تاثیر بیوچار بر قابلیت گیاه‌پالایی کینوا (chenopodium quinoa willd) در خاک‌های آلوده به کادمیوم

به‏منظور بررسی اثر بیوچار (زغال زیستی) بر گیاه‏پالایی کینوا در شرایط تنش کادمیوم، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار در سال 1399 اجرا شد. فاکتورهای این آزمایش شامل پنج سطح کادمیوم (صفر، 25‌، 50، 75 و 100 میلی‌گرم کادمیوم در کیلوگرم خاک از منبع نیترات کادمیوم) و چهار نوع بیوچار (چوب انار و آلو، کاه گندم، چوب جنگل‌های شمال و شاهد) بودند. در این آزمایش وزن خشک ریشه و وزن خشک شاخساره به‌ترتیب 88.7 و 126.8 درصد در پاسخ به افزایش غلظت کادمیوم کاهش یافت. بیوچار چوب انار و آلو و بیوچار کاه گندم موجب افزایش وزن خشک ریشه (به‌ترتیب 18.8 و 40 درصد) و وزن خشک شاخساره (35.8 و 79.4 درصد) شدند. درحالی‌که بیوچار چوب جنگل‌های شمال 18.8 درصد وزن خشک ریشه و 31.8 درصد وزن خشک شاخساره را کاهش داد، با افزایش غلظت کادمیوم در خاک، ریشه و شاخساره کینوا به‌ترتیب 84883.3، 90634.7 و 115805.4 درصد افزایش یافت. کاربرد بیوچار چوب انار و آلو و بیوچار کاه گندم موجب کاهش غلظت کادمیوم قابل استفاده در خاک، غلظت کادمیوم در ریشه و شاخساره شدند. این درحالی بود که بیوچار چوب جنگل‏های شمال در همه سطوح بجز شاهد موجب افزایش غلظت کادمیوم قابل استفاده در خاک، غلظت کادمیوم در ریشه و شاخساره کینوا شد. با افزایش غلظت کادمیوم، شاخص تحمل 129.4 درصد نسبت ‌به شاهد کاهش یافت. باتوجه‏به بالا بودن شاخص تحمل، فاکتور انتقال و فاکتور تجمع زیستی شاخساره می‏توان استفاده از این گیاه را در پالایش خاک توصیه کرد. همچنین، استفاده از بیوچار چوب انار و آلو و بیوچار کاه گندم باتوجه‏به اینکه موجب کاهش غلظت کادمیوم در خاک، ریشه و شاخساره شدند و همین‏طور از آنجایی که موجب بهبود عملکرد گیاه شدند می‏توانند به‏منظور تثبیت گیاهی و کاهش فلزات سنگین در اندام‏های گیاهی مورد استفاده قرار گیرند. از سوی دیگر، کاربرد بیوچار چوب جنگل‏های شمال با توانایی افزایش غلظت کادمیوم در خاک، ریشه و شاخساره می‏تواند به‏عنوان کمک‏کننده‏ای برای افزایش قابلیت استخراج گیاهی مورد استفاده قرار گیرد. باتوجه ‌به نتایج این پژوهش می‌توان توصیه نمود که از بیوچار چوب انار و آلو و بیوچار کاه گندم در مزارع حاوی فلزات سنگین از قبیل کادمیوم به‌منظور کاهش تاثیر این فلز سنگین استفاده شود. از طرف دیگر، از کاربرد بیوچار چوب جنگل‌های شمال به‌واسطه افزایش تحرک فلزات سنگین در زمین‌های زراعی پرهیز شود.

the effect of biochar on phytoremediation capacity of quinoa (chenopodium quinoa willd) in cadmium contaminated soils

in order to evaluation of phytoremediation capability of chenopodium quinoa willd along with application of three types of biochar in cadmium contaminated soil, a factorial experiment was conducted in a completely randomized design with four replications in 2021. the treatments of this experiment include five levels of cd (0, 25, 50, 75, and 100 mg cd / kg soil from the source of cadmium nitrate) and four types of biochar (pomegranate and plum wood, wheat straw, north forest wood, and control). in this experiment, root dry weight and shoot dry weight decreased by 88.7 and 126.8% in response to increasing cadmium concentration, respectively. pomegranate and plum wood biochar and wheat straw biochar increased root dry weight (18.8% and 40%, respectively) and shoot dry weight (35.8% and 79.4%, respectively). while the north forest wood biochar reduced root dry weight by 18.8% and shoot dry weight by 31.8%, with increasing cadmium concentration in soil, roots and shoots of quinoa increased by 484883.3, 90634.7, and 115805.4%, respectively. application of pomegranate and plum wood biochar and wheat straw biochar reduced the concentration of cadmium usable in soil, cadmium concentration in roots and shoots. while, the north forest wood biochar on all levels, except the control, increased the concentration of usable cadmium in the soil, the concentration of cadmium in the roots and shoots of quinoa. with increasing cadmium concentration, tolerance index decreased by 129.4% compared to control. due to the high tolerance index, translocation factor and bioaccumulation factor, the use of this plant in remediation can be recommended. on the other hand, the use of pomegranate and plum wood biochar and wheat straw biochar can reduce the concentration of cadmium in soil, root and shoot, as well as can improve plant yield, therefore, can be used for phytostabilization and reduce heavy metals in plant organs. on the other hand, the use of north forest wood biochar with the ability of increasing the concentration of cadmium in the soil, root and shoot can be used as an aid to increase of plant extraction. according to the results of this study, farmers can be advised to use pomegranate and plum wood biochar and wheat straw biochar in fields containing heavy metals such as cadmium to reduce these heavy metals. on the other hand, the use of north forest wood biochar should be avoided due to increased mobility of heavy metals in the fields.