الفهرس 
IntroductionOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 153 |  |  |
| | | from | 153 | | |
Abstract
من المتوقع أن يتسبب نقص المياه في ظل سيناريوهات تغير المناخ في معاناة حوالي 120 مليون شخص من نقص التغذية. لا يزال هناك قدر كبير من عدم اليقين فيما يتعلق بالتشجير على نطاق واسع مع الأخذ في الاعتبار توافر موارد مياه الري وكذلك الحواجز / العوامل التمكينية أمام تبني أصحاب الأرض لتغيير استخدام الأراضي. زاد الاستخدام الزراعي لموارد المياه العادمة المعالجة بسرعة (خاصة في المناطق القاحلة) بسبب نقص إمدادات المياه العذبة والاستغلال المفرط لها في التحضر والتصنيع.تدعم هذه الموارد المائية الثانوية النباتات ذات الإمدادات العالية من المغذيات والمواد العضوية ؛ ومع ذلك ، فإن محتوى PTEs المرتفع لا يزال يمثل تحديًا. من أجل وضع هذه الخلفية البحثية في سياقها ، فإن الأهداف الرئيسية لهذا التحقيق هي (1) دراسة الخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة الرملية الفقيرة المتأثرة بمزارع الغابات الخشبية ، (2) تقييم مخاطر السمية البيئية لتركيز PTEs الكلي في التربة وأجزاءها الجيوكيميائية. ، (3) تقييم قدرة التراكم المفرط لـ PTEs بواسطة مزارع غابات الأوكالبتوس ، و (4) دراسة التنوع البيولوجي للبكتيريا والفطريات القابلة للزراعة في التربة لفهم أدوارها المحتملة في التدوير الكيميائي الحيوي للمغذيات النباتية والكسح ضد التأثير السام للنبات من PTEs.النتائج التي تم الحصول عليها.5.1 تقييم جودة المياه.كانت قيم ملوحة الماء ودرجة الحموضة في الماء 2.13 ديسيبلز متر -1 و 7.43 ديسيبلز على التوالي. أشارت قيمة EC لمياه الري إلى درجة معتدلة من القيود على الاستخدام. ترجع قيمة الملوحة المرتفعة نسبيًا إلى التركيزات المرتفعة من الكاتيونات والأنيونات القابلة للذوبان Na+ ، Ca2 + و Mg2 + ، Cl- ، HCO3- و SO42- على وجه الخصوص). كان التأثير الخطير للصوديوم المعبر عنه بقيم Na ٪ و SAR و KR على التوالي 26.32٪ و 3.75 و 0.358. تشير قيمة معدل الامدمصاص للصوديوم هذه إلى درجة خفيفة إلى متوسطة من التقييد على الاستخدام بسبب سيطرة أيونات الصوديوم في الماء (%26 > ). كانت القيم المحسوبة لـ MAR و RSC و RSBC على التوالي 8.03 و -40.796 متر مكعب لتر -1 و -36.408 متر مكعب لتر-1. تعكس القيم السلبية المحسوبة لكل من RSC و RSBC غلبة أيونات Ca2 + و Mg2 + والإمكانية المنخفضة لتراكم كربونات الصوديوم في قطاع التربة. وفي الوقت نفسه ، كانت قيمة PS العالية للمياه (57.062 متر مكعب لتر-1) أعلى من الحدود المسموح بها للري نتيجة للتركيز العالي من الأيونات. أظهرت قيم COD و BOD (0.5 و 0.13 جم لتر -1 ، على التوالي) تركيزات أعلى من الحدود المسموح بها. تم تصنيف قيم تركيزات PTEs (mg L-1) على النحو التالي: Zn (9.86) ، V (4.92) ، Cu (4.423) ، Ni (4.09) ، As (3.97) ، Pb (1.96) ، Hg (1.66) ، B ( 1.31) و Cr (0.85) و Ba (0.60) و Mn (0.54) و Cd (0.10). كانت هذه القيم أعلى من الحدود المسموح بها من قبل منظمة الأغذية والزراعة في الماء:As (> 0.1 مجم لتر -1) ، بورون (0.7 مجم لتر-1) ، كادميوم (0.01 مجم لتر-1) ، كروم (> 0.1 مجم لتر -1) ، النحاس (> 0.2 مجم لتر -1) ، منغنيز (> 0.2 مجم لتر-1) ، نيكيل (> 0.2 مجم لتر-1) ، V(> 0.1 مجم لتر -1 ) ، الزنك (> 2.0 مجم لتر-1).5.2 التوصيف الفيزيوكيميائي للتربة.كانت التربة رملية القوام ، حيث كان حجم الكسر بين 0.25 و 0.50 مم هو السائد في جميع العينات المدروسة (31.4٪ في المتوسط). ومع ذلك ، أظهرت الجسيمات الدقيقة (<0.1 مم) أدنى القيم (2.41 ٪ كقيمة متوسطة) تؤكد انخفاض الطمي وكسر حجم الطين. كانت التربة قلوية بطبيعتها مع قيمة pH 8.03 في المتوسط.أظهرت ملوحة التربة تبايناً عالياً بين المواقع المدروسة بقيم 378 و 2555 و 871 و 710 S سم -1 للقيم الدنيا والقصوى والوسط والوسيط على التوالي.أظهرت كربونات الكالسيوم (CaCO3) تراكيز عالية وتراوحت بين 4.03 و 9.15٪ بمتوسط قيمة 5.33٪.بلغ متوسط تركيز الكربون العضوي في التربة 11.09 جم كجم -1 ، وتراوح بين 5.56 و 16.96 جم كجم -1. لم يتم الكشف عن الأنيونات القابلة للذوبان (CO32–). ومع ذلك ، أظهرت البيكربونات الذائبة (HCO3-) والكلوريد (Cl-) قيمًا عالية (متوسط القيم كان 3.84 و 10.29 س مول كجم -1 ، على التوالي).بلغ متوسط تركيزات الكالسيوم (Ca) والمغنيسيوم (Mg) والبوتاسيوم (K) 3.13 و 0.36 و 0.13 ٪ على التوالي. ومع ذلك ، كانت التركيزات القابلة للذوبان لهذه العناصر 10.50 و 4.87 و 7.54 س مول كجم -1 لـ Ca2 + و+ Mg2 و K+ على التوالي. تباينت التركيزات المتاحة من N و P و K بين العينات المدروسة: N ((9.09-95.45 مجم / كجم -1) ، P (11.92-44.09 مجم / كجم -1) و K ((52.40–396.58 مجم / كجم -1.5.3 تركيزات PTEs وتقييم مخاطر السمية البيئية الخاصة بهم.تباينت القيم المتوسطة لتركيز PTEs في الطبقة الجذرية للتربة (مجم / كجم) اختلافًا كبيرًا بين PTEs وتم تصنيفها على أنها Zn (222.1) و Mn (99.6) و V (93.9) و Cr (81.2) و Pb (74.6) و Cu (66.2) و Ba (33.1) و Ni (25.5) و B (15.6) و As (5.9) و Hg (4.1) و ( Cd (3.3 أشار رسم الخرائط الجغرافية المكانية لـ PTEs إلى مستويات مرتفعة من معظم PTEs في المواقع الجنوبية بالنسبة للمواقع الشمالية. أظهرت بعض هذه العناصر تركيزات أعلى من الحدود المسموح بها لمنظمة الصحة العالمية (WHO بما في ذلك الكادميوم (> 0.8 مجم كجم -1) ، النحاس (> 36 مجم / كجم -1) ، الزئبق (> 0.005 مجم / كجم -1) والزنك ( > 50 مجم / كجم -1). تم تقييم مخاطر السمية البيئية للـ PTEs في طبقة الجذور من تربة الغابات. 14-20. قيم Igeo المحسوبة لمعظم PTEs (As و Ba و Cr و Cu و Mn و Ni و Pb) المصنفة على أنها غير ملوثة (Igeo <1) أو ملوثة قليلاً (1 <Igeo <2) (الجدول S2 ، المعلومات الداعمة). وصلت قيم Igeo لبعض PTEs (Hg و Pb و V و Zn) بشكل معتدل إلى مستويات عالية التلوث في بعض المواقع (الجنوبية على وجه الخصوص). وفي الوقت نفسه ، وصل الكادميوم إلى مستويات شديدة التلوث في الجزء الجنوبي من الغابة. يشير عامل التخصيب (Ef) إلى التخصيب البسيط (1 <Ef <3) من Ba و B و Cr و Cu و Mn و Ni ، مما أظهر الحد الأدنى من مخاطر التلوث.أظهرت عوامل التلوث المفردة لـ Ba و Cr و Cu و Mn مستويات تخصيب دنيا (CF <2). وصلت العناصر الأخرى (B و Ni و Zn) إلى تخصيب معتدل (2≤ CF <5). ومع ذلك ، فقد وصلت العديد من العناصر ، بما في ذلك As و B و Cd و Hg و Pb و V و Zn إلى مستويات تخصيب كبيرة (5≤ CF <20). في أثناء،وصل عامل تلوث الكادميوم إلى نسبة تخصيب عالية جدًا (20 درجة مئوية <40). تفاوت مؤشر حمل التلوث (PLI) بين شديد التلوث (4 <PLI 5) إلى شديد التلوث (PLI> 5) مما يشير إلى التأثير التراكمي الخطير لـ PTEs. وبالمثل ، تفاوتت درجة التلوث بين درجة كبيرة (16 ≤ CD <32) إلى درجة عالية من التلوث (CD ≥ 32). يوضح الجدول S3 (المعلومات الداعمة) القيم المتوسطة لتركيز PTEs في الطبقة الجذرية من التربة ، بالنسبة للتربة الحرجية الأخرى التي تم الإبلاغ عنها في الدراسات السابقة.5.4. تجزئة PTEs. تم توزيع PTEs في الغالب في الجزء المتبقي (> 50٪): Cr %71.7 ، Cu 71.6% ،٪ Ba 69.2 ، V 58.8٪ ، As 57.7٪، Mn 56.1% وNi(51.8٪) والزنك (51.2٪). وفي الوقت نفسه ، تم توزيع الكادميوم والرصاص والبورون والزئبق في الغالب في الكسور غير المتبقية (جزء متحرك محتمل ؛ PMF = ∑ F1 – F5).بين PTEs ، أظهرت الأجزاء القابلة للذوبان في الماء والقابلة للتبديل قيم عالية من) As (20.7٪) ، Cd (17.2٪) و Hg (11.0٪. على العكس من ذلك ، أظهرت معظم PTEs ، Ba و B و Cr و Cu و Mn و Ni و Pb و V و Zn قيمًا منخفضة للكسور القابلة للذوبان في الماء والقابلة للتبديل (2.6-9.6٪). تراوح الجزء المرتبط بالكربونات بين 3.55 و 16.32٪. أظهرت بعض PTEs (مثل الكادميوم والزنك والنحاس) تقاربًا عاليًا للكربونات في التربة (16.3 و 10.8 و 10.6 ٪ على التوالي). ومع ذلك ، أظهرت العناصر الأخرى ميلًا منخفضًا للارتباط بالكربونات على سبيل المثال %Cr 3.6 ، ٪ B 5.3 ،وAs5.8٪ .اختلف الجزء المرتبط بالمادة العضوية بشكل كبير بين 2.41٪ و 18.59٪.5.5 تركيز العناصر الغذائية.تركيز الكربون في الأوراق (43.58٪ كمتوسط قيمة) كان أقل من القيمة المثلى المبلغ عنها (55.7٪). وبالمثل ، أظهر تركيز النيتروجين في الأوراق قيمًا أقل بالنسبة إلى المستويات النموذجية المبلغ عنها من النيتروجين في أنواع الأوكالبتوس.تطابق تركيز الفوسفور في الأوراق مع المستويات المثلى وبمتوسط 0.136٪. وفقًا للنسب المتكافئة الورقية (C: N: P) ، أظهرت C: N اختلافات ملحوظة بين المواقع المدروسة (32.05 و 65.41 و 44.29 للقيم الدنيا والقصوى والمتوسطة على التوالي). تراوحت نسبة C: P بين 201.66 و 422.52 بمتوسط قيمة 336.29. كان N: P في حدود 4.210.82 ومتوسط 7.99. النسبة العالمية C: N هي 1.2 مرة أعلى من القيمة المحسوبة لهذه الدراسة (52.9 مقابل 44.29) ؛ ومع ذلك ، فإن نسبة C: P قريبة من النسبة العالمية (315.9). تم الإبلاغ عن نسبة N: P العالمية على أنها 18.3 ، وهي أعلى بنحو 2.3 مرة من النتيجة التي تم الحصول عليها في هذه الدراسة.أثرت قيمة الملوحة العالية نسبيًا لمياه الري على سمية أيونية معينة بسبب تراكم الصوديوم في أنسجة النبات. تميل النباتات إلى الحفاظ على امتصاص K + و Ca2 + و Mg2 + ، واستغلال Na + للتكيف التناضحي وتقسيم Na + في الخلايا الورقية لتقليل إجهاد الملح. في هذا الصدد ، يبلغ متوسط نسب Na مع Ca و Mg و K على التوالي 0.13 و 1.03 و 0.60. كانت قيم الحد الأدنى والحد الأقصى والمتوسط لتركيز الكالسيوم في الأوراق 1.96 و 3.79 و 2.8٪ على التوالي. هذا المعدل المرتفع لتراكم الكالسيوم في الأوراق كان له دور مهم في تنظيم التوازن الأيوني للنباتات والحفاظ على امتصاص البوتاسيوم بواسطة أشجار الأوكالبتوس المروية بالمياه المالحة.تركيز البوتاسيوم في الأوراق كان أقل من الحدود المثلى وتراوح بين 0.33٪ و 0.98٪. على العكس من ذلك ، أظهرت تركيزات Mg و Na قيم عالية وبلغ متوسطها 0.38 و 0.34 ٪ على التوالي. في ضوء ذلك ، تم الإبلاغ عن أن عنصر Na و Mg كانا قادرين على أداء وظائف التنظيم التناضحي في أشجار الكينا لمواجهة نقص K.5.6 تركيز PTEs في أوراق الشجر.تم تحديد تركيزات PTEs في أوراق الشجر لإعطاء نظرة ثاقبة على النقل المحتمل لـ PTEs من التربة إلى الأجزاء الهوائية من النباتات (الجدول 3). تم تصنيف القيم المتوسطة لتركيز PTEs (مجم كجم -1) على النحو التالي: B (230.85) ، Mn (203.14) ، Zn (162.76) ، Cr (38.42) ، Ni (37.53) ، Ba (16.72) ، Cu (14.10) ، V (6.28) و Pb (4.25) و As (3.26) و Cd (1.32) و Hg (1.29). أظهرت تركيزات PTEs في أوراق الشجر قيمًا عالية أكبر من الحدود القصوى المسموح بها (مجم كجم -1) التي تم تبريرها من قبل منظمة الصحة العالمية / منظمة الأغذية والزراعة: على النحو (1.7) ، Cd (0.05-0.2) ، Cr (0.0.5) ) ، النحاس (5-30) ، النيكل (0.5) ، الرصاص (5-10) والزنك (27-150).تباينت قيم مؤشر التراكم الأحيائي بين PTEs ، حيث أظهرت B (5.15) و Ni (1.98) و Mn (1.62) و Cd (1.02) أعلى متوسط قيم تؤكد إمكاناتهم العالية لاستخراج النبات (الشكل 29). ومع ذلك ، عرضت PTEs الأخرى قيمًا أقل من 1.0 تؤكد إمكانات استخراج النبات الأقل نسبيًا لهذه العناصر. الأشجار الخشبية قادرة على تعديل ديناميكيات PTEs ، حيث يمكن للجذور العميقة أن تأخذ PTEs من طبقات التربة تحت السطحية لتتراكم في الأنسجة الخشبية للأشجار.5.7 ارتباط بيرسون وتحليل المكون الرئيسي.تم استخدام ارتباط بيرسون والأنيسول الخماسي الكلور لتقدير الارتباطات بين تركيزات PTEs في أوراق الشجر والخصائص الفيزيائية والكيميائية للتربة (الجدول 9 والشكلان 30 و 31). قد تقدم هذه الارتباطات نتائج مهمة قد تساعد في تحسين فهم تراكم PTEs في الغابات الخشبية المروية بموارد مياه الصرف الصحي المعاد تدويرها. أظهر محتوى الطمي والطين في التربة ارتباطًا سلبيًا قويًا مع النيكل (R2 = –0.770) كإشارة إلى قدرة الارتباط العالية للنيكل بواسطة معادن الطين (المونتموريلونيت على وجه الخصوص).أظهرت كربونات الكالسيوم (CaCO3) ارتباطات سلبية قوية مع الكادميوم والنحاس والزنك (R2 تراوحت بين -0.769 و -0.832) ؛ ومع ذلك ، فقد أظهر ارتباطًا إيجابيًا مع Cr (R2 = 0.752). أكد الارتباط السلبي بين كربونات الكالسيوم وتركيزات الكادميوم والنحاس والزنك في النبات التقارب العالي لهذه العناصر للارتباط مع كربونات الكالسيوم. تحتوي أيونات Cd2 + و Cu2 + و Zn2 + على أنصاف أقطار أيونية قريبة من أيونات Ca2 + ، والتي تفضل دمج هذه الأيونات في بلورات كربونات الكالسيوم CaCO3 من خلال التبادل الأيوني. أظهر الرقم الهيدروجيني للتربة ارتباطًا سلبيًا معتدلًا مع تركيز النحاس في النبات بقيمة) (R2 -0.573 مع انخفاض قابلية الذوبان للنحاس تحت قيم الأس الهيدروجيني العالية للتربة. ارتبط المركز الأوروبي للتربة إيجابياً بتركيز المنغنيز في الأوراق (R2 = 0.797)5.8 التوصيف البكتيري والفطري.كانت عائلة Trichocomaceae هي الأكثر وفرة بين الأصناف الفطرية. Trichocomaceae هي من بين الفطريات الفطرية الأكثر انتشارًا والتي ترتبط بالشبكة الميكروبية لتحلل المادة العضوية في التربة. بناءً على قيم الوفرة النسبية ، سادت 8 سلالات فطرية في المواقع المدروسة: Aspergillus flavus (0.185) ، Fusarium solani (0.125) ، Rhizoctonia solani (0.125) ، Cephalosporim sp. (0.15) ، Penicillium sp. (0.115)، Aspergillus niger (0.1)، Botrytis sp. (0.1) و Verticillium sp. (0.1). . كان العدد الكلي للبكتيريا CFU × 1093 حيث كانت Agrobacterium sp. كانت السلالة البكتيرية السائدة (الوفرة النسبية = 0.346). تم الإبلاغ عن بكتيريا مثبتة للنيتروجين من جنس Agrobacterium لقدرتها على إفراز الإنزيمات المحللة للنيتروجين المتضمنة في تحلل المخلفات العضوية في التربة. إلى جانب ذلك ، فإن أنواع Agrobacterium قادرة على إنتاج curdlan (عديدات السكاريد الخارجية غير القابلة للذوبان في الماء) كوقاية في ظل الجوع N في الظروف القاسية.