بهبود صفات فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی سورگوم علوفه‌ای (sorghum bicolor l.) با کاربرد بیوچار و اسید سالیسیلیک در خاک آلوده به فلز سنگین سرب

سابقه و هدف: سرب یکی از مهمترین عناصر غیرضروری و سمی برای گیاه میباشد که بر رشد گیاهان تاثیر منفی می گذارد.لذا پژوهش حاضر به‌منظور بررسی اثر بیوچار و اسید سالیسیلیک بر تغییرات فیزیولوژی و بیوشیمیایی سورگوم در شرایط تنش سرب انجام شد. مواد و روش‌ها: این آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با 4 تکرار به صورت گلخانه ای در سال 1398 انجام شد. تیمارهای این آزمایش شامل پنج سطح سرب (0، 400، 800، 1200 و 1600 میلی‌گرم سرب در کیلوگرم خاک از منبع نیترات سرب)، دو سطح بیوچار (عدم مصرف و مصرف بیوچار 20 گرم بیوچار به ازای هر کیلوگرم خاک) و دو سطح اسید سالیسیلیک (شامل عدم محلول‏پاشی و محلول‏پاشی‌ 2 میلی‌مولار اسید سالیسیلیک) بود. صفات اندازه گیری شده شامل کلروفیل a،b کلروفیل کل، نسبت کلروفیل a/b کارتنوئید، فنل، فلاونوئید، ظرفیت آنتی اکسیدانی، نشت الکترولیت، مقدار نسبی آب برگ، پرولین، غلظت سرب در شاخساره، غلظت سرب در ریشه و فاکتور تجمع زیستی ریشه بود.یافته‌ها: نتایج نشان داد که مصرف بیوچار و اسید سالیسیلیک به‌ترتیب باعث افزایش 5/25 و 4/81درصدی کلروفیلa شد. مصرف سالیسیلیک اسید سبب افزایش 4/20 درصد کلروفیل a+b نسبت به شاهد شد. همچنین، نسبت کلروفیل a/b در بوته هایی که با بیوچار تیمار شدند 7/35 درصد در مقایسه با بوته های شاهد افزایش نشان داد. بیشترین میزان کاروتنوئید در تیمار تلفیقی مصرف بیوچار و محلول‌پاشی اسید سالیسیلیک به‌دست آمد. با افزایش سطوح سرب میزان فنل افزایش یافت که این افزایش در گیاهانی که با اسید سالیسیلیک محلول‌پاشی شده بودند بیشتر بود. همچنین میزان فلاونوئید تحت تاثیر مصرف بیوچار 10/57 درصد افزایش نشان داد. بیشترین ظرفیت آنتی اکسیدان 36/55 با مصرف توام بیوچار و سالیسیلیک اسید در غلظت 400 میلی گرم سرب به دست آمد. همچنین مصرف توام بیوچار و سالیسیلیک اسید باعث افزایش 88/48 درصدی پرولین نسبت به شاهد بود.نتایج این تحقیق نشان داد که سالیسیلیک اسید درصد نشت الکترولیت را در گیاهان تیمار شده با سرب کاهش معنی دار داد، درحالیکه مصرف سرب سبب کاهش مقدار نسبی آب برگ شد. شایان ذکر است که بیشترین غلظت سرب در شاخساره و ریشه ( به ترتیب 671/17 و 398/70 میلی گرم سرب در کیلوگرم ماده خشک و فاکتور تجمع زیستی ریشه (3/65) در تیمار مصرف توام بیوچار و سالیسیلیک اسید در 1600 میلی گرم سرب خاک به دست آمد. علاوه براین، گیاهانی که با بیوچار تیمار شدند نسبت به عدم استفاده از بیوچار به طورمعنی داری وزن خشک شاخساره بیشتری تحت شرایط تنش سرب نشان دادند و محلول پاشی با سالیسیلیک اسید نیز موجب افزایش وزن خشک شاخساره گیاه سورگوم شد. نتیجه‌گیری: نتایج تحقیق حاضر بیانگر تاثیر مثبت و معنی‌دار اسید سالیسیلیک و بیوچار به عنوان تعدیل کننده و کاهندهاثرهای منفی سمیت سرب بر ویژگی های این گیاه بود. با توجه به این که بیوچار و سالیسیلیک اسید باعث افزایش غلظت سرب در اندامه ای گیاهی و فاکتور تجمع زیستی ریشه می شوند؛ لذا استفاده از این مواد ارزان و قابل دسترس در خاک می تواند یک روش مناسب و مقرون به صرفه برای حذف یا کاهش آلودگی خاک بوده تا ضمن افزایش فعالیت های متابولیک گیاه سورگوم، مقاومت گیاه را در برابر تنش سرب بهبود بخشد .

improvement of physiological and biochemical traits of sorghum (sorghum bicolor l.) by application of biochar and salicylic acid in soils contaminated with lead heavy metal

background and objectives: lead is one of the most important toxins for plants, which negatively affects the growth of plants. therefore this study was to investigate the effect of biochar as soil organic modifier and salicylic acid as organic acid on sorghum (sorghum bicolor var.speed feed) physiological and biochemical changes under lead stress conditions. materials and methods: the experiment was carried out as a factorial experiment in a completely randomized design with 4 replications in the greenhouse of sari agricultural sciences and natural resources university in 2019. the treatments of this experiment include five levels of lead (0, 400, 800, 1200 and 1600 mg of lead per kg of soil from lead nitrate source), two levels of biochar (no consumption and consumption of biochar 20 g of biochar per kg of soil) and two levels of acid salicylic acid (including non-foliar and 2 mm salicylic acid foliar). the measured traits included chlorophyll a, b, total chlorophyll, a/b, carotenoids, phenol, flavonoids, antioxidant activity, electrolyte leakage, relative leaf water content, proline, pb concentration in shoot, pb concentration in root bioconcentration factor and shoot dry weight. results: the results showed that consumption of biochar and salicylic acid increased chlorophyll a by 5.25 and 4.81%, respectively. consumption of salicylic acid increased by 4.20% chlorophyll a+b compared to the control. also, plants treated with biochar showed 7.35% increament in chlorophyll a/b ratio compared to control plants.the highest amount of carotenoids was obtained in the combined treatment of biochar consumption and salicylic acid foliar application. phenol levels increased with increasing lead levels, which was greater in plants sprayed with salicylic acid. also, the amount of flavonoids increased by 10.57% under the influence of biochar consumption. the highest antioxidant capacity (36.55) was obtained with combined application of biochar and salicylic acid at a concentration of 400 mg of lead. the interaction of biochar and salicylic acid increased proline, and this increase was 88.48% compared to the control. the results also showed that salicylic acid reduced the percentage of electrolyte leakage in lead-treated plants, while, lead consumption reduced the relative leaf water content. the highest pb concentration in shoot and root (671.17 and 398.70 mg cd per kg of dry matter, respectively) and root bioaccumulation factor (3.65) were obtained in the combined treatment use of biochar and salicylic acid at 1600 mg pb kg-1 soil. plants treated with biochar showed significantly higher shoot dry weight under lead stress than no consumption of biochar and foliar application of salicylic acid also increased the dry weight of sorghum shoots.conclusion: the results of the present study show a positive and significant of lead stress on the growth characteristics of sorghum as well as positive and significant effects of salicylic acid and biochar as moderators and reduce the negative effects of lead toxicity on the properties of this plant. considering that biochar and salicylic acid increase the concentration of lead in plant organs and the bioconcentration factor of roots; therefore, the use of these cheap and available materials in the soil can be a suitable and cost-effective method to eliminate or reduce soil contamination to increase the metabolic activity of sorghum plant, improve plant resistance to lead stress.