Hossein Shariatmadari
امیرحسین خوش گفتارمنش (استاد مشاور) حسین شریعتمداری (استاد راهنما)
STUDENT
Farshad Kazemi
فرشاد کاظمی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
TITLE
Effect of Manure and Municipal Solid Waste Compost on Uptake of Heavy Metals and Activity of some Antioxidant Enzymes of Lettuce in a Contaminated Soil
Soil as a major natural resource constitutes the biosphere. Human activities, including agricultural, industrial and mining activities led to soil degradation. In this regard, the presence of various inorganic and organic contaminants in soil is one of the challenges that mankind face. Among the non-biodegradable contaminants, heavy metals and their physiological effects on living organisms, human health threat, followed by their entry into the food chain even at low concentration are important. Of the major heavy metals, lead, zinc and cadmium can be pointed out. Agricultural soils health plays a key role in food and society health. One way to address the soil contamination is to reduce the availability of heavy metals for plant uptake. Organic materials through humification may stabilize the heavy metals on carboxyl groups of humic acids reducing the metal bioavailability in the root environment. Sources of organic matter amendments to soils are mainly manure, plant residues and different types of composts. In this work the effects of two organic amendments on lead, zinc and cadmium uptake of lettuce from a naturally and a hand-made contaminated soil were investigated. The naturally contaminated soil was sampled from 0-20 cm depth of Bama mine vicinity region, 20 km south west of Isfahan. A surface non contaminated soil sample was obtained from Chah Anari farm, Isfahan University of Technology. The artificially polluted soil was made of the later sample using lead, zinc and cadmium chloride salts. The experiment was carried out in Isfahan University of Technology trial greenhouse as a completely randomized factorial design with three replications. The treatments were; municipal solid waste compost and cow manure each at three levels (0, 0.5 and 1% as organic carbon), two cultivars of lettuce ( Conquistador and Grizzly ) and three soil samples (naturally and hand-made contaminated and a non contaminated soil). The results showed that the addition of municipal solid waste compost and cow manure increased the dry weight of both lettuce cultivars. The maximum dry weight yield of both lettuce cultivars obtained from non contaminated soil, while the artificially contaminated soil produced the minimum yield. The municipal solid waste compost treatment produced higher root dry weight yield in Conquistador in comparison with manure. The root dry weight decreased with increasing organic amendment levels. The municipal solid waste compost showed a higher lead and zinc content in lettuce shoots. Addition of organic amendments to the soils reduced the lead concentrations in shoots of both lettuce cultivars. Manure showed a higher Cd concentration in lettuce shoot over the compost. The organic amendments decreased the lead concentration in the roots of Conquistador , while decreasing zinc and cadmium in the roots of both cultivars. The peroxidase and catalase activities in shoots of both cultivars grown in non contaminated soil were lower than the contaminated soil. Addition of organic amendments to the soil decreased the peroxidase activity of lettuce shoots in both cultivars. Catalase activity in lettuce treated with manure was higher than the compost treatment. The amendments decreased catalase activity in shoots of Grizzly , but the decrease in Conquistador was not significant. Key words: Antioxidant enzymes, heavy metals, lettuce, manure and municipal solid waste compost
خاک یکی از منابع طبیعی مهم و زیست بوم موجودات زنده می باشد. فعالیت های انسانی از جمله کشاورزی، فعالیت های صنعتی و استخراج معادن منجر به تخریب خاک می شوند. در این راستا، حضور انواع آلاینده های آلی و معدنی در خاک، یکی از چالش هایی است که انسان با آن روبرو می باشد. از میان آلایندها فلزات سنگین به دلیل غیر قابل تجزیه بودن و اثرات فیزیولوژیکی بر موجودات زنده و در پی آن تهدید سلامت انسان از طریق ورود به زنجیره غذایی در غلظت های کم نیز دارای اهمیت می باشند. از جمله این فلزات می توان به سرب، روی و کادمیم اشاره کرد. سلامت خاک های کشاورزی نقش بزرگی در سلامت جامعه بازی می کند زیرا محصولات کشاورزی جایگاهی اساسی در برنامه غذای افراد دارند. از این جهت رفع آلودگی های خاک از اهمیت زیادی برخوردار است. کاهش قابلیت دسترسی فلزات سنگین توسط مواد آلی برای جذب توسط گیاه که نوعی تثبیت عناصر سنگین در محیط ریشه است را هوموسی شدن گویند که از طریق باند شدن این فلزات با گروه های کربوکسیل هومیک اسید صورت می گیرد. منابع تأمین مواد آلی برای خاک عمدتًا شامل کودهای دامی، بقایای گیاهی و انواع کمپوست می باشد. در این تحقیق تاثیر دو نوع کود آلی بر جذب فلزات سنگین سرب، روی و کادمیوم توسط کاهو از یک خاک آلوده طبیعی و یک خاک آلوده شده دستی مورد بررسی قرار گرفت. نمونه برداری خاک آلوده طبیعی از معدن باما و خاک غیر آلوده از مزرعه چاه اناری دانشگاه صنعتی اصفهان انجام گرفت. مقداری از خاک غیر آلوده بصورت مصنوعی با نمک های نیترات سرب، روی و کلرور کادمیوم آلوده شد. این آزمایش در گلخانه پژوهشی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان به صورت طرح فاکتوریل در قالب طرح پایه کاملا تصادفی با سه تکرار و شش تیمار انجام شد. تیمارها شامل کمپوست زباله شهری و کود گاوی هر کدام در سه سطح (0، 5/0 و 1 درصد کربن آلی)، دو رقم کاهو (کونکوایستادور و گریزلی) و سه خاک بودند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که افزودن کمپوست زباله شهری و کود گاوی باعث افزایش عملکرد وزن خشک شاخساره در هر دو رقم کاهو شد. عملکرد وزن خشک شاخساره در هر دو رقم کاهو در تیمار خاک غیر آلوده بیشترین مقدار و در خاک آلوده مصنوعی کمترین مقدار بود. تیمارکمپوست زباله شهری در مقایسه با تیمارکود گاوی در رقم کونکوایستادور عملکرد وزن خشک ریشه بیشتری تولید کرد، با افزایش سطوح کودی وزن خشک ریشه کاهش یافت. تیمار کمپوست زباله شهری در مقایسه با تیمار کود گاوی باعث جذب بیشتر سرب و روی در شاخساره کاهو شد. اضافه کردن سطوح کودی به خاک باعث کاهش غلظت سرب در شاخساره هر دو رقم کاهو شد. تیمار کود گاوی در مقایسه با تیمار کمپوست زباله شهری باعث جذب بیشتر کادمیوم در شاخساره کاهو شد. اضافه کردن سطوح کودی به خاک باعث کاهش غلظت سرب در ریشه کاهو رقم کونکوایستادور شد. اضافه کردن سطوح کودی باعث کاهش غلظت روی و کادمیوم در ریشه هر دو رقم کاهو شد. فعالیت آنزیم پراکسیداز و کاتالاز شاخساره هر دو رقم کاهو کشت شده در خاک غیرآلوده کمتر از کاهوی کشت شده در دو خاک آلوده بود. افزایش سطوح کودی به خاک باعث کاهش فعالیت آنزیم پراکسیداز شاخساره کاهو در هر دو رقم شد. فعالیت آنزیم کاتالاز درکاهوی کشت شده تحت تیمار کودگاوی بیشتر از کاهوی تحت تیمار کمپوست بود. افزایش سطوح کودی نیز باعث کاهش فعالیت آنزیم کاتالاز شاخساره کاهو در رقم گریزلی شد ولی در رقم کونکوایستادور تفاوت معنی داری ایجاد نکرد. کلمات کلیدی: آنزیم های آنتی اکسیدانی، فلزات سنگین، کاهو، کود گاوی و کمپوست زباله شهری