Study of potassium and zinc effects on quantity and quality parameters and grain cadmium content of winter wheat irrigated by waste water

Author

Scientific Staff of Varamin Agricultural Research Center

Abstract

There are a lot of evidence on the effects of potassium and Zinc to increase wheat yield and improving seed quality and reducing of cadmium uptake by plant. An investigation carried out to study the effects of these two elements in the process of Cd uptake by wheat and effects of these elements in other growth parameters. The statistical design was split plot with three main factors (without potassium, potassium consumption based on soil test potassium and potassium consumption tow time more than soil test potassium) and four sub plots (control Zn, soil Zn consumption, foliar Zn application and, Zn in Soil and consumption combined with foliar application).The experiment was done in a wheat field in southern of Tehran, which many years were irrigated with wastewater. The results of experiment showed that the main effects (potassium effects) on grain yield, straw yield, spike length, number of grains per panicle and grain weight is significant. The above characteristics increased by use of potassium based on soil test recommendation significantly and extra use of potassium did not any effects on these parameters. Secondary effects (Zn) on the above traits were significant. Grain yield, straw yield and grain weight were not affected by different methods of Zn application, but combined use of Zn as soil application and foliar, produced the greatest amount of panicle length and number of seeds per ear .The main effects of zinc and potassium was significant on the concentration of mean grain cadmium .Consumption of these elements significantly reduced grain cadmium concentration. Use of potassium tow time more than soil test recommendation was the highest decrease in cadmium concentration by 34 percent. Use of Zn in soil combined with foliar application was the highest effects on seed cadmium decrease by 17.8 percent in compare to other method. The concentration of cadmium in seed was affected by Potassium and Zinc interaction and decrease significantly. Use of potassium tow time more than soil test recommendation and Use of Zn in soil combined with foliar application decreased seed cadmium concentration by 48.6 percent significantly. Data also showed that there were a significant correlations between seed potassium and seed zinc concentration and the amount of seed grain cadmium with the quadratic equation, so with increasing concentrations of potassium or zinc, cadmium concentrations of grain declined. On the whole, to reach maximum yield with minimum grain cadmium concentration, Use of potassium tow time more than soil test recommendation and use of Zn in soil combined with foliar application, eventually in lands the same place of research experiment, was recommended.

Keywords

Full Text

مقدمه:

استفاده از فاضلاب شهری و صنعتی در کشاورزی امروزه ‌خصوصا در کشور ما که با کمبود آب و خشکسالی مواجه است امری اجتناب ناپذیر است . با این وصف به دلیل وجود انواع آلاینده های شیمیایی و میکروبی در فاضلاب، ،استفاده از این فاضلاب ،‌مشکلات عدیده ای را ایجاد می کند . کاربرد فاضلاب شهری در اراضی کشاورز ی،علیرغم نقش مثبت آن در تامین آب کشاورزی، موجب افزا یش عناصر سنگین در خاک شده و میزان آنها در گیاه نیز به طور چشمگیری افزایش می یابد(Yada et al .,2002).بطوریکه در اراضی آبیاری شده با فاضلاب، میزان غلظت کل املاح تا 2 برابر افزا یش یافته و تا عمق 15 سانت یمتری میزان عناصر سنگین، افز ایش عمده ای یافته و برخی عناصر نظیر کادمیوم تا 23 برابر افزا یش نشان داده است .(Molahosseini.,1380.,Golovaity and Savchenk.,2002) ،‌

یکی از مهمترین آلاینده ها در ترکیب شیمیایی فاضلاب کادمیوممی باشد که همراه فاضلاب از طریق آبیاری جذب محصول شده و از طریق زنجیره غذایی وارد بدن مصرف کنندگان محصولات کشاورزی خواهد شد (Ahmad,2007.,Hussain et al ,2010.,Chamon et al,2005) .کادمیوم عنصری است که برای انسان و حیوان غیر ضروری است و سمی است و به راحتی توسط ریشه گیاه از خاک جذب می شود و در اندامهای گیاه ذخیره و وارد زنجیره غذایی می شود.(Zhao et all.,2010)).نتایج تحقیقات کولری (Coulery.,1997)نشان می دهد که گندم قادر به تجمع زیاد کادمیوم در دانه بوده و این امر می تواند برای سلامتی مصرف کننده خطرناک باشد . ملکوتی و همکاران( Malakouti and Baybordi.,1999) بیان داشتند که کادمیوم یکی از مهمترین آلاینده های طبیعت به شمار می رود و حداکثر مجاز کادمیوم در دانه غلات 1/0 میلی گرم در کیلوگرم می باشد. فاکتورهای زیادی از جمله واکنش خاک،ظرفیت تبادل کاتیونی،گونه گیاه و نوع عناصر موجود در کودهای شیمیایی و سایر عناصر شیمیایی موجود در خاک در جذب کادمیوم تاثیر می گذارند که از جمله این عناصر میتوان پتاسیم و روی را نام برد.(Zhao et al.,2010).

پتاسیم یکی از عناصر ضروری گیاه می باشد.این عنصر در فیزیولوژی‌ و متابولیسم‌ گیاه‌ نه‌ تنها از نظر مقدار موجود در بافت‌ های‌ گیاهی‌ بلکه‌ از نظر وظائف‌ فیزیولوژیکی‌ و شیمیائی‌ مهمترین‌ کاتیون ‌است(Mengel and Kirkby.,1987). نتایج تحقیقات صورت گرفته در دنیا ،موید افزایش عملکرد دانه گندم در اثر مصرف پتاسیم بوده است.;Ehsan Akhtar et al .,2002; De Shui et all.,2007) محققان زیادی نیز اذعان داشته اند که پتاسیم از طریق افزایش وزن هزار دانه باعث افزایش عملکرد می شود.(Tarig and Shah.,2002;Sharma et al.,2005;Evan and Riedel.,2006)نتایج تحقیقات نشان می دهد که پتاسیم باعث افزایش تعدادپنجه در گندم (Mehdi et all.,2001)   ،بیومس (Ehsan Akhtar et al 2002) و تعداد دانه در خوشه (Evans and Riedell.,2006)  می شود.از طرف دیگر پتاسیم باعث افزایش غلظت پتاسیم دانه می شود و کیفیت دانه گندم را افزایش می دهد.(Mehdi et all.,2001;Tariq and Shad .,2002) .پتاسیم از طریق فعال سازی بسیاری آنزیمهتی گیاهی که روی فرایند فتوسنتز،کارایی مصرف آب،جذب نیتروژن و ساخت پروتئین دخالت دارند، باعث افزایش میزان پروتئین دانه گندم نیز می شود.(Nguyen et all.,2002;Michail et al.,2004;Thalooth et al.,2006) .

نتایج تحقیقات گلخانه ای ثواقبی و ملکوتی ( Savaghebi and Malakouti.,1999) ،‌نشان داد که با مصرف سولفات پتاسیم ،غلظت کادمیوم در اندام هوائی 32درصد کاهش داشته است . نامبردگان اذعان داشتند که پتاسیم و کادمیوم دارای بر هم کنش منفی می باشند ، لذا کاربرد سولفات پتاسیم در خاکهای آلوده می تواند اثرات سوء کادمیوم را بر عملکرد و جذب کادمیوم کاهش داده و به پایداری تولیدات کشاورزی و حفظ سلامتی جامعه کمک  نماید.بنابراین به نظر می رسد پتاسیم به انتقال روی در گیاه کمک نماید. گزارشات دیگر نیز نشان داد است که با مصرف پتاسیم جذب روی وانتقال آن  در گندم افزایش یافته و در نتیجه موجب افزایش غلظت روی در دانه ، کاه و ریشه می شود.(Ranjbar andBahmanyar.,2007).

روی نیز از جمله عناصر ضروری مورد نیاز گندم است(Dang et al,2010). خاک‌های آهکی مناطق خشک و نیمه خشک عمدتا با کمبود روی مواجه هستند و شرایط خاکی نظیر اسیدیته بالا، کربنات کلسیم زیاد ، مواد آلی ناچیز و از همه مهمتر زیاده روی در مصرف کودهای فسفاتی کمبود این عنصر در تشدید می‌کند(Takkar and Walker .,1993). در رابطه با نقش روی در افزایش عملکرد گندم و بهبود کیفیت آن تحقیقات متعددی در ایران انجام شده است.(Savaghebi and Malakouti.,1999.,Ziaian andMalakouti.,1999.,Ziaian.,2003).نتایج تحقیقات نشان می دهد که روی و کادمیوم دارای حامل های مشترکی برای جذب توسط ریشه گندم هستند،بنابراین در جذب با یکدیگر رقابت می کنند و دارای اثر آنتاگونیسمی هستند.(Hart et all.,2002).از طرف دیگر مشخص شده است که در سیستم آوندی گیاه نیز روی مانع انتقال کادمیوم در مسیر آوند می شود،بطوریکه افزایش غلظت روی در ساقه و برگ گندم،باعث کاهش انتقال کادمیوم به دانه گندم می شود.بنابراین واضح است که طبق نتایج تحقیقات صورت گرفته، برگپاشی روی باعث کاهش انتقال کادمیوم و در نتیجه کاهش غلظت کادمیوم دانه گندم شود.(Cakmak et all.,2000;Zhu et all.,2001;Li and Zhu.,2002).

نتایج تحقیقات ‌نشان داده است که مصرف کادمیوم ، موجب کاهش معنی دار عملکرد دانه ، کاه ، عملکرد کل و میزان پروتئین دانه شده است ولی با مصرف سولفات روی این خصوصیات کمی و کیفی افزایش داشته است (Adiloglu. 2002).  . نتایج تحقیقات آکای و کوللی بر اثر کاهندگی روی بر غلظت کادمیوم دانه تاکید داردAkay and  Koleli. 2007).). این محققان آنرا مربوط به اثر رقت و بازدارندگی نقش روی در انتقال کادمیوم از کاه به دانه می دانند. چوچ و همکاران (Chuch et al.,1989) اذعان داشتند که مصرف روی عملکرد دانه را افزایش ولی مصرف کادمیوم عملکرد دانه گندم راکاهش میدهد ، ضمنا اثر کاهندگی کادمیوم بر عملکرد در غیاب روی شدیدتر بوده است.

بنابراین با توجه به اجتناب ناپذیر بودن استفاده از فاضلاب  وجود آلودگی کادمیوم ناشی از مصرف  آن،‌پیدا کردن روش یا مدیریتی که بتواند از تجمع کادمیوم در گیاه بکاهد یا اثرات سوء آنرا کاهش دهد از اهمیت بسزائی برخوردار خواهد بود.توجه به مسایل ذکر شده هدف این پژوهش بررسی اثرات پتاسیم و روی در پارامترهای رشد و جذب عناصر غذایی و کادمیوم توسط گیاه می باشد.

مواد و روشها:

آزمایش در اراضی تحت آبیاری با فاضلاب در منطقه شهر ری با طرح تحقیقاتی در قالب طرح آماری کرتهای خرد شده با سه عامل اصلی مصرف پتاسیم در سه سطح ( بدون مصرف پتاسیم ، مصرف پتاسیم براساس آزمون خاک و مصرف پتاسیم دو برابر بیشتر از آزمون خاک ) و چهار عامل فرعی مصرف روی در چهار شکل ( شاهد بدون مصرف روی ،‌مصرف روی بصورت محلولپاشی ،  مصرف روی در خاک و مصرف توام روی در خاک همراه با محلولپاشی ) با سه تکرار در یکی از مزارع  گندم جنوب تهران در طول جغرافیایی 51 درجه و 37 دقیقه شرقی و عرض جغرافیایی 35 درجه و 20 دقیقه شمالی که سالیان متمادی  با فاضلاب آبیاری میشد به مدت یکسال زراعی در یک خاک رسی اجرا ‌شد. ارتفاعمنطقه 1050 متر بالاتر از سطح دریای آزاد، بارندگی سالانه 170 میلیمتر در سال، لندفرم دشت رسوبی رودخانه‌ای1، رژیم حرارتی خاک ترمیک2 و رژیم رطوبتی آن اردیک3 بود. رده خاک‌ها اریدی‌سول4، افق سطحی اکریک5، افق زیرسطحی کمبیک6 و فامیل خاک‌ها بر اساس سیستم طبقه‌بندی جامع خاک‌ها(1999Soil Survey Staff)  fine, mixed, active, thermic, typic haplocambids بود(صفر 1369) . عوامل اصلی آزمایش عبارت بودند از مصرف پتاسیم از منبع سولفات پتاسیم بر مبنای آزمون خاک(K1 )، مصرف پتاسیم دو برابر بیشتر از آزمون خاک (K2)و عدم مصرف کود سولفات پتاسیم(K0) . بر اساس نتایج بدست آمده از تجزیه خاک محل اجرای آزمایش،200 کیلوگرم در هکتار سولفات پتاسیم برای تیمار   (  K1 )  و 400کیلوگرم درهکتار سولفات پتاسیم برای تیمار  ( K2  ) در نظرگرفته شد. عوامل فرعی آزمایش نیز عبارت بودند از شاهد بدون مصرف سولفات روی ، سولفات روی در خاک به میزان 40 کیلوگرم در هکتار، مصرف سولفات روی بصورت محلولپاشی با غلظت پنج در هزار در سه نوبت پنجه زنی ،‌ساقه دهی و گلدهیمصرف توام سولفات روی در خاک و محلولپاشی.

کود پایه شامل ازت(400 کیلوگرم در هکتار اوره( نیز در چهار مرحله بر مبنای آزمون خاک مصرف  شد . بدلیل بالا بودن میزان فسفر قابل جذب خاک محل اجرای آزمایش،کود فسفره استفاده نشد.قبل ازاجرای آزمایش از خاک محل اجرا ، نمونه گیری مرکب به عمل  آمد ومورد تجزیه فیزیکی و شیمیایی قرار  گرفت  و میزان عناصر ازت ، فسفر ، پتاسیم ، آهن ، منگنز ، روی ، مس و کادمیوم مشخص  گردید .(جدول 1).

پارامترهای EC با دستگاه ECمتر، pH با دستگاهpHمتر، کربن آلی  به روش سوزاندن تر با بی‌کربنات پتاسیم در مجاورت اسید سولفوریک غلیظ، فسفر قابل جذب گیاه به روش اولسن، پتاسیم قابل استفاده گیاه در خاک با دستگاه فلیم فتومتر، روی وکادمیوم (دستگاه جذب اتمی)، آهک به روش خنثی‌سازی، تیتراسیون اسید کلریدریک به وسیله سود و بافت  به روش هیدرومتر اندازه‌گیری شد (Aliehyai and Emami.,1993). ضمنا از آب آبیاری نیز نمونه گیریشد و مورد تجزیه شیمیایی قرار  گرفت که نتایج آن در جدول 2 آمده است. . عملیات کاشت در نیمه دوم آبان ماه با گندم رقم مهدوی با تراکم 400 دانه در متر مربع صورت  گرفت . هر کرتچه آزمایش شامل 6 خط کاشت به طول 6 متر و فاصله بین ردیف 60 سانتی متر  بود . کلیه کودهای پتاسه و یک چهارم ازت و سولفات روی با توجه به نوع تیمار، قبل از کاشت و بقیه ازت بصورت سرک از منبع اوره طی مراحل پنجه زنی ،‌ساقه دهی و گلدهی مصرف  شد . روش آبیاری نیز فاروئی بوده و آبیاری بر مبنای  نیاز آبی گندم  صورت  گرفت . عملیات برداشت از دو خط وسط هر کرتچه آزمایش با حذف نیم متر از ابتدا و انتهای خطوط کشت به مساحت شش متر مربع صورت  گرفت و به تفکیک کاه و دانه توزین  شد .  میانگین وزن هزار دانه و تعداد دانه در خوشه(متوسط 20 خوشه در هر کرتچه) ،نیز به تفکیک تیمار و تکرار اندازه گیری شد..قبل از تجزیه واریانس داده های آزمایش با استفاده از روش کلموگراف اسمیرنوف در محیط SPSS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و مشخص شد که داده ها نرمال هستند سپس با استفاده از آزمون F تجزیه واریانس داده ها با نرم افزار MSTATC انجام شد.مقایسه میانگین ها نیز با استفاده از آزمون چند دامنه ای دانکن صورت پذیرفت.


جدول 1-2--------------

نتایج و بحث:

خلاصه نتیجه تجزیه واریانس داده های آزمایش در جدول 3 آورده شده است. همانگونه که از جدول تجزیه واریانس مشخص است اثر عوامل اصلی روی عملکرد دانه و طول خوشه در سطح یک درصد و در مورد عملکرد کاه در سطح 5 درصد معنی دار است.اثر عوامل فرعی روی عملکرد دانه،عملکرد کاه،وزن هزار دانه ، تعداد دانه در خوشه و طول خوشه در سطح یک درصد معنی دار است.اثرات متقابل تنها در خصوص وزن هزار دانه معنی دار ار بود.نتایج صفات اندازه گیری شده شامل عملکرد دانه،عملکرد کاه،وزن هزار دانه،تعداد دانه در خوشه و طول خوشه در جدول 4  آورده شده است.

 


جدول 3--------------

عملکرد دانه و کاه:

نتایج آزمایش نشان داد که اثرات اصلی (مصرف پتاسیم ) و اثرات فرعی (مصرف سولفات روی) در خصوص عملکرد دانه وکاه معنی دار است . مصرف پتاسیم برمبنای آزمون خاک عملکرد دانه و کاه را بطور معنی داری افزایش داده است ولی مصرف بیشتر پتاسیم یعنی 2 برابر توصیه کودی بر مبنای آزمون خاک باعث افزایش عملکرد دانه وکاه گندم نشده است . نتایج تحقیقات صورت گرفته در دنیا  نیز موید افزایش عملکرد دانه گندم در اثر مصرف پتاسیم بوده است.مطالعات انجام شده نشان داده است که در اثر کمبود پتاسیم میزان کلروفیل و پروئیتن برگ پرچم و شدت فتوسنتز در دوره پرشدن دانه را کاهش داده، فعالیت پراکسیداز و میزان مالون دی آلدئید برگ پرچم را افزایش و پیری آن را تسریع می‌کند. .(Kopsell and kopsell,2006)عرضه پتاسیم برای گیاهان دچار کمبود میزان کلروفیل برگ، هدایت روزنه‌ای، فتوسنتز و انتقال اسیدهای آمینه در گیاه بویژه انتقال آبی به دانه‌های در حال رشد را افزایش می‌دهد. در سطوح زیاد پتاسیم انتقال تا چند برابر هم افزایش می‌یابد (Ehsan Akhtar et al .,2002; De Shui et all.,2007).

در خصوص اثر عوامل فرعی، مصرف سولفات روی باعث افزایش معنی دارعملکرد دانه و کاه  گندم شده است. در این خصوص بالاترین عملکرد دانه کاه وگندم از تیمار مصرف خاکی سولفات روی همراه با محلولپاشی بدست آمده است . اثرات متقابل نیز دراین خصوص معنی دار نبوده است.ولی اعمال آزمون چند دامنه ای دانکن روی میانگین اثرات متقابل عملکرد دانه و کاه نشان داد که مناسبترین تیمار برای تولید دانه و کاه،مصرف پتاسیم بر مبنای آزمون خاک و مصرف سولفات روی در خاک و محلولپاشی می باشد.طی سالیان گذشته،آزمایشات زیادی در رابطه با اثرات عنصر روی بر محصول گندم در نقاط مختلف دنیا انجام شده است و ضرورت مصرف کود روی برای افزایش عملکرد گندم به اثبات رسیده است.

(Rifat et al,2007.,Kumar and Qureshi 2012.,Bernnan and Bolland 2002.,Dang et al 2010.,Singh et al 2004.,Vasconcelos et al 2011)

 

مطالعات نشان می دهد که در اثر مصرف روی مقدار کل کربوهیدرات، ‌نشاسته، ایندول استیک اسید،‌ میزان کلروفیل و مقدار پروتئین دانه گندم افزایش می‌یابد. با افزایش میزان کربوهیدرات و بالا رفتن میزان کلروفیل a و b و مقدار ایندول استیک اسید ناشی از مصرف روی،‌ رشد گیاه بهتر شده و باافزایش سطح برگ ها، ‌محیط مناسب تری برای انجام فتوسنتز طولانی مدت تر فراهم می‌گردد این محققین علت امر را تولید بیشتر ایندول استیک اسید و در نتیجه جلوگیری از تخریب کلروفیل ذکر می کنند. این محققین اعتقاد دارند روی با تأخیر انداختن پیری موجب بهبود تولید کربوهیدرات و انتقال آن به دانه های در حال رشد در دوره طولانی تری می شوند.

(Vasconcelos et al 2011.,Riffat et al 2007., Kumar and  Qureshi,2012)

تعداد دانه در خوشه :

مصرف پتاسیم تاثیر معنی داری در افزایش تعداد دانه در خوشه داشته است و تا سطح 100 کیلوگرم در هکتار  K2O افزایش معنی دار بوده است که نتایج تحقیقات صورت گرفته نیز نتایج این آزمایش را تائید میکند. (Evans and Riedell.,2006)   مصرف سولفات روی نیز تعداد دانه در خوشه را بطور معنی داری افزایش داد.  بیشترین تعداد دانه در خوشه از مصرف خاکی سولفات روی همراه با محلولپاشی سولفات روی بدست آمده است که با سایر تیمارها تفاوت آماری معنی دار در سطح یک درصد دارد.اثرات متقابل در این خصوص معنی دار نبود.

 

جدول 4---------------

طول خوشه :

اثرات اصلی (تیمار های پتاسیم ) و اثرات فرعی (تیمارهای مصرف سولفات روی) روی طول خوشه کاملا معنی دار هستند . مصرف پتاسیم بر مبنای آزمون خاک باعث افزایش طول خوشه شده است ولی مصرف پتاسیم بر مبنای 2 برابر آزمون خاک افزایش را در طول خوشه باعث نشده است . مصرف سولفات روی طول خوشه را بطور معنی دار افزایش داده است. بیشترین طول خوشه از مصرف خاکی سولفات روی همراه با محلولپاشی سولفات روی بدست آمده است که با سایر تیمارها تفاوت آماری معنی دار در سطح یک درصد دارد.اثر متقابل نیز در این خصوص معنی دار نبود.(جدول 4)

وزن هزار دانه :

همانگونه که از نتایج جدول 4 مشخص است مصرف کود پتاسیم تاثیر معنی داری در افزایش وزن هزار دانه داشته است و باعث ارتقای این صفت شده است. محققان زیادی نیز اذعان داشته اند که پتاسیم از طریق افزایش وزن هزار دانه باعث افزایش عملکرد می شود.(Tarig and Shah.,2002;Sharma et al.,2005;Evan and Riedel.,2006)

مصرف سولفات روی نیز وزن هزار دانه را بطور معنی داری افزایش داده است .بالاترین وزن هزار دانه (7/48) گرم از تیمار مصرف خاکی سولفات روی همراه با محلولپاشی بدست آمده است.بین روشهای مختلف مصرف سولفات روی تفاوت آماری معنی داری در خصوص این صفت مشاهده نشد.بهبود وزن هزار دانه در اثر مصرف روی نیز توسط ضیائیان و ملکوتی(Ziaian and Malakouti.,1999) و ضیائیان(Ziaian.,2003) گزارش شده است. گزارشات کاکمک  و همکاران (Cakmak et al.,1996) و ایلماز  و همکاران (Yilmaz et al.,1997) نیز حاکی از افزایش 26 درصدی وزن هزاردانه گندم در اثر کاربرد روی است. مطالعات گری و همانتارانجان.,1998) (Hemantaranjan and Grag   نیز نشان داد که مصرف بهینه روی موجب افزایش معنی‌داری در وزن هزار دانه می‌شود.اثرات متقابل پتاسیم و روی نیز در خصوص این صفت کاملا معنی دار بوده است.بیشترین وزن هرار دانه به میزان 2/52 گرم از تیمار مصرف 100 کیلوگرم در هکتار K2Oهمراه با محلولپاشی سولفات روی و مصرف خاکی ان بدست آمده است. تاثیر برهمکنش پتاسیم  و روی بر خصوصیات کمی و کیفی گندم در کرج  مطالعه شده است و نتایج نشان می دهد که مصرف این دو عنصر  تاثیر معنی دار بر وزن هزار دانه گندم دارد. (Savaghebi and Malokoutil.,1999)


خصوصیات کیفی دانه :

پس ازبرداشت آزمایش از دانه های تیمارهای مختلف آزمایش نمونه گیری به عمل آمد ومورد تجزیه شیمیایی قرار گرفت.نتایج تجزیه واریانس خصوصیات کیفی دانه در جدول 3 درج شده است.همانگونه که از نتایج جدول فوق مشخص است اثر سطوح مختلف پتاسیم در خصوص صفات درصد پروتئین ،درصد پتاسیم، و میزان روی دانه در سطح یک درصد آماری معنی دار است .اثر عوامل فرعی آزمایش ،یعنی روش های مختلف مصرف  سولفات روی در خصوص درصد پروتئین دانه،،میزان روی دانه در سطح یک درصد آماری معنی داراست.اثرات متقابل هیچ یک از صفات مورد نظر معنی دار نبوده است.ذیلا هر کدام از صفات مورد نظر را بطور اختصاصی مورد بحث و بررسی قرار می دهیم:

الف-درصد پروتئین دانه

همانگونه که از نتایج جدول 3 مشخص است اثرات اصلی و اثرات فرعی آزمایش در خصوص صفت پروتئین دانه کاملا معنی دار است. مصرف پتاسیم باعث افزایش درصد پروتئین دانه شده است بطوریکه درصد پروتئین دانه از 45/10 درصد در تیمار K0 به 63/12  درصد در تیمار K2 رسیده است که موید 9/20   درصد افزایش درصد پروتئین می باشد.مصرف روی نیز باعث افزایش درصد پروتئین شده است.بطوریکه درصد پروتئین از 98/10 در تیمار بدون مصرف روی به 08/12 درصد در تیمار مصرف خاکی بعلاوه محلولپاشی سولفات روی رسیده است.نکته جالب توجه این است که روش های مختلف مصرف سولفات روی اثر معنی داری در افزایش درصد پروتئین دانه نداشته است.(شکلهای 1 و 2)

شکل 1-------------2--------------------------

 

پتاسیم از طریق فعال سازی بسیاری آنزیمهای گیاهی که روی فرایند فتوسنتز،کارایی مصرف آب،جذب نیتروژن و ساخت پروتئین دخالت دارند باعث افزایش میزان پروتئین دانه گندم می شود.

(Nguyen et all.,2002;Michail et al.,2004;Thalooth et al.,2006).

مارشنر (Marshner.,1995) نیز با بررسی نتایج محققان دیگر اعلام نمود که در اثر کمبود روی به دلیل رکود فعالیت آنزیمRNA ، مقدار اسیدهای آمینه زیاد و در نتیجه مقدار پروتئین دانه شدیدا کاهش می یابد.  بهبود میزان پروتئین دانه گندم در اثر کاربرد روی قبلا توسط محققان  گزارش شده است.(Singh et al,2004.,Vasconcelos et al,2011)

ب)محتوای پتاسیم و روی دانه

همانگونه که از نتایج جدول 3 مشخص است اثر عوامل اصلی آزمایش( سطوح مختلف پتاسیم دانه )بر میزان پتاسیم دانه سطح یک درصد معنی دار است.همانگونه که از نتایج فوق ملاحظه می شود اثر عوامل اصلی آزمایش( مقادیر مختلف پتاسیم ) بر درصد پتاسیم دانه کاملا مشهود است .بطوریکه درصد پتاسیم دانه از 461/0 در تیمار K0 به 605/0 در تیمار K2 رسیده است که موید30  درصد  افزایش درصد پتاسیم دانه است. دیگر پتاسیم باعث افزایش غلظت پتاسیم دانه می شود و کیفیت دانه گندم را افزایش می دهد. (Mehdi et all.,2001;Tariq and Shah.,2002). همانگونه که از نتایج جدول 3 مشخص است اثر عوامل اصلی و عوامل فرعی آزمایش در خصوص میزان روی دانه کاملا معنی دار است.همانگونه که از نتایج جدول فوق مشخص است مصرف پتاسیم باعث افزایش میزان روی دانه شده است بطوریکه میزان روی دانه از 8/26 در تیمار K0 به 4/32 در تیمار K2 رسیده است که موید 8/20 درصد افزایش میزان روی دانه است.مصرف روی نیز باعث افزایش میزان روی دانه شده است.بطوریکه میزان روی دانه از 2/25 میلیگرم در کیلوگرم در  تیمار بدون روی به 1/31 میلیگرم در کیلوگرم در تیمار مصرف خاکی بعلاوه محلولپاشی روی رسیده است که موید 4/23 درصد افزایش میزان روی می باشد. نتایج تحقیقات گلخانه ای ثواقبی و ملکوتی ( 1379 ) نشان داد که با مصرف سولفات روی ، غلظت روی دانه از 8/15 به 8/32 قسمت درمیلیون رسیده است . هم چنین غلظت کادمیوم دانه از 48/2 به 35/0 میلی گرم در کیلوگرم تنزل پیدا کرده است . کاشی راد(Kashirad,.1970) با انجام آزمایش روی خاکهای شدیدا آهکی استان فارس نتیجه گرفته است که با مصرف سولفات روی،غلظت روی در دانه گندم به طور چشمگیری افزایش یافت. گوپتاوهنس (Gupta and Hence., 2005 ) گزارش دادند که با مصرف پتاسیم و روی در یک نوع خاک هندوستان که دارای کمبود این دو عنصر بود. غلظت روی در دانه افزایش یافت.ثواقبی و ملکوتی (Savaghebi and Malakouti.,1999) تاثیر برهمکنش پتاسیم  و روی بر غلطت و جذب عناصر غذائی گندم در کرج را مطالعه نمودند و گزارش نمودند که مصرف این دو عنصر علاوه بر تاثیر معنی دار بر عملکرد دانه، غلظت و جذب کل آن ها را در دانه افزایش می‌دهند. آکاو و کوللی نیز مشابه این نتایج را در خصوص جو مشاهده کرده اند. (Akav and Koleli,2007)شکلهای 3 و 4 در این خصوص عرضه شده اند.

شکل 3-4-----------------------------

ح-اثر مصرف پتاسیم و روی بر غلظت کادمیوم  دانه و همبستگی غلظت پتاسیم و روی دانه با غلظت کادمیوم دانه:

نتایج این آزمایش نشان داد که مصرف پتاسیم به میزان دو برابر آزمون خاک بیشترین کاهش معنی دار  را در غلظت کادمیوم دانه باعث می شود.(شکل6 )مصرف روی نیز باعث کاهش غلظت معنی دار کادمیوم دانه  شده است و در این بین مصرف توام خاکی و محلولپاشی روی بیشترین میزان کاهش را در علظت کادمیوم باعث شده است(شکل5 ).

شکل 5-6------------

نتایج نشان می دهد که  بین غلظت پتاسیم و روی  دانه با غلظت کادمیوم دانه رابطه معنی دار آماری وجود دارد و از معادله درجه دوم پیروی میکند.غلظت پتاسیم و کادمیوم موجود در دانه از رابطه   Y=1.5x2-2.1X+0.94 با ضریب تبیین R2=0.86 پیروی می کند که موید نقش مثبت پتاسیم در کاهش غلظت کادمیوم دانه می باشد(شکل 7). غلظت روی و کادمیوم موجود در دانه نیز  از رابطه   Y=0.002x2-0.13X+2.56 با ضریب تبیین R2=0.94 پیروی می کند که موید نقش مثبت روی در کاهش غلظت کادمیوم دانه می باشد.(شکل 8).مشابه این نتایج توسط محققان گزارش شده است.(Farid,2003.,Adiloglu,2002.,Bhuttc et al,2006)

شکل 6-7------------

تایج تحقیقات گلخانه ای ثواقبی و ملکوتی ( Savaghebi and Malakouti.,2000) ،‌نشان داد که با مصرف سولفات پتاسیم ،غلظت کادمیوم در اندام هوائی 32درصد کاهش داشته است.  نامبردگان اذعان داشتند که پتاسیم و کادمیوم دارای بر هم کنش منفی می باشند ، لذا کاربرد سولفات پتاسیم در خاکهای آلوده می تواند اثرات سوء کادمیوم را بر عملکرد و جذب کادمیوم کاهش داده و به پایداری تولیدات کشاورزی و حفظ سلامتی جامعه کمک  نماید. .نتایج تحقیقات نشان می دهد که روی و کادمیوم دارای حامل های مشترکی برای جذب توسط ریشه گندم هستند،بنابراین در جذب با یکدیگر رقابت می کنند و اثر آنتاگونیسمی هستند.(Hart et all.,2002).از طرف دیگر مشخص شده است که در سیستم آوندی گیاه نیز روی مانع انتقال کادمیوم در مسیر آوند می شود،بهطوریکه افزایش غلظت روی در ساقه و برگ گندم،باعث کاهش انتقال کادمیوم به دانه گندم می شود.

(Welch et all.,1999;Olliver et all.,1994;Herren and Feller 1997).بنابراین واضح است که طبق نتایج تحقیقات صورت گرفته، برگپاشی روی باعث کاهش انتقال کادمیوم و در نتیجه کاهش غلظت کادمیوم دانه گندم شود.

(Cakmak et all.,2000;Zhu et all.,2001;Li and Zhu.,2002).

نتیجه گیری:

نتایج اجرای این آزمایش نشان داد که از آنجائیکه استفاده از فاضلاب شهری برای کشاورزی اجتناب ناپذیر است،می توان با اعمال مدیریت عناصر غذایی اثرات نامطلوب  مصرف فاضلاب را بهبود بخشید.در این راستا مصرف روی و پتاسیم،علاوه بر ارتقای خصوصیات کمی و کیفی دانه گندم، می تواند به کاهش کادمیوم دانه گندم کمک شایانی نماید . نتایج آزمایش نشان داد که اثرات اصلی (مصرف پتاسیم ) و اثرات فرعی (مصرف سولفات روی) در خصوص عملکرد دانه وکاه معنی دار است.مناسب ترین تیمار برای تولید دانه و کاه،مصرف پتاسیم بر مبنای آزمون خاک و مصرف سولفات روی در خاک و محلولپاشی می باشد.مصرف پتاسیم باعث افزایش درصد پروتئین دانه شده است بطوریکه درصد پروتئین دانه از 45/10 درصد در تیمار K0 به 63/12  درصد در تیمار K2 رسیده است که موید 9/20   درصد افزایش درصد پروتئین می باشد.مصرف روی نیز باعث افزایش درصد پروتئین شد.مصرف پتاسیم به میزان دو برابر آزمون خاک بیشترین کاهش معنی دار  را در غلظت کادمیوم دانه باعث شدمصرف روی نیز باعث کاهش غلظت معنی دار کادمیوم دانه  شد و در این بین مصرف توام خاکی و محلولپاشی روی بیشترین میزان کاهش را در علظت کادمیوم باعث شد.بین غلظت پتاسیم و روی  دانه با غلظت کادمیوم دانه رابطه معنی دار آماری وجود داشت و از معادله درجه دوم پیروی نمود.غلظت پتاسیم و کادمیوم موجود در دانه از رابطه   Y=1.5x2-2.1X+0.94 با ضریب تبیین R2=0.86 پیروی کرد که موید نقش مثبت پتاسیم در کاهش غلظت کادمیوم دانه است. غلظت روی و کادمیوم موجود در دانه نیز  از رابطه   Y=0.002x2-0.13X+2.56 با ضریب تبیین R2=0.94 پیروی کرد که موید نقش مثبت روی در کاهش غلظت کادمیوم دانه می باشد.

References

  1. ثواقبی،غلامرضا و م.ج..ملکوتی.1379 . بررسی اثرات روی و کادمیوم بر غلظت عناصر و ترکیب شیمیائی دانه گندم. نشریه علمی پژوهشی خاک و آب . جلد 12. شماره 9، تهران ، ایران .
  2. صفر،م.ر.1369.مطالعات خاکشناسی ایستگاه تحقیقاتی اصلاح نهال و بذر ورامین.نشریه 808.موسسه تحقیقات خاک و آب،تهرانفایران
  3. صلحی،م،م.ج.ملکوتی و س،سعادت.1384.پراکنش و غلظت مجاز فلزات سنگین در چرخه حیات .نشریه فنی شماره 470.موسسه تحقیقات خاک و آب،تهران،ایران
    1. Adiloglu. A. 2002. The effect of zinc (Zn) application on uptake of cadmium (Cd) in some cereal species. Arch. Agron. Soil Sci. 48: 553-556.

 

  1. Ahmad, H.R. 2007. Metal ion pollution potential of raw waste effluent of the Faisalabad city: Impact assessment on soils, plants and shallow ground water. Ph.D. Thesis. Inst. Soil Environ. Sci. Univ. Agric., Faisalabad, Pakistan.
  2. Akay, A. and N. Koleli. 2007. Interaction between cadmium and zinc in barley (Hordeumvulgare L.) grown under field conditions. Bangladesh J. Bot. 36: 13-19.
  3. Aliehyayi, M and Z.Emami.1993.Method of soil analysis.soil and water research institute.100-110
  4. Amin,R.,M.S.Zia and A.Ali.1989.Wheat response to Zinc and Copper application. Journal of Plant Nutrition.22:2245-2256
  5. Bansal,R.L.,S.P.Singh and V.K.Nayyar.1990.The critical Zinc deficiency level and response to Zinc application of Wheat on typicustochrepts.Exprimental agriculture.26(3):303-306
  6. Brennan, R. F and M.D.A  Bolland. 2002. Relative effectiveness of soil-applied zinc for four crop species.Australian Journal of Experimental Agriculture, 42, 985-993.
  7. Brennan, R.F. and M.D.A. Bolland. 2004. Wheat and canola response to concentrations of phosphorus and cadmium in a sandy soil. Aust. J. Exp. Agric. 44: 1025-1029
  8. Cakmak, I., Welch, R.M., Erenoglu, B., Römheld, V., Norvell, W.A., Kochian, L.V., 2000. Influence of varied Zn supply on re-translocation of Cd (109Cd) and Rb (86Rb) applied on mature leaf of durum wheat seedlings. Plant  and Soil, 219:279-284.
  9. Cakmak,I.,N,Sari.,H.Marscner.,M.Yilmaz and Y.Gulut.1996.Dry matter production and distribution of zinc in bread and durum Wheat genotypes differing in Zinc deficiency.Plant and Soil.180:173-181
  10. Chamon, A. S., M.H. Gerzabek, M.N. Mondol, S.M. Ullah, M. Rahman and W.E.H. Blum. 2005. Influence of cereal varieties and site conditions on heavy metal accumulations in cereal crops on polluted soils of Bangladesh. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 36: 889-906.
  11. Chuch , L.K., M.R. Saharan and K. singh . 1989 . Effect of zinc and cadmium on the yield and nutrient comosition of wheat in a typictorripsamment .Journal.Indian Soil Science. 37:408-411 .
  12. Coullery, P. 1997. Management of soils. Weakiy polluted by heavy metals. Revus – Suisse – De Agriculhure, 29(6) 299-305.
  13. Dang, H., Li, R., Sun, Y., Zhang, X., and Li, Y. (2010). Absorption, Accumulation and Distribution of Zinc in Highly-Yielding Winter Wheat. Agricultural Sciences in China, 9, 965-973.
  14. De-Shui,T.,J.Ji-Yun,H.Shao-Wen,L.Shu-Tian and H.Ping,2007.Effect of long term application of K fertilizer and wheat straw to soil on crop yield and soil K under different planting system.Agriculture Science in China,6:200-207
  15. Ehsan Akhtar,M.,Z.K.S.ahmad and K.Bashir,2002.Response of different wheat cultivar to potash application in two soil series of Pakistan.Asian Journal in Plant Science.,5:535-537
  16. Evans,K.M and W.E.Riedell.2006.Response of spring wheat cultivar to nutrient solutions containing additional  potassium chloride.Journal in Plant Nutrition.,29:467-504
  17. Farid, S., 2003. Heavy metal ions concentration in wheat plant (Triticumaestivum L.) irrigated with city effluent. Pakistan J. Sci. Ind. Res.,46: 395–398
  18. Golovatiy, S., Savchenk, S.2002. Heavy metals as contaminants of agricultural lands of Belarus. 17th World Congress Soil Sci. Bangkok, Thailand. August 14-21.
  19. Gupta, V.K. and B Hence. 2005. Effects of Zinc on Cadmium uptake in wheat. Journal of Indian Soil Science. 63: 352-357
  20. Hart,.J., Welch, R.M., Norvell, W.A., Kochian, L.V., 2002.Transport interaction between Cd and Zn in roots of bread wheat and durum wheat seedlings.journal of plant physiology.,116(1):73-78.
  21. Hemantaranjan A., and O. K.  Gray. 1988. Iron and Zinc fertilization with reference to the grain quality triticumaestivum. L. Journal of  Plant Nutrition., 11-1439-1450.
  22. Herren, T., Feller, U., 1997. Transport of cadmium via xylem and phloem in maturing wheat shoots: Comparison withthe translocation of zinc, strontium and rubidium. Annals of Botany, 80(5):623-628.
  23. Hussain, A., G. Murtaza, A. Ghafoor, S.M.A. Basra, M. Qadir and M. Sabir, 2010. Cadmium contamination of soils and crops by long term use of raw effluent, ground and canal waters in agricultural lands. Int. J. Agric. Biol., 12: 851–856
  24. Kashirad,A.1970.Effects of nitrogen and phosphorus on Zinc nutrition of corn in an calcareous soil.Journal of Plant Nutrition.18(10):2261-2271
  25. Köleli, N . S, Eker and I , Cakmak.2004 Effect of zinc fertilization on cadmium toxicity in durum and bread wheat grown in zinc-deficient soil.Environ Pollution. 131(3):453-9.
  26. Kopsell, D.E. and D.A. Kopsell. 2006. Copper. In: Hand book of plant nutrition. Eds. Baker, A.V., D.G. Pilbeam, CRC press. Inc. Netlibrary. pp. 293-328.
  27. Li, H.Y., Zhu, Y.G., 2002. The effects of different phosphorus and zinc fertilizers on production and absorption in two barley species. Chinese Journal of Eco-agriculture, 10(4):51-53 (in Chinese).
  28. M. Kumar and F. M. Qureshi, 2012.Dynamics of Zinc Fractions, Availability to Wheat (Triticumaestivum L.) and Residual Effect on Succeeding Maize (Zea mays L.) in Inceptisols. Journal of Agricultural Science; Vol. 4, No. 6;
  29. Malakouti, M. j and Abybordi. 1999. Effects of K, Zn and Mn on the reducing of nitrate and cadmium contentes in the Potato. 14thEapr conference, Sorrento, Italy .
  30. Marschner, H. 1995. Mineral nutrition of higher plants. 2nd Ed.  Academic Press
  31. Mehdi,S.M.,A.M.Ranjha,M.Sarfaraz and G.Hassan,2001.Response of wheat to potassium application in six soil series of Pakistan.Journal of Biology Science.,6:429-431
  32. Mengel, K. and A. Kirkby, 1987. Principles of plant nutrition. 4thedition. International Potash Institute, Bern, Switzerland
  33. Michail,T.,T.Walter,W.Astrid,G.Walter,G.Dieter,S.J.Maria and M.Domingo,2004.A survey of foliar mineral nutrient concentration of Pinuscanariensis at field plots in tenerhfe.Ecology  Management.,189:49-55
  34. Molahoseini,H.1380.The study of soil  and plant pollution with heavy metals in soil irrigated with waste water.7 th soil  science congress,Shahrekord,Iran(in Persian)
  35. Nan, Z.R., Li, J.J., Zhang, J.M., Cheng, G.D., 2002. Cadmium and zinc interactions and their transfer in soil-plant system under actual field conditions. Science of Total Environment,285:187-195.
  36. Nguyen,H.T.,A.T.nguyen,B.W.Lee and Schoenau,2002.Effects of long term fertilization for cassava production on soil nutrient availability as measured by ion exchange membrane prob and by corn and canola nutrient uptake.Koren Journal of Crop Science.,47:108-115
  37. Oliver, D.P., Hannam, R., Tiller, K.G., Wilhelm, N.S., 1994.The effects of zinc fertilization on cadmium concentration in wheat grain. Journal of  EnvironmentQuaityl, 23:705-711.
  38. Ranjbar,G.A. and M.A.bahmanyar,2007.Effects of soil and foliar application of Zinc fertilizer on yield and growth characteristic of bread wheat (Triticumaestivum L.)cultivars.AsianJournal.Plant Sci.,6(6):1000-1005
  39. Rifat, S,. M. K. Samin and R. Mahmud,2007, Efects of zinc on yield and zinc uptake y wheat on some soils of Bangeladesh. J. Soil. Nature. 1 (1): 07-14
  40. Roy,H.K.,A Kumar and A.K.Sarkar,1989.Critical limits of soil and plant and response of wheat in soils osPuta series afRanchi.Journal of Potassium Research.,5:157-163
  41. Safar,M.1369.Soil survey for Varamin agricultural research center.Soil and water research institute,No:808
  42. Savaghebi, G and M.J.malakouti.2000, Effects of cadmium and potassium interaction on wheat dry matter and cadmium uptake and concentration, Soil and water research Journal, Vol 11(9)
  43. Savaghebi,g and M.J.Malakouti,1999.Intraction effects of potassium and cadmium on wheat protein content.Soil and Water research journal,Vol 12 no 6.soil and water research institute,Tehran,iran(In persin)
  44. Shankar,H and O.N.Mehrotra.1987.Response of wheat  varirties to Zinc application under varying levels of fertility.Farm Science Journal.2(2):144-150
  45. Sharma,s.,E.Duveiller,R.Basnet,C.B.Karki and R.C.Sharma,2005.Effects of potash fertilization on helminthosporium leaf blight severity in wheat  and associated increase in grain yield and kernel weight.Field crop Research.,93:142-150
  46. Singh, S., Dave, P. V., Choudhary, S. S and Swami, B. N. 2004. Performance of wheat under different levels of phosphorus and zinc in Inceptisol and Vertisol. Journal of Soils and Crops, 14, 465-468.
  47. Takkar, P. N., C. D. Walker. 1993. The distribution and correction of zinc deficiency. In A. D. Robson (ed). Zinc in soils and plants. Kluwer Academic Pub. 
  48. Tariq,M and M.Shah,2002.Response of wheat to applied soil potassium.AsianJournal of  Plant Science,4:470-471
  49. Thalooth,A.T.,M.M.tawfik and H.Magda Mohamad,2006.A comparative study on the effects of foliar application of Zinc,Potassium and Magnasium on growth,yield and some chemical constituents of mungbean plants growth under water stress condition.World Journal for Agriculture Science,2(1):37-46
  50. Vasconcelos, A. C. F., Nascimento, C. W. A and F. F. C .Filho,. 2011. Distribution of zinc in maize plants as a function of soil and foliar Zn supply. International Research Journal of Agricultural Science, 1, 1-5.
  51. Welch, R.M., Hart, J.J., Norvell, L.A., Sullivan, L.A., Kochian,L.V., 1999. Effect of nutrient solution zinc activity on net uptake, translocation, and root export of cadmium and zinc by separated sections of intact durum wheat (Triticumturgidum L. var durum) seedlings roots. Plant and  Soil, 208:243-250
  52. Yadav, R. K.,et al. 2002. Post-irrigation impact of domestic sewage effluent on composition of soils, crops and ground water – A case study. Environment International. 28: 481-486.
  53. Yilmas , A . , H .Ekiz . , B .Torun . , I .Gultekin . , S .A .Bagei and I .Cakmac .1997 . Effect of different Zinc application methods on grain yield and Zinc concentration in wheat cultivars grown on Zinc defficient calcareous soils . Journal of plant nutrition. 20 ( 445 ) : 461- 471
  54. Zhao, Z., Q, Zhong and Z, Yong-guan,2010 Effects of zinc on cadmium uptake by spring wheat (Triticumaestivum, L.): long-time hydroponic study and short-time 109Cd tracing study, Journal of Zhejiang University Science.
  55. Zhu, Y.G., Smith, S.E., Smith, F.A., 2001. Plant growth and cation composition of two cultivars of spring wheat (Triticumaestivum, L.) differing in P uptake efficiency. Journal of Experimental Botany, 52(359):1277-1282
  56. Ziaian A.H and M.J.Malakouti.1999.Effects of micronutrients and their time application on corn parameters.Soil and water research journal.Vol 12 (1).
  57. Ziaian,A.H.2003.Role of Zn and Potassium on yield and yield component of corn.8 th Iranian soil congress,Gilan,Iran(In Persian)

Files

Share

How to cite

Statistics