دراسة تأثير جسيمات أكسيد الزنك النانوية في التربة على نبات القمح والمجموعات الفطرية في محافظة ذي قار
| dc.contributor.author | مروه حسين علي | |
| dc.contributor.editor | أ.د احسان فليح حسن | |
| dc.date.accessioned | 2025-11-06T07:08:38Z | |
| dc.date.available | 2025-11-06T07:08:38Z | |
| dc.date.issued | 2025-10-27 | |
| dc.description.abstract | تهدف هذه الدراسة إلى تحديد مصير دقائق أوكسيد الزنك النانوية (ZnO-NPs) في التربة وتحديد سلوكها تحت ظروف بيئية مختلفة، من خلال تحليل تأثير العوامل البيئية، كما تهدف إلى تقييم التأثيرات السمية والتغيرات الفسيولوجية الناتجة عن تعرض نبات القمح (Triticum aestivum L.) لتراكيز مختلفة من ZnO-NPs، وتسعى كذلك إلى تحديد مدى استجابة فطريات التربة مثل A. niger وA. fumigatus وR. stolonifer لهذه الدقائق، وبذلك تهدف إلى فهم السلوك البيئي والديناميكية الحيوية لدقائق أوكسيد الزنك النانوية داخل النظام الزراعي العراقي وتقييم آثارها على مكونات البيئة الحية وغير الحية. أُجريت الدراسة في قرية عبادة التابعة لقضاء الفهود بمحافظة ذي قار – جنوب العراق، التي تمتاز بتربتها الطينية الرملية وظروفها المناخية الملائمة للزراعة الشتوية، وبدأت الزراعة بتاريخ 05/11/2024 وانتهت عند مرحلة امتلاء السنابل بالحبوب بتاريخ 05/03/2025. تميزت تربة موقع الدراسة بارتفاع محتواها من الرمل بنسبة 86.4% وانخفاض المادة العضوية إلى 0.72%، مع تفاعل قاعدي (pH = 8.12) وتوصيل كهربائي منخفض نسبيًا بلغ 1.25 ديسي سيمنز/سم. نُفذت التجربة بأربع معاملات تضمنت معاملة سيطرة وثلاث معاملات مضاف إليها دقائق أوكسيد الزنك النانوية (ZnO-NPs) بتراكيز 100، 200، و300 ملغم/كغم في سنادين سعة 5 كغم من التربة. أظهرت النتائج زيادة تراكم ZnO-NPs في التربة والنبات بارتفاع التراكيز المضافة، إذ بلغ أعلى تراكم في التربة 217.39 ملغم/كغم، وفي النبات الكامل 192.55 ملغم/كغم عند تركيز 300 ملغم/كغم، كما تبين أن الحبوب سجلت أعلى تراكم (211.47 ملغم/كغم). أظهرت النتائج أن التركيز المنخفض من دقائق أوكسيد الزنك النانوية (100 ملغم/كغم) حقق أفضل استجابة في نمو وإنتاجية نبات القمح، إذ سجل أعلى عدد من السنابل (52 سنبلة/نبات)، وأعلى وزن جاف للأوراق (0.0295 غم)، وأعلى وزن جاف كلي للنبات (0.2994 غم)، إضافة إلى أعلى محتوى من الكلوروفيل بلغ 1.23 مقارنة بمعاملة السيطرة. كما أظهرت الدراسة أن الخصائص البيئية من حرارة ورطوبة وهطول أمطار كان لها دور مؤثر في تنظيم التفاعلات بين ZnO-NPs والكائنات الحية الدقيقة في التربة، إذ تراوحت درجات الحرارة خلال فترة الدراسة بين 20 و26°م، وسجلت الرطوبة النسبية أعلى قيمة في الربيع بلغت (65%) وأدنى قيمة في الشتاء (45%)، بينما كانت كمية الأمطار محدودة للغاية، مما يعكس الطبيعة شبه الجافة للمنطقة، وهذه الظروف المناخية ساهمت في زيادة قابلية التربة لتأثرها بالدقائق النانوية خصوصًا مع انخفاض المادة العضوية وقلة قدرتها على الاحتفاظ بالرطوبة. بينت عمليات عزل وتشخيص الفطريات المتوطنة في التربة أن الفطريات الكيسية (Ascomycota) كانت الأكثر ظهورًا بنسبة بلغت 79.9%، متفوقة على الفطريات الزيجية (Zygomycota) والبازيدية (Basidiomycota) التي سجلت نسبًا أقل، ومن بين الأنواع الأكثر انتشارًا كانت Aspergillus fumigatus وAspergillus niger وRhizopus stolonifer. لقد بينت النتائج أن التراكيز العالية من ZnO-NPs أحدثت تغيرًا في توازن المجتمع الفطري، حيث تراجعت بعض الأنواع الحساسة مثل Alternaria alternata وFusarium solani في حين ازدادت سيادة الأنواع المقاومة، وكانت الفروق بين التراكيز عالية ومعنوية، مما يشير إلى أن استمرار تعرض التربة لمثل هذه الدقائق قد يؤدي إلى تدهور التنوع الحيوي الميكروبي. أوضحت النتائج الخاصة بقياس معدل قطر المستعمرات الفطرية بعد اليوم السابع من الحضن على الوسط الصلب (Potato Dextrose Agar) المضاف إليه أوكسيد الزنك النانوي بتراكيز مختلفة (Control، 100، 200، 300 ملغم) أن الفطريات الثلاثة المعزولة من التربة قيد الدراسة (Aspergillus niger، Aspergillus fumigatus، Rhizopus stolonifer) أظهرت قابلية واضحة على النمو في جميع المعاملات، إلا أن ذلك النمو تأثر بصورة متباينة باختلاف التركيز. ففي معاملة السيطرة (Control) بلغ قطر مستعمرة A.niger (8.1 سم) وA.fumigatus (8.0 سم) وR.stolonifer (8.5 سم)، وهو ما يعكس غياب أي تأثير مثبط في الوسط غير المعامل، وعند إضافة ZnO-NPs بتركيز 100 ملغم استمر النمو بدرجات متقاربة، إذ بلغت الأقطار 7.5، 8.7، و8.4 سم على التوالي للفطريات الثلاثة، وكانت الفروق غير معنوية مقارنة بالسيطرة، مما يشير إلى أن التركيز المنخفض لم يُظهر تأثيرًا معنويًا واضحًا على نمو المستعمرات، أما عند تركيز 200 ملغم فقد ظهرت فروق معنوية طفيفة بين الفطريات، حيث تراوحت الأقطار بين 7.8 سم لكل من A.niger وR.stolonifer، و8.2 سم لـA.fumigatus ، بينما في التركيز الأعلى (300 ملغم) انخفضت أقطار المستعمرات بصورة ملحوظة، إذ سجل الفطر A.niger (6.8 سم) و A.fumigatus (7.8 سم) وR.stolonifer (8.5 سم)، وكانت الفروق معنوية مقارنة مع السيطرة، ما يؤكد أن التراكيز العالية كان لها تأثير مثبط نسبيًا، مع بقاء R.stolonifer أكثر قدرة على تحمل هذا التركيز مقارنة ببقية الفطريات. أوضحت النتائج أن جميع الفطريات الثلاثة (Aspergillus niger، Aspergillus fumigatus، Rhizopus stolonifer) أبدت قدرة على النمو في الأوساط المختلفة، إلا أن استجابتها اختلفت باختلاف تراكيز أوكسيد الزنك النانوي (ZnO-NPs)، حيث سُجِّلت أعلى قيمة لقطر المستعمرة في معاملة السيطرة (8.5 سم) لدى R.stolonifer، تلاه A.niger (8.1 سم) وA.fumigatus (8.0 سم)، مما يدل على غياب التأثير المثبط في الوسط غير المعامل. كما أظهرت الفطريات استمرارًا جيدًا في النمو عند التركيز المنخفض (100 ملغم/لتر) دون فروق معنوية مقارنة بالسيطرة، بينما انخفض معدل النمو تدريجيًا مع زيادة التركيز، وسُجِّل أدنى قطر للمستعمرة عند تركيز 300 ملغم/لتر للفطر A.niger (6.8 سم)، وتشير هذه النتائج إلى أن R.stolonifer كان الأكثر تحمّلًا لتأثير ZnO-NPs، إذ احتفظ بأعلى معدل نمو حتى في التركيز المرتفع، وهو ما يشير إلى أن طبيعة المصدرين الكربوني والنتروجيني تمثل عاملًا حاسمًا في تحديد استجابة الفطريات لتأثير ZnO-NPs، إذ قد يساهم توفر مصادر غذائية ملائمة في تعزيز قابلية الفطريات على التكيف مع هذه الدقائق أو استغلالها في عمليات النمو. أظهرت النتائج باستخدام تقنية مطياف الأشعة تحت الحمراء (FTIR) قدرة الفطريات المعزولة من التربة المعاملة بدقائق أوكسيد الزنك النانوية على إحداث تغيرات واضحة عند مختلف التراكيز (100، 200، 300 ملغم) من أوكسيد الزنك النانوي، حيث بينت الأطياف وجود فروقات في شدة ومواضع القمم الامتصاصية تبعًا للتركيز والوسط المستخدم، كما تبين أن الفطريات كان لها دور في التأثير على دقائق أوكسيد الزنك من خلال إحداث تغير في قيم الأس الهيدروجيني في الوسط المعدني السائل المضاف له مصادر كاربونية ونيتروجينية مختلفة. This study aimed to determine the fate of zinc oxide nanoparticles (ZnO-NPs) in soil and to investigate their behavior under different environmental conditions by analyzing the influence of various ecological factors. It also sought to evaluate the toxic effects and physiological changes resulting from the exposure of wheat plants (Triticum aestivum L.) to different concentrations of ZnO-NPs, as well as to assess the response of soil fungi such as A. niger, A. fumigatus, and R. stolonifer to these nanoparticles. The overall objective was to understand the environmental behavior and biokinetic dynamics of ZnO-NPs within the Iraqi agricultural ecosystem and to evaluate their effects on both biotic and abiotic components of the environment. The study was conducted in Abada village, located in Al-Fuhud district, Thi-Qar Governorate, southern Iraq, characterized by sandy-clay soil and favorable climatic conditions for winter cultivation. Planting began on November 5, 2024, and ended at the grain-filling stage on March 5, 2025. The soil at the study site was found to have a high sand content (86.4%), low organic matter (0.72%), an alkaline reaction (pH = 8.12), and relatively low electrical conductivity (1.25 dS/cm). The experiment included four treatments: one control and three treatments with added ZnO-NPs at concentrations of 100, 200, and 300 mg/kg in 5 kg pots of soil. The results indicated that ZnO-NP accumulation in soil and plant tissues increased with the applied concentrations, reaching the highest accumulation of 217.39 mg/kg in soil and 192.55 mg/kg in the whole plant at 300 mg/kg, while the grains showed the highest accumulation of 211.47 mg/kg. The results revealed that the lowest concentration (100 mg/kg) of ZnO-NPs produced the most favorable response in wheat growth and yield, showing the highest number of spikes (52 spikes/plant), the highest dry weight of leaves (0.0295 g), and the greatest total plant dry weight (0.2994 g), in addition to the highest chlorophyll content (1.23) compared with the control. Environmental parameters such as temperature, humidity, and rainfall were found to significantly influence the interactions between ZnO-NPs and soil microorganisms. During the study period, temperatures ranged from 20 °C to 26 °C, relative humidity reached a maximum of 65% in spring and a minimum of 45% in winter, and rainfall was minimal, reflecting the semi-arid nature of the region. These climatic conditions increased the soil’s susceptibility to nanoparticle effects, especially due to the low organic matter and limited water retention capacity. Isolation and identification of soil fungi indicated that Ascomycota were the most prevalent (79.9%), surpassing Zygomycota and Basidiomycota, which appeared at lower frequencies. Among the most common species were Aspergillus fumigatus, Aspergillus niger, and Rhizopus stolonifer. The results demonstrated that higher concentrations of ZnO-NPs altered the balance of the fungal community, as sensitive species such as Alternaria alternata and Fusarium solani declined, while resistant species became dominant. The differences between treatments were significant, suggesting that prolonged soil exposure to such nanoparticles may lead to a decline in microbial biodiversity. Measurements of fungal colony diameters after seven days of incubation on solid Potato Dextrose Agar (PDA) medium supplemented with various ZnO-NP concentrations (Control, 100, 200, 300 mg) showed that all three fungal isolates (A. niger, A. fumigatus, R. stolonifer) were able to grow under all treatments, though their growth varied with concentration. In the control treatment, colony diameters reached 8.1 cm for A. niger, 8.0 cm for A. fumigatus, and 8.5 cm for R. stolonifer, indicating no inhibitory effect in untreated media. At 100 mg, growth remained similar, with diameters of 7.5, 8.7, and 8.4 cm respectively, showing no significant differences compared to the control. At 200 mg, slight differences appeared, with 7.8 cm for A. niger and R. stolonifer, and 8.2 cm for A. fumigatus. At the highest concentration (300 mg), colony diameters decreased noticeably to 6.8 cm for A. niger, 7.8 cm for A. fumigatus, and 8.5 cm for R. stolonifer, showing significant differences compared with the control. This indicates that higher concentrations had a partially inhibitory effect, with R. stolonifer showing greater tolerance than the other fungi. Overall, all three fungi (A. niger, A. fumigatus, R. stolonifer) demonstrated the ability to grow under different conditions, though their responses varied with ZnO-NP concentration. The highest colony diameter was recorded in the control treatment (8.5 cm) for R. stolonifer, followed by A. niger (8.1 cm) and A. fumigatus (8.0 cm), indicating no inhibition in untreated media. Fungal growth continued well at 100 mg/L without significant differences compared to the control, but decreased gradually with higher concentrations. The smallest colony diameter was observed at 300 mg/L for A. niger (6.8 cm). These results suggest that R. stolonifer exhibited the highest tolerance to ZnO-NPs, maintaining superior growth even at high concentrations. This indicates that the type of available carbon and nitrogen sources plays a crucial role in determining fungal response to ZnO-NPs, as adequate nutrient availability may enhance fungal adaptability and enable utilization of nanoparticles for growth processes. Using Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), it was observed that soil fungi isolated from ZnO-NP-treated soils caused clear spectral changes across different concentrations (100, 200, 300 mg). The FTIR spectra showed variations in intensity and position of absorption peaks depending on the concentration and medium used. The findings also revealed that the fungi influenced ZnO-NPs by altering the pH values in the mineral salt medium supplemented with different carbon and nitrogen sources. | |
| dc.identifier.uri | https://dspace.utq.edu.iq/handle/123456789/1079 | |
| dc.title | دراسة تأثير جسيمات أكسيد الزنك النانوية في التربة على نبات القمح والمجموعات الفطرية في محافظة ذي قار | |
| dc.title.alternative | Study of the effect of zinc oxide nanoparticles in soil on Triticum aestivum and fungal groups in Thi-Qar province A Thesis | |
| dc.type | text::thesis::master thesis | |
| oairecerif.author.affiliation | كلية التربية للعلوم الصرفة / ماجستير علوم حياة | |
| oairecerif.editor.affiliation | جامعة ذ ي قار / كلية التربية للعلوم الصرفة / قسم علوم الحياة |