اثر برخی پساب‌های صنعتی خام و تصفیه شده بر تنفس و کربن توده زنده میکروبی خاک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده کشاورزی دانشگاه شهرکرد

چکیده

استفاده از پساب‌ها در اراضی کشاورزی می­تواند از طریق بهبود نسبی ویژگی­های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک به حفظ حاصل­خیزی آن کمک کند. در این مطالعه اثر پساب‌های صنعتی شامل کارخانه‌های ذوب آهن، فولاد مبارکه و پلی اکریل اصفهان به دو شکل تصفیه شده و تصفیه نشده بر تنفس میکروبی، کربن توده زنده میکروبی و ضریب متابولیکی خاک مورد ارزیابی قرار گرفت. یک نمونه خاک رس سیلتی با پساب‌های صنعتی تیمار شده و رطوبت آن در 70%  ظرفیت مزرعه‌ای تنظیم گردید. پس از یک دوره کوتاه پیش انکوباسیون، تیمارها در دمای 28 درجه سلسیوس به مدت 16 هفته نگه­داری شدند. تنفس میکروبی (میزان تولید CO2) به صورت هفتگی و به مدت 16 هفته و کربن توده زنده میکروبی به صورت ماهیانه و به مدت سه ماه اندازه­گیری شدند. مطابق نتایج حاصله اثر پساب‌های صنعتی بر تنفس میکروبی معنی­دار (001/0>P) شد در بین پساب‌های مختلف تنها پساب تصفیه نشده پلی اکریل سبب افزایش معنی­دار تنفس میکروبی تجمعی پس از 16 هفته انکوباسیون گردید، سایر پساب­ها سبب کاهش تنفس میکروبی تجمعی خاک شدند و یا اختلاف معنی­دار با خاک شاهد نداشتند. کربن توده زنده میکروبی طی ماه اول و دوم انکوباسیون افزایش یافت ولی در ماه سوم پساب‌های تصفیه نشده ذوب آهن و تصفیه شده و نشده فولاد مبارکه متوسط کربن توده زنده میکروبی را کاهش دادند. اثر آلودگی خاک با پساب‌های صنعتی بر ضریب متابولیکی (qCO2) خاک طی سه ماه انکوباسیون نیز معنی‌دار (001/0>P) بود. مصرف پساب در ماه اول و دوم انکوباسیون سبب کاهش ضریب متابولیکی خاک شد اما طی ماه سوم انکوباسیون پساب‌های تصفیه نشده ذوب آهن و تصفیه شده و نشده فولاد مبارکه این ضریب را افزایش دادند. به طور خلاصه، اگرچه پساب‌ها در مراحل اولیه انکوباسیون سبب افزایش تنفس میکروبی و کربن توده زنده میکروبی و کاهش ضریب متابولیکی شدند، اما پس از اتمام دوره انکوباسیون اغلب پساب‌ها تنفس میکروبی و کربن توده زنده میکروبی را کاهش و ضریب متابولیکی را افزایش دادند. شاید علت این تغییرات، کاهش میزان ترکیبات آلی قابل تجزیه موجود در پساب با گذشت زمان باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Influence of some Treated - and Untreated Industrial Wastewaters on Soil Microbial Respiration and Biomass Carbon

نویسندگان [English]

  • Z Nadi
  • F Raiesi
  • AR Hosseinpur
چکیده [English]

The use of waste water may help sustainable soil fertility via improving the physical, chemical and biological soil characteristics. The main purpose of this study was to determine the effect of industrial wastewaters from three factories, Esfahan Steel Company- Zobahan-, Esfahan Mobarakeh Steel Corporation- Foolad Mobarakeh- and Esfahan Polyacryl Company; in two forms (treated and untreated) on C mineralization, microbial biomass C and metabolic quotient (qCO2). The response of soil microbiological indices such as C mineralization, microbial biomass C and qCO2 to the applications of effluent wastewaters over 112 days of incubation period was evaluated under laboratory conditions. Results showed that the effect of industrial wastewaters on C mineralization was significant and the untreated wastewater from Polyacryl Company increased C mineralization significantly. Other wastewaters decreased C mineralization or did not have a significant effect. Microbial biomass C increased during the first and second month of the incubation period, but during the third month the untreated wastewater from Zobahan, treated and untreated wastewater from Foolad Mobarakeh decreased the amount of soil microbial biomass C. The effect of industrial wastewaters on qCO2 values was substantial and variable. There was a decrease in qCO2 during the first and second month of incubation period. The application of untreated wastewater from Zobahan, treated and untreated wastewaters from Foolad Mobarakeh increased qCO2 during the third month of soil incubation. Briefly, the utilization of wastewaters initially increased C mineralization, microbial biomass C and reduced qCO2, while at the end of the incubation time most wastewaters decreased C mineralization, microbial biomass C and increased qCO2. This might indicate that the labile organic matter contents in wastewaters were reduced and the concentrations of heavy metals in soil were increased during incubation period. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Calcareous soil
  • Industrial wastewaters
  • Microbial respiration
  • Microbial biomass carbon
  • Metabolic quotient
علی اصغر­زاد ن، 1376. میکروبیولوژی و بیوشیمی خاک، انتشارات دانشگاه تبریز.
حاج رسولی­ها ش، امینی ح، هودجی م و نجفی پ، 1385. زیست ردیابی آلودگی هوا و خاک در منطقه اصفهان. پژوهش در علوم کشاورزی، جلد دوم، شماره 2. صفحه­های 39 تا 54.
غازان شاهی ج، 1376. آنالیز خاک و گیاه (ترجمه)، انتشارات مترجم. تهران.
 منزوی م، 1373. فاضلاب شهری (جمع آوری فاضلاب) انتشارات دانشگاه تهران. جلد اول.
Anderson JPE, 1982. Soil respiration. Pp. 831-871. In: Page AL, Miller RH and Keeney DR (eds). Methods of Soil Analysis, Part 2: Chemical and Microbiological Properties, 2nd ed. American Society of Agronomy and Soil Science Society of America, Madison, WI.
Anderson TH, 2003. Microbial eco-physiological indicators to asses soil quality. Agriculture, Ecosystems and Environment 98: 285-293.
Banerjee MR, Burton DL and Depoe S, 1997. Impact of sewage sludge application on soil biological characteristics. Agriculture, Ecosystems and Environment 66: 241-249.
Bremmer JM and Mulvaney CS, 1982. Nitrogen total. Pp.595-624. In: In: Page AL, Miller RH and Keeney DR (eds). Methods of Soil Analysis, Part 2: Chemical and Microbiological Properties, 2nd ed. American Society of Agronomy and Soil Science Society of America, Madison, WI.
Chang AL, Page AL and Bingham FT, 1981. Chemical composition of wastewater sludge. Water Pollution Control Federation 53: 237-243.
 
Dai J, Becquer T, Rouiller JH, Reversat G, Bernhard-Reversat F and Lavelle P, 2004. Influence of heavy metals on C and N mineralisation and microbial biomass in Zn-, Pb-, Cu-, and Cd-contaminated soils.  Applied Soil Ecology 25: 99-109.
Dar GH, 1997. Impact of lead and sewage sludge on soil microbial biomass and carbon and nitrogen mineralization. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 58: 234-240.
Dilly O and Munch JC, 1996. Microbiol biomass content, basal respiration and enzyme activities during the course of decomposition of leaf litter in a black alder (Aluns Glutinosa (L). Gaertn.) forest. Soil Biology and Biochemistry 28: 1073-1081.
García-Gil JC, Plaza C, Senesi N, Brunetti G and Polo A, 2004. Effects of sewage sludge amendment on humic acids and microbiological properties of a semiarid Mediterranean soil. Biology and Fertility of Soils 39: 320-328.
Gee GW and Bauder JW, 1982. Particle-size analysis. Pp. 384-411. In: Klute A (ed). Methods of Soil Analyses. Part 1: Physical and Mineralogical Properties. 2nd ed. American Society of Agronomy and Soil Science Society of America, Madison, WI.
Jenkinson DS and Ladd JN, 1981. Microbial biomass in soil: measurement and turnover. Pp. 415-471. In: Paul EA, Ladd JN (eds) Soil Biochemistry, Volume 5, Marcel Dekker, New York.
Jimenez P, Ortiz O, Tarrason D, Ginovart M and Bonmati M, 2007. Effect of differently post-treated dewatered sewage sludge on β-glucosidase activity, microbial biomass carbon, basal respiration and carbohydrates contents of soils from limestone quarries. Biology and Fertility of Soils 44: 393-398.
Meli S, Porto M, Belligno A, Mazzatura A and Scopa A, 2002. Influence of irrigation with lagooned urban wastewater on chemical and microbiological soil parameters in a citrus orchard under Mediterranean condition. The Science of the Total Environment 285: 69-77.
Moscatteli MC, Di Tizio A, Marinari S and Grego S, 2007. Microbial indicators related to soil carbon in mediterranean land use systems. Soil and Tillage Research 97: 51-59.
Ndiaye EL, Sandeno JM, McGrath D and Dick RP, 2000. Integrative biological indicators for detecting change in soil quality. American Journal of Alternative Agriculture 15: 20-36.
Nelsons BW and Sommers LE, 1982. Total carbon, organic carbon, and organic matter. Pp. 539-579. In: Page AL, Miller RH and Keeney DR (eds). Methods of Soil Analysis, Part 2: Chemical and Microbiological Properties, 2nd ed. American Society of Agronomy and Soil Science Society of America, Madison, WI.
Olsen SR and Sommers LE 1982. Phosphorous. Pp. 403-427. In: Page AL, Miller RH and Keeney DR (eds). Methods of Soil Analysis, Part 2: Chemical and Microbiological Properties, 2nd ed. American Society of Agronomy and Soil Science Society of America, Madison, WI.
Qishlaqi A, Moore F and Forghani G, 2008. Impact of untreated wastewater irrigation on soil and crops in Shiraz suburban area, SW Iran. Environment Monitoring Assessment 141: 257-273.
Raubuch M and Joergensen RG, 2002. C and N mineralization in a coniferous forest soil: the contribution of the temporal variability of microbial biomass C and N. Soil Biology and Biochemistry 34: 841-849.
 
Rhoades, JD, 1982. Soluble salts. Pp. 167-169. In: Page AL, Miller RH and Keeney DR (eds), Methods of Soil Analysis, Part 2: Chemical and Microbiological Properties, 2nd ed. American Society of Agronomy and Soil Science Society of America, Madison, WI..
Selivanovskaya Syu, Latypova VZ, Kiyamova SN and Alimova FK, 2001. Use of microbial parameters to assess treatment methods of municipal sewage sludge applied to grey forest soils of Tatarstan. Agriculture, Ecosystems and Environment 86: 145-153.
Witter E and Kanal A, 1998. Characteristics of the soil microbial biomass in soils from a long-term field experiment with different levels of C input. Applied Soil Ecology 10: 37-49.
Zaman M, Matsushima M, Chang SX, Inubushi K, Nguyen L, Goto S, Kaneko F and Yoneyama T, 2004. Nitrogen mineralization, N2O production and soil microbiological properties as affected by long-term applications of sewage sludge composts. Biology and Fertility of Soils 40: 101-109.