ارزیابی اثر آلودگی وسایل نقلیه بر سلامت خاک، عملکرد و کیفیت زعفران (کروکوس ساتیووس ال.)

مطالعه حاضر از مارس ۲۰۱۸ تا فوریه ۲۰۱۹ به منظور ارزیابی “بررسی تأثیر آلودگی وسایل نقلیه بر سلامت خاک، محصول و کیفیت زعفران (Crocus sativus L.)” انجام شد. این مطالعه در دو منطقه کشت زعفران S1 و S2 به نام‌های گالندر و لت پورا انجام شد که هر منطقه شامل چهار مکان بود که بر اساس فاصله از جاده انتخاب شدند [مکان ۱ (L1): ۱۰-۲۰ متر، مکان ۲ (L2): ۲۱-۳۰ متر، مکان ۳ (L3): ۳۱-۴۰ متر و مکان ۴ (L4 به عنوان کنترل): ۱۰۰۰ متر]. نمونه‌برداری هدفمند از مارس ۲۰۱۸ تا فوریه ۲۰۱۹ انجام شد.

تجزیه و تحلیل پارامترهای مختلف کیفیت هوای محیطی، پارامترهای فیزیکوشیمیایی، جمعیت میکروبی، فعالیت آنزیمی و تجمع فلزات سنگین در نمونه‌های خاک و پارامترهای محصول و کیفیت محصول آزمایشی انجام شد.نتایج نشان داد که بالاترین میانگین کلی غلظت آلاینده‌های هوایی به ترتیب SO2 (۱۸.۰۲ میکروگرم بر متر مکعب)، NO2 (۴۳.۱۶ میکروگرم بر متر مکعب) و SPM (۲۸۶.۹۱ میکروگرم بر متر مکعب) در ایستگاه S1 ثبت شد، در حالی که کمترین مقادیر در کنترل S2 ثبت گردید (SO2: ۹.۲۴، NO2: ۱۲.۱۸ و SPM: ۱۰۴.۵۲ میکروگرم بر متر مکعب به ترتیب). در مورد فصول، زمستان بیشترین غلظت SO2، NO2 و SPM (۱۹.۸۰، ۳۸.۱۷ و ۲۵۵.۹۷ میکروگرم بر متر مکعب به ترتیب) را مشاهده کرد در حالی که پایین‌ترین مقادیر (SO2: ۶.۳۳، NO2: ۱۸.۲۰ و SPM: ۱۱۹.۱۳ میکروگرم بر متر مکعب به ترتیب) در فصل بهار مشاهده شد.

سطح بالای گرد و غبار ته‌نشین شونده (۱.۱۴ گرم بر متر مربع) در فصل پاییز ثبت شد و کمترین مقدار در فصل بهار (۰.۲۶ گرم بر متر مربع) گزارش گردید.خصوصیات فیزیکو-شیمیایی از جمله pH (6.67) و EC (0.086 dSm-1) در S1 (L1) در فصل تابستان کمترین مقادیر را داشتند در حالی که بالاترین مقادیر (pH: 7.19 و EC: 0.310 dSm-1) در فصل پاییز در S2 (L4) ثبت شد. کربن آلی (0.37 %)، N (136.3 mg/kg)، P (8.48 mg/kg)، K (60.26 mg/kg)، Ca (653.01 mg/kg) و Mg (153.97 mg/kg) نمونه‌های خاک در S1 (L1) در فصل بهار کمترین مقادیر را ثبت کردند، در حالی که بالاترین مقادیر OC (0.86 %)، N (232.3 mg/kg)، P (23.80 mg/kg)، K (108.78 mg/kg)، Ca (653.01 mg/kg) و Mg (08.78 mg/kg) در فصل تابستان در S2 (L4) ثبت شد. تعداد باکتری‌های زنده کل (32.66 cfu/g) در زمستان در S1 (L1) کمترین و مقدار حداکثری (94.66 cfu/g) در فصل تابستان در S2 (L4) گزارش شد.

در مورد قارچ های قابل زیست و کربن زیست توده میکروبی خاک، حداقل مقادیر (7.33 cfu/g و 82.93 μg/g) در زمستان در ایستگاه S1 (L1) ثبت شد و حداکثر مقادیر (50.00 cfu/g و 210.20 μg/g) در فصل تابستان در ایستگاه S2 (L4) به دست آمد. در مورد وضعیت فعالیت آنزیمی در خاک، S1 (L1) سطح های کاهش یافته ای از دی هیدروژناز (17.38μg TPF/g 24/h)، اوره آز (12.11μg NH4 N/g 2/h) و فسفاتاز (6.56 µgp-NP/g/h) را در زمستان گزارش داد در حالی که سطح های بالا (دی هیدروژناز: 41.71 17.38 µg TPF/g 24/h، اوره آز: 29.77 µg NH4 N/g 2/h و فسفاتاز: 19.75 µgp-NP/g/h) در فصل تابستان در ایستگاه S2 (L4) ثبت شد. آنالیز فلزات سنگین نشان داد که مقادیر Fe (92.53 ppm)، Zn (9.30 ppm)، Cu (2.15 ppm)، Ni (4.06 ppm)، Pb (6.28 ppm) و Cd (0.85 ppm) در سطح های بالا در تابستان در ایستگاه S1 (L1) وجود داشتند و مقادیر پایین تری (Fe: 16.93 ppm، Zn: 0.72 ppm، Cu: 0.81 ppm، Ni: 0.83 ppm، Pb: 0.29 ppm و Cd: 0.27 ppm) در ایستگاه S2 (L4) در فصل پاییز ثبت شد.

در مورد زعفران (Crocus sativus L.)، بالاترین مقادیر پارامترهای عملکرد یعنی، تعداد گل‌ها در هر plot (35.6)، طول گل (5.76 سانتی‌متر)، طول کلاله (3.16 سانتی‌متر)، طول پرچم (2.63 سانتی‌متر)، وزن تازه کل گیاه (16.57 گرم)، وزن خشک کل گیاه (5.49 گرم)، وزن تازه گل (0.49 گرم)، وزن خشک گل (0.087 گرم)، وزن تازه کلاله (0.05 گرم)، وزن خشک کلاله (0.008 گرم)، وزن تازه پرچم (0.040 گرم)، وزن خشک پرچم (00.0067 گرم)، وزن تازه پیاز در مرحله گلدهی (10.42 گرم)، وزن خشک پیاز در مرحله گلدهی (2.47 گرم)، وزن تازه پیاز در مرحله رویشی (10.39 گرم)، وزن خشک پیاز در مرحله رویشی (2.40 گرم) و عملکرد (3.22 کیلوگرم در هکتار) در S2 (L4) ثبت شد در حالی که، پایین‌ترین مقادیردر مورد زعفران (Crocus sativus L.)، بالاترین مقادیر پارامترهای عملکرد به شرح زیر است: تعداد گل‌ها در هر قطعه (۳۵.۶)، طول گل (۵.۷۶ سانتی‌متر)، طول کلاله (۳.۱۶ سانتی‌متر)، طول بادامک (۲.۶۳ سانتی‌متر)، وزن تر کل گیاه (۱۶.۵۷ گرم)، وزن خشک کل گیاه (۵.۴۹ گرم)، وزن تر گل (۰.۴۹ گرم)، وزن خشک گل (۰.۰۸۷ گرم)، وزن تر کلاله (۰.۰۵ گرم)، وزن خشک کلاله (۰.۰۰۸ گرم)، وزن تر بادامک (۰.۰۴۰ گرم)، وزن خشک بادامک (۰.۰۰۰۶۷ گرم)، وزن تر پیاز در مرحله گلدهی (۱۰.۴۲ گرم)، وزن خشک پیاز در مرحله گلدهی (۲.۴۷ گرم)، وزن تر پیاز در مرحله رویشی (۱۰.۳۹ گرم)، وزن خشک.

مقادیر توده زعفران در مرحله رویشی (۲.۴۰ گرم) و بازده (۳.۲۲ کیلوگرم در هکتار) در S2 (L4) ثبت شد در حالی که پایین‌ترین مقادیر تعداد گل‌ها در هر قطعه (۲۴.۶)، طول گل (۳.۶۳ سانتیمتر)، طول کلاله (۲.۱۶ سانتیمتر)، طول پرچم (۱.۹۱ سانتیمتر)، وزن تازه گیاه زعفران (۱۴.۳۲ گرم)، وزن خشک کل گیاه (۳.۲۹ گرم)، وزن تازه گل (۰.۲۸ گرم)، وزن خشک گل (۰.۰۶۳ گرم)، وزن تازه کلاله (۰.۰۳۳ گرم)، وزن خشک کلاله (۰.۰۰۷ گرم)، وزن تازه پرچم (۰.۰۲۴ گرم)، وزن خشک پرچم (۰.۰۵۰۴۳ گرم)، وزن تازه توده در مرحله گلدهی (۱۰.۱۶ گرم)، وزن خشک توده در مرحله گلدهی (۲.۲۰ گرم)، وزن تازه توده در مرحله رویشی (۱۰.۱۹ گرم)، وزن خشک توده در مرحله رویشی (۲.۴۰ گرم) و بازده (۱.۸۴ کیلوگرم در هکتار) در S1 (L1) ثبت شد. pH شستشوی برگ (مرحله گلدهی و رویشی) در S1 (L1) حداکثر (۸.۷۱ و ۸.۸۹) بود در حالی که مقادیر کمتری (۷.۲۶ و ۷.۷۷) در S2 (L4) گزارش شد.

مقادیر توده زعفران در مرحله رویشی (۲.۴۰ گرم) و بازده (۳.۲۲ کیلوگرم در هکتار) در S2 (L4) ثبت شد در حالی که پایین‌ترین مقادیر تعداد گل‌ها در هر قطعه (۲۴.۶)، طول گل (۳.۶۳ سانتیمتر)، طول کلاله (۲.۱۶ سانتیمتر)، طول پرچم (۱.۹۱ سانتیمتر)، وزن تازه گیاه زعفران (۱۴.۳۲ گرم)، وزن خشک کل گیاه (۳.۲۹ گرم)، وزن تازه گل (۰.۲۸ گرم)، وزن خشک گل (۰.۰۶۳ گرم)، وزن تازه کلاله (۰.۰۳۳ گرم)، وزن خشک کلاله (۰.۰۰۷ گرم)، وزن تازه پرچم (۰.۰۲۴ گرم)، وزن خشک پرچم (۰.۰۵۰۴۳ گرم)، وزن تازه توده در مرحله گلدهی (۱۰.۱۶ گرم)، وزن خشک توده در مرحله گلدهی (۲.۲۰ گرم)، وزن تازه توده در مرحله رویشی (۱۰.۱۹ گرم)، وزن خشک توده در مرحله رویشی (۲.۴۰ گرم) و بازده (۱.۸۴ کیلوگرم در هکتار) در S1 (L1) ثبت شد.

pH شستشوی برگ (مرحله گلدهی و رویشی) در S1 (L1) حداکثر (۸.۷۱ و ۸.۸۹) بود در حالی که مقادیر کمتری (۷.۲۶ و ۷.۷۷) در S2 (L4) گزارش شد.به طور مشابه، سطح‌های بالای pH عصاره برگ (مرحله گلدهی و رویشی) در S2 (L4) به ترتیب 7.36 و 7.17 ثبت شد و پایین‌ترین مقادیر (6.53 و 6.18) در S1 (L1) ثبت گردید. حداکثر وضعیت تغذیه‌ای محصول آزمایشی به ترتیب مربوط به N (2.15 %)، P (0.49 %)، K (1.68 %)، Ca (6.47 %) و Mg (2.95 %) در S2 (L4) به دست آمد، در حالی که حداقل مقادیر N (1.47 %)، P (0.18 %)، K (0.96 %)، Ca (3.44 %) و Mg (1.33 %) در S1 (L1) به دست آمد.

رنگدانه‌های فتوسنتزی به ترتیب کلروفیل a، کلروفیل b، کل کلروفیل و کاروتنوئیدها سطح‌های بالای خود را (0.52، 0.25، 0.78 و 0.32 میلی‌گرم بر گرم به ترتیب) در S2 (L4) نشان دادند و مقادیر کاهشی (0.21، 0.08، 0.29 و 0.11 میلی‌گرم بر گرم) در S1 (L1) مشاهده گردید.در مورد ویژگی‌های کیفی مربوط به محصول آزمایشی، سطوح بالاتری از کراسین (۹.۲۲٪)، کراکتین (۳.۹۵٪)، پیکروکروستین (۱.۱۳٪) و سافرانال (۰.۹۳٪) در S2 (L4) به‌دست آمد و سطوح کمتری از کراسین (۸.۵۲٪)، کراکتین (۲.۳۱٪)، پیکروکروستین (۰.۸۳٪) و سافرانال (۰.۶۱٪) در S1 (L1) ثبت شد.

در مورد محتوای پروتئین و کربوهیدرات، مقادیر بالاتری (۱۳.۳۴ و ۲۲.۵ میلی‌گرم بر گرم) در S2 (L4) و مقادیر کمتری (۸.۹۸ و ۱۶.۶ میلی‌گرم بر گرم) در S1 (L1) ثبت شد.متابولیت‌های ثانویه از قبیل آنتوسیانین و فنول‌ها در S1 (L1) در بیشترین مقدار (به ترتیب 9.82 و 65.92 میلی‌گرم بر گرم) و در S2 (L4) در کمترین مقدار (6.24 و 54.41 میلی‌گرم بر گرم) یافت شدند. آنالیز فلزات سنگین نشان داد که مقادیر Fe (152.20 ppm)، Zn (9.27 ppm)، Cu (7.09 ppm)، Ni (1.16 ppm)، Pb (0.61 ppm) و Cd (0.0089 ppm) در S1 (L1) در سطح بالایی قرار داشتند، در حالی که مقادیر پایین‌تری (Fe: 82.6 ppm، Zn: 3.54 ppm، Cu: 2.68 ppm، Ni: 0.92 ppm، Pb: 0.14 ppm و Cd: 0.0015 ppm) در S2 (L4) مشاهده شد.

“The present study was carried out from March, 2018 to February, 2019 to evaluate the, “Impact Assessment of Vehicular Pollution on Soil Health, Yield and Quality of Saffron (Crocus sativus L.)”. The study was conducted at two saffron growing sites S1 and S2 viz., Galandar and Lethpora with each site comprising four locations selected on the basis of distance from the road [Location 1 (L1): 10-20 m, Location 2 (L2): 21-30 m, Location 3 (L3): 31-40 m and Location 4 (L4 as Control): 1000m].

Purposive sampling was performed from March, 2018 to February, 2019. Analysis for various air quality parameters of ambient air, physico-chemical parameters, microbial population, enzymatic activity and heavy metal accumulation of soil samples and yield and quality parameters of experimental crop was carried out. The results revealed that highest overall mean values of air pollutants viz., SO2 (18.02 μg/m3 ), NO2 (43.16 μg/m3 ) and SPM (286.91 μg/m3 ) were recorded at S1 whereas, lowest was recorded at control of S2 (SO2: 9.24, NO2: 12.18 and SPM: 104.52 μg/m3 respectively).

Regarding seasons, winter observed the maximum concentration of SO2, NO2 and SPM (19.80, 38.17 and 255.97 μg/m3 respectively) whereas the lowest values (SO2: 6.33, NO2: 18.20 and SPM: 119.13μg/m3 respectively) were observed in spring season. Elevated levels of settleable dust (1.14 g/m2 ) was recorded during autumn season with lowest value reported during spring (0.26 g/m2 ) respectively. Physico-chemical attributes viz., pH (6.67) and EC (0.086 dSm-1) were found to be lowest at S1 (L1)during summer season whereas the highest values (pH: 7.19 and EC: 0.310 dSm-1) were recorded during autumn season at S2 (L4).

Organic carbon (0.37 %), N (136.3 mg/kg), P (8.48 mg/kg), K (60.26 mg/kg), Ca (653.01 mg/kg) and Mg (153.97 mg/kg) of soil samples were recorded lowest at S1 (L1) during spring season whereas, the highest values of OC ( 0.86 %), N ( 232.3 mg/kg), P ( 23.80 mg/kg), K (108.78 mg/kg), Ca ( 653.01 mg/kg) and Mg (08.78 mg/kg) were recorded during summer season at S2 (L4). Total viable bacteria (32.66 cfu/g) were found to be lowest in winter at S1 (L1) and maximal value (94.66 cfu/g) was reported during summer season at S2 (L4). In case of total viable fungi and soil microbial biomass carbon the minimum values (7.33 cfu/g and 82.93 μg/g) were recorded during winter at S1 (L1) and the maximum values (50.00 cfu/g and 210.20 μg/g) were acquired during summer season at S2 (L4).

Regarding the status of enzyme activity in soil S1 (L1) reported the depleted levels of dehydrogenase (17.38µg TPF/g 24/h), urease (12.11µg NH4 N/g 2/h) and phosphatase (6.56 µgp-NP/g/h) during winter while as elevated levels (dehydrogenase: 41.7117.38 µg TPF/g 24/h, urease: 29.77 µg NH4 N/g 2/h and phosphatase: 19.75 µgp-NP/g/h) were recorded during summer season at S2 (L4). Heavy metal analysis revealed that Fe (92.53 ppm), Zn (9.30 ppm), Cu (2.15 ppm), Ni (4.06 ppm), Pb (6.28 ppm) and Cd (0.85 ppm) were at elevated levels during summer at S1 (L1) with lower values (Fe: 16.93 ppm, Zn: 0.72 ppm, Cu: 0.81 ppm, Ni: 0.83 ppm, Pb: 0.29 ppm and Cd: 0.27 ppm) at S2 (L4) during autumn season. In case of saffron (Crocus sativus L.), the highest values of yield parameters viz., no.

of flowers per plot (35.6), flower length (5.76 cm), stigma length (3.16 cm), Stamen length (2.63 cm), fresh weight of whole plant (16.57 g), dry weight of whole plant (5.49 g), fresh weight of flower (0.49 g), dry weight of flower (0.087 g), fresh weight of stigma (0.05 g), dry weight of stigma (0.008 g), fresh weight of stamen (0.040 g), dry weight of stamen (00.0067 g), fresh wt. of corm during flowering stage (10.42 g), dry wt. of corm during flowering stage (2.47 g), fresh wt. of corm during vegetative stage (10.39 g), dry wt. of corm during vegetative stage (2.40 g) and yield (3.22 kg/ha) were recorded at S2 (L4) whereas, the lowest values of no.

of flowers per plot (24.6), flower length (3.63 cm), stigma length (2.16 cm), Stamen length (1.91 cm), fresh weight of saffron plant (14.32 g), dry weight of whole plant (3.29 g), fresh weight of flower (0.28 g), dry weight of flower (0.063 g), fresh weight of stigma (0.033 g), dry weight of stigma (0.007 g), fresh weight of stamen (0.024 g), dry weight of stamen (0.05043 g), ), fresh wt. of corm during flowering stage (10.16 g), dry wt. of corm during flowering stage (2.20 g), fresh wt. of corm during vegetative stage (10.19 g), dry wt. of corm during vegetative stage (2.40 g) and yield (1.84 kg/ha) were recorded at S1 (L1).

pH of leaf wash (flowering and vegetative stage) was maximum (8.71 and 8.89) at S1 (L1) while lower values (7.26 and 7.77) were reported at S2 (L4). Similarly elevated levels (7.36 and 7.17) of pH of leaf extract (flowering and vegetative stage) were recorded at S2 (L4) and lowest values (6.53 and 6.18) were recorded at S1 (L1). The maximum nutritional status of the experimental crop viz., N (2.15 %), P (0.49 %), K (1.68 %), Ca (6.47 %) and Mg (2.95 %) was obtained at S2 (L4) while the minimum values of N (1.47 % %), P (0.18 %), K (0.96 %), Ca (3.44 %) and Mg (1.33 %) were obtained at S1 (L1).

The photosynthetic pigments viz., chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll and carotenoids showed their elevated levels (0.52, 0.25, 0.78 and 0.32 mg/g respectively) at S2 (L4) and decreased values (0.21, 0.08, 0.29 and 0.11 mg/g) at S1 (L1). Regarding quality attributes pertaining to the experimental crop, increased levels of crocin(9.22 %), crocetin (3.95 %), picrocrocin (1.13 %) and safranal (0.93 %) were obtained at S2 (L4) and the decreased levels of crocin (8.52 %), crocetin (2.31 %), picrocrocin (0.83 %) and safranal (0.61 %) were obtained at S1 (L1). With regard to protein and carbohydrate content higher values (13.34 and 22.5 mg/g) were recorded at S2 (L4) and lower values (8.98 and 16.6 mg/g) at S1 (L1).

Secondary metabolites viz., anthocyanin and phenols were found to be maximum (9.82 and 65.92 mg/g respectively) at S1 (L1) and minimum (6.24 and 54.41 mg/g) at S2 (L4). Heavy metal analysis revealed that Fe (152.20 ppm), Zn (9.27 ppm), Cu (7.09 ppm), Ni (1.16 ppm), Pb (0.61 ppm), and Cd (0.0089 ppm) were at elevated levels along roadside at S1 (L1) with lower values (Fe: 82.6 ppm, Zn: 3.54 ppm, Cu: 2.68 ppm, Ni: 0.92 ppm, Pb: 0.14 ppm and Cd: 0.0015 ppm) at S2 (L4). “