تاثیر EDTA و BTC بر گیاه پالایی سرب خاک توسط گیاه همیشه بهار (Calendula officinalis)

سابقه و هدف: آلودگی خاک به فلزات سنگین، به ویژه سرب (Pb)، یکی از معضلات جدی زیست محیطی به شمار می رود که اثرات منفی قابل توجهی بر سلامت انسان، گیاهان و سایر موجودات زنده دارد. در این راستا، فناوری های پالایش زیستی، به ویژه گیاه پالایی، به عنوان روشی موثر، اقتصادی و سازگار با محیط زیست برای کاهش غلظت این فلزات در خاک، با استقبال فزاینده ای مواجه شده اند. گیاه دارویی همیشه بهار (Calendula officinalis) با ویژگی هایی همچون رشد سریع، سازگاری با شرایط متنوع محیطی و ظرفیت بالای جذب عناصر، گزینه ای مناسب برای این فرآیند محسوب می شود. همچنین، ترکیبات کی لیت کننده ای نظیر EDTA و BTC، با افزایش حلالیت و قابلیت زیستی فلزات، می توانند جذب آن ها را توسط گیاهان به طور چشمگیری تقویت کنند. اثر این مواد بر فراهمی زیستی سرب در خاک و انتقال آن به اندام های مختلف گیاه، می تواند نقش تعیین کننده ای در موفقیت گیاه پالایی ایفا کند. بااین حال، بررسی هم زمان تاثیر این ترکیبات بر کارایی جذب فلزات، پاسخ های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه، و پیامدهای زیست محیطی ناشی از کاربرد آن ها، به ویژه در شرایط کنترل شده گلخانه ای، نیازمند مطالعات جامع تری است. بر همین اساس، پژوهش حاضر با هدف بررسی و مقایسه کارایی گیاه دارویی همیشه بهار در گیاه پالایی خاک آلوده به سرب، تحت تاثیر کی لیت کننده های EDTA و BTC، در شرایط گلخانه ای طراحی و اجرا شد.مواد و روش ها: این پژوهش به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار و ۳۲ تیمار و ۹۶ واحد آزمایشی، تحت شرایط گلخانه ای و در سال زراعی ۱۳۹۸-۱۳۹۹ در پژوهشکده کشاورزی دانشگاه زابل واقع در شهرستان زهک اجرا شد. سه عامل مورد بررسی شامل نوع کی لیت کننده (EDTA و BTC)، غلظت کی لیت کننده در چهار سطح (۰، ۵/۰، ۱ و ۵/۱ درصد) و میزان سرب خاک در چهار سطح (۰، ۱۵۰، ۳۰۰ و ۴۵۰ میلی گرم بر کیلوگرم) بود که سرب از منبع نیترات سرب تامین شد. جهت آلوده سازی نمونه ها، ابتدا نمونه های خاک پس از الک شدن با الک ۲ میلی متری، در واحدهای ۲ کیلوگرمی وزن شده و برای آلوده سازی آماده شدند. سپس، مقادیر معینی از سرب (از منبع نیترات سرب) و کی لیت کننده ها به شکل محلول و با استفاده از افشانه به خاک اعمال و کاملا مخلوط گردیدند. این نمونه های آلوده به مدت ۲ هفته در گلخانه با دمای ۲۵ درجه سانتی گراد و رطوبت حدود ظرفیت مزرعه تحت انکوباسیون قرار گرفتند. برای اطمینان از تثبیت فلز سنگین و شبیه سازی شرایط طبیعی، خاک در معرض تناوب های تر و خشک شدن قرار داده شد. پس از دوره تثبیت، خاک آلوده و اشباع شده، هوا خشک و کوبیده شد و به گلدان های یک کیلوگرمی منتقل گردید. کاشت گیاه همیشه بهار در اوایل دی ماه صورت گرفت و آبیاری در کل دوره رشد با آب مقطر و در حد رطوبت ظرفیت مزرعه تنظیم شد؛ برای این منظور، گلدان ها هر دو روز یک بار توزین می شدند تا آب از دست رفته جبران گردد. در نهایت، در پایان دوره رشد، بخش های هوایی و ریشه گیاه به صورت جداگانه از هر گلدان برداشت شدند. برداشت نمونه ها دو ماه پس از کاشت انجام شد و بخش های هوایی و ریشه به صورت جداگانه جمع آوری شدند. پارامترهای مورد ارزیابی شامل رنگیزه های فتوسنتزی (کلروفیل a، کلروفیل b و کارتنوئید) و میزان سرب در اندام های گیاهی و خاک بود. تجزیه واریانس از طریق رویه Proc GLM و مقایسات میانگین با استفاده از آزمون چنددامنه ای دانکن در سطح معنی داری ۵ درصد انجام شد و همه محاسبات آماری با نرم افزار SAS نسخه ۴/۹ صورت گرفت.یافته ها: نتایج بررسی تاثیر کی لیت کننده ها و آلودگی سرب بر رنگیزه های فتوسنتزی گیاه همیشه بهار نشان داد که این عوامل به طور معنی داری بر میزان کلروفیل a، کلروفیل b و کاروتنوئیدها اثرگذار بودند. با افزایش غلظت سرب، مقدار هر سه رنگیزه کاهش یافت؛ این کاهش برای کلروفیل a در شرایط بدون استفاده از کی لیت کننده چشم گیرتر بود. کاربرد کی لیت کننده ها، به ویژه EDTA، به خصوص در شرایط بدون سرب و در غلظت ۵/۱ درصد، موجب افزایش معنی دار کلروفیل a شد؛ به طوری که بیشترین مقدار آن (۳۸/۶ میلی گرم بر کیلوگرم) در تیمار ترکیبی EDTA ۱.۵% و بدون سرب مشاهده گردید. همچنین، EDTA در شرایط آلودگی متوسط و شدید (۱۵۰ و ۴۵۰ میلی گرم سرب بر کیلوگرم) تا حدودی اثرات منفی سرب را کاهش داد. در خصوص کلروفیل b، بیشترین مقدار آن (۰۱/۱۲ میلی گرم بر کیلوگرم) در تیمار شاهد (بدون کی لیت و بدون سرب) مشاهده شد. افزایش غلظت سرب، به ویژه در سطح ۴۵۰ میلی گرم بر کیلوگرم، باعث کاهش میزان این رنگیزه در همه تیمارها شد. این کاهش در تیمارهای حاوی غلظت بالای کی لیت کننده ها، به ویژه BTC، بیشتر بود که نشان دهنده اثر منفی ترکیبی برخی کی لیت کننده ها با سرب بر سنتز کلروفیل b است. در مورد کارتنوئیدها نیز کاربرد کی لیت کننده ها، به ویژه EDTA در غلظت ۱ درصد به بهبود نسبی این رنگیزه منجر شد، به طوری که بیشترین مقدار کارتنوئید (۹۰/۲ میلی گرم بر کیلوگرم) در تیمار فاقد سرب و حاوی ۱ درصد EDTA مشاهده گردید. با این حال، در غلظت های بالای EDTA (۵/۱ درصد) و در حضور سرب، کاهش بیشتر رنگیزه ها مشاهده شد که بیانگر اثر منفی احتمالی ترکیب این دو عامل است. مطالعه همچنین نشان داد که نوع و غلظت کی لیت کننده نقش مهمی در جذب، انتقال و توزیع سرب در گیاه دارند. تیمارهای حاوی ۵/۱ درصد EDTA در شرایط آلودگی بالا (۴۵۰ میلی گرم سرب بر کیلوگرم) منجر به بیشترین تجمع سرب در اندام هوایی (۸۸/۳۰ میلی گرم بر کیلوگرم) و ریشه (۳۹/۶۲ میلی گرم بر کیلوگرم) شدند. در مقایسه با BTC، EDTA اثربخشی بیشتری در تسهیل انتقال سرب از خاک به گیاه نشان داد، در حالی که استفاده از BTC موجب کاهش قابل توجه باقی مانده سرب در خاک (تا ۵/۶۹ درصد نسبت به شاهد) شد اما جذب سرب در گیاه کمتر بود؛ که احتمالا ناشی از پایداری بیشتر کمپلکس های BTC –سرب است. در مجموع، افزایش غلظت کی لیت کننده ها، به ویژه EDTA، معمولا با افزایش تجمع سرب در گیاه همراه بود؛ در مقابل، تیمارهای فاقد کی لیت کننده بالاترین میزان باقی مانده سرب در خاک را نشان دادند.نتیجه گیری: یافته های این پژوهش بر نقش تعیین کننده نوع و غلظت کی لیت کننده ها در بهبود کارایی گیاه پالایی در شرایط آلودگی با فلزات سنگین، به ویژه سرب، تاکید دارد. استفاده از کی لیت مناسب مانند EDTA در غلظت های کنترل شده و در بازه های زمانی مشخص، می تواند ضمن کاهش اثرات منفی آلودگی بر شاخص های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی گیاه، جذب و انتقال سرب را افزایش دهد و در نتیجه باقی مانده آن را در خاک کاهش دهد. بنابراین، انتخاب دقیق نوع و میزان کی لیت کننده متناسب با شدت آلودگی سرب، به ویژه برای حفظ سلامت و عملکرد گیاهان دارویی و زینتی، از اهمیت بالایی برخوردار است. موفقیت این رویکرد همچنین نیازمند مدیریت زیست محیطی موثر و پایدار است تا از بروز پیامدهای ناخواسته، نظیر انتقال بیش از حد فلزات سنگین به بخش های مصرفی گیاه، جلوگیری شود.

کلیدواژه ها:

گیاه پالایی ، سرب قابل جذب خاک ، گیاه همیشه بهار ، BTC ، EDTA