اثر پیش‌تیمار هیومات پتاسیم و چای کمپوست بر بردباری آفتابگردان (Hellianthus annuus) به خاک‌های آلوده به کادمیم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

2 استاد، گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

چکیده

در خاک‌های آلوده استقرار ضعیف گیاه و در نتیجه کاهش زیست توده آن، کارآیی گیاه­پالایی را کاهش می‎دهد. در این مطالعه اثر پیش‎تیمار بذر آفتابگردان با هیومات پتاسیم (300 میلی‎گرم در لیتر) و چای کمپوست (5:1) بر  میزان بردباری این گیاه تحت غلظت‌‏های مختلف کادمیم (صفر، 50 و 100 میلی­گرم در کیلوگرم خاک) مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش به‎صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با 4 تکرار در سال 1395-1394 انجام شد. نتایج نشان داد که به‌طور‌کلی وزن خشک ریشه، ساقه و برگ و هم‌چنین مقادیر کلروفیل­های a و b در پاسخ به افزایش غلظت کادمیم در خاک کاهش و میزان کاروتنوئید، پرولین و نشت الکترولیتی افزایش یافتند. پرایمینگ بذر با هیومات پتاسیم و چای کمپوست اثر منفی آلودگی خاک با کادمیم بر پارامترهای مذکور را بهبود داد، اما تأثیر آن­ها بر صفات موردبررسی متفاوت بود. تحت آلودگی کادمیم، هیومات پتاسیم باعث افزایش وزن خشک ریشه، وزن خشک ساقه، وزن خشک برگ، کلروفیل b، پرولین، غلظت کادمیم ریشه و اندام هوایی شد، اما چای کمپوست موجب افزایش معنی‎دار کلروفیلa  و کاروتنوئید گردید. هر دو تیمار پرایمینگ انتقال کادمیم را در گیاه آفتابگردان به‌طور معنی‎داری افزایش دادند. به‌طور‌کلی نتیجه‎گیری شد که کاربرد هیومات پتاسیم و چای کمپوست با افزایش میزان رنگدانه‎های فتوسنتزی و پرولین و کاهش میزان نشت الکترولیتی بردباری آفتابگردان را در خاک‌های آلوده به کادمیم افزایش داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Pretreatment Effect of Potassium Humate and Compost Tea on Sunflower (Hellianthus annuus) Tolerance to Cadmium Contaminated Soils

نویسندگان [English]

  • Najmeh Eftekhar 1
  • Sina Fallah 2
1 MSc Student, Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, University of Shahrekord, Shahrekord, Iran
2 Professor, Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, University of Shahrekord, Shahrekord, Iran
چکیده [English]

In contaminated soils, poor plant establishment and plant biomass reduction decrease the efficiency of phytoremediation. In this study, pretreatment effect of potassium humate (300 mg/L) and compost tea (5:1) on sunflower tolerance under different concentrations of cadmium (0, 50 and 100 mg/kg soil) was evaluated. A factorial experiment based on a completely randomized design was conducted with four replications, in 2016. Results showed that increasing cadmium concentration significantly reduced root, stem and leaf dry weight, as well as the amounts of chlorophyll a and b, and increased carotenoids, proline and electrolyte leakage. Seed priming with potassium humate and compost tea improved the negative effect of contaminated soil with cadmium on the above parameters, but their effects on the measured traits were different. Root , stem  and leaf dry weight, chlorophyll b, proline content and root  and shoot cadmium concentration were increased due to the application of potassium humate under cadmium contamination. However, compost tea significantly increased chlorophyll a and carotenoid as well. Both priming treatments significantly increased cadmium transfer factor for sunflower plant. In general, it can be concluded that, with potassium humate and compost tea the tolerance of sunflower plant improves in contaminated soils through photosynthesis pigments and proline content increment and electrolyte leakage decline.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Phytoremediation
  • Photosynthesis
  • Proline
  • Electrolyte leakage

مراجع

اشرفی، ا.، و رزمجو، خ. 1388. بررسی اثر هیدروپرایمینگ بر ویژگی­های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گلرنگ تحت تنش کم‌آبی. فصلنامه علمی اکوفیزیولوژیکی گیاهان زراعی، 1: 43-34.
امامی، ا. 1377. روش های تجزیه گیاه. جلد اول. نشریه شماره 982. مؤسسه تحقیقات خاک و آب، تهران، ایران. 128 صفحه.
محمدحسنی جور, ف.، محمدی مبارکه، س.، و استوارزاده، ح. ۱۳۸۹. گیاه پالایی فلز سنگین مس از خاک معدن مس سرچشمه کرمان، چهارمین همایش تخصصی مهندسی محیط‌زیست، تهران، دانشگاه تهران، دانشکده محیط‌زیست.
محمدی، م.، حبیبی، د.، اردکانی، م. ر.، و اصغرزاده، ا. 1389. تأثیر کودهای بیولوژیک، هومیک اسید و پلیمر سوپرجاذب بر محتوای کلروفیل، غشاء لیپیدی و فعالیت آنزیم‌های سوپراکسید دیسموتاز و کاتالاز در گونه گیاهی یونجه یکساله (Medicago scutellata) تحت سمیت کادمیوم. مجله زراعت و اصلاح نباتات، 6: 79-65.
Agrawal, S. B. and Mishra, S. 2009. Effects of supplemental ultraviolet-B and cadmium on growth, antioxidants and yield of Pisum sativum L. Ecotoxicology and Environmental Safety, 72: 610-618.
Atiyeh, R. M., Arancon, N., Edwards, C. A. and Metzger, J. D. 2002. Incorporation of earthworm processed organic wastes into greenhouse container media for production of marigolds. Bioresource Technology, 81: 103-108.
Atiyeh, R. M., Subler, S., Edwards, C. A., Bachman, G., Metzger, J. D. and Shuster, W. 2000. Effects of vermicomposts and composts on plant growth in horticultural container media and soil. Pedo Biolgia, 44: 579-590.
 
Balestrasse, K. B., Gardey, L., Gallego, S. M. and Tomaro, M. L. 2001. Response of antioxidant defence system in soybean nodules and roots subjected to cadmium stress. Australian Journal of Plant Physiology, 28: 497-504.
Bates, L. S., Waldern, R. P. and Tear, I. D. 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant and Soil, 39: 205-207.
Cakmak, I. 2005. The role of potassium in alleviating detrimental effects of abiotic stresses in plants. Journal Plant Nutrition and Soil Science, 168: 521-530.
Chaffei, C., Gouia, H. and Ghorbel, M. H. 2003. Nitrogen metabolism in tomato plants under cadmium stress. Journal of Plant Nutrition, 26: 1617-1634.
Chen, Y. X., He, Y. F., Luo,Y. M., Yu, Y. L., Lin, Q. and Wong, M. H. 2003. Physiological mechanism of plant roots exposed to cadmium. Chemosphere, 50: 789-793.
Copeland, L. and McDonald, M. 2001. Principles of Seed Science and Technology. Springer US Boston MA.467 pp.
Curguz, V. G., Raicevic, V., Veselinovic, M., Tabakovic-Tosic, M. and Vilotic, D. 2012. Influence of heavy metals on seed germination and growth of Picea abies L. Karst. Polish Journal of Environmental Studies, 21: 355-361.
Farooq, M., Basra, S. M. A., Rehman, H., Ahmad, N. and Saleem, B. A. 2007. Osmopriming improve the germination and early seedling growth of melons (Cucumis melon L.). Pakistan Journal of Agricultural Science, 44: 529-536.
Gill, S. S. and Tuteja, N. 2011. Cadmium stress tolerance in crop plants, probing the role of sulfur. Plant Signaling and Behavior, 6: 215-222.
Gogorcena, Y., Lucena, J. J. and Abadia, J. 2002. Effects of Cd and Pb in sugar beets plants grown in nutrient solution: Induced Fe deficiency and growth inhibition. Journal of Functional Plant Biology, 29: 1453-1464.
Guo, B., Liang, Y. and Zhu, Y. 2009. Does salicylic acid regulate antioxidant defense system, cell death, cadmium uptake and partitioning to acquire cadmium tolerance in rice. Journal of Plant Physiology, 166: 20-31.
Halmer, P. 2004. Methods to improve seed performance in the field. In: Handbook of Seed Physiology, Applications to Agriculture (eds Benech-Arnold, R. L. and Sánchez, R. A.) Haworth Press, Inc, New York, Pp. 125-166.
Islam, M. M., Hoque, M. A., Okuma, E., Banu, M. N. A., Shimoishi, Y., Nakamura, Y. and Murata, Y. 2009. Exogenous proline and glycinebetaine increase antioxidant enzyme activities and confer tolerance to cadmium stress in cultured tobacco cells. Journal of Plant Physiology, 166: 1587-1597.
Jadia, C. H. and Fulekar, M. H. 2008. The application of vermicompost to remove zinc, cadmium, copper, nickel and lead by sunflower Plant. Environmental Engineering and Management Journal, 7: 547-558.
Kabir, M., Iqbal, M. Z., Shafigh, M. and Faroogi, Z. R. 2008. Reduction in germination and seedling growth of thespesia populnea l caused by lead and cadmium treatments. Pakistan Journal of Botany, 40: 2419-2426.
Kasai, Y., Kato, M., Aoyaa, J. and Hyodo, H. 1988. Ethylene production and increase in 1 - aminocyclopropane-1 -carboxylate oxidase activity during senescence of broccoli florets. Acta Horticulture, 464: 153-157.
Krystofova, O., Shestivska, V., Galiova, M., Novotny, K., Kaiser, J., Zehnalek, J., Babula, P., Opatrilova, R., Adam, V. and Kizek, R. 2009. Sunflower plants as bioindicators of environmental pollution with lead (II) ions. Sensors, 9: 5040-5058.
Lombi, E., Zhao, F., Dunham, S. and McGrath, P. 2001. Phytoremediation of heavy metal-contaminated. Journal of Environmental Quality, 30: 1919-1926.
Ma, J. F., Ryan, P. R. and Delhaiz, E. 2001. Aluminium tolerance in plants and the complexing role of organic acids. Trends in Plant Science, 6: 237-278.
Parmar, P., Kumari, N. and Sharma, V. 2013. Structural and functional terations in photosynthetic apparatus of plants under cadmium stress. Botanical Studies, 54: 45-51.
Preece, J. E. and Read, P. E. 1993. Mineral nutrition. In: The biology of Horticulture crop (eds. John, W. and Sons, P.), Pp. 257-259.
Quartacci, M. F., Cosi, E. and Navari-Izzo, F. 2001. Lipids and NADPH-dependent superoxide production in plasma membrane vesicles from roots of wheat grown under copper deficiency and excess. Journal of Experimental Botany, 152: 67-75.
Ramos, I., Esteban, E., Lucena, J. J. and Garate, A. 2002. Cd uptake and Sub cellular distribution in plants of (lactuca sp.). Cd – Mn intraction. Plant Science, 162 (5): 761-767.
Rasouli Sedighian, M. H., Moradi, N. and Hamza Nezhad, R. 2015. Effect of type and ratio vermicompost on some growth indices and nutrient concentrations in tomato in greenhouse conditions. Journal of Greenhouse Culture Science and Technology, 5: 63-85.
Shakirova, F. M., Sakhabutdinova, A. R., Bezrukova, M. V., Fatkhutdinova, R. A. and Fatkhutdinova, D. R. 2003. Changes in hormonal status of wheat seedling induced by salicylic acid and salinity. Plant Science, 164: 317-322.
Smeet, K., Cuypers, A., Lambrechts, A., Semane, B., Hoet, P., Laere, A. V. and Vangronsveld, J. 2005. Induction of oxidative stress and antioxidativ mechanisms in Phaseolus vulgaris aftar Cd application. Plant Physiology and Biochemistry, 43: 437-444.
Surasak, S., Samuel, T., Desh-Pal, S. V. and Richard, T. S. 2002. Molecular mechanisms of proline mediated tolerance to toxic heavy metals in transgenic microalgae. The Plant Cell, 14: 2837-2847.
Szczerba, M. W., Britto, D. T. and Kronzucker, H. J. 2008. K+ transport in plants: Physiology and Molecular Biology, 166: 447-466.
Tiriki, I., Kizilsmsek, M. and Kaplan, M. 2009. Rapid and enhanced germination at low temperature of alfalfa and white clover seeds following osmotic priming. Tropical Grasslands, 43: 171-177.
Umair, A., Ali, S., Bashir, K. and Hussain, S. 2010. Evaluation of different seed priming techniques in mung bean (Vigna radiate). Plant, Soil and Environment, 29: 181-186.
Verbruggen, N. and Hermans, C. 2008. Proline accumulation in plants: a review. Amino Acids, 35: 753-759.
Wllburn, A. R. 1994. The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total carotenoid, using varous solvents with spectrophotometers of different resolution. Journal of Plant Physiology, 144(3): 307-313.
Yadav, S. K. 2010. Heavy metals toxicity in plants: an overview on the role of glutathione and phytochelatins in heavy metal stress tolerance of plants. South African Journal of Botany, 76: 167-179.
Yeh, Y. M., Chiu, K. Y., Chen, C. L. and Sung, J. M. 2005. Partial vacuum extends the longevity of primed bitter gourd seeds by enhancing their anti-oxidative activities during storage. Scientia Horticulturae, 104: 101-112.
دوفصلنامه فنآوری تولیدات گیاهی
دوره 12، شماره 1
خرداد 1399
صفحه 31-45

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار