اثر استفاده از آب آلوده به فلز سرب با آبیاری سطحی و زیرزمینی بر عملکرد و جذب آن توسط گیاه ذرت علوفه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

3 دانشیار گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

4 دانشجوی دکتری گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

چکیده

هدف از این مطالعه، بررسی امکان استفاده از آب آلوده به سرب در آبیاری سطحی و زیرزمینی و تأثیر آن بر عملکرد ذرت علوفه‌ای می‌باشد. در همین راستا، پژوهشی در پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران در سال 1395 در قالب طرح فاکتوریل کاملاً تصادفی با شش تیمار در سه تکرار و مجموعاً 18 پلات آزمایشی در لایسیمتر انجام شد. تیمارها عبارت بودند از: آبیاری سطحی با آب آلوده به سرب (SP)، آبیاری سطحی با آب معمولی به عنوان تیمار شاهد (SC)، آبیاری زیرزمینی با آب آلوده به سرب و عمق سطح ایستابی 50 سانتی‌متر (50P)، آبیاری زیرزمینی با آب معمولی و عمق سطح ایستابی 50 سانتی‌متر (50C)، آبیاری زیرزمینی با آب آلوده به سرب و عمق سطح ایستابی 75 سانتی‌متر (75P) و در نهایت آبیاری زیرزمینی با آب معمولی و عمق سطح ایستابی 75 سانتی‌متر (75C). نتایج نشان داد که مدیریت آبیاری بر ارتفاع گیاه، وزن خشک بوته و عملکرد علوفه گیاه در سطح احتمال 1 درصد و وزن تر بوته و وزن تر بلال در سطح 5 درصد اثر معنی‌دار داشت و بر وزن خشک بلال هیچ تأثیری نداشت. همچنین آلودگی هیچ‌گونه تأثیری در رشد و عملکرد ذرت و اجزای عملکرد نداشت. همچنین در تیمار SP، به‌طور میانگین به میزان 25/2 میلی‌گرم سرب در یک کیلوگرم ماده خشک ذرت وجود داشت که طبق توصیه سازمان جهانی بهداشت (WHO)، این میزان در گروه آلودگی کم قرار می‌گیرد. در نمونه‌های گیاهی دو تیمار 50P و 75P هیچ‌گونه سربی مشاهده نشد. از طرفی بیشترین عملکرد ذرت در تیمار 75P با مقدار 65/49 تن در هکتار و بعد از آن در تیمار 50P با مقدار 04/47 تن در هکتار به ثبت رسید. میزان عملکرد در دو تیمار 75P و 50P نسبت به تیمار شاهد، به ترتیب به مقدار 36 و 29 درصد افزایش داشت. نکته قابل توجه اینکه مقدار فلز سرب تثبیت‌شده و صعود کرده در تیمار آبیاری زیرزمینی، خارج از دسترس گیاه بوده و مشکلی از نظر آلودگی و عملکرد ذرت وجود نداشت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Using Lead-Contaminated Water by Surface Irrigation and Subirrigation on Silage Maize Yield and Uptake

نویسندگان [English]

  • Abdolmajid Liaghat 1
  • Mohammadreza Oveysi 2
  • Hamed Ebrahimian 3
  • Masoud Pourgholam-Amiji 4
  • Mohammad Saleh 2
1 Professor, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, Faculty of Agriculture Engineering and Technology, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
2 M.Sc. Graduate, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, Faculty of Agriculture Engineering and Technology, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
3 Associate Professor, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, Faculty of Agriculture Engineering and Technology, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
4 Ph.D. Candidate, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, Faculty of Agriculture Engineering and Technology, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده [English]

The aim of this study was to investigate the possibility of using lead contaminated water in surface irrigation and subirrigation and its effect on silage maize yield. In this regard, lysimeter experiments were conducted in the College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran in 2017 in the form of a completely randomized factorial project with six treatments in three replications and a total of 18 experimental plots. Treatments included: Surface irrigation with lead-contaminated water (SP), Surface irrigation with fresh water as control treatment (SC), Subirrigation with lead-contaminated water and water table depth of 50 cm (50P), Subirrigation with fresh water and water table depth of 50 cm (50C), Subirrigation with lead-contaminated water and water table depth of 75 cm (75P), and finally, Subirrigation with fresh water and water table depth of 75 cm (75C). The results showed that the effect of irrigation management on plant height, plant dry weight and maize silage yield at 1% probability level, wet plant weight and maize wet weight at 5% level was significant and it had no effect on maize dry weight. Also, pollution had no effect on growth and yield and components of maize yield. The results also showed there was a 2.25 mg of lead per one kg of maize dry matter in the SP treatment, which this amount is in the group of low pollution according to the World Health Organization (WHO), No lead was observed in the plant samples of the 50P and 75P treatments. On the other hand, the highest maize yield was recorded in the 75P treatment with 49.65 t/ha and then in the 50P treatment with 47.04 t/ha. Crop yield increased by 36% and 29% in the 75P and 50P treatments compared to the control treatment, respectively. It is noteworthy that the amount of lead metal stabilized and rised in the subirrigation treatment was out of reach of the plant and there was no problem in terms of pollution and maize yeild.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Subirrigation
  • Soil pollution
  • Water Table
  • heavy metals
آتش­پز، ب.، رضاپور،، س. و قائمیان، ن. 1397. اثرات آبیاری با فاضلاب تصفیه‌شده بر غلظت، توزیع و آلودگی بعضی عناصر سنگین خاک. آب و خاک. 32 (3): 585-573.
ارفعی­نیا، ح.، رنجبر وکیل‌آبادی، د.، سیفی، م.، اسدگل، ز. و هاشمی، س.ع. 1395. بررسی غلظت و ارزیابی خطر (Risk Assessment) فلزات سنگین ناشی از مصرف محصولات کشاورزی در مزارع مختلف شهرستان دیر، بوشهر. طب جنوب. 19 (5): 854-839.
ایزدپناه، م. و صراف­زاده، م. ح. 1399. بررسی پتانسیل استفاده مجدد از پساب استخرهای شنا برای آبیاری فضای سبز، مطالعه موردی شهر تهران. آب و فاضلاب. 31 (1): 110-99.
بیگی هرچگانی، ح. و بنی طالبی، گ. 1392. اثر بیست‌وسه سال آبیاری سطحی با پساب شهری بر انباشت بعضی فلزات سنگین در خاک، انتقال به دانه‌های گندم و ذرت و خطرات بهداشتی مرتبط. آب و خاک. 27 (3): 580-570.
پورسعیدی، م. 1386. استفاده مطمئن از آب آلوده به فلزات سنگین برای آبیاری کلزا به روش آبیاری زیرزمینی در اقلیم کرج. پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران.
پورغلام آمیجی، م.، لیاقت، ع.، نازی قمشلو، آ. و خوش‌روش، م. 1397. اثر آب زیرزمینی کم­عمق و شور بر روی رشد و زیست­توده برنج. پژوهش آب در کشاورزی. 32 (4): 516-499.
حاتمیان، ل.، رفعتی، م. و فرساد، ف. 1398. اثر آبیاری با فاضلاب بر انباشت فلزات سرب و کادمیوم در خاک و دانه‌های گندم و جو. مدیریت آب و آبیاری. 9 (2): 332-321.
خسروی، ی.، زمانی، ع.، پری زنگنه، ع. و نوری، ف. 1398. مطالعه تأثیر آبیاری با فاضلاب‌های شهری بر غلظت فلزهای سنگین در خاک‌های سطحی جنوب شهر هرسین، کرمانشاه. آبیاری و زهکشی ایران. 13 (6): 1564-1550.
کرمی، ع.، هاشمی گرم­دره، س. ا.، قربانی جاوید، م. و وراوی پور، م. 1398. تأثیر سطوح مختلف آبیاری با پساب تصفیه‌شده شهری بر عملکرد و کارایی مصرف آب ذرت در منطقه پاکدشت. تحقیقات آب و خاک ایران. 50 (9): 2192-2183.
معاونت تحقیقاتی سازمان حفاظت محیط‌زیست. 1371. استاندارد خروجی فاضلاب­ها. انتشارات دفتر آموزش زیست­محیطی.
موگویی، م. 1395. مدیریت ذخیره-بازیافت در سفره‌های آب زیرزمینی بر اساس ارزیابی کیفیت آب. پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران.
نصر آزادانی، آ. و هودجی، م. 1393. ارزیابی تأثیر یک نمونه پساب صنعتی بر آلودگی خاک با فلزات سنگین. علوم و تکنولوژی محیط‌زیست. 16 (1): 389-379.
یزدانی، ع.، صفاری، م. و رنجبر، غ. 1396. اثر آبیاری با فاضلاب شهری تصفیه‌شده بر عملکرد دانه و تجمع فلزات سنگین در دانه ژنوتیپ­های جو. علوم زراعی ایران. 19 (4): 296-284.
Abedinzadeh, M., Etesami, H. and Alikhani, H.A. 2019. Characterization of rhizosphere and endophytic bacteria from roots of maize (Zea mays L.) plant irrigated with wastewater with biotechnological potential in agriculture. Biotechnology Reports. 21, e00305.
Agarwal, S.K. 2009. Heavy metal pollution (Vol. 4). APH publishing.
Ahmad, K., Wajid, K., Khan, Z.I., Ugulu, I., Memoona, H., Sana, M.  ...and Sher, M. 2019. Evaluation of potential toxic metals accumulation in wheat irrigated with wastewater. Bulletin of environmental contamination and toxicology. 102 (6): 822-828.
Ahmed, D.A. and Slima, D.F. 2018. Heavy metal accumulation by Corchorus olitorius L. irrigated with wastewater. Environmental Science and Pollution Research. 25 (15): 14996-15005.
Alghobar, M.A. and Suresha, S. 2015. Evaluation of nutrients and trace metals and their enrichment factors in soil and sugarcane crop irrigated with wastewater. Journal of Geoscience and Environment Protection. 3 (08): 46.
Alizadeh, A., Bazari, M.E., Velayati, S., Hasheminia, M. and Yaghmai, A. 2001. Using reclaimed municipal wastewater for irrigation of corn. In ICID International Workshop on Wastewater Reuse Management, Korea.
Belhaj, D., Jerbi, B., Medhioub, M., Zhou, J., Kallel, M. and Ayadi, H. 2016. Impact of treated urban wastewater for reuse in agriculture on crop response and soil ecotoxicity. Environmental Science and Pollution Research. 23 (16): 15877-15887.
Fang, Q., Zhang, X., Shao, L., Chen, S. and Sun, H. 2018. Assessing the performance of different irrigation systems on winter wheat under limited water supply. Agricultural water management. 196: 133-143.
FAO. 1992. Wastewater Treatment and Use in Agriculture. Irrigation and Drainage Paper, No 47, FAO, Rome, Italy.
Hakimi, L., Sadeghi, S.M.M., Van Stan, J.T., Pypker, T.G. and Khosropour, E. 2018. Management of pomegranate (Punica granatum) orchards alters the supply and pathway of rain water reaching soils in an arid agricultural landscape. Agriculture, Ecosystems & Environment. 259: 77-85.
Hassanli, A.M., Ebrahimizadeh, M.A. and Beecham, S. 2009. The effects of irrigation methods with effluent and irrigation scheduling on water use efficiency and corn yields in an arid region. Agricultural Water Management. 96 (1): 93-99.
Hirich, A., Allah, R.C., Jacobsen, S.E., El Youssfi, L. and El Homaria, H. 2012. Using deficit irrigation with treated wastewater in the production of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) in Morocco. Revista Científica UDO Agrícola. 12 (3): 570-583.
Ji, Y., Wu, P., Zhang, J., Zhang, J., Zhou, Y., Peng, Y. ... and Gao, G. 2018. Heavy metal accumulation, risk assessment and integrated biomarker responses of local vegetables: a case study along the Le'an River. Chemosphere. 199: 361-371.
Jyothi, N.R. and Farook, N.A.M. 2020. Heavy Metal Toxicity in Public Health. In Heavy Metal Toxicity in Public Health. IntechOpen.
Liu, J., Xue, J., Yuan, D., Wei, X. and Su, H. 2020. Surfactant Washing to Remove Heavy Metal Pollution in Soil: A Review. Recent Innovations in Chemical Engineering (Formerly Recent Patents on Chemical Engineering). 13 (1): 3-16.
Ma, X., Sanguinet, K.A. and Jacoby, P.W. 2020. Direct root-zone irrigation outperforms surface drip irrigation for grape yield and crop water use efficiency while restricting root growth. Agricultural Water Management. 231: 105993.
Meng, W., Wang, Z., Hu, B., Wang, Z., Li, H. and Goodman, R.C. 2016. Heavy metals in soil and plants after long-term sewage irrigation at Tianjin China: A case study assessment. Agricultural water management. 171: 153-161.
Moretti, M., Van Passel, S., Camposeo, S., Pedrero, F., Dogot, T., Lebailly, P. and Vivaldi, G. A. 2019. Modelling environmental impacts of treated municipal wastewater reuse for tree crops irrigation in the Mediterranean coastal region. Science of the Total Environment. 660: 1513-1521.
Pütz, T., Fank, J. and Flury, M. 2018. Lysimeters in vadose zone research. Vadose Zone Journal. 17 (1).
Salakinkop, S.R. and Hunshal, C.S. 2014. Domestic sewage irrigation on dynamics of nutrients and heavy metals in soil and wheat (Triticum aestivum L.) production. International Journal of Recycling of Organic Waste in Agriculture. 3 (3): 1-11.
Walsh, A. 1989. The application of atomic absorption spectra to chemical analysis. Spectrochimica Acta Part A: Molecular Spectroscopy. 45: 221-230.
Wei, Z., Paredes, P., Liu, Y., Chi, W.W. and Pereira, L. S. 2015. Modelling transpiration, soil evaporation and yield prediction of soybean in North China Plain. Agricultural water management. 147: 43-53.
World Health Organization. 2006. Guidelines for the Safe Use of Waste water Excreta and Grey water, Volume 2: Wastewater Use in Agriculture. World Health Organization, Geneva.
World Health Organization. 2019. Chemical Safety, Activity Report 2018