اثرکود نيتروژن و فاضلاب خام وتصفيه شده روی بيوماس و مقدارکربوهيدرات سورگوم شيرين (Sorghum bicolor (L.) Moench

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                     صفحه

فصل اول : مقدمه و بررسی منابع

• مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..1

• سورگوم…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..3

1-2-1 طبقه بندی علمی سورگوم ………………………………………………………………………………………………………6

1-2-2 طبقه بندی ژنتیکی سورگوم…………………………………………………………………………………………………….6

1-2-3 توصیف گیاه شناسی سورگوم…………………………………………………………………………………………………..6

1-2-4 انواع سورگوم……………………………………………………………………………………………………………………………..7

1-2-5 سورگوم شیرین…………………………………………………………………………………………………………………………7

1-2-6 موارد مصرف سورگوم………………………………………………………………………………………………………………..8

1-2-7 اهمیت اقتصادی سورگوم………………………………………………………………………………………………………….9

1-2-8 فیزیولوژی سورگوم…………………………………………………………………………………………………………………10

1-2-9 زمان کشت……………………………………………………………………………………………………………………………..11

1-2-10 زمان نگهداری ساقه پس از برداشت……………………………………………………………………………………11

1-2-11 میزان قند ساقه در اندام های مختلف سورگوم شیرین در مراحل مختلف رشد………………..12

1-3 کربوهیدرات ها…………………………………………………………………………………………………………………………………………….13

1-3-1 بیوسنتز ساکارز………………………………………………………………………………………………………………………14

1-3-2 ساکارز در گیاهان سه کربنه و چهار کربنه……………………………………………………………………………14

1-4- اهمیت نیتروژن برای گیاهان……………………………………………………………………………………………………………………15

1-4-1 نقش نیتروژن در رشد گیاه……………………………………………………………………………………………………16

1-4-2 اثر عناصر غذایی بر راندمان مصرف کود………………………………………………………………………………..18

عنوان                                                                                                                      صفحه

1-5 پساب یا فاضلاب………………………………………………………………………………………………………………………………………….19

1-5-1 پیشینه مصرف پساب ها و فاضلاب ها…………………………………………………………………………………..20

1-5-2 ویژگی پساب ها و فاضلاب ها………………………………………………………………………………………………..20

1-5-2-1 خصوصیات فیزیکی……………………………………………………………………………………………….20

1-5-2-2 خصوصیات شیمیایی و بیولوژیکی………………………………………………………………………..20

1-5-3 ترکیب فاضلاب……………………………………………………………………………………………………………………….21

1-5-4 انواع فاضلاب…………………………………………………………………………………………………………………………..21

1-5-5 کاربرد پساب در آبیاری و رعایت استاندارد های بین المللی…………………………………………………22

1-5-6 آبیاری گیاهان با پساب فاضلاب خانگی…………………………………………………………………………………22

1-5-7 آبیاری سورگوم با پساب فاضلاب…………………………………………………………………………………………..24

1-5-8 آبیاری با پساب و تأثیر آن بر خاک……………………………………………………………………………………….24

1-5-9 اثرات آبیاری با پساب بر عملکرد گیاه……………………………………………………………………………………25

1-6 فلزات سنگین………………………………………………………………………………………………………………………………………………25

1-6-1 تعریف و رده بندی………………………………………………………………………………………………………………….25

1-6-2 آرسنیک………………………………………………………………………………………………………………………………….26

1-6-3 جیوه……………………………………………………………………………………………………………………………………….26

1-6-4 سرب……………………………………………………………………………………………………………………………………….27

1-6-5 کادمیوم…………………………………………………………………………………………………………………………………..27

1-6-6 نیکل………………………………………………………………………………………………………………………………………..28

1-6-7 منابع فلزات سنگین در خاک…………………………………………………………………………………………………29

1-7 گیاه پالایی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..30

1-7-1 تاریخچه………………………………………………………………………………………………………………………………….31

عنوان                                                                                                                      صفحه

1-7-2 مزایا و معایب گیاه پالایی فلزات سنگین……………………………………………………………………………….32

1-7-3 گیاهان پالایش کننده…………………………………………………………………………………………………………….32

1-7-4 تیره های گیاهی و انباشت فلزات…………………………………………………………………………………………..33

1-7-5 کاربرد گیاهان بیش انباشتگر در گیاه پالایی…………………………………………………………………………33

1-7-6 مصرف تولیدات گیاه پالایی……………………………………………………………………………………………………34

1-7-7 آینده گیاه پالایی …………………………………………………………………………………………………………………..34

1-8 اهداف تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………………………………35

فصل دوم : مواد و روش­ها

2-1 عملیات مزرعه ای……………………………………………………………………………………………………………………………………….36

2-2 مراحل تصفیه فاضلاب…………………………………………………………………………………………………………………………………36

2-3 مراحل برداشت و اندازه گیری پارامتر های رشد………………………………………………………………………………………..38

2-4 انجام آزمایشات جهت بررسی فلزات سنگین……………………………………………………………………………………………..39

2-4-1 انجام آزمایشات جهت بررسی فلزات سنگین نمونه گیاهی…………………………………………………………….39

2-4-2 انجام آزمایشات جهت بررسی فلزات سنگین نمونه خاک……………………………………………………………….39

2-5 انجام آزمایشات جهت بررسی کلی فرم کل و مدفوعی………………………………………………………………………………40

2-5-1 انجام آزمایشات جهت بررسی کلی فرم های موجود در نمونه خاک و گیاه…………………………………..40

2-5-2 ساخت بافر فسفات…………………………………………………………………………………………………………………………..41

2-5-3 انجام آزمایش MPN یا روش تخمیر لوله ای…………………………………………………………………………………..41

2-5-3-1 آزمایش احتمالی………………………………………………………………………………………………………………..41

2-5-3-2 آزمایش تأییدی………………………………………………………………………………………………………………….42

2-5-3-3 آزمایش تکمیلی…………………………………………………………………………………………………………………43

عنوان                                                                                                                                      صفحه

2-5-4 رنگ آمیزی گرم……………………………………………………………………………………………………………………………….43

2-5-4-1 روش رنگ آمیزی گرم……………………………………………………………………………………………………….43

فصل سوم : نتایج

3-1 پارامتر های رشد گیاه…………………………………………………………………………………………………………………………………45

3-1-1 بیوماس……………………………………………………………………………………………………………………………………………..45

3-1-2 قطر ساقه………………………………………………………………………………………………………………………………………….47

3-1-3 ارتفاع ساقه……………………………………………………………………………………………………………………………………….50

3-1-4 درصد قند…………………………………………………………………………………………………………………………………………52

3-1-5 حجم شربت ساقه…………………………………………………………………………………………………………………………….55

3-1-6 اتانول…………………………………………………………………………………………………………………………………………………57

3-2 نتایج مربوط به مقادیر فلزات سنگین در خاک و گیاه……………………………………………………………………………….60

3-2-1 نتایج مربوط به مقادیر فلزات سنگین موجود درخاک قبل از کشت و حاک بعد از برداشت…………60

3-2-1-1 کادمیوم، سرب و نیکل………………………………………………………………………………………………………60

3-2-2 نتایج مربوط به مقادیر فلزات سنگین موجود در گیاه…………………………………………………………………….63

3-2-2-1 دانه……………………………………………………………………………………………………………………………………..63

3-2-2-2 ساقه……………………………………………………………………………………………………………………………………65

3-2-2-3 برگ…………………………………………………………………………………………………………………………………….67

3-3 نتایج مربوط به تعداد باکتری های کلی فرم کل موجود در گیاه سورگوم…………………………………………………69

3-3-1 نتایج مربوط به تعداد احتمالی کلی فرم کل در آزمایشMPN در گیاه سورگوم……………………………69

3-3-1-1 گیاهان ضدعفونی سطحی شده ………………………………………………………………………………………..69

3-3-1-2 گیاهان ضدعفونی سطحی نشده ………………………………………………………………………………………71

عنوان                                                                                                                      صفحه

3-3-2 نتایج مربوط به تعداد تأییدی کلی فرم مدفوعی در آزمایشMPN در گیاه سورگوم……………………..76

3-3-2-1 گیاهان ضدعفونی سطحی شده ………………………………………………………………………………………..76

3-3-2-2 گیاهان ضدعفونی سطحی شده ………………………………………………………………………………………..79

3-3-3 نتایج مربوط به مرحله تکمیلی آزمایشMPN کلی فرم در گیاه سورگوم………………………………………83

3-4 نتایج مربوط به تعداد باکتری های کلی فرم کل در خاک های کشت سورگوم………………………………………..84

3-4-1 نتایج مربوط به تعداد احتمالی کلی فرم کل در آزمایشMPN در خاک آزمایش………………………….84

3-4-2 نتایج مربوط به تعداد تأییدی کلی فرم مدفوعی در آزمایشMPN در خاک آزمایش……………………86

3-4-3 نتایج مربوط به مرحله تکمیلی آزمایشMPN در خاک آزمایش……………………………………………………87

فصل چهارم : بحث و نتیجه گیری

4-1 بررسی پارامتر های رشد در اثر تیمار های مختلف کود ازت…………………………………………………………………….89

4-2 بررسی پارامتر های رشد در اثر آبیاری با فاضلاب……………………………………………………………………………………..91

4-3 بررسی پارامتر های رشد در اثر همزمان کود اوره و فاضلاب…………………………………………………………………….91

4-4 میزان فلزات سنگین در خاک و قسمت های مختلف گیاه در اثر آبیاری با فاضلاب………………………………..92

4-4-1 غلظت کادمیوم در خاک و گیاه……………………………………………………………………………………………………….93

4-4-2 غلظت سرب در خاک و گیاه……………………………………………………………………………………………………………93

4-4-3 غلظت نیکل در خاک و گیاه……………………………………………………………………………………………………………94

4-5 بررسی میزان کلی فرم کل و مدفوعی در گیاه در اثر آبیاری با فاضلاب……………………………………………………96

4-6 پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..99

منابع و مآخذ…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….100

فهرست شکل­ها

 

عنوان                                                                                                                      صفحه

شکل 3-1 اثر کود اوره بر بیوماس سورگوم شیرین……………………………………………………………………………………………46

شکل 3 -2 اثرمتقابل کود اوره و کیفیت آب آبیاری بر بیوماس سورگوم شیرین……………………………………………..47

شکل 3-3 اثر کود اوره بر قطر ساقه سورگوم شیرین………………………………………………………………………………………..49

شکل 3 -4 اثرمتقابل کود اوره و کیفیت آب آبیاری بر قطر سورگوم شیرین………………………………………………….. 50

شکل 3-5 اثر کود اوره بر ارتفاع ساقه سورگوم شیرین……………………………………………………………………………………..51

شکل 3 -6 اثرمتقابل کود اوره و کیفیت آب آبیاری بر ارتفاع سورگوم شیرین…………………………………………………52

شکل 3-7 اثر کود اوره بر قند ساقه سورگوم شیرین…………………………………………………………………………………………54

شکل 3 -8 اثرمتقابل کود اوره و کیفیت آب آبیاری بر قند ساقه سورگوم شیرین……………………………………………55

شکل 3-9 اثر کود اوره بر حجم شربت ساقه سورگوم شیرین……………………………………………………………………………56

شکل 3 -10 اثرمتقابل کود اوره و کیفیت آب آبیاری بر حجم شربت سورگوم شیرین……………………………………57

شکل 3-11 اثر کود اوره براتانول ساقه سورگوم شیرین…………………………………………………………………………………….59

شکل 3 -12 اثرمتقابل کود اوره و کیفیت آب آبیاری بر اتانول ساقه سورگوم شیرین……………………………………..60

شکل 3 -13 مقایسه میانگین مقادیر فلزات سنگین  در خاک کشت گیاهان سورگوم تحت دو کیفیت آب آبیاری…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..62

شکل 3 -14 مقایسه میانگین مقادیر فلزات سنگین در قسمت دانه گیاهان سورگوم تحت دو کیفیت آب آبیاری…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..64

شکل 3 -15 مقایسه میانگین مقادیر فلزات سنگین  در قسمت ساقه گیاهان سورگوم تحت دو کیفیت آب آبیاری…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..66

شکل 3 -16 مقایسه میانگین مقادیر فلزات سنگین در قسمت برگ گیاهان سورگوم تحت دو کیفیت آب آبیاری…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..68

شکل 3 -17 مقايسه تعداد باکتری های کلی فرم کل در 100 ميلي ليتر نمونه هاي برگ، ساقه و دانه سورگوم شيرين تحت اثر دو کيفيت آب آبياري( وقتي که نمونه ها ضدعفوني سطحي شدند)……………………………………..71

عنوان                                                                                                                                      صفحه

شکل 3 -18 مقايسه تعداد باکتری های  کلی فرم کل در 100 ميلي ليتر نمونه هاي برگ، ساقه و دانه سورگوم شيرين تحت اثر دو کيفيت آب آبياري( وقتي که نمونه ها ضدعفوني سطحي نشدند)…………………………………….74

شکل 3 -19 مقايسه تعدادباکتری های کلی فرم کل در 100 ميلي ليتر نمونه هاي ساقه خشک شده و مغز ساقه سورگوم شيرين تحت اثر دو کيفيت آب آبياري………………………………………………………………………………………..76

شکل 3 -20 مقايسه تعداد باکتری های کلی فرم مدفوعی در 100 ميلي ليتر نمونه هاي برگ، ساقه و دانه سورگوم شيرين تحت اثر دو کيفيت آب آبياري( وقتي که نمونه ها ضدعفوني سطحي شدند)………………………..78

شکل 3 -21 مقايسه تعداد باکتری های کلی فرم مدفوعی در 100 ميلي ليتر نمونه هاي برگ، ساقه و دانه سورگوم شيرين تحت اثر دو کيفيت آب آبياري( وقتي که نمونه ها ضدعفوني سطحي نشدند)………………………81

شکل 3 -22 مقايسه تعداد باکتری های کلی فرم مدفوعی در 100 ميلي ليتر نمونه هاي ساقه خشک شده و مغز ساقه سورگوم شيرين تحت اثر دو کيفيت آب آبياري…………………………………………………………………………………83

شکل3-23 تصاویر مربوط به کلی فرم های موجود در ساقه خشک شده و برگ ضدعفونی نشده…………………..84

شکل3-24 تصویر مربوط به کلی فرم ها درنمونه های ساقه خشک شده و برگ ضدعفونی نشده…………………..84

شکل 3 -25 مقايسه مجموع تعداد باکتری های کلی فرم کل در 100 ميلي ليتر نمونه هاي خاک تحت اثر دو کيفيت آب آبياري……………………………………………………………………………………………………………………………………………….85

شکل 3 -26 مقايسه مجموع تعداد باکتری های کلی فرم مدفوعی در 100 ميلي ليتر نمونه هاي خاک تحت اثر دو کيفيت آب آبياري……………………………………………………………………………………………………………………………………..87

شکل3-27 تصاویر مربوط به کلی فرم های موجود در خاک آبیاری شده با فاضلاب خام و فاضلاب تصفیه شده………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………88

شکل3-28 تصویر مربوط به کلی فرم ها در نمونه های خاک آبیاری شده با فاضلاب……………………………………..88

فهرست جدول

 

عنوان                                                                                                                                      صفحه

جدول 1-1 مقایسه نیشکر، چغندرقند و سورگوم شیرین در ایران………………………………………………………………………2

جدول 1-2 میزان سطح زیرکشت و تولید سورگوم در برخی کشورهای جهان در سال 1998………………………….4

جدول 1-3 میزان سطح زیرکشت و تولید سورگوم در برخی استان های کشور در سال 1387………………………..5

جدول 1-4 رده بندی گیاه سورگوم………………………………………………………………………………………………………………………6

جدول 1-5 فراوانی جنس های باکتریایی شناسایی شده میان کلی فرم کل و مدفوعی از کاهو و اسفناج………23

جدول 1-6 طیف غلظت های خاک و راهنمای قانونی برای برخی فلزات سمی……………………………………………….30

جدول 1-7 عوامل مؤثر بر قابلیت دسترسی زیستی فلزات………………………………………………………………………………..33

جدول 2-1 خصوصیات کمی و کیفی خاک مورد استفاده در این آزمایش……………………………………………………….37

جدول 2-2 میانگین تعداد باکتری E.coli و pH در آب و پساب های استفاده شده در تیمارها………………………38

جدول 2-3 خصوصیات کیفی و کمی در سه نوع آب مورد استفاده در آبیاری…………………………………………………38

جدول 3-1 تجزيه واريانس بيوماس گياه……………………………………………………………………………………………………………45

جدول 3-2 مقايسه بيوماس سورگوم شيرين تحت اثردو كيفيت آب آبياري…………………………………………………….46

جدول 3-3 تجزيه واريانس قطر ساقه گياه…………………………………………………………………………………………………………48

جدول 3-4 مقايسه قطر ساقه سورگوم شيرين تحت اثر دو کيفيت آب آبياري………………………………………………..48

جدول 3-5 تجزيه واريانس ارتفاع ساقه گياه……………………………………………………………………………………………………..50

جدول 3-6 مقايسه ارتفاع ساقه سورگوم شيرين تحت اثر دو کيفيت آب آبياري……………………………………………..51

جدول 3-7 تجزيه واريانس درصد قند ساقه گياه………………………………………………………………………………………………53

جدول 3-8 مقايسه درصد قند ساقه سورگوم شيرين تحت اثر دو کيفيت آب آبياري……………………………………..53

جدول 3-9 تجزيه واريانس حجم شربت ساقه……………………………………………………………………………………………………55

جدول 3-10 مقايسه حجم شربت ساقه سورگوم شيرين تحت اثر دو کيفيت آب آبياري………………………………..56

عنوان                                                                                                                                      صفحه

جدول 3-11 تجزيه واريانس اتانول گیاه…………………………………………………………………………………………………………….58

جدول 3-12 مقايسه اتانول ساقه سورگوم شيرين تحت اثر دو کيفيت آب آبياري…………………………………………..58

جدول 3-13 تحليل واريانس کادميوم در خاک قبل از کشت و خاک بعد از برداشت سورگوم تحت دو کيفيت آبياري…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..61

جدول 3-14 تحليل واريانس سرب موجود در خاک قبل از کشت و خاک بعد از برداشت سورگوم تحت دو کيفيت آبياري………………………………………………………………………………………………………………………………………………………61

جدول 3-15 تحليل واريانس  نیکل موجود در خاک قبل از کشت و خاک بعد از برداشت سورگوم تحت دو کيفيت آبياري………………………………………………………………………………………………………………………………………………………62

جدول 3-16 تحليل واريانس میزان عنصر کادمیوم در دانه گیاه سورگوم تحت دو کیفیت آبیاری………………….63

جدول 3-17 تحليل واريانس ميزان عنصر سرب در دانه گیاه سورگوم تحت دو کیفیت آبیاری………………………63

جدول 3-18 تحليل واريانس ميزان عنصر نیکل در دانه گیاه سورگوم تحت دو کیفیت آبیاری………………………64

جدول 3-19 تحليل واريانس ميزان عنصر کادمیوم در ساقه گیاه سورگوم تحت دو کیفیت آبیاری………………..65

جدول 3-20 تحليل واريانس ميزان عنصر سرب در ساقه گیاه سورگوم تحت دو کیفیت آبیاری…………………….65

جدول 3-21 تحليل واريانس ميزان عنصر نیکل در ساقه گیاه سورگوم تحت دو کیفیت آبیاری…………………….66

جدول 3-22 تحليل واريانس ميزان عنصر کادمیوم در برگ گیاه سورگوم تحت دو کیفیت آبیاری………………..67

جدول 3-23 تحليل واريانس ميزان عنصر سرب در برگ گیاه سورگوم تحت دو کیفیت آبیاری…………………….67

جدول 3-24 تحليل واريانس ميزان عنصر نیکل در برگ گیاه سورگوم تحت دو کیفیت آبیاری……………………..68

جدول 3-25 تحليل واريانس ميزان باکتری های کلی فرم کل موجود در دانه گياه (همراه با ضدعفوني سطحي)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….69

جدول 3-26 تحليل واريانس ميزان باکتری های کلی فرم کل موجود در ساقه گياه (همراه با ضدعفوني سطحي)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….70

جدول 3-27 تحليل واريانس ميزان باکتری های کلی فرم کل موجود در برگ گياه (همراه با ضدعفوني سطحي)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….70

عنوان                                                                                                                                      صفحه

جدول 3-28 تحليل واريانس ميزان باکتری های کلی فرم کل موجود در برگ گياه (بدون ضدعفوني سطحي)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….72

جدول 3-29 تحليل واريانس ميزان باکتری های کلی فرم کل موجود در ساقه گياه (بدون ضدعفوني سطحي)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….72

جدول 3-30 تحليل واريانس ميزان باکتری های کلی فرم کل موجود در دانه گياه (بدون ضدعفوني سطحي)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….73

جدول 3-31 تحليل واريانس ميزان باکتری های کلی فرم کل موجود در ساقه گياه (خشک شده در آون)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..74

جدول 3-32 تحليل واريانس ميزان باکتری های کلی فرم کل موجود در مغز ساقه گیاهان…………………………..75

جدول 3-33 تحليل واريانس  ميزان کلی فرم مدفوعی موجود در دانه گياه (همراه با ضدعفوني سطحي)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….77

جدول 3-34 تحليل واريانس ميزان کلی فرم مدفوعی موجود در ساقه گياه (همراه با ضدعفوني سطحي)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….77

جدول 3-35 تحليل واريانس ميزان کلی فرم مدفوعی موجود در برگ گياه (همراه با ضدعفوني سطحي)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….78

جدول 3-36 تحليل واريانس ميزان کلی فرم مدفوعی موجود در دانه گياه (بدون ضدعفوني سطحي)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….79

جدول 3-37 تحليل واريانس ميزان کلی فرم مدفوعی موجود در ساقه گياه (بدون ضدعفوني سطحي)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….80

جدول 3-38 تحليل واريانس ميزان کلی فرم مدفوعی موجود در برگ گياه (بدون ضدعفوني سطحي)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….80

جدول 3-39 تحليل واريانس ميزان کلی فرم مدفوعی موجود در ساقه گياه (خشک شده در آون)……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..82

جدول 3-40 تحليل واريانس ميزان کلی فرم مدفوعی موجود در مغز ساقه گیاهان………………………………………..82

جدول 3-41 تحليل واريانس ميزان باکتری های کلی فرم کل در خاک بعد از برداشت و خاک قبل از کشت……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………85

جدول 3-42 تحليل واريانس ميزان باکتری های کلی فرم مدفوعی در خاک بعد از برداشت و خاک قبل از کشت……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………86