مدلسازی روند انباشت کادمیم در خاک مزارع گندم

انباشت عناصر سنگین در خاک ها سبب ایجاد مشکلات زیست محیطی فراوانی در جهان گردیده است. این مطالعه، با هدف مدل سازی روند انباشت کادمیم همراه با بررسی اثر عدم قطعیت پارامترهای ورودی بر نتایج آن با لحاظ نمودن دو نوع توزیع پارامترهای ورودی (واقعی و یکنواخت) انجام شد. بدین منظور، روند انباشت کادمیم در خاک با استفاده از یک مدل تصادفی مبتنی بر توازن جرمی جریان های ورودی و خروجی و با روش نمونه برداری لاتین هایپرکیوب مدل سازی شد. برای مدل سازی، از اطلاعات زراعی 27 ساله منطقه مورد مطالعه، شامل منابع ورود کادمیم به خاک و خروجی آن از خاک استفاده شد. بررسی اثر پارامترهای ورودی بر عدم قطعیت نتایج مدل با استفاده از روش نمونه برداری لاتین هایپرکیوب و رگرسیون چندگانه انجام شد. برای مطالعه آلودگی، در سال زراعی 87-1386 در دوره رسیدگی گندم، از 250 مزرعه گندم در استان خوزستان به مساحت حدود 355 هزار هکتار با توجه به سطح زیر کشت گندم هر شهر و نیز الگوی پراکنش مزارع به روش وزنی نمونه برداری مرکب از خاک (20-0 سانتی متر) و گیاه صورت گرفت. غلظت کل و قابل عصاره گیری کادمیم خاک با dtpa و نیز غلظت کادمیم بذر و برخی ویژگی های خاک اندازه گیری شد. توزیع مکانی کادمیم خاک، کادمیم بذر و برخی ویژگی های مهم خاک با استفاده از روش کریجینگ بررسی شد. نتایج نشان داد با فرض توزیع واقعی پارامترهای ورودی مدل، بیشترین سرعت انباشت کادمیم در منطقه دزفول به میزان 38/14 و کمترین آن درمنطقه باغ ملک به میزان 00/3 گرم در هکتار در سال می باشد. با فرض توزیع یکنواخت پارامترها، بیشترین سرعت انباشت در منطقه بهبهان، به میزان 30/56 و کمترین در منطقه باغ ملک به میزان40/8 گرم در هکتار در سال بدست آمد. مطالعه عدم قطعیت پارامترهای ورودی بر نتایج مدل تصادفی، نشان داد که پارامتر مقدار کودهای فسفاتی، بیشترین اثر را بر عدم قطعیت خروجی مدل دارد. میزان غلظت کادمیم کل خاک در 95 درصد، غلظت کادمیم قابل جذب خاک در 25 درصد، و غلظت کادمیم بذر گندم در 95 درصد نمونه های خاک به ترتیب بیشتر از 80/0، 10/0، و 20/0 میلی گرم در کیلوگرم بود. از طرف دیگر، کادمیم کل خاک همبستگی معنی داری با درصد آهک، فسفر قابل جذب (01/0p<)، ظرفیت تبادل کاتیونی و کربن آلی داشت (05/0p<). غلظت کادمیم بذر نیز با مقدار کربن آلی، ظرفیت تبادل کاتیونی (01/0p<) و کادمیم قابل جذب (05/0p<) خاک همبستگی معنی داری نشان داد. بررسی نقشه های کریجنیگ نشان داد که کادمیم کل خاک در مناطق جنوبی و غربی، کادمیم قابل جذب در مناطق شرقی و جنوبی، و کادمیم بذر در مناطق شرقی و برخی از مناطق جنوبی استان بیش از دیگر نقاط می باشد. چنین به نظر می رسد که مصرف کودهای شیمیایی فسفاتی، مدیریت کشت و کار منطقه (تناوب)، ویژگی های خاک، آلودگی های ناشی از جنگ و نوع رقم گندم از دلایل اصلی افزایش این عنصر درخاک و بذر گندم باشد. بدین ترتیب می توان نتیجه گرفت که مهم ترین مسیر ورود کادمیم به خاک مزارع گندم، مصرف بیش از نیاز کودهای فسفاتی کادمیم دار می باشد.