تأثیر نانوذرات نقره بر تجزیه مواد آلی و شاخص های قابلیت جذب عناصر غذایی در خاك های آهكی
تاریخ دفاع
مقطع تحصیلی
كارشناسی ارشد
گروه آموزشی
علوم و مهندسی خاك
استاد
مهران شیروانی جوزدانی
نانوذرات در سال¬های اخیر به طور گسترده¬ای در محصولات مختلف صنعتی، بهداشتی، آرایشی و کشاورزی مورد استفاده قرار گرفتهاند. دامنه وسیع استفاده از این نانوذرات باعث شده آن¬ها به منابع آب و خاک وارد شوند. نانوذرات نقره یکی از پرمصرف-ترین این مواد در جهان بوده و به همین دلیل انتشار آن¬ها در خاک بسیار محتمل است. این ذرات پس از ورود به خاک آثار منفی بر جوامع میکروبی و فرایندهای بیوشیمیایی خاک خواهند داشت. یکی از فرایندهای مهم در چرخه کربن و تجزیه مواد آلی و معدنی شدن کربن بوده که توسط میکروارگانیسم¬های مختلف خاک انجام می¬شود. حضور آلایندهها از جمله نانوذرات در خاک ممکن است بر این فرایند و در نتیجه چرخه عناصر غذایی در خاک تأثیر منفی گذاشته و سبب ناپایداری اکوسیستمها شود. تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر نانوذرات نقره بر سینتیک تجزیه بقایای گیاهان گندم و یونجه و غلظت قابل استفاده عناصر غذایی نیتروژن، فسفر و پتاسیم در دو خاک سامان و میمه انجام گرفت. بدین منظور، به نمونه¬های خاک در سه تکرار 10 گرم بر کیلوگرم کربن با استفاده از بقایای گندم و یونجه اضافه و سپس نانوذرات نقره با غلظت¬های 0، 10، 100 و 400 میلیگرم بر کیلوگرم به نمونهها اضافه گردید. رطوبت نمونه¬های خاک به 60 درصد گنجایش نگهداشت آب رسانده شده و به مدت 60 روز در دمای 25 درجه سانتیگراد در انکوباتور قرار داده شدند. در طول این مدت دیاکسیدکربن حاصل از تنفس میکروبی در روزهای 1، 2، 3، 5، 6، 8، 10، 12، 14، 16، 20، 24، 28، 32، 36، 40، 44، 48، 50 و 60 اندازهگیری شد. سپس مقدار کربن معدنی شده تجمعی در برابر زمان ترسیم و مدلهای سینتیکی مرتبه اول، مرتبه اول دوگانه، مرتبه اول -E و ویژه در داده¬ها برازش داده شد. در آزمایشهای انکوباسیون، کربن زیستتوده میکروبی، شاخص تنفس میکروبی، کسر متابولیکی و همچنین غلظت نیتروژن معدنی و فسفر و پتاسیم قابل استفاده برای گیاه در نمونههای خاک تیمار شده با بقایا و نانوذرات نقره پس از 28 و 58 روز انکوباسیون مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد مدل¬های مرتبه اول دوگانه و مرتبه اول بهترین مدلها برای برازش دادههای سینتیک معدنی شدن کربن بقایای گیاهی به ترتیب در خاکهای سامان و میمه هستند. با افزایش غلظت نانوذرات نقره معدنی شدن کربن روند کاهشی نشان داد و همچنین با گذشت زمان سرعت این فرایند کاهش بیشتری داشت. همچنین شاخص تنفس میکروبی و کربن زیستتوده میکروبی با افزایش غلظت نانوذرات نقره کاهش و کسرمتابولیکی خاک افزایش یافت. با افزایش غلظت نانوذرات نقره و افزایش مدت زمان تماس نانوذرات نقره با خاک، از غلظت نیتروژن معدنی و فسفر و پتاسیم قابل جذب برای گیاه کاسته شد. بهطورکلی، نتایج این پژوهش حاکی از آن است که نانوذرات نقره در غلظتهای زیاد می¬توانند تأثیر منفی بر جمعیت میکروبی خاک و درنتیجه بر فرایند معدنی شدن کربن و آزاد عناصر غذایی به خاک داشته باشند.
کلمات کلیدی: نانومواد، معدنی شدن کربن، مواد آلی خاک، فراهمی عناصر غذایی گیاه، نیتروژن، فسفر، پتاسیم

