18233

15878

كارشناسي ارشد

علوم خاك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1401

چهارده، 94ص.: مصور، جدول، نمودار

1401/11/30

كتابنامه

كشاورزي

مهندسي كشاورزي

1401/12/02

2908563

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

The production and use of nanomaterials is a new field of science and technology that is increasingly developing. Due to the widespread use of nanoparticles in recent years, concerns about the possible release of nanoparticles and potential effects on living organisms have increased. The nanoparticles have entered the soil from different routes and affect the activity and diversity of the soil microbial community and plant performance. Ferrite nanoparticles, including nickel ferrite and magnetite nanoparticles, have recently received considerable attention due to their unique electrical, magnetic and optical properties. Ferrite nanoparticles are used in various fields such as targeted drug delivery, cell imaging, catalyst design for organic reactions, water and wastewater treatment, and agricultural activities. This research was conducted, in a completely randomized design, with the aim of investigating the effect of nickel ferrite and magnetite nanoparticles on wheat germination and seedling growth as well as some soil characteristics. In the seed germination test, nickel ferrite and magnetite nanoparticles were added to Petri dishes containing 25 wheat seeds at 7 nanoparticle concentration levels of zero, 20, 50, 100, 250, 500 and 1000 mg/L, in 3 replicates. In addition, nickel ferrite and magnetite nanoparticles in 7 concentration levels of 0, 20, 50, 100, 250, 500 and 1000 mg/kg were added to the soil of the pots under wheat cultivation in 3 replications. Before harvesting, the height and greenness of the plant were measured. After 40 days of the growth period, plants were harvested and oven-dried to measure the dry weight, iron and nickel concentration, and magnetic susceptibility of shoots and roots. Magnetic susceptibility, available iron and nickel concentrations, basal respiration, and microbial biomass carbon were also measured in the soil samples after the plant harvest. The results showed that low concentrations of the nanoparticles (20 mg/kg of nickel ferrite and 20-50 mg/kg of magnetite) had no effect on the seed germination percentage; however, the higher nanoparticle concentrations significantly decreased the percentages of seed germination. Moreover, seed germination significantly decreased by nanoparticle concentrations higher than 20 mg/kg and completely prevented by 500 and 1000 mg/kg of these nanoparticles. Increasing trends of plant shoot height and greenness index were measured at concentrations up to 250 mg/kg of nickel ferrite and 500 mg/kg of magnetite nanoparticles, but higher concentrations caused these parameters to be significantly decreased. In the presence of 50 mg/kg of nickel ferrite and 100 mg/kg of magnetite, the highest plant shoot and root dry weights were observed. The dry weight of shoots significantly reduced in nickel ferrite concentrations higher than 500 mg/kg. In addition, the dry weights of shoots and roots were significantly decreased by magnetite nanoparticles at concentration of 1000 mg/kg. Increased concentrations of nickel and iron in plant shoots and roots were observed with an increase i n the concentration of nickel ferrite and magnetite nanoparticles in the soil. In addition, by increasing the concentration of nickel ferrite and magnetite nanoparticles in soil, the available iron and nickel concentrations in soil, soil magnetic susceptibility, soil basic respiration, soil metabolic quotient increased, and soil microbial biomass carbon significantly decreased. Therefore, nickel ferrite and magnetite nanoparticles can affect the biological quality of the soil by affecting the microbial abundance and activity.

مهران شيرواني جوزداني

بنفشه خليلي , مهدي بازرگاني پور

حسين خادمي موغاري , حميدرضا عشقي زاده