نگهداری کادمیم در خاک ها و جذب و انتقال آن تحت تأثیر کاربرد سولفات کادمیم و لجن فاضلاب غنی شده با کادمیم در برخی از ارقام برنج

نگهداری کادمیم در خاک ها و جذب و انتقال آن تحت تأثیر کاربرد سولفات کادمیم و لجن فاضلاب غنی شده با کادمیم در برخی از ارقام برنج کادمیم یکی از فلزات سمی می باشد که بوسیله گیاهان جذب شده و اثرات زیانباری بر رشد گیاه و جذب عناصر غذایی دارد. غلظت کادمیم در محلول خاک و قابلیت استفاده زیستی آن عمدتاً بوسیله واکنش های جذب سطحی کنترل می شود. سه آزمایش با هدف های 1) مقایسه جذب سطحی کادمیم در 6 خاک آهکی و 4 خاک اسیدی، 2) مطالعه اثر سه سطح کادمیم (0، 45، 90 میلی گرم در کیلوگرم) بر رشد، زیست فراهمی، و انتقال کادمیم و برخی از عناصر غذایی در هفت رقم برنج (قصرالدشتی، خزر، عنبربو، دشت، حسنی، طارم، کادوس)، 3) بررسی اثر سطوح (0، 10، 30، 60، و 90 میلی گرم کادمیم در کیلوگرم)، دو منبع کادمیم (سولفات کادمیم یا لجن فاضلاب غنی شده با کادمیم)، و زمان خوابانیدن (صفر و 120 روز) بر رشد و ترکیب شیمیایی دو رقم برنج (قصرالدشتی و خزر) انجام شد. نتایج نشان داد که در نمونه های خاک که با محلول 01/0 مولار ca(no3)2 (حاوی 25 تا 3200 میلی گرم کادمیم در لیتر) به تعادل رسیده بودند، تمایل جذب سطحی کادمیم در غلظت های پایین کادمیم (0 تا 400 میلی گرم در لیتر) زیاد بوده، اما با افزایش غلظت کادمیم (400 تا 3200 میلی گرم در لیتر) کاهش می یابد. در بین معادله های ارزیابی شده، معادله های فروندلیچ، لانگ مویر، و گوناری به دلیل ضریب تبیین (r2) بالا و خطای استاندارد پایین (se)، جذب سطحی کادمیم را در خاک های اسیدی و آهکی بهتر توصیف کردند. معادله های رگرسیونی گام به گام بین ضرایب بهترین مدل های برازش داده شده و ویژگی های خاک نشان داد که ظرفیت تبادل کاتیونی (cec) و مقدار رس از مهمترین ویژگی های خاک هستند که بر جذب سطحی کادمیم در خاک های آهکی اثر دارند، اما در خاک های اسیدی جذب سطحی کادمیم عمدتاً تحت تأثیر پ- هاش خاک قرار گرفت. در خاک های اسیدی و آهکی، ضرایب ثابت بهترین مدل های انتخاب شده با پ- هاش، مقدار رس، و کربنات کلسیم معادل (cce) خاک ها همبستگی خوبی نشان داد. پ- هاش بالاتر در خاک های آهکی، مکانهای تبادلی بیشتری برای جذب سطحی کادمیم در دسترس قرار می دهند، بنابراین جذب سطحی کادمیم در این خاک ها نسبت به خاک های اسیدی بیشتر می باشد . افزودن 90 میلی گرم کادمیم در کیلوگرم خاک به ترتیب سبب کاهش 35، 13، 88، 40، 6/65، 7/45، 65 درصدی ارتفاع شاخساره، تعداد پنجه اصلی و فرعی، تعداد کل پنجه ها، وزن خشک شاخساره و ریشه، و میانگین رشد نسبی (rgr) هفت رقم برنج نسبت به تیمار شاهد شد. غلظت کادمیم در ارقام برنج در دامنه 25/0 تا 55/16، با میانگین 3/6 میلی گرم کادمیم در کیلوگرم ماده خشک بود و تفاوت معنی داری بین ارقام برنج مشاهده شد. با افزایش سطوح کادمیم کاربردی، غلظت و جذب کادمیم در شاخساره و ریشه تمام ارقام برنج افزایش یافت. اما تفاوت معنی داری بین سطوح 45 و 90 میلی گرم کادمیم در کیلوگرم خاک مشاهده نشد. تیمار کادمیم سبب کاهش میانگین جذب نیتروژن، فسفر، روی، مس، آهن، و منگنز در شاخساره و کاهش جذب روی، مس، آهن، و منگنز در ریشه نسبت به تیمار شاهد شد. در بیشتر ارقام برنج، غلظت منگنز در شاخساره بالاتر از حد بحرانی بود اما غلظت روی و آهن در برخی از گیاهان برنج تیمار شده با کادمیم کمتر از حد بحرانی بود. تفاوت معنی داری در غلظت و جذب کادمیم و برخی عناصر کم مصرف بین ارقام برنج مشاهده شد. عامل انتقال، یعنی نسبت غلظت عنصر در شاخساره به ریشه، نشان داد که مقدار کادمیم، مس، و آهن در ریشه ها بیشتر از شاخساره بود. اما غلظت منگنز در شاخساره بیشتر از ریشه ها بود. غلظت روی در سطوح صفر و 45 میلی گرم کادمیم در کیلوگرم خاک، تقریبا در ریشه و شاخساره ارقام برنج یکسان بود. کاربرد 90 میلی گرم کادمیم در کیلوگرم خاک سبب کاهش غلظت روی در شاخساره شد. رقم حسنی دارای ارتفاع، وزن خشک شاخساره و ریشه، و رشد نسبی بیشتر نسبت به سایر ارقام بود. اما این رقم توانایی بیشتری برای جذب کادمیم از محلول خاک داشت و غلظت کادمیم در شاخساره آن بیشتر از سطح بحرانی بود. علی رغم غلظت کمتر کادمیم در شاخساره رقم خزر، به دلیل رشد کمتر آن نسبت به سایر ارقام، به عنوان رقم حساس نسبت به سمیت کادمیم انتخاب شد. افزودن کادمیم به صورت سولفات کادمیم یا لجن فاضلاب غنی شده با کادمیم، سبب کاهش وزن خشک کاه و کلش و دانه دو رقم برنج شد. در دو منبع کادمیم، کاربرد 10، 30، 60، و 90 میلی گرم کادمیم در کیلوگرم خاک سبب افزایش جذب کادمیم در رقم قصرالدشتی و خزر شد. تجمع کادمیم در ریشه های رقم قصرالدشتی بیشتر از کاه و کلش و دانه بود. کاربرد کادمیم سبب کاهش جذب عناصر کم مصرف (روی، مس، آهن، و منگنز) در ریشه، کاه و کلش، و دانه دو رقم برنج نسبت به تیمار شاهد شد. اثر زمان خوابانیدن بر جذب کادمیم و برخی عناصر کم مصرف، به نوع عنصر، بافت گیاهی، و منبع کودی استفاده شده بستگی داشت. جذب کادمیم، روی، آهن، و منگنز در ریشه، کاه و کلش، و دانه برنج در منبع لجن فاظلاب غنی شده با کادمیم بیشتر از منبع نمک سولفات کادمیم بود. رقم قصرالدشتی نسبت به رقم خزر، کاهش رشد کمتری داشت که نشان دهنده مقاومت بیشتر آن به سمیت کادمیم بود. رقم خزر نسبت به سمیت کادمیم بسیار حساس بوده به طوریکه مرحله پر شدن دانه در این رقم مختل شده و در گلدان هایی که به مدت 120 روز خوابانیده شده بود، رشد نکرد.