Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Shariatmadari,Mohamad Shayannejad,Manouchehr Heidarpour,Majid Afyuni
حسین شریعتمداری (استاد مشاور) محمد شایان نژاد (استاد راهنما) منوچهر حیدرپوراسفرجانی (استاد راهنما) مجید افیونی مبارکه (استاد مشاور)
 
STUDENT
Hajar Taherisoudejani
هاجر طاهری سودجانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392

TITLE

Effect of compost enriched bymodified zeolite on nitrate leaching and heavy metals (Cu, Zn, Mn, Pb, Ni, Cr, Cd) uptake by corn
The increasing demand for environmental protection and sustainable food production requires an enhancement in the application of natural and non-toxic materials in agriculture. A variety of additives have been investigated to improve the compost quality; among them are natural zeolites. In other to improve the absorption capacity of zeolite, different modification process of zeolites can be used. Among others, modifying zeolite with magnesium salt can be used in order to improve the ammonium (NH 4 -N) absorption. In this study, natural and Mg-modified zeolites were applied at three different percentages (i.e., 5%, 10%, and 15% on a weight basis) to the composting materials for improving municipal waste compost quality. The effects of soil amendment with composts containing natural zeolite- and Mg-modified zeolites (SCNZ and SCMZ, respectively) on nitrate leaching, distribution of metals (Zn, Mn, Pb, Ni, Cr, Cd ) in corn plant, water balance components and some morphological and physiological traits of corn were then investigated in a greenhouse experiment. The result showed that, in comparison to the control treatment (no zeolite added), the compost with natural and modified zeolite showed 32.1% and 41.2% reduction in electrical conductivity (EC), respectively. NH 4 -N retention of the matured natural and modified zeolite added compost was increased by 40.3% and 74.7%, respectively. Metals mobility test of the matured composts also revealed that adding zeolite, especially modified zeolite, could decrease the mobility of Cu, Pb, Zn, Fe, Ni and Mn cations. The most decrease in the mobility of metals was observed in Cu, which was about 44.1% and 47.8%, in the compost with natural and modified zeolite, in comparison to the control treatment, respectively. The results showed that the amount of NO 3 -N leached from SCNZ- and SCMZ- amended soils were 21.0% and 28.9% and total drainage water were 29.8% and 37.8% lower than that of SC (soil amended with compost without zeolite) treatment, respectively. Increasing zeolite dosage, from 5% to 15% in the treatments, NO 3 -N leached decreased by 13.2% and 18.9% in SCNZ- and SCMZ- amended soils, respectively. The using compost especially containing Mg-modified zeolites increased plant diameter, plant height, root volume, root dry weight; stem dry weight, leaf dry weight in comparison to SC treatment. Using CMZ amended soils, shoot dry weight increased 11.8% in comparison to the CNZ amended soils. The amount of nitrogen from CNZ- and CMZ-amended soils was approximately 34.7% and 54.5% higher, respectively than that of the CS treatment. The Cu, Ni, Pb, Zn, Cd and Mn concentration in amended soil with compost containing zeolite decreased by 16 to 21 as comparison to CS treatment. Addition of compost containing Mg-modified zeolite decreased the heavy metal concentrations, up to 39%, 61% and 62%, in the roots, stalks, and leaves of corn, respectively, compared to free zeolite compost. Using composts containing zeolite increased water retention and moisture content in the surface layer of soil. Moisture content in the surface layer of soil increased by 4.7%, 5.5% and 9.1% in SC, SCNZ and SCMZ, respectively in compare to unamended soil treatment. The simulation of drainage water and nitrate leaching were done with HYDRUS-1D software. The result of simulation also showed that the amount of drainage water and total nitrate leaching decreased by compost containing zeolite. Overall, the use of zeolite specially Mg- modified form in the composting materials and the use of MSW compost containing modified zeolite would be an efficient method to improve some morphological and physiological traits of corn plant, reduce the nitrate leaching and decrease the heavy metals concentration in corn plant.
استفاده از مواد جدید و غیر مخرب برای محیط زیست برای بهبود کیفیت کود ها و افزایش عملکرد آن ها یکی از هدف های اصلی پژوهشگران در بخش کشاورزی است. افزودنی های زیادی برای بهبود کیفیت کمپوست مورد استفاده قرار می گیرند که از جمله آن ها می توان زئولیت ها را نام برد. روش های اصلاحی مختلفی به منظور بهبود ظرفیت جذب زئولیت ها مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از روش ها به منظور بهبود جذب آمونیوم توسط زئولیت ها، اصلاح آن ها با نمک منیزیم می باشد. در این مطالعه زئولیت طبیعی و اصلاح‌شده با منیزیم در سه سطح 5، 10 و 15 درصد وزنی برای بهبود کیفیت کمپوست های تولیدی استفاده شد. سپس اثر زئولیت طبیعی و اصلاح شده بر برخی خصوصیات کمپوست های تولیدی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین اثر کمپوست های حاوی زئولیت طبیعی و اصلاح‌شده و کمپوست بدون زئولیت بر آبشویی نیترات در خاک، جذب فلزات سنگین (Zn, Mn, Pb, Ni, Cr, Cd) توسط گیاه ذرت و برخی ویژگی های مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی آن تحت آزمایش های گلخانه ای بررسی شد. نتایج کمپوست بالغ نشان داد استفاده از زئولیت طبیعی و اصلاح شده به ترتیب سبب کاهش 1/32 و 2/41 درصدی هدایت الکتریکی و افزایش 3/40، 7/74 درصدی نگهداشت آمونیوم کمپوست تولیدی نسبت به کمپوست بدون زئولیت شد. وزن نیتروژن برداشت شده توسط گیاه از تیمار های کمپوست حاوی زئولیت طبیعی و اصلاح شده به ترتیب نسبت به تیمار شاهد 6/34 و 5/54 درصد افزایش نشان داد. کاربرد زئولیت سبب کاهش 13 تا 47 درصدی تحرک فلزات سنگین در کمپوست های تولیدی شد. مقدار کل نیترات آبشویی شده از خاک تیمار کمپوست حاوی زئولیت طبیعی (SCNZ) و کمپوست حاوی زئولیت اصلاح شده (SCMZ) به ترتیب 0/21 و 9/28 درصد و حجم کل زهاب خارج شده 8/29 و 8/37 درصد کمتر از تیمار کمپوست بدون زئولیت (SC) بود. با افزایش سطح زئولیت از 5 به 15 درصد، مقدار کل نیترات آبشویی شده در تیمار های حاوی زئولیت طبیعی و اصلاح شده به ترتیب به میزان 2/13 و 9/18 درصد کاهش نشان داد. استفاده از کمپوست حاوی زئولیت به‌ویژه نوع اصلاح‌شده آن سبب افزایش قطر گیاه، ارتفاع گیاه، حجم ریشه، وزن برگ، ساقه و ریشه گیاه نسبت به تیمار کمپوست بدون زئولیت شد. وزن خشک اندام هوایی در خاک های اصلاح شده با SCNZ و SCMZ به ترتیب 40 و 6/55 درصد بیشتر از تیمار کمپوست بدون زئولیت بود. استفاده از کمپوست حاوی زئولیت طبیعی و اصلاح‌شده به ترتیب سبب افزایش میزان برداشت نیتروژن توسط گیاه به میزان 7/34 و 5/54 درصد نسبت به تیمار کمپوست بدون زئولیت شد. مقدار کلروفیل کل و کارتنوئیدها با کاربرد کمپوست دارای زئولیت طبیعی و اصلاح‌شده نسبت به تیمار کمپوست بدون زئولیت افزایش نشان داد. کاربرد کمپوست حاوی زئولیت سبب کاهش 16 تا 21 درصدی غلظت قابل استخراج فلزات Cu، Ni، Pb، Zn، Cd و Mn در خاک در مقایسه با کمپوست بدون زئولیت شد. کاربرد کمپوست های حاوی زئولیت اصلاح شده با منیزیم سبب کاهش تا حدود 39، 61 و 62 درصدی غلظت فلزات سنگین به ترتیب در ریشه، ساقه و برگ گیاه ذرت نسبت به کمپوست بدون زئولیت شد. استفاده از زئولیت سبب نگهداشت بیشتر آب و افزایش رطوبت خاک در لایه سطحی شد. به گونه ای که میزان رطوبت در لایه ی سطحی در تیمار های SC، SCNZ و SCMZ به ترتیب 7/4، 5/5 و 1/9 درصد نسبت به شاهد افزایش پیدا کرد. شبیه سازی زهاب و کل نیترات خروجی با نرم افزار HYDRUS-1D انجام شد. نتایج شبیه سازی نشان داد که با کاربرد کمپوست به خصوص در ترکیب با زئولیت حجم زهاب خروجی و میزان کل نیترات خروجی از ستون های مورد آزمایش کاهش یافت. درمجموع نتایج این تحقیق نشان داد که استفاده از زئولیت به خصوص نوع اصلاح‌شده آن در ترکیب کمپوست و سپس کاربرد آن در خاک به دلیل بهبود ویژگی های مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی گیاه، کاهش آبشویی نیترات و کاهش انتقال فلزات سنگین از کمپوست به گیاه ذرت توصیه می شود.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی