تاثير نانوذرات نيكل‌فريت و مگنتيت بر جوانه‌زني بذر، رشد گياهچه و برخي ويژگي‌هاي خاك ريزوسفري گندم

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

كشاورزي

كارشناسي ارشد

توليد و استفاده از نانومواد حوزه جديدي از علم و فناوري است كه به‌طور فزاينده درحال‌توسعه است. به دليل استفاده گسترده از نانوذرات در سالهاي اخير نگرانيها در مورد آزادسازي احتمالي و آثار بالقوه آن‌ها بر موجودات زنده افزايش‌يافته است. اين نانوذرات از مسيرهاي مختلف وارد خاك شده‌ و بر روي فعاليت و تنوع جامعه ميكروبي خاك و عملكرد گياه تأثير مي‌‌گذارند. در حال حاضر نانوذرات فريت به دليل تفاوت در خواص الكتريكي، مغناطيسي و اپتيكي بسيار موردتوجه قرارگرفته‌اند. نانوذرات نيكل‌فريت و مگنتيت از مهم‌ترين نانوذرات فريت به‌شمار مي‌آيند. نانوذرات فريت به دليل ويژگي‌هاي منحصربه‌فرد خود در حوزه‌ها نظير دارورساني هدفمند، تصويربرداري سلولي، طراحي كاتاليزور براي واكنش‌هاي آلي، تصفيه آب و پساب در فعاليتهاي كشاورزي كاربرد دارند. اين پژوهش در قالب طرح كاملاً تصادفي با هدف بررسي تأثيرات نانوذرات نيكل‌فريت و مگنتيت بر شاخص‌هاي جوانه‌زني و رشد گياهچه گندم و برخي ويژگي‌هاي خاك انجام گرفت. در آزمايش جوانه‌زني بذر، نانوذرات نيكل‌فريت و مگنتيت در 7 سطح غلظت صفر، 20، 50، 100، 250، 500 و 1000 ميلي‌‌گرم بر ليتر و در 3 تكرار به پتري ديش‌هاي حاوي 25 عدد بذر گندم افزوده و شاخص‌هاي جوانه‌زني بذور ارزيابي شد. همچنين نانوذرات نيكل‌فريت و مگنتيت در 7 سطح غلظت صفر، 20، 50، 100، 250، 500 و 1000 ميلي‌‌گرم بر كيلوگرم در 3 تكرار به خاك گلدان‌هاي تحت كشت گندم افزوده شد. قبل از برداشت، ارتفاع و شاخص سبزينگي گياه اندازه‌گيري شد. پس از 40 روز دوره رشد، نمونه‌هاي گياهي براي اندازه‌گيري وزن خشك شاخسار و ريشه، غلظت آهن و نيكل و پذيرفتاري مغناطيسي برداشت و توسط آون خشك شدند. در نمونه‌هاي خاك نيز پذيرفتاري مغناطيسي، غلظت آهن و نيكل قابل جذب، تنفس پايه و كربن زيست‌توده ميكروبي خاك اندازه‌گيري شدند. نتايج نشان داد كه غلظت‌هاي كم نانوذرات نيكل‌فريت و مگنتيت (20 ميلي‌گرم بر كيلوگرم نانوذرات نيكل‌فريت و 20 و 50 ميلي‌گرم بر كيلوگرم نانوذرات مگنتيت) تأثيري بر شاخص درصد جوانه‌زني بذر نداشتند اما در غلظت‌هاي بيشتر شاخص درصد جوانه‌زني بذر كاهش يافت. همچنين غلظت 20 ميلي‌گرم بر كيلوگرم نانوذرات نيكل‌فريت و مگنتيت نيز تأثيري بر شاخص‌هاي سرعت جوانه‌زني و متوسط زمان جوانه‌زني بذر نداشت، در حالي‌كه در غلظت‌هاي بيشتر از 20 ميلي‌گرم بر كيلوگرم اين نانوذرات، سرعت جوانه‌زني بذر كاهش يافت به‌طوري‌كه غلظت‌هاي 500 و 1000 ميلي‌گرم بر كيلوگرم اين نانوذرات مانع از جوانه‌زني بذر شدند. روند صعودي افزايش ارتفاع و شاخص سبزينگي گياهچه گندم در غلظت‌هاي كمتر از 250 ميلي‌گرم بر كيلوگرم نانوذرات نيكل‌فريت و 500 ميلي‌گرم بر كيلوگرم نانوذرات مگنتيت ديده شد، اما در غلظت‌هاي زيادتر سبب كاهش ارتفاع شاخساره و شاخص سبزينگي گياه شد. در غلظت‌هاي 50 ميلي‌گرم بر كيلوگرم نانوذرات نيكل‌فريت و 100 ميلي‌گرم بر كيلوگرم نانوذرات مگنتيت بيش‌ترين وزن خشك شاخسار و ريشه مشاهده شد در حالي‌كه وزن خشك شاخساره گياه در غلظت‌هاي بيشتر از500 ميلي‌گرم بر كيلوگرم نانوذرات نيكل‌فريت و وزن خشك شاخساره و ريشه گياه در غلظت 1000 ميلي‌گرم بر كيلوگرم نانوذرات مگنتيت به‌طور قابل توجهي كاهش يافت. افزايش غلظت نيكل و آهن در شاخساره و ريشه گياه با افزايش غلظت نانوذرات نيكل‌فريت و مگنتيت مشاهده شد. همچنين با افزايش غلظت نانوذرات نيكل‌فريت و مگنتيت غلظت آهن و نيكل قابل جذب در خاك، پذيرفتاري مغناطيسي خاك، تنفس پايه خاك، كسر متابوليكي خاك افزايش و كربن زيست‌توده ميكروبي خاك كاهش يافت. بنابراين نانوذرات نيكل‌فريت و مگنتيت مي‌توانند با اثر گذاشتن بر جمعيت ميكروبي بر كيفيت بيولوژيكي خاك مؤثر باشند. مقادير ED50 به‌دست‌آمده از نمودارهاي غلظت–پاسخ نشان داد شاخص‌هاي درصد جوانه‌زني بذر، سبزينگي برگ و كربن زيست‌توده ميكروبي خاك حساسيت بيشتري به سميت نانوذرات مگنتيت نسبت به نانوذرات نيكل‌فريت دارند، درحالي‌كه شاخص‌هاي سرعت جوانه‌زني، وزن خشك شاخساره، ارتفاع، تنفس پايه و كسر متابوليكي خاك حساسيت بيشتري به سميت نانوذرات نيكل‌فريت نسبت به نانوذرات مگنتيت دارد. همچنين مقادير ED50 نشان داد جمعيت ميكروبي خاك نسبت به رشد گياه گندم حساسيت بيش‌تري به اين دو نوع نانوذرات نشان دادند. به‌طوركلي ميتوان بيان كرد نانوذرات نيكل‌فريت و مگنتيت در غلظت‌هاي كم اثر كاهنده‌اي بر روي شاخص‌هاي گياهي و زيستي خاك ندارند اما در غلظت‌هاي زياد مي‌توانند سبب سميت در گياه و ريزجانداران خاك شوند. كلمات كليدي: نانومواد، نانوذرات آهن، نانوذرات مغناطيسي، سميت نانوذرات

218485

علوم خاك

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان