農業科学と食品研究ジャーナル
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概要

家畜糞尿を添加した異なる土壌テクスチャにおけるヒ素の挙動

ムハンマド・アワイス・ピラチャ

ヒ素（As）の生物学的利用能を低下させることは、As汚染土壌における作物の成長、ならびに人間と動物の利用を向上させるための最も重要な要因の1つです。天然の施用は、As汚染土壌における固定化効果のため、植物によるAsの吸収を低下させる可能性があります。本研究では、4濃度のFYM（0、5、10、20%）と3濃度のAs（0、60、120 mg Kg-1）を3種類の異なる土壌（泥、表土、砂）に施用し、Asで不当に汚染された異なる土壌における植物によるAsの生物学的利用能、保持、吸収に対する自然改変としての農場肥料（FYM）の影響を調査し、異なる土壌におけるAsの懸念下でのヒマワリの成長に対するFYMの促進効果を評価しました。結果は、両 As レベルにおいて FYM を 20% に増やすと、質感の異なる 3 つの土壌のそれぞれで水溶媒 As 分割が大幅に減少することを明確に示しており、FYM なしの As 処理と比較して、2 つのレベルで粘土質土 (31.2-36.2%) で最も大きく、次いでローム質土 (29.98-35%)、砂質土 (22.78-26.1%) となった。As (%) の維持率は、さまざまな FYM レベル (最高は 20%) の増加とともに増加し、最も高い As レベルは地表 (96.83%) で最大、砂質の完成土 (64.21%) で最小を示した。植物のすべての部分 (根、シュート、葉、穀物) のヒ素濃度も、FYM を 20% に増やすと、FYM を施用しなかった植物と比較して、各完成土で両 As レベルで FYM を 20% 増やすと全体的に低下し、根 > 葉 > 茎 > 穀物の順であった。ヒ素汚染土壌に施用したFYMの固定化効果により、ヒ素レベルとFYMレベルの増加に伴い、すべての土壌でヒマワリの成長特性が向上しました。最終的に、FYMの増加により、ヒ素圧力下のすべての土壌で生物蓄積の計算値が減少しました。私たちの結果は、FYMの増加により、すべての土壌でヒ素がヒ素汚染土壌からうまく固定化されたことを明らかに示しました。

基礎 世界中で最も懸念される汚染物質であるヒ素 (As) は、植物、土壌、環境に極めて有害です。特に人や植物に対する潜在的な影響を減らすために、土壌や環境からヒ素を安全に除去する必要があります。したがって、ヒ素汚染物質から土壌を浄化するために、さまざまな物質、物理、および天然の方法が利用できます。これらのうち、植物抽出は、おそらく、超集積植物を使用して毒素を抽出する、地域に密着した経済的な方法です。ただし、As 汚染土壌への効果的な適用としての植物抽出は、いくつかの要素に依存しており、土壌中の As の生物学的利用能が最も重要です。したがって、汚染された土壌中の As の生物学的利用可能量を増やすために、キレート剤、天然源、特にリンのサプリメントの使用など、いくつかの変更が植物による As の吸収と生成を促進するために使用されています。この調査では、土壌中の起源、吸着・脱着反応、さまざまな仕上げ土壌およびさまざまな人工変化（リン鉱石および天然物質）下での植物利用能について紹介します。

土壌テクスチャの形成は、土壌中のヒ素（As）の挙動と植物の成長を制御するために重要である可能性があります。土壌中のAs分画と、ヒマワリ（Helianthus annuus L.）の成長、収量、生理学的特性に対するその重要な影響を決定するために、5つのAsレベル（0、50、100、150、および200 mg As kg⁻¹土壌）と3つの土壌テクスチャタイプ（砂質、ローム質、および粘土質）を含む2つの自由な同等試験が計画されました。NH4Cl抽出可能、NH4F抽出可能、NaOH抽出可能、H2SO4抽出可能、H2O2抽出可能、およびHNO3抽出可能な6つのAs区分が決定されました。平均では、NH4Cl抽出可能なAs（抽出された区分の中で最も植物利用可能）は総Asの48.9、19.8、および6.6%であったが、根の生物蓄積係数は、砂質、ローム質、および粘土質仕上げ土壌でそれぞれ1.9と9.5、1.8と4.4、および0.8と2.1の範囲であった。対照と比較して、200 mg As kg⁻¹では、砂質、ローム質、および粘土質仕上げ土壌でそれぞれ、マロンジアルデヒドが8.3、5.6、および6.0倍増加し、光合成速度が53.3、42.7、および38.0%減少し、痩果収量が90.0、87.1、および85.5%減少した。抗酸化タンパク質の活性は As 濃度の増加とともに増加し、最大の活性は 150 mg As kg⁻¹ で確認されました。この場合、砂質、ローム質、粘土質の土壌では、対照群と比較してカタラーゼの活性はそれぞれ 377.7、341.6、292.0%、ペルオキシダーゼは 788.5、758.6、737.0%、スーパーオキシドディスムターゼは 235.7、191.8、177.2% 高くなりました。

肥料リン酸塩が土壌からヒ素を脱着する能力は、特にヒ素 (As) でひどく汚染された採掘地の場合、まだ十分には発揮されていません。この研究では、さまざまな物理化学的特性を持ち、As で激しく劣化した 2 つの土壌を、リン酸三重肥料 (TSP) または NaNO3 を基礎電解質として使用した NH4H2PO4 のいずれかのさまざまな濃度のリン酸塩を含む溶液で平衡化しました。また、農学的手法を模倣するために、水中の TSP による処理も行いました。一般的に、P 濃度が高いほど As の放出量が多くなり、P の吸着量が減少しました。P 濃度に応じて、脱着した As は土壌 1 で 8 ～ 64.4 mg/kg、土壌 2 で 16.5 ～ 35.3 mg/kg の範囲で、Wenzel 連続抽出計画の最初の 2 つの部分全体で特徴付けられる、利用可能な可能性のある As の半分以上に相当します。ヒ素の脱着パターンは、主に活性炭酸塩、有機物、および鉄とアルミニウムの酸化物含有量によって左右され、2 つの土壌間で大きく異なります。P 薬剤の違いは必ずしも重要ではありませんが、NaNO3 の存在により、システムの脱着性能が向上しました。リンの吸着限界は 2 つの土壌で高かったものの、過剰な P の増殖により、調和システムで高い P 濃度がもたらされ、ろ過の危険性が示唆されました。