Evaluating the Effect of Organic Amendment and Growth-Promoting Bacteria in the Phytoremediation Process of Maize (Zea mays L.) under Cadmium Heavy Metal Stress

Document Type : Research Paper

Authors

1 Agronomy, Agricultural Sciences , Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran

2 Department of agronomy, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources

3 Graduated Ph.D Student of Agronomy, Department of Agronomy, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Mazandaran, Iran

4 Department of Agronomy, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University

Abstract

Objective & Background: This experiment was performed to evaluate the effect of organic amendment and growth-promoting bacteria on phytoremediation of maize under cadmium (Cd) stress.
 
Materials & Methods: This experiment was performed in the form of factorial in a completely randomized design with 4 replications. Experimental factors were: 1- biochar as a soil organic amendment at two levels (non-application and application (20 g.kg-1 soil), 2- Pseudomonas putida at two levels (non-inoculation and inoculation of bacteria) and 3- heavy metal levels (0, 25, 50, 75 and 100 mg Cd. Kg-1 soil).
 
Results: Cadmium in all concentrations had reduced the dry weight of roots and shoots, while biochar application and bacterial inoculation increased these traits; when the maximum shoot dry weight (9.43 g per plant) was observed by biochar application and inoculation of Pseudomonas putida and no cadmium contamination, which increased 45.30% compared to the control. The highest amount of available cadmium in soil, roots and shoots were 23.29, 33.90 and 36.25 mg/kg, respectively, which all three were obtained in the concentration of 100 mg Cd/kg soil. The lowest amount of bioconcentration factor (0.75) and bioaccumulation factor (1.03) were related to the synergistic treatment of biochar and Pseudomonas putida at the concentration of 25 mg Cd/kg soil, which decreased up to 17.90 and 10.62% compared to the control, respectively.

Keywords

Full Text

مقدمه

آلودگی فلزات سنگین در خاک موضوعی است که در سال‏های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است (آدیلوغلو سوینچ 2020). فلزات سنگین یک اصطلاح کلی است که به‏طور گسترده برای گروه فلزات و شبه فلزاتی استفاده می‏شود که تراکم اتمی بالاتر از چهار گرم در سانتی‏متر مکعب دارند (هاوکس 1997). زباله‏های خانگی، آلاینده‏های صنعتی، آب‏های سطحی حاصل از بارندگی (کومار و همکاران 2019)، آفت‏کش‏ها، کودهای شیمیایی، زباله‏های شهری (حسنین و همکاران 2020)، معدن کاری، ذوب، کاربردهای زمینی لجن فاضلاب و سایر فعالیت‏های انسانی منجر به آلودگی گسترده فلزات در خاک شده است (مدینسکا-ژوراسک و همکاران 2020).

کادمیم (Cd) یک فلز سنگین سمی است که در خاک نسبتاً متحرک است و به یک مشکل جدی برای محیط زیست در سراسر جهان تبدیل شده است (وو و همکاران 2020). اگر کادمیم موجود در خاک کمتر از 5/0 میلی‏گرم در کیلوگرم باشد، تنش قابل توجهی برای گیاهان ایجاد نمی‏کند؛ اما بسته به مواد اصلی خاک می‏تواند تا سه (خالوفا و همکاران 2019) الی 7/16 میلی‏گرم در کیلوگرم برسد (ما و همکاران 2020) و این در حالیست که قرار گرفتن گیاه در معرض سطوح بالای کادمیم باعث تغییر در هومئوستازی عناصر اساسی می‏شود، موجب تخریب سیستم فتوسنتز می‏شود، تنش اکسیداتیو ایجاد می‏کند و رشد و نمو گیاه را مختل می‏سازد (لو و همکاران 2020).

برای کنترل آلودگی فلزات سنگین، در سراسر دنیا تلاش بر این است تا برای رفع تهدیدهای بهداشتی و دستیابی به توسعه بوم‌شناختی پایدار، از فناوری‏هایی استفاده شود که مقرون به صرفه، کارآمد و امکان‌پذیر باشد (ژانگ و همکاران 2020). در میان فناوری‏های موجود برای اصلاح، گیاه‏پالایی یک فناوری سبز و نسبتاً ارزان قیمت است که از گیاهان برای از بین بردن خاک‏های آلوده به فلزات سمی استفاده می‏شود و بیش از یک دهه است که مورد توجه بسیاری قرار گرفته است (لی و همکاران 2020). گیاه‌پالایی یک فرآیند آلودگی‌زدایی است که در آن از گیاهان برای حذف آلاینده‌ها از محیط و یا تبدیل آلاینده‌ها به موادی که خطر کمتری برای موجودات زنده دارند استفاده می‏شود (برتان و همکاران 2020). گیاه‏پالایی از قابلیت جذب منحصر به فرد و انتخابی سیستم‏های ریشه گیاه همراه با قابلیت انتقال، تجمع زیستی و تجزیه آلاینده در کل اندام‏های گیاهی در فرآیند اصلاح برخوردار است (ابراهیم و همکاران 2020). لذا، گونه‏های گیاهی با رشد سریع قادر به تولید مقادیر زیادی زیست توده هوایی و زیرزمینی هستند؛ بنابراین پتانسیل خوبی برای استخراج، تخریب و تثبیت آلاینده‏ها دارند (لابرک و همکاران 2020).

ذرت بعد از گندم و برنج از مهم‏ترین و گسترده‏ترین غلات در جهان است (اودیی و همکاران 2020). ذرت در مناطق مختلف کره زمین و در محیط‏های متنوع کشت می‏شود، و دارای سیستم ریشه‏ای منشعب ریز و فراوان است. همچنین‏ دارای تعداد زیادی تار کشنده است که نقش مهمی در جذب آب، مواد مغذی و آلاینده‏ها از خاک دارند (چیوتالو و همکاران 2020). علاوه‏براین، در مطالعه‌ای گزارش شده است، که ذرت به‏عنوان یک گیاه C4 درجه حساسیت متوسطی نسبت‏به تنش‏های فلزات سنگین نشان می‌دهد (صوفی و همکاران 2020).

در این زمینه، جداسازی و استفاده از جمعیت میکروبی برای اصلاح یون‎های فلزات سنگین از محیط زیست نیز، توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است که در این بین باکتری‎های محرک رشد گیاه مورد توجه ویژه‏ای قرار گرفته‎اند (تیری و همکاران 2018). برخی از باکتری‏های محرک رشد گیاه، دارای توانایی فوق‏العاده‏ای در بهبود رشد گیاه از طریق سازوکارهای مختلف از جمله تولید سیدروفور، ایندول استیک اسید و انحلال فسفات می‏باشند. همچنین این باکتری‏ها برای کاهش آلاینده‏های خاک و معدنی کردن ترکیبات آلی مورد استفاده قرار می‏گیرند (نریمانی و همکاران 2017). باکتری جنس سودوموناس به‏طور گسترده به‏عنوان باکتری محرک رشد گیاه معرفی می‏شود که دربردارنده خصوصیاتی مانند پتانسیل تولید محرک رشد گیاه، هورمون‏های گیاهی، محلول‏سازی فسفات، سیانید هیدروژن، سیدروفور، آنتی بیوتیک‏ها، آنزیم‏های هیدرولیتیک و ترکیبات ضد میکروبی می‏باشد (سابرامانیوم و سوندارام 2020).

بیوچار ماده‏ای غنی از کربن است که از طریق تجزیه حرارتی زیست توده لیگنوسلولزی و مواد زائد بیولوژیکی جامد در شرایط بدون اکسیژن یا محدود به اکسیژن در دمای 900-400 درجه سانتی‏گراد به‎دست می‏آید، به این فرآیند پیرولیز گفته می‏شود (زوبری و همکاران 2020). بیوچار حاصل از باقیمانده‏‎های کشاورزی حاوی عناصر غذایی پرمصرف باارزش (به ویژه نیتروژن، فسفر، کلسیم و غیره) و کم‏مصرف (مثل مس، روی و غیره) است که نقش مهمی در اصلاح خاک و تغذیه گیاه دارند (سان و همکاران 2020).

با‏توجه‏به موارد ذکر شده و افزایش صنعتی شدن در نتیجه افزایش آلاینده‏ها، روشی کارآمد و مقرون به صرفه مانند گیاه‏پالایی برای کاهش یا حذف آلاینده‏ها ضروری است. همچنین استفاده از مکمل‏ها برای بهبود و تسریع این فرآیند توصیه می‏شود، بنابراین این پژوهش با هدف ارزیابی اثرگذاری اصلاح‏کننده‏ آلی بیوچار و باکتری‏ محرک رشد سودوموناس پوتیدا در فرآیند گیاه‏پالایی توسط گیاه ذرت، تحت تنش کادمیم برنامه‌ریزی و انجام شد.

 

مواد و روش‏ها

جهت بررسی توانایی کاهش آلودگی عنصر سنگین کادمیم توسط گیاه ذرت رقم سینگل کراس 500 همراه با مصرف بیوچار و تلقیح باکتری سودوموناس پوتیدا R-8 (Pseudomonas putida R-8) آزمایشی در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، در شرایط گلخانه انجام شد. این آزمایش به‏صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار صورت گرفت. فاکتورهای آزمایشی عبارت بود از: 1- بیوچار به‏عنوان اصلاح‏کننده آلی خاک در دو سطح بدون مصرف (شاهد) و مصرف 20 گرم به ازای هر کیلوگرم خاک 2- باکتری سودوموناس پوتیدا R-8 در دو سطح بدون تلقیح با باکتری (شاهد) و تلقیح با باکتری 3- سطوح عنصر آلاینده در پنج سطح 0 (شاهد)، 25، 50، 75 و 100 میلی‏گرم کادمیم در کیلوگرم خاک از منبع نیترات کادمیم (Cd(NO3)2). در مجموع 80 گلدان پنج کیلوگرمی در نظر گرفته شد. در هر گلدان چهار کیلوگرم خاک ریخته شد. خاک پس از هوا خشک شدن با مقدار مورد نظر نیترات کادمیم برای هر تیمار به‏صورت لایه‏ای با خاک مخلوط گردید. برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در جدول 1 نشان داده شده است.

بیوچار مصرفی حاصل از بقایای درختان جنگلی بود که از شرکت داخلی کربن اکتیو بشل تهیه شد. خواص فیزیکی و شیمیایی بیوچار در جدول 2 نشان داده شده است. پس از اضافه نمودن نیترات کادمیم به خاک، مقدار بیوچار تعیین شده به تیمارهای مورد نظر اضافه گردید. به‏منظور جذب کامل نیترات کادمیم در خاک به‏مدت 14 روز آبیاری از طریق زیرگلدانی صورت گرفت. مایه تلقیحی مایع شامل سودوموناس پوتیدا R-8 بود که از موسسه تحقیقات خاک و آب کرج تهیه و به‏صورت آغشته کردن (چند ساعت قبل از کاشت) با بذر تلقیح و به خاک افزوده شد. اندازه‏گیری ارتفاع بوته قبل از گلدهی و برداشت بوته صورت گرفت. برداشت قبل از شروع مرحله گلدهی صورت گرفت، در این مرحله گیاهان هر گلدان کف‌بر شدند. پس از برداشت اندام هوایی، گلدان‌ها برای خارج کردن ریشه‌ها ابتدا آبیاری شدند. درنهایت ریشه‏ها از گلدان خارج شدند و نمونه‌‌های اندام‏های هوایی و اندام‏های زیر‏زمینی گیاه به آزمایشگاه انتقال یافتند. پس از کف‌برکردن بوته‌ها، نمونه‌های ریشه و شاخساره جهت تعیین وزن خشک به‏مدت 72 ساعت در دمای 35 درجه سانتی‌گراد در آون قرار داده شد؛ سپس با استفاده از ترازوی دیجیتال وزن خشک نمونه‌ها در گلدان تعیین شد. اندازه‌گیری غلظت کادمیم در گیاه به‏روش هضم تر انجام شد (وودیزجونیور و همکاران 1997). غلظت قابل جذب کادمیم در نمونه‌های خاک نیز با استفاده از روش لیندسی و نورول (1978) اندازه‏گیری شد. پس از اتمام محاسبات آزمایشگاهی، تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم‏افزار SAS (v. 9) انجام و باتوجه‏به معنی‌دار شدن اثرات متقابل سه‌گانه، برشی‌دهی اثر متقابل صورت گرفت. از آزمون LSD در سطح پنج درصد جهت مقایسه میانگین‌ها استفاده شد.

     با استفاده از روابط زیر توانایی گیاهان در انباشت عنصر کادمیم محاسبه شد.

 

 

100                                                             (لوکس و همکاران 2004)

 (باکر و بروکز 1989 و ژانگ و همکاران 2002)                                  

                                                  (ما و همکاران 2001)

                                (ما و همکاران 2001 و کلیوس 2004)

 

(کاس و همکاران 2003)

جدول 1- برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک

بافت خاک

pH

EC

N

P

K

Cd

 

 

dS.m-1

%

mg.kg-1

mg.kg-1

mg.kg-1

رسی

21/7

723/1

18/0

10

266

005/0

 

 

جدول 2- برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی بیوچار

*ظرفیت جذب ید

مساحت سطح یا سطح ویژه

ظرفیت جذب متیلن بلو

میزان رطوبت

pH

درصد خاکستر

دانه‌بندی

(mg.g-1)

(m2.g-1)

(mg.g-1)

%

 

%

mm

1100-950

1100-950

250-150

4-3

5/8

5-4

1

*ظرفیت جذب ید و متیلن بلو شاخصی برای اندازه‏گیری میزان جذب مواد سمی توسط بیوچار است.

 

 

نتایج و بحث

وزن خشک ریشه و شاخساره

جدول تجزیه واریانس (جدول 3) نشان می‌دهد در صفت وزن خشک ریشه، همه تیمارها به‏جز اثرات دوگانه کادمیم×بیوچار و کادمیم×سودوموناس پوتیدا، در سطح یک درصد معنی‏دار شدند. اما تمامی اثرات ساده، دوگانه و سه‏گانه مورد مطالعه بر وزن خشک شاخساره گیاه ذرت معنی‏دار شد (جدول 3). با افزایش غلظت کادمیم از صفر تا 100 میلی‏گرم، وزن خشک ریشه و شاخساره کاهش یافتند (جدول 4). شکری و همکاران (2016) گزارش دادند وزن خشک اندام هوایی ﮔﻞ ﺟﻌﻔﺮی زﯾﻨﺘﯽ (Tagetes erecta) در حضور کادمیم از 68/1 گرم در گلدان در سطح شاهد به 12/0 گرم در گلدان در سطح 800 میلی‏گرم کادمیم بر کیلوگرم خاک رسید، که 14 برابر کاهش داشت. وزن خشک ریشه نیز از 72/0 گرم در گلدان در سطح شاهد به 08/0 گرم در گلدان رسید که 9 برابر کاهش یافت. در گزارش دیگری مشاهده شد که وزن خشک ریشه دو واریته ذرت در غلظت‏های متفاوت کادمیم (10، 25، 50، 75 و 100) به میزان قابل توجهی کم شد (دیاب و همکاران 2020). کاهش رشد و زیست ‌توده گیاهان رشد یافته در تنش فلزات سنگین ممکن است به‏دلیل افزایش سطح پراکسیداسیون لیپید، H2O2 و اختلال در محتوای مواد مغذی باشد (عباس و همکاران 2020).

 

جدول 3- تجزیه واریانس (میانگین مربعات) اثر تیمارهای آزمایشی بر برخی از صفات مورفولوژیک و شاخص تحمل گیاه ذرت

منابع تغییر

درجه آزادی

وزن خشک ریشه

وزن خشک شاخساره

ارتفاع بوته

شاخص تحمل

کادمیم

4

**756/2

**386/28

**2071.27

**674/0

بیوچار

1

**919/0

**509/8

**243.60

**201/0

سودوموناس پوتیدا

1

**939/0

**432/29

**370.66

**698/0

کادمیم×بیوچار

4

ns005/0

**195/0

ns2.23

**004/0

کادمیم×سودوموناس پوتیدا

4

ns001/0

**905/0

ns6.44

**021/0

بیوچار×سودوموناس پوتیدا

1

**020/0

*045/0

ns3.69

*001/0

کادمیم×بیوچار×سودوموناس پوتیدا

4

**010/0

**048/0

ns5.86

**001/0

خطای آزمایش

60

002/0

010/0

6.44

0002/0

ضریب تغییرات (%)

 

89/2

73/1

3.04

73/1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*، ** و ns: به‏ترتیب معنی‌داری در سطح احتمال پنج درصد، یک درصد و عدم معنی‌داری می‏باشد.

 

 

کاربرد جداگانه بیوچار و سودوموناس پوتیدا و همچنین هم‏افزایی بیوچار و سودوموناس پوتیدا در همه غلظت‏ها موجب افزایش وزن خشک ریشه و شاخساره شدند (جدول 4). در همه غلظت‏ها کاربرد تلفیقی بیوچار و سودوموناس پوتیدا بیشترین تأثیر را بر وزن خشک شاخساره داشت؛ به‏طوری که بیشترین مقدار وزن خشک شاخساره 43/9 گرم در بوته، مربوط به تیمار مصرف بیوچار و تلقیح سودوموناس پوتیدا و عدم آلودگی کادمیم بود که نسبت‏به شاهد خود 30/45 درصد افزایش نشان داد. نتایج آزمایشی نشان‏دهنده آن است که کاربرد تلفیقی بیوچار و تلقیح باکتری سودوموناس فلورسنس (Pseudomonas fluorescens) توانسته است موجب افزایش زیست ‏توده شاخساره و کل گیاه بید سفید (Salix alba L.) تحت تنش فلزات سنگینی نظیر مس، روی و کادمیم شود (مکرم کشتیبان و همکاران 2019). مطابق با مطالعات پیشین هم‏افزایی بیوچار و تلقیح باکتری‏های محرک رشد می‏توانند با افزایش محتوای کربن و نیتروژن، بهبود خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک، تحریک جوامع میکروبی، افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی، جذب و حذف فلزات سنگین از خاک به‏طور مستقیم و غیرمستقیم زیست ‏توده گیاهان تحت تنش فلزات سنگین را بهبود بخشند (کوی و همکاران 2013).

کمترین مقدار وزن خشک شاخساره گیاه ذرت یعنی 78/3 گرم در بوته در تیمار عدم مصرف بیوچار و عدم تلقیح باکتری در بیشترین غلظت کادمیم یعنی 100 میلی‏گرم در کیلوگرم خاک مشاهده گردید (جدول 4). در یک آزمایش روی سه گونه گیاهی شامل گیاه سبط(Stipagrostis plumose)، گیاه استبرق (Calotropis procera) و گیاه یونجه (Medicago sativa) که در مناطق آلوده به ترکیبات نفتی رشد یافتند مشاهده شد که با مصرف بیوچار وزن خشک ریشه و شاخساره افزایش یافت (جهانتاب و همکاران 2016). یکی از عوامل بهبوددهنده شرایط خاک به‏منظور رشد گیاهان افزودن انواع مواد آلی به محیط کشت است (جعفری و همکاران 2017). بیوچار باعث بهبود احتباس مواد مغذی، جذب آب، افزایش کربن آلی، عناصر پرمصرف (نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلسیم و منگنز) و افزایش ریزمغذی‏ها در خاک شده، درنتیجه حاصل‏خیزی خاک را بهبود می‏بخشد و رشد رویشی را افزایش می‏دهد (عباس و همکاران، 2020). باکتری‏ها نیز می‏توانند از طریق تأمین منابع غذایی و انواع پروتئین‏های مورد نیاز گیاه، موجب بهبود خصوصیات شیمیایی، فیزیکی و زیستی خاک، افزایش تولید اسیدهای آمینه و آلی، کاهش اثرات تنش‎های محیطی خاک از طریق افزایش مقاومت گیاه و حفظ رطوبت بیشتر در اطراف ریشه شوند، درنتیجه رشد مورفولوژیکی گیاه را بهبود می‏بخشند (مکرم کشتیبان و همکاران 2019).

 

ارتفاع بوته

اثرات ساده تیمارهای آزمایشی بر ارتفاع بوته در سطح پنج درصد معنی‏دار شده‏اند. اما باقی تیمارهای آزمایشی اثر معنی‏داری نداشتند (جدول 3). براساس شکل 1، ارتفاع بوته به‏صورت خطی با شیب 2874/0- واحد کاهش یافت و میزان کاهش ارتفاع در تیمار 100 میلی‌گرم کادمیم نسبت‏به شاهد (عدم مصرف کادمیم) حدود 33/29 درصد بود (شکل 1). در این راستا نتایج مشابهی در آزمایش شفیق و همکاران (2019) مشاهده شد. در آزمایش آن‏ها نیز مشاهده شد ارتفاع بوته گیاه ذرت (Zea mays L.) با کاربرد کادمیم کاهش یافت. همچنین نتایج این مطالعه نشان داد افزودن بیوچار و سودوموناس پوتیدا به بستر کشت موجب بهبود ارتفاع بوته شده‏اند که به‏ترتیب 27/4 و 30/5 درصد افزایش داشته‏اند (شکل 2 الف و ب). بهبود ارتفاع بوته با مصرف بیوچار ممکن است به‏دلیل کاهش جذب کادمیم در ریشه و شاخساره هنگام حضور بیوچار در خاک باشد (دینش و همکاران 2019).

 

 

شکل 1- روند تغییرات ارتفاع بوته گیاه ذرت در افزایش غلظت کادمیم خاک

 

شکل 2- اثر ساده بیوچار (الف) و اثر ساده باکتری سودوموناس پوتیدا (ب) بر میزان ارتفاع بوته گیاه ذرت تحت شرایط تنش کادمیم

 

شاخص تحمل

نتایج تجزیه واریانس (جدول 3) نشان می‌دهد اثر دوگانه بیوچار×سودوموناس پوتیدا در سطح پنج درصد و سایر اثرات بررسی شده بر شاخص تحمل گیاه ذرت در سطح یک درصد معنی‏دار شدند. شاخص تحمل گیاه ذرت با افزایش غلظت کادمیم کاهش نشان داد؛ به‏طوری که کمترین شاخص تحمل (58/0) در بیشترین غلظت کادمیم مشاهده شد (جدول 4). نتایج پژوهشی حاکی از آن بود که شاخص تحمل گیاه شاهی (Lepidium sativum) با افزایش غلظت دو فلز کادمیم و کروم کاهش یافت (سوباریو و همکاران 2016). مطابق جدول 4، کاربرد بیوچار، تلقیح سودوموناس پوتیدا و هم‏افزایی این دو باعث افزایش شاخص تحمل شد و در همه غلظت‏ها هم‏افزایی بیوچار و باکتری بالاترین شاخص تحمل را به‌خود اختصاص داد.

کمترین و بیشترین شاخص تحمل به‏ترتیب 58/0 و 45/1 بود که مربوط به تیمار عدم مصرف بیوچار و عدم تلقیح باکتری در غلظت 100 میلی‏گرم کادمیم در کیلوگرم خاک و مصرف بیوچار، تلقیح باکتری در غیاب کادمیم بود (جدول 4). شاخص تحمل براساس زیست ‎‏توده خالص انباشته شده در گیاهان تحت تنش فلزات سنگین در مقایسه با گیاهان شاهد برآورد می‏شود؛ از این رو، شاخص قابل اعتمادی از سطح تحمل گیاهان به فلزات سنگین خاک است (پیوتتو و همکاران 2018). هنگامی‏که تیمار‏ها بر رشد گیاه تأثیری نداشته باشند، شاخص تحمل برابر با یک است. درجه تحمل به سه دسته تحمل بالا (بزرگ‏تر از 60/0)، تحمل متوسط (60/0-35/0) و حساس (کوچک‏تر از 35/0) تقسیم می‏شود (لوکس و همکاران، 2004). بنابراین، باتوجه‏به اینکه در آزمایش حاضر شاخص تحمل بزرگ‏تر از 60/0 است، می‏توان ذرت را جزء گیاهان با تحمل بالا نسبت‏به کادمیم در نظر گرفت.

 

 

جدول 4- مقایسه میانگین برش‏دهی برهمکنش اثر تیمارهای آزمایشی بر وزن خشک اندام‏های گیاهی و شاخص تحمل گیاه ذرت

کادمیم (mg.kg-1)

بیوچار

سودوموناس پوتیدا

وزن خشک ریشه

وزن خشک شاخساره

شاخص تحمل گیاه

(g.plant-1)

 

عدم مصرف

عدم تلقیح

c07/2

d49/6

d00/1

0

تلقیح

b30/2

b26/8

b27/1

 

مصرف

عدم تلقیح

b30/2

c23/7

c11/1

 

تلقیح

a55/2

a43/9

a45/1

 

عدم مصرف

عدم تلقیح

c78/1

d60/5

d86/0

25

تلقیح

b08/2

b81/6

b05/1

 

مصرف

عدم تلقیح

b02/2

c11/6

c94/0

 

تلقیح

a19/2

a44/7

a15/1

 

عدم مصرف

عدم تلقیح

c52/1

d00/5

d77/0

50

تلقیح

b81/1

b89/5

b91/0

 

مصرف

عدم تلقیح

b85/1

c55/5

c86/0

 

تلقیح

a98/1

a56/6

a01/1

 

عدم مصرف

عدم تلقیح

c26/1

d23/4

d65/0

75

تلقیح

b53/1

b44/5

b84/0

 

مصرف

عدم تلقیح

b53/1

c08/5

c78/0

 

تلقیح

a70/1

a11/6

a94/0

 

عدم مصرف

عدم تلقیح

c08/1

d78/3

d58/0

100

تلقیح

b24/1

b53/4

b70/0

 

مصرف

عدم تلقیح

b23/1

c16/4

c64/0

 

تلقیح

a45/1

a88/4

a75/0

میانگین‏هایی که در هر ستون و هر تیمار کادمیم دارای حروف مشترک می‏باشند، براساس آزمون LSD در سطح احتمال پنج درصد اختلاف معنی‏داری ندارند.

 

 

 

غلظت کادمیم در خاک، ریشه و شاخساره

همه اثرات تیمارهای آزمایشی بر غلظت کادمیم در خاک و ریشه در سطح یک درصد معنی‏دار شدند. همچنین همه اثرات تیمارهای آزمایشی به‏جز اثر ساده بیوچار بر غلظت کادمیم در شاخساره در سطح یک درصد معنی‏دار شدند (جدول 5). براساس جدول 6 با افزایش غلظت کادمیم، میزان کادمیم در خاک، ریشه و شاخساره افزایش یافت. با مصرف بیوچار میزان کادمیم خاک (به‏جز شاهد) کاهش نشان داد. همچنین، مصرف بیوچار در همه غلظت‏های کادمیم موجب کاهش میزان کادمیم در ریشه و شاخساره شد. نتایج آزمایش آلابودی و همکاران (2019) حاکی از آن است که با افزایش میزان فلزات سنگین در خاک، غلظت سرب، کادمیم و کروم در زیست توده گیاه ذرت افزایش یافت. در این راستا، آن‏ها به این نتیجه رسیدند که افزودن بیوچار به‏تدریج فرم قابل دسترس سرب و کادمیم را در خاک کاهش داد؛ لذا میزان جذب سرب و کادمیم توسط گیاهان در حال رشد نیز کاهش یافت.

 

 

جدول 5- تجزیه واریانس (میانگین مربعات) اثر تیمارهای آزمایشی بر میزان غلظت کادمیم خاک، ریشه و شاخساره در گیاه ذرت

منابع تغییر

درجه آزادی

غلظت کادمیم قابل استفاده در خاک

غلظت کادمیم در ریشه

غلظت کادمیم در شاخساره

کادمیم

4

**007/911

**374/1498

**958/1729

بیوچار

1

**657/0

**903/0

ns117/0

سودوموناس پوتیدا

1

**515/228

**117/756

**662/907

کادمیم×بیوچار

4

**834/0

**870/2

**188/2

کادمیم×سودوموناس پوتیدا

4

**778/24

**655/89

**676/112

بیوچار×سودوموناس پوتیدا

1

**609/91

**493/249

**653/310

کادمیم×بیوچار×سودوموناس پوتیدا

4

**000/10

**237/32

**130/41

خطای آزمایش

60

048/0

035/0

073/0

ضریب تغییرات (%)

 

43/2

71/1

216/2

*، ** و ns: به‏ترتیب معنی‌داری در سطح احتمال پنج درصد، یک درصد و عدم معنی‌داری می‏باشد.

 

 

مکانیسم‏های مختلف بی‏حرکتی فلزات سنگین را می‏توان پس از استفاده از بیوچار مشاهده کرد. اول، بیوچار می‏تواند خصوصیات خاک را در تعیین تحرک عناصر مانند pH خاک یا ظرفیت تبادل کاتیونی تحت تأثیر قرار دهد. در مرحله دوم، بیوچار می‏تواند با استفاده از چندین مکانیزم، از جمله تبادل فلز، ایجاد کمپلکس با گروه‏های مختلف عاملی در بیوچار و جذب اختصاصی و غیراختصاصی، از مجموعه‏های جذب خاک پشتیبانی کرده و موجب بی‏حرکتی عناصر شود (مدینسکا-ژوراسک و همکاران 2020).

تلقیح سودوموناس پوتیدا و کاربرد هم‏زمان بیوچار و باکتری موجب افزایش غلظت کادمیم در خاک، ریشه و شاخساره شد. بیشترین میزان کادمیم در خاک، ریشه و شاخساره به‏ترتیب 29/23، 91/33 و 25/36 میلی‏گرم بود که هر سه مربوط به غلظت 100 میلی‏گرم کادمیم در کیلوگرم خاک می‏باشند (جدول 6). باکتری‏ها از طریق تغییر pH خاک، رهاسازی کلات‏کننده‏ها (مانند اسیدهای آلی و سیدروفورها) و واکنش‏های اسید و احیاء قادر به تغییر قابلیت دسترسی فلزات سنگین هستند (محوحی و همکاران 2018).

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 6- مقایسه میانگین برش‏دهی برهمکنش اثر تیمارهای آزمایشی بر میزان غلظت کادمیم خاک، ریشه و شاخساره در گیاه ذرت

کادمیم (mg.kg-1)

بیوچار

سودوموناس پوتیدا

غلظت کادمیم قابل استفاده در خاک

غلظت کادمیم در ریشه

غلظت کادمیم در شاخساره

(mg.kg-1)

 

عدم مصرف

عدم تلقیح

b001/0

c002/0

b003/0

0

تلقیح

a002/0

b003/0

b004/0

 

مصرف

عدم تلقیح

b001/0

d001/0

c002/0

 

تلقیح

a002/0

a004/0

a005/0

 

عدم مصرف

عدم تلقیح

c798/2

c563/2

c213/3

25

تلقیح

b353/3

b827/3

b174/4

 

مصرف

عدم تلقیح

d782/1

d339/1

d828/1

 

تلقیح

a360/4

a519/5

a966/5

 

عدم مصرف

عدم تلقیح

c336/9

c355/9

c480/11

50

تلقیح

b261/11

b113/13

b716/15

 

مصرف

عدم تلقیح

d284/6

d693/5

d106/7

 

تلقیح

a957/13

a856/17

a398/20

 

عدم مصرف

عدم تلقیح

c588/13

c498/15

c194/17

75

تلقیح

b207/15

b888/18

b147/21

 

مصرف

عدم تلقیح

d667/9

d673/9

d687/10

 

تلقیح

a216/17

a674/22

a604/25

 

عدم مصرف

عدم تلقیح

c110/17

c738/20

c271/22

100

تلقیح

b209/19

b409/25

b097/27

 

مصرف

عدم تلقیح

d491/13

d854/14

d214/15

 

تلقیح

a292/23

a909/33

a254/36

میانگین‏هایی که در هر ستون و هر تیمار کادمیم دارای حروف مشترک می‏باشند، براساس آزمون LSD در سطح احتمال پنج درصد اختلاف معنی‏داری ندارند.

 

 

فاکتور تجمع زیستی ریشه و شاخساره

مطابق جدول 7، کلیه اثرات تیمارهای آزمایشی بر فاکتور تجمعی زیستی ریشه در سطح یک درصد معنی‏دار شد. اثر ساده بیوچار و اثر دوگانه کادمیم×بیوچار بر فاکتور تجمع زیستی شاخساره معنی‏دار نشدند. فاکتور تجمع زیستی شاخصی است که برای ارزیابی پتانسیل انتقال فلز از خاک به گیاه استفاده می‏شود (لیو و همکاران 2020). افزایش غلظت کادمیم از صفر تا 25 میلی‏گرم موجب کاهش فاکتور تجمع زیستی ریشه و شاخساره شد؛ اما با افزایش غلظت کادمیم از غلظت 25 تا 100 میلی‏گرم، فاکتور تجمع زیستی ریشه و شاخساره زیاد شد. کاربرد بیوچار در همه غلظت‏ها موجب کاهش فاکتور تجمع زیستی ریشه و شاخساره گردید؛ در حالی‏که تلقیح سودوموناس پوتیدا و هم‏زیستی بیوچار و باکتری در همه غلظت‏ها به‏جز شاهد موجب افزایش فاکتور تجمع زیستی ریشه و شاخساره شد (جدول 8).

 

 

 

 جدول 7- تجزیه واریانس (میانگین مربعات) اثر تیمارهای آزمایشی در صفات مرتبط با قابلیت گیاه‌پالایی گیاه ذرت

منابع تغییر

درجه آزادی

فاکتور تجمع زیستی ریشه

فاکتور تجمع زیستی شاخساره

فاکتور انتقال

جذب کادمیم در شاخساره

کادمیم

4

**901/0

**057/5

**864/0

**0376/0

بیوچار

1

**063/0

ns077/0

*074/0

**0015/0

سودوموناس پوتیدا

1

**414/1

*132/0

**741/0

**0442/0

کادمیم×بیوچار

4

**048/0

ns044/0

**070/0

**0001/0

کادمیم×سودوموناس پوتیدا

4

**015/0

**553/0

**371/0

**0046/0

بیوچار×سودوموناس پوتیدا

1

**209/1

**235/0

**155/0

**0094/0

کادمیم×بیوچار×سودوموناس پوتیدا

4

**318/0

**317/0

**107/0

**0009/0

خطای آزمایش

60

0002/0

030/0

017/0

000005/0

ضریب تغییرات (%)

 

29/1

39/11

74/10

58/3

*، ** و ns: به‏ترتیب معنی‌داری در سطح احتمال پنج درصد، یک درصد و عدم معنی‌داری می‏باشد.

 

 

نتایج آزمایش کبیری و همکاران (2018) نیز نشان داد که کاربرد مقادیر مختلف بیوچار، فاکتور تجمع زیستی سرب را در ریشه ذرت کاهش معنی‏داری داد (05/0P<). رسولی صدقیانی و همکاران (2018) از نتایج آزمایش خود دریافتند که تلقیح گیاه گل گندم (Centaurea hypoleuca johncoutts) با سه گونه باکتری از جنس سودوموناس شامل سودوموناس پوتیدا (Pseudomonas putida)، سودوموناس فلورسنس (Pseudomonas fluorescens) و سودوموناس آئروژینوزا (Pseudomonas aeruginosa) موجب افزایش فاکتور تجمع زیستی ریشه و شاخساره گیاه تحت تنش کادمیم شد. در مطالعه حاضر کمترین مقدار فاکتور تجمع زیستی ریشه و شاخساره (75/0 و 03/1) مربوط به تیمار مصرف بیوچار و عدم تلقیح باکتری در غلظت 25 میلی‏گرم کادمیم در کیلوگرم خاک بود که به‏ترتیب 48/18 و 43/10 درصد نسبت‏به شاهد خود کاهش نشان داد.

 

 

 

 

فاکتور انتقال

براساس جدول تجزیه واریانس (جدول 7) تمام تیمارهای آزمایشی در سطح یک درصد معنی‏دار شدند. فاکتور انتقال در گیاه ذرت با افزایش غلظت کادمیم روند کاهشی داشت. به‏طوری که کمترین فاکتور انتقال (02/1) در غلظت 100 میلی‏گرم کادمیم در کیلوگرم خاک و بیشترین فاکتور انتقال (33/2) در شاهد دیده شد (جدول 8). فاکتور انتقال اندازه‌گیری توانایی گیاهان برای انتقال فلزات انباشته شده از ریشه‌ها به اندام هوایی گیاه است و نسبتی از غلظت فلز در اندام هوایی به ریشه‌ها می‌باشد (حسین و همکاران 2013). اگر فاکتور انتقال بزرگ‏تر از یک باشد، گیاه مورد نظر برای استخراج گیاهی آلاینده‏ها مناسب است و گیاهانی که در آن‏ها میزان فاکتور انتقال کمتر از یک و میزان فاکتور تجمع زیستی بیشتر از یک باشد، برای فرآیند تثبیت گیاهی مناسب هستند (جهانتاب و همکاران 2016). در این پژوهش فاکتور انتقال گیاه بزرگ‏تر از یک است؛ بنابراین، می‏توان اذعان داشت گیاه ذرت برای استخراج گیاهی که یکی از فرآیندهای گیاه‏پالایی است، مناسب است.

 

 

جدول 8- مقایسه میانگین برش‏دهی برهمکنش اثر تیمارهای آزمایشی بر صفات مرتبط با قابلیت گیاه‌پالایی گیاه ذرت

کادمیم (mg.kg-1)

بیوچار

سودوموناس پوتیدا

فاکتور تجمع زیستی ریشه

فاکتور تجمع زیستی شاخساره

فاکتور انتقال

جذب کادمیم در شاخساره (mg.pot-1)

 

عدم مصرف

عدم تلقیح

a00/2

a33/3

b67/1

c000021/0

0

تلقیح

b50/1

b00/2

b33/1

b000033/0

 

مصرف

عدم تلقیح

c00/1

b33/2

a33/2

c000016/0

 

تلقیح

a00/2

b50/2

b25/1

a000047/0

 

عدم مصرف

عدم تلقیح

c92/0

c15/1

b25/1

c017987/0

25

تلقیح

b14/1

b25/1

c09/1

b028432/0

 

مصرف

عدم تلقیح

d75/0

d03/1

a37/1

d011181/0

 

تلقیح

a27/1

a37/1

c08/1

a044389/0

 

عدم مصرف

عدم تلقیح

c00/1

c23/1

ab23/1

c057443/0

50

تلقیح

b16/1

b40/1

b20/1

b092611/0

 

مصرف

عدم تلقیح

d91/0

d13/1

a25/1

d039449/0

 

تلقیح

a28/1

a46/1

c14/1

a133887/0

 

عدم مصرف

عدم تلقیح

c14/1

c27/1

ab11/1

c072777/0

75

تلقیح

b24/1

b39/1

ab12/1

b115046/0

 

مصرف

عدم تلقیح

d00/1

d10/1

b10/1

d054267/0

 

تلقیح

a32/1

a49/1

a13/1

a156514/0

 

عدم مصرف

عدم تلقیح

c21/1

c30/1

a07/1

c084236/0

100

تلقیح

b32/1

b41/1

a07/1

b122732/0

 

مصرف

عدم تلقیح

d10/1

d13/1

b02/1

d063219/0

 

تلقیح

a46/1

a56/1

a07/1

a177044/0

میانگین‏هایی که در هر ستون و هر تیمار کادمیم دارای حروف مشترک می‏باشند، براساس آزمون LSD در سطح احتمال پنج درصد اختلاف معنی‏داری ندارند.

 

 

جذب کادمیم در شاخساره

      براساس نتایج جدول تجزیه واریانس 7، اثر ساده، اثر دوگانه و اثر متقابل سه‏گانه تیمارهای آزمایشی بر مقدار جذب کادمیم در شاخساره در سطح یک درصد معنی‏دار شدند. جذب کادمیم در شاخساره با بالا رفتن غلظت کادمیم یک سیر صعودی را طی کرد (جدول 8). تلقیح باکتری و هم‏زیستی بیوچار و سودوموناس پوتیدا موجب افزایش جذب کادمیم در شاخساره شدند. در حالی‏که، با کاربرد بیوچار در همه غلظت‏ها به‏جز شاهد مقدار جذب کادمیم در شاخساره کاهش یافت (جدول 8). همچنین جدول 8 نشان می‌دهد کمترین میزان جذب کادمیم در شاخساره (000016/0 میلی‏گرم) متعلق به تیمار مصرف بیوچار، عدم تلقیح باکتری و عدم آلودگی کادمیم است درصورتی‏که بیشترین مقدار جذب (177044/0 میلی‏گرم) در تیمار هم‏افزایی بیوچار و باکتری در غلظت 100 میلی‏گرم کادمیم در کیلوگرم خاک مشاهده ‏شد. مقدار جذب هر فلز در شاخساره از حاصل‌ضرب مقدار وزن ماده خشک شاخساره در غلظت فلز در شاخساره به‏دست می‌آید. این صفت معیاری مناسب برای تعیین پالایش فلزات و در واقع قوی‌ترین معیار برای تعیین پتانسیل پالایش گیاه می‌باشد (کاس و همکاران 2003). در پژوهش حاضر جذب کادمیم در شاخساره که به‏عنوان فاکتور پالایش در نظر گرفته می‏شود؛ با افزایش غلظت کادمیم در خاک افزایش یافت. اما، با مصرف بیوچار جذب کادمیم در شاخساره تنزل یافت؛ در حالی‏که با تلقیح باکتری و هم‏افزایی بیوچار و سودوموناس پوتیدا میزان جذب کادمیم در شاخساره افزایش یافت. با مصرف بیوچار و تلقیح باکتری مقدار وزن خشک شاخساره افزایش نشان داد؛ اما چون غلظت کادمیم در شاخساره با مصرف بیوچار کاهش نشان داد؛ بنابراین، میزان جذب کادمیم در شاخساره نیز با مصرف بیوچار کاهش یافت.

 

نتیجه‏گیری کلی

افزایش غلظت کادمیم موجب تجمع بیشتر آن در اندام‏های گیاهی ذرت گردید، اما باتوجه‏به بالا بودن شاخص تحمل گیاه ذرت می‏توان استفاده از این گیاه را در گیاه‏پالایی توصیه کرد. همچنین‏ استفاده از بیوچار و باکتری سودوموناس پوتیدا توانست موجب افزایش شاخص تحمل شود. بنابراین ذرت می‏تواند تحمل بالاتری را در برابر کادمیم بدون علائم سمیت یا با سمیت کمتر نشان دهد. باتوجه‏به اینکه با مصرف بیوچار غلظت کادمیم در خاک، ریشه و شاخساره و فاکتور تجمع زیستی ریشه و شاخساره، کاهش یافت و با تلقیح باکتری و هم‏افزایی بیوچار و باکتری این صفات افزایش نشان داد، لذا می‏شود از بیوچار به‏‏واسطه بی‏حرکت‌سازی فلزات سنگین موجود در خاک به‏عنوان تثبیت گیاهی استفاده کرد. در حالی‏که تلقیح باکتری و هم‏افزایی بیوچار و باکتری از طریق افزایش سازگاری گیاه میزبان با خاک نامطلوب در حالت تنش، افزایش رشد گیاه، تغییر در فراهمی زیستی فلزات سنگین، از بین بردن علائم مسمومیت گیاهی و افزایش انتقال فلزات سنگین در گیاه، کارایی گیاه‏پالایی را افزایش می‏دهند.

 

سپاسگزاری

به این وسیله از مسئولین آزمایشگاه مرکزی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری جهت یاری رساندن در انجام بخشی از این پژوهش تشکر و قدردانی می‏گردد.

 

 

References

Abbas A, Azeem M, Naveed M, Latif A, Bashir S, Ali A, Bilal M and Ali L. 2020. Synergistic use of biochar and acidified manure for improving growth of maize in chromium contaminated soil. International Journal of Phytoremediation, 22 (1): 52-61.
Abbas S, Javed MT, Shahid M, Hussain I, Haidera MZ, Chaudhary HJ, Tanwir K and Maqsood A. 2020. Acinetobacter sp. SG-5 inoculation alleviates cadmium toxicity in differentially Cd tolerant maize cultivars as deciphered by improved physio-biochemical attributes, antioxidants and nutrient physiology. Plant Physiology and Biochemistry, 155: 815-827.

Adiloglu S. 2020. Interaction of some heavy metals with copper content in dock plant. Journal of Agriculture and Nature, 23 (4): 1078-1084.

Alaboudi KA, Ahmed B and Brodie G. 2019. Effect of biochar on Pb, Cd and Cr availability and maize growth in artificial contaminated soil. Annals of Agricultural Sciences, 62: 95-102.
Aprile A and De Bellis L. 2020. Editorial for special issue “heavy metals accumulation, toxicity, and detoxification in plants”. International Journal of Molecular Sciences, 21 (11): 1-5.
Baker AJM and Brooks RR. 1989. Terrestrials higher plants which hyper accumulate metallic elements. A review of their distribution, ecology and phytochemistry. Biorecovery, 1: 81-126.
Bertan AS, Baumbach FP, Tonialb IB, Pokrywiecki TS and Dusman E. 2020. Assessment of phytoremediation potencial of Allium cepa L. in raw sewage treatment. Brazilian Journal of Biology, 80 (2): 431-436.
Chiwetalu UJ, Mbajiorgu CC and NJ Ogbuagu. 2020. Remedial ability of maize (Zea mays) on lead contamination under potted condition and non-potted field soil condition. Journal of Bioresources and Bioproducts, 5: 51-59.
Cluis C. 2004. Junk-greedy greens: phytoremediation as a new option for soil decontamination. Journal of Biotechnology, 2: 60-67.
Cui L, Yan J, Yang Y, Li L, Quan G, Ding C, Chen T, Fu Q and Chang A. 2013. Influence of biochar on microbial activities of heavy metals contaminated paddy fields. BioResources, 8 (4): 5536-5548.
Danish S, Tahir FA, Rasheed MK, Ahmad N, Ali MA, Kiran S, Younis U, Irshad I and Butt B. 2019. Effect of foliar application of Fe and banana peel waste biochar on growth, chlorophyll content and accessory pigments synthesis in spinach under chromium (IV) toxicity. Open Agriculture, 4: 381-390.
Diab EE, Makeen EA and Elhassan HE. 2020. Phytoremediation of cadmium contaminated-soil by maize (Zea mays) plant. International Journal of Agriculture and Environmental Research, 6 (2): 252-265.
El-Hassanin AS, Samak MR, Abdel-Rahman GN, Abu-Sree YH and Saleh EM. 2020. Risk assessment of human exposure to lead and cadmium in maize grains cultivated in soils irrigated either with low-quality water or freshwater. Toxicology Reports, 7: 10-15.
Hawkes JS. 1997. What is a heavy metal?. Journal of Chemical Education, 74: 1369-1374.
Hussain A, Abbas N, Arshad F, Akram M, Khan ZI, Ahmad K, Mansha M and Mirzaei F. 2013. Effects of diverse doses of lead (Pb) on different growth attributes of Zea mays L.. Agricultural Sciences, 4 (5): 262-265.
Ibrahim N and El Afandi G. 2020. Phytoremediation uptake model of heavy metals (Pb, Cd and Zn) in soil using Nerium oleander. Heliyon, 6 (7): 1-7.
Jafari M, Moameri M, Jahantab E and Zargham N. 2017. Effects of municipal solid waste compost and biochar on the phytoremediation potential of Bromus tomentellus Boiss. in greenhouse condition. Journal of Rangeland, 11 (2): 194-206.
Jahantab E, Jafari M, Motasharezadeh B, Tavili A and Zargham N. 2016. Evaluation of the phyto-remediation of rangeland plants in soils contaminated with petroleum, with an emphasis on heavy metal Ni. Environmental Sciences, 14 (3): 107-122.
Kabiri P, Motaghian HR and Hosseinpur AR. 2018. Phytoremediation potential of maize (Zea mays L.) using biochars produced from walnut leaves in a contaminated soil. Journal of Soil and Water Conservation, 25 (4): 133-152.
Khalofah A, Bokhari NA, Migdadi HM and Alwahibi MS. 2019. Antioxidant responses and the role of Moringa oleifera leaf extract for mitigation of cadmium stressed Lepidium sativum (L.). South African Journal of Botany, 129: 341-346.
Kos B, Grcman H, and Lestan D. 2003. Phytoextraction of lead, zinc and cadmium from soil by selected plants. Plant and Soil Environmental, 49: 548-553.
Labrecque M, Hu Y, Vincent G and Shang K. 2020. The use of willow microcuttings for phytoremediation in a copper, zinc and lead contaminated field trial in Shanghai, China. International Journal of Phytoremediation, 22 (13): 1331-1337.
Li Y, Lin J, Huang Y, Yao Y, Wang X, Liu C, Liang Y, Liu K and Yu F. 2020. Bioaugmentation-assisted phytoremediation of manganese and cadmium co-contaminated soil by Polygonaceae plants (Polygonum hydropiper L. and Polygonum lapathifolium L.) and Enterobacter sp. FM-1. Plant and Soil, 448: 439-453.
Lindsay WL and Norvell WA. 1978. Development of a DTPA test for zinc, iron, manganese and copper. Soil Science Society of America Journal, 42: 421-428.
Liu S, Pu S, Deng D, Huang H, Yan C, Ma H and Razavie BS. 2020. Comparable effects of manure and its biochar on reducing soil Cr bioavailability and narrowing the rhizosphere extent of enzyme activities. Environment International, 134: 1-11.
Luo JS, Xiao Y, Yao J, Wu Z, Yang Y, Ismail AM and Zhang Z. 2020. Overexpression of a defensin-like gene CAL2 enhances cadmium accumulation in plants. Frontiers in Plant Science, 11 (217): 1-10.
Lux A, Sottníkova A, Opatrna J and Greger M. 2004. Differences in structure of adventitious roots in Salix clones with contrasting characteristics of cadmium accumulation and sensitivity. Plant Physiology, 120: 537-545.
Ma LQ, Komar KM, Tu C, Zhang W, Cai Y and Kenelly ED. 2001. A fern that hyper accumulates arsenic. Nature, 409: 579-582.
Ma QJ, Sun MH, Lu J, Hu DG, Kang H, You CX and Hao YJ. 2020. Phosphorylation of a malate transporter promotes malate excretion and reduces cadmium uptake in apple. Journal of Experimental Botany, 71 (12): 3437-3449.
Mahohi A, Raiesi F and Hosseinpur AR. 2018. Phytoremediation of lead in the presence of individual and combined inoculation of earthworms, arbuscular mycorrhizal fungi and rhizobacteria by maize. Journal of Soil and Water Conservation, 25 (2): 91-110.
Medynska-Juraszek A and Cwieląg-Piasecka I. 2020. Effect of biochar application on heavy metal mobility in soils impacted by copper smelting processes. Polish Journal of Environmental Studies, 29 (2): 1749-1757.
Medynska-Juraszek A, Rivier PA, Rasse D and Joner EJ. 2020. Biochar affects heavy metal uptake in plants through interactions in the rhizosphere. Applied Sciences, 10 (15): 1-12.
Mokarram-Kashtiban S, Hosseini SM, Tabari Kouchaksaraei M and Younesi H. 2019. Bioavailability of soil heavy metals as influenced by biochar and rhizosphere bacteria in the white willow (Salix alba L.) phytoremediation process. Applied Soil Research, 7 (4):196-211.
Narimani S, Bazgir E and Mirzaei Najafgholi H. 2017. Evaluation of effective factors on survival and activity of petroleum degradation bacteria in bioremediation process. Journal of Cellular and Molecular Research (Iranian Journal of Biology), 30 (1): 85-93.
Odiyi BO, Giwa GO, Abiya SE and Babatunde OS. 2020. Effects of crude oil pollution on the morphology, growth and heavy metal content of maize (Zea mays Linn.). Journal of Applied Sciences and Environmental Management, 24 (1): 119-125.
Piotto FA, Carvalho MEA, Souza LA, Rabelo FHS, Franco MR, Batagin-Piotto KD and Azevedo RA. 2018. Estimating tomato tolerance to heavy metal toxicity: cadmium as study case. Environmental Science and Pollution Research, 25: 27535-27544.
Rasouli Sadaghiani MH, Khodaverdiloo H, Barin M and Kazemalilou S. 2018. Evaluation of the potential of soil microbial activity on Cd phytoremediation in a contaminated soil. Journal of Soil and Water Science, 22 (1): 305-316.
Shafiq S, Adeel M, Raza H, Iqbal R, Ahmad Z, Naeem M, Sheraz M, Ahmed U, and Azmi UR. 2019. Effects of foliar application of selenium in maize (Zea mays L.) under cadmium toxicity. Biological Forum, 11 (2): 27-37.
Shokri Z, Boroomand N, Sarcheshmeh Pour M and Alizadeh HR. 2016. Effects of arbuscular mycorrhizal fungi on cadmium phytoremediation by marigold (Tagetes erecta). Journal of Soil Management and Sustainable, 6 (1): 191-204.
Sobariu DL, Tudorache Fertu DL, Diaconu M, Pavel LV, Hlihor RM, Dragoi EN, Curteanu S, Lenz M, Corvini PFX and Gavrilescu M. 2016. Rhizobacteria and plant symbiosis in heavy metal uptake and its implications for soil bioremediation. New Biotechnology, 39: 125-134.
Sofy MR, Seleiman MF, Alhammad BA, Alharbi BM and Mohamed HI. 2020. Minimizing adverse effects of Pb on maize plants by combined treatment with jasmonic, salicylic acids and proline. Agronomy, 10 (5): 1-19.
Subramanium N and Sundaram L. 2020. Siderophore producing Pseudomonas spp. isolated from rhizospheric soil and enhancing iron content in Arachis hypogaea L. plant. International Journal of Agricultural Technology, 6 (2): 429-442.
Sun J, Cui L, Quan G, Yan J, Wang H and Wu L. 2020. Effects of biochar on heavy metals migration and fractions changes with different soil types in column experiments. BioResources, 15 (2): 4388-4406.
Tirry N, Tahri Joutey N, Sayel H, Kouchou A, Bahafid W, Asri M and El Ghachtouli N. 2018. Screening of plant growth promoting traits in heavy metals resistant bacteria: Prospects in phytoremediation. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology, 16: 613-619.
Woodis Jr TC, Hunter GB and Johnson FJ. 1977. Statistical studies of matrix effects on the determination of cadmium and lead in fertilizer and material and plant tissue by flame atomic absorption spectrophotometry. Analytical Chemistry Acta, 90: 127-136.
Wu Q, Huang L, Su N, Shabal L, Wang H, Huan X, Wen R, Yu M, Cui J, and Shabala S. 2020. Calcium-dependent hydrogen peroxide mediates hydrogen-rich water-reduced cadmium uptake in plant roots. Plant Physiology, 183: 1331-1344.
Zhang WH, Cai Y, Tu C and Ma QL. 2002. Arsenic speciation and distribution in an arsenic hyperaccumulating plant. Environmental Science, 300: 167-177.
Zhang Y, Li C, Ji X, Yun C, Wang M and Luo X. 2020. The knowledge domain and emerging trends in phytoremediation: a scientometric analysis with CiteSpace. Environmental Science and Pollution Research, 27: 15515-15536.
Zubbri NA, Mohamed AR, Kamiuchi N and Mohammadi M. 2020. Enhancement of CO2 adsorption on biochar sorbent modified by metal incorporation. Environmental Science and Pollution Research, 27: 11809-11829.
 
JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE AND SUSTAINABLE PRODUCTION
Volume 31, Issue 4
January 2021
Pages 147-162

Files

Share

How to cite

Statistics