بررسی توان رشد و گیاه پالایی دو گونه چمن جهت ایجاد فضای سبز در خاک آلوده شده به لجن های نفتی

STUDENT

DEGREE

YEAR

Petroleum hydrocarbons are one of the organic contaminants which pollute the soil. These compounds cause stress and different problems for plants. Plants presence and root development in petroleum contaminated soils may increase density and activity of soil microorganisms and contaminant degradation. In this study, in order to find the proper plants for growth in hydrocarbon contaminated soils, germination of three native ornamental plants, desert wheatgrass ( Agropyron desertorum ), Melica ( Melica persica ) and bulbous bluwgrass ( Poa bulbosa ) have been studied in soil with different petroleum sludge levels. Treatments were T1 (uncontaminated soil), T2, T3 and T4 (soil contaminated with 20%, 40% and 80% V petroleum sludge /V soil equal to 2.1%, 3.87% and 12.25% W petroleum hydrocarbons /W soil respectively). This research was carried out in a randomized complete block with three replications. The results showed that 20% petroleum sludge in soil has no significant effect on germination percentage and germination rate of A. desertorum , while decreases the germination percentage and germination rate of two other plants. At the end of this experiment, A. desertorum is chosen for future experiments on growth and phytoremediation ability in comparison with two native and nonnative bermudagrass species because of the highest germination percentage and germination rate in contaminated soils. A factorial experiment with randomized complete block design with three replications was used for this research was done in the greenhouses of college of agriculture of Isfahan University of Technology. The results showed an increase in A. desertorum growth in soil polluted with 20% petroleum sludge compare to control, while the growth of bermudagrass species decreased significantly. The turf quality (color, density and texture) decreased with soil contamination. Generally the best turf quality in contaminated soils was related to nonnative bermudagrass. Total chlorophyll content had no significant difference with control and 20% sludge treatment in A. desertorum , while decreased significantly in bermudagrass species with 20% petroleum sludges. The proline content increased significantly in contaminated soils compare to uncontaminated soil. On the other hand catalase and superoxide dismutase activity increase and then decrease when soil pollutants increase. At the end of the experiment, highest and lowest root biomass was in native bermudagrass and A. desertarum respectively. Root growth of A. desertarum decreased in 20% and 40% petroleum sludge, but increased in bermudagrass species. Root penetration and density of A. desertarum decreased, while they were increase in two bermudagrass species in contaminated soils. Significant increase in MOs activity was observed in the presence of sludge and plants in soil compare with uncontaminated soil without plants and the highest microbial respiration have been observed in the rhizosphere of bermudagrass species i 80% sludge treatment. Plants had an important and significant role in degradation of soil contaminants and TPH degradation in rhizospheres was higher than unvegetated soil. The soils of bermudagrass species had significantly less residual TPHs than soils of A. desertarum . Finally due to the higher turf quality and phytoremediation ability in contaminated soils, nonnative bermudagrass seems to be the best turfgrass for using in landscape with hydrocarbon contamination.

هیدروکربن های نفتی از جمله آلاینده های آلی بوده که موجب آلودگی خاک ها می شوند. تنش هایی که در اثر حضور این ترکیبات به گیاهان وارد می شود موجب شده تا کشت گیاه و ایجاد فضای سبز در چنین مناطقی با مشکل روبرو گردد. حضور پوشش گیاهی و توسعه ریشه گیاهان در خاک های آلوده به مواد نفتی سبب افزایش تراکم و فعالیت میکروارگانیسم ها در خاک شده و تخریب آلاینده های خاک را افزایش می دهد. در این پژوهش به منظور یافتن گیاه مناسب جهت استفاده در خاک های آلوده به هیدروکربن های نفتی، ابتدا درصد، سرعت و میانگین روز جوانه زنی بذر سه گیاه زینتی بومی علف گندمی بیابانی ( desertorum Agropyron )، ملیکا ( Melica persica ) و پوآی پیازدار ( Poa bulbosa ) در خاک با سطوح مختلف آلودگی به لجن های نفتی مورد مطالعه قرار گرفت. تیمارهای آلودگی عبارت بود از تیمار 1T (خاک غیرآلوده) و تیمارهای 2T، 3T و 4T (به ترتیب خاک حاوی 20، 40 و 80 درصد حجمی لجن نفتی در خاک برابر با 1/2، 87/3 و 25/12 درصد وزنی هیدروکربن های نفتی در خاک). این آزمایش در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد حضور لجن نفتی در خاک تا سطح 20% تأثیر معنی داری بر درصد و سرعت جوانه زنی علف گندمی نداشت، درحالی که درصد و سرعت جوانه زنی دو گیاه دیگر را به طور معنی داری کاهش داد. در انتهای این آزمایش گیاه علف گندمی به دلیل داشتن بیشترین درصد و سرعت جوانه زنی در خاک های آلوده، جهت انجام آزمایش های بیشتر انتخاب و توان رشد و گیاه پالایی آن در مقایسه با دو گونه بومی و غیربومی برموداگراس مورد بررسی قرار گرفت. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در گلخانه های تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان اجرا شد. نتایج نشان داد وجود 20% لجن نفتی در خاک سبب افزایش رشد علف گندمی نسبت به تیمار شاهد شد، درحالی که رشد گونه های برموداگرس را به طور معنی داری کاهش داد. افزایش بیشتر میزان آلاینده ها، سبب کاهش معنی دار رشد کلیه گیاهان شد. کیفیت ظاهری چمن (رنگ، تراکم و بافت) با افزایش میزان آلاینده های خاک کاهش یافت و در مجموع بهترین کیفیت ظاهری در خاک های آلوده مربوط به برموداگراس غیربومی بود. میزان کلروفیل کل علف گندمی در تیمار 2T تفاوت معنی داری با تیمار شاهد نداشت، درحالی که در هر دو گونه برموداگرس حضور لجن نفتی به میزان 20% در خاک، میزان کلروفیل کل را به طور معنی داری کاهش داد. حضور آلاینده های نفتی در خاک، تولید پرولین در گیاهان را به طور معنی داری نسبت به خاک غیرآلوده افزایش داد. همچنین با افزایش در میزان آلاینده های خاک، فعالیت آنزیم های کاتالاز و سوپراکسید دیسموتاز ابتدا افزایش و سپس کاهش پیدا کرد. در انتهای آزمایش مشاهده شد که بیشترین و کمترین زیست توده ریشه به ترتیب متعلق به برموداگراس بومی و علف گندمی بود. حضور 20 و 40 درصد لجن نفتی در خاک، عملکرد ریشه علف گندمی را نسبت به تیمار شاهد کاهش، اما عملکرد ریشه گونه های برموداگراس را افزایش داد. عمق نفوذ و تراکم ریشه علف گندمی با حضور آلاینده ها کاهش، درحالی که در هر دو گونه برموداگراس افزایش یافت. نتایج همچنین نشان داد حضور آلاینده های نفتی و گیاهان، سبب افزایش معنی دار در فعالیت میکروارگانیسم ها نسبت به خاک غیرآلوده و بدون گیاه شد، به گونه ای که بیشترین میزان کربن تولیدشده در اثر فعالیت میکروارگانیسم های خاک، در ریزوسفر گونه های برموداگراس در تیمار با بیشترین میزان آلودگی (80% لجن) مشاهده شد. حضور پوشش گیاهی نقش موثر و معنی داری در تجزیه و تخریب آلاینده های نفتی در خاک داشت، به طوری که میزان کل هیدروکربن های نفتی حذف شده از ریزوسفر هر سه گیاه مورد مطالعه بیش از نمونه بدون گیاه بود. تأثیر ریزوسفر گونه های برموداگراس در حذف آلاینده های نفتی خاک به طور معنی داری بیشتر از ریزوسفر علف گندمی بود. در مجموع به نظر می رسد برموداگراس غیربومی به دلیل داشتن کیفیت بالاتر و توان گیاه پالایی بیشتر در خاک های آلوده در میان گیاهان مورد بررسی مناسب ترین گیاه جهت ایجاد یک پوشش سبز در مناطق با خاک های آلوده به هیدروکربن های نفتی است.