مدل­سازی پاسخ گیاهان به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی باطله معدنی در معدن زغال سنگ کارمزد سوادکوه، استان مازندران

ناطق لشکری صنمی¹، جمشید قربانی ^1*، سید حسن زالی¹ و قربان وهاب­زاده²

¹ ایران، ساری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، دانشکده منابع طبیعی، گروه مرتعداری

² ایران، ساری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری دانشکده منابع طبیعی، گروه آبخیزداری

تاریخ دریافت: 04/02/1400          تاریخ پذیرش: 14/07/1400

چکیده

رویش گیاهان در محیط­های معدنکاری تحت تاثیر محدودیت­های ناشی از خصوصیات باطله­ها است. شناسایی دامنه پاسخ گونه­های گیاهی به این خصوصیات در احیاء پوشش گیاهی این مناطق اهمیت دارد. در این تحقیق، دامنه بوم­شناختی گونه­های Artemisia scoparia، Artemisia absinthium، Capparis spinosa و Bassia prostrata  به خصوصیات باطله مورد ارزیابی قرار گرفت. این گیاهان به طور طبیعی روی باطله­های زغال­سنگ در معادن کارمزد شهرستان سوادکوه در استان مازندران مستقر شده­اند. داده­های مربوط به فراوانی این گیاهان و خصوصیات باطله (تا عمق 20 سانتی_­­متر) از 138 پلات جمع­آوری شد. از مدل HOF برای تعیین پاسخ گیاهان استفاده شد. نتایج نشان داد برای بافت باطله گونه­های A. scoparia و A. absinthium در مقادیر زیادتر رس و سیلت دارای بهینه بودند اما C. spinosa و ­ B. prostrata پهنای آشیان بوم­شناختی گسترده­تری با افزایش میزان شن داشتند. همه گونه­ها در مقادیر کم رطوبت موجود در باطله دارای بهینه بودند. در گرادیان هدایت الکتریکی گونه B. prostrata دارای آشیان اکولوژیک متمایزی از سایر گونه­ها بوده است. گونه­های A. scoparia، C. spinosa و B. prostrata در شرایط اسیدی باطله همپوشانی آشیان بوم­شناختی بیشتری داشتند، هرچند C. spinosa بردبارترین گونه به این شرایط بود. گونه A. scoparia در دامنه گسترده­ای از مقادیر ازت، فسفر و ماده آلی دارای بهینه بوده است. پاسخ مثبت به فلزات سنگین برای گونه A. scoparia مشاهده شد که برای مس و نیکل از مدل مسطح (III) و برای سرب و روی از مدل دو نمایی (VII) پیروی داشت. پاسخ گونه­ها به خصوصیات باطله از مدل­های مختلفی پیروی کرده که مدل تک نمایی IV و دو نمایی VII بیشتر بوده است.

واژه­های کلیدی: منحنی پاسخ، مدل HOF، آشیان بوم­شناختی، باطله معدنی

* نویسنده مسئول، تلفن: 09111568372 ، پست الکترونیکی: j.ghorbani@sanru.ac.ir

مقدمه

فرآیند صنعتی شدن، افزایش استخراج و بهره­برداری مواد معدنی از ذخایر طبیعی موجود در سراسر دنیا را موجب شده است (33). به جا ماندن حجم زیاد باطله­های معدنی از مهمترین اثرات منفی معدنکاری بر محیط زیست است (37). باطله­های معدنی به دلیل طیف وسیعی از محدودیت­های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی مثل تغییر بافت، کمبود رطوبت، ظرفیت پایین تبادل کاتیونی، کمبود مواد غذایی و تجمع زیاد فلزات سنگین، مانع از جوانه­زنی بذر، استقرار گیاهچه و رشد گیاهان می­شوند (42). تعدادی از گونه­های گیاهی با دامنه بوم­شناختی خاص، توانایی استقرار در محیط­های معدنی را دارند (19). این گیاهان پاسخ­های متفاوتی را برای بقا در این مناطق نشان می­دهند. برخی گیاهان با داشتن ویژگی­هایی مثل قابلیت استقرار آسان، سیستم ریشه­ای عمیق، ظرفیت تثبیت نیتروژن، تحمل شرایط فیزیکی و شیمیایی نامطلوب و توانایی رقابت خود را با محیط معدنی سازگار می­کنند (32). واکنش گیاهان به حضور فلزات در خاک را می­توان به سه رفتار کاملا متفاوت نسبت داد. در گونه­های شاخص (Indicator) تجمع فلز در گیاه با افزایش غلظت فلز در باطله یا خاک افزایش می­یابد. گونه­های گیاهی انباشت­گر (Accumulator) از نظر فیزیولوژیکی قادر به جذب فعال فلزات هستند اما گونه­های اجتناب­کننده (Excluder) فرآیند جذب و انتقال فلزات را از ریشه به ساقه محدود می­کنند (41).

از نظر مدیریتی و بوم­شناختی، مطالعه عکس­العمل گونه­های گیاهی در طول گرادیان­های محیطی حائز اهمیت است. بنابراین شناخت گیاهانی که به­طور خودبه­خودی در محیط­های تخریب یافته معدنی حضور می­یابند، در درک سازگاری آنها با چنین محیط­هایی بسیار ارزشمند است (16). آگاهی از این روابط می­تواند برای انتخاب گونه­های گیاهی مناسب در احیای پوشش گیاهی در اراضی معدنی مورد استفاده قرار گیرد (24). برای درک و پیش­بینی ارتباطات بین گونه و عوامل محیطی آنها، مدل­های ریاضی در بوم­شناسی استفاده می­شوند (18). قابلیت پاسخگویی گونه­ها به پارامترهای محیطی می­تواند به وسیله مدل­های آماری منطبق با حضور گونه­ها در طول گرادیان­های محیطی توصیف شود (39). روش­های مختلفی برای مدلسازی انواع مختلف منحنی­های پاسخ گونه­ای وجود دارد. مدل­های HOF (Huisman-Olff-Fresco) امکان مجموعه محدودی از شکل­های پاسخ شامل همنوا، ثابت، متقارن و منحنی­های پاسخ با چولگی را فراهم می­آورد (27). با این مدل می­توان به تفسیر بوم­شناختی پاسخ گونه­های گیاهی پرداخت (35).

زغال­سنگ از منابع تجدیدناپذیر است که در بیشتر قاره­های

دنیا وجود دارد. آمریکا، روسیه، چین، هند و استرالیا بیشترین مقدار زغال­سنگ را تولید می­کنند (20). هر چند که زغال­سنگ نقش مهمی در اقتصاد انرژی دنیا دارد اما آلودگی فراوانی ایجاد می­کند (14). ایران از نظر میزان ذخایر زغال­سنگ در رتبه 30 جهان قرار دارد و رسوبات زغال­دار ایران در دو حوضه زغالی البرز و ایران مرکزی گسترش دارند (11). استخراج و آماده­سازی زغال­سنگ تولید حجم زیادی از باطله می­کند که هم منبع مهم آلودگی است و هم از زیبایی طبیعت می­کاهد (42). بنابراین احیاء پوشش گیاهی در این محیط­های معدنی اهمیت دارد. با توجه به شرایط آب و هوایی ممکن است بخشی از احیاء پوشش گیاهی به طور طبیعی صورت گیرد که شواهدی از این احیاء خودبخودی در باطله­های زغال­سنگ رها شده در استان مازندران مشاهده شد (1، 8 و 13). برای استفاده از گیاهان بومی در احیاء باطله­های معدنی نیاز است تا بوم­شناسی این گیاهان در پاسخ به شرایط سخت محیطی در این مناطق مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق به پاسخ چند گیاه بوته­ای به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی باطله زغال­سنگ پرداخته شده است. این گیاهان در باطله­های معدنی زغال­سنگ در منطقه البرز مرکزی در استان مازندران استقرار و رشد خوبی داشته­اند (9). در این تحقیق هدف این است تا مدل پاسخ هر گونه به خصوصیات مختلف باطله و بهینه بوم­شناختی آنها تعیین شود. همچنین برای هر خصوصیت باطله، رفتار گونه­های گیاهی مورد مقایسه قرار گیرد.

مواد و روشها

منطقه مورد مطالعه: معادن زغال­سنگ منطقه کارمزد واقع در شهرستان سوادکوه استان مازندران از قدیمی­ترین مناطق تولید کننده زغال­سنگ در حوضه زغالی البرز مرکزی به حساب می­آید. شروع فعالیت معادن زغال­سنگ در این منطقه از سال 1350 و به صورت زیرزمینی بوده است. از نظر جغرافیایی، این معادن در 48 کیلومتری جنوب شهرستان قائم­شهر و در فاصله­ی 25 کیلومتری آلاشت و بین طول­های جغرافیایی ˝38 ΄57 ˚52 تا ˝12 ΄58 ˚52 شرقی و عرض­های جغرافیایی ˝57 ΄05 ˚36 تا ́˝53 ΄06 ˚36 شمالی واقع شده است (8). ارتفاع منطقه مورد مطالعه حدود 700 تا 900 متر از سطح دریا بوده و میانگین دمای سالانه در منطقه 9/10 درجه سانتی­گراد و میانگین بارندگی سالانه 5/536 میلی­متر است (داده­های  ایستگاه هواشناسی آلاشت). گرم­ترین و سردترین ماه­های سال به ماه های مرداد و دی اختصاص داشته و بر اساس طبقه­بندی آمبرژه، منطقه در اقلیم مرطوب سرد قرار می­گیرد (8). از نظر زمین­شناسی این مناطق در سری میانی کارمزد با سن لیاس قرار دارند که شامل تناوبی از ماسه­سنگ­های درشت دانه، کنگلومرای ریزدانه، ماسه­سنگ­های ریزدانه خاکستری همراه با لایه­های شیل و آرژیلیت است (7).

روش نمونه­گیری: تعداد سه انباشت باطله زغال­سنگ به مساحت حدود 6 هکتار که در مجاورت هم بوده و نسبت به یکدیگر اختلافی از نظر ارتفاع و جهت جغرافیایی نداشتند انتخاب شدند. سن رهاسازی این باطله­ها در منطقه متفاوت است. برای نمونه­گیری پوشش گیاهی با توجه به وسعت هر انباشت، ترانسکت­هایی مستقر شدند. به این ترتیب که در باطله بزرگتر تعداد چهار و در باطله­های کوچکتر تعداد دو ترانسکت در نظر گرفته شدند. بر روی هر ترانسکت با فاصله منظم پلات­های 1 متر مربعی مستقر شدند. در مجموع تعداد 138 پلات در امتداد ترانسکت­ها به صورت تصادفی – منظم برداشت شد. در هر یک از پلات­ها حضور و عدم حضور گونه گیاهی بهمراه درصد تاج پوشش ثبت شد. از بین آنها گونه­های بوته­ای شامل Artemisia scoparia Waldst. & Kit (Ar sc)، (Ar ab) Artemisia absinthium L.، L. (Ca sp) Capparis spinosa و(L.) Schrad. (Ba pr) Bassia prostrata (L.) A.J.Scott که فراوانی بیشتری داشتند انتخاب شدند. نمونه­های باطله نیز با استفاده از آگر از عمق صفر تا 20 سانتی­متر در پلات­ها برداشت شدند. پس از انتقال به آزمایشگاه، نمونه­ها در هوا خشک شده و پس از کوبیده شدن در هاون، در نهایت از الک 2 میلی­متری عبور داده شدند. انتخاب پارامترهای مورد اندازه­گیری با توجه به اهمیت آنها در شکل­گیری و استقرار گیاهان در مناطق معدنی بوده است (9، 20، 40 و 42). در بررسی خصوصیات باطله، بافت به روش هیدرومتری، اسیدیته (pH) با دستگاه pH متر، قابلیت هدایت الکتریکی (EC) با هدایت­سنج الکتریکی بر حسب دسی زیمنس بر متر، کربن آلی (OC) با روش والکی بلاک، نیتروژن کل با روش کجلدال و فسفر قابل جذب به روش اولسن (اسپکتوفتومتر) اندازه­گیری شدند. فلزات سنگین با روش پرتو ایکس فلوئورسانس (XRF) فیلیپس مدل PW 1480 در شرکت کانساران بینالود تعیین شد.

تجزیه و تحلیل داده­ها: از داده­های درصد تاج پوشش گیاهان و داده­های پارامترهای باطله، برای بدست آوردن شکل منحنی پاسخ گونه­های گیاهی استفاده شد. بمنظور برازش هر یک از مدل­های HOF و تعیین مقدار بهینه و دامنه بوم­شناختی گونه از بسته eHOF نسخه 1.8 در نرم افزار  Rنسخه 3.5.3 استفاده شد (28). تابع HOF دارای 7 مدل بوده و انواع متفاوت منحنی پاسخ گونه­ای شامل ثابت (مدل I)، یکنواخت (مدل II)، مسطح (مدل III)، تک­نمایی متقارن و نامتقارن (مدل IV و V) و دونمایی متقارن و نامتقارن (مدل VI و VII) را نشان می­دهد (28). برای انتخاب بهترین مدل در برازش منحنی پاسخ گونه­های مورد مطالعه، به کمترین مقدار معیار اطلاعاتی آکائیک (AIC) استناد شد.

نتایج

بافت و رطوبت: با توجه به مقادیر آکائیک، گونه­ A. absinthium و A. scoparia نسبت به متغیر درصد رس رفتار دو­نمایی مدل VII داشتند (جدول 1 و شکل 1). مقادیر بهینه 73/23 و 62/3 درصد برای A. absinthium و 24/34 و 62/3 درصد برای A. scoparia است (شکل 1). گونه­های C. spinosa با مقدار بهینه 90/11 درصد و B. prostrata با مقدار بهینه 24/98-34/14 درصد در پاسخ به درصد رس بترتیب رفتار تک نمایی نامتقارن و آستانه­ای را نشان دادند. دامنه اکولوژیک گونه­های A. absinthium و A. scoparia نسبت به رس مشابه مقادیر بهینه آنها است. برای گونه C. spinosa دامنه اکولوژیک برابر با 906/11-905/11 درصد و برای B. prostrata این مقدار 24/34-77/24 درصد است. 

برازش منحنی پاسخ گونه­ A. scoparia نسبت به درصد سیلت نشان داد که مدل VII به عنوان بهترین مدل است (شکل 1). این گونه­ نسبت به این متغیر رفتار دونمایی با دو مقدار بهینه شامل 88/20 و 28/9 درصد دارد (جدول 1). رفتار گونه­های A. absinthium، B. prostrata و C. spinosa نسبت به سیلت به صورت تک­نمایی متقارن با مقدار بهینه 28/17، 15/15و 57/6 درصد است. تمام گونه­ها نسبت به سیلت دامنه اکولوژیک برابر با مقادیر بهینه دارند.

برازش مدل HOF نسبت به درصد شن نشان داد که رفتار گونه­های A. absinthium و C. spinosa نسبت به این متغیر به صورت دونمایی (مدل VII) با دو مقدار بهینه بترتیب 83/54، 76/49 و 79/84، 76/49 درصد است. مدل مناسب برای برازش گونه­ A. scoparia، مدل VI با مقدار بهینه 58/87، 76/49 درصد است (شکل 1). عکس­العمل گونه­ B. prostrata با مقدار بهینه 14/69 درصد به این متغیر به صورت تک­نمایی متقارن است. برای گونه­های A. absinthium و A. scoparia پهنای آشیان نسبت به درصد شن برابر 58/87-76/49 درصد می­باشد و در مورد گونه­های C. spinosa و B. prostrata مشابه مقادیر بهینه آنها است.

نتایج نشان داد که گونه­­های A. absinthium و B. prostrate رفتار تک­نمایی (بترتیب مدل IV و V) و گونه­­های A. scoparia و C. spinosa رفتار دونمایی (بترتیب مدل VI و VII) را نسبت به درصد رطوبت نشان دادند (شکل 1). بیشترین مقدار بهینه به میزان 5/4 درصد در گونه A. scoparia و کمترین مقدار برابر با 82/0 درصد در گونه C. spinos مشاهده شد.

شکل 1- مدل­سازی پاسخ چهار گیاه بوته­ای به بافت و رطوبت باطله زغال­سنگ در معدن کارمزد سوادکوه، استان مازندران

اسیدیته: با توجه به مقادیر AIC، بهترین مدل برای گونه­ A. scoparia مدل VII با دو مقدار بهینه 68/7 و 97/5 و برای گونه A. absinthium مدل VI با مقادیر بهینه 90/7 و 23/7 می­باشد (جدول 1 و شکل 2). گونه­های C. spinosa و B. prostrata نسبت به این متغیر رفتار تک­نمایی نامتقارن نشان داده و مقادیر بهینه برای آنها بترتیب 86/4 و 71/5 است (شکل 2). حدود پهنای اکولوژیک همه گونه­ها نسبت به اسیدیته تقریبا مشابه با مقادیر بهینه آنها می­باشد.

هدایت الکتریکی: مدل مناسب برای گونه­ C. spinosa نسبت به این متغیر، مدل III با مقدار بهینه 14/1 و 08/0 دسی­ زیمنس بر متر و برای گونه­ B. prostrata مدل IV با مقدار بهینه 5/3 دسی زیمنس بر متر است (جدول 1 و شکل 2). برازش منحنی پاسخ گونه­های  A. scoparia و A. absinthium نسبت به هدایت الکتریکی حاکی از مناسب بودن مدل­ VII با مقادیر بهینه بترتیب 51/1، 46/0 و 39/1، 39/0است (شکل 2). دامنه اکولوژیک گونه C. spinosa نسبت به هدایت الکتریکی برابر با 08/0 بوده و گونه­های A. absinthium، A. scoparia و B. prostrata پهنای آشیان برابر با مقادیر بهینه دارند.

شکل 2- مدل­سازی پاسخ چهار گیاه بوته­ای به اسیدیته و هدایت الکتریکی باطله زغال­سنگ در معدن کارمزد سوادکوه، استان مازندران

کربن آلی: کمترین مقدار AIC برای گونه­ A. scoparia مربوط به مدل VII بوده و این گونه­ با مقادیر بهینه 93/8، 45/0 درصد نسبت به این متغیر پاسخ دونمایی نامتقارن نشان داد (جدول 1 و شکل 3). گونه­های A. absinthium، ­ C. spinosaو B. prostrata با مقدار بهینه 98/4، 93/1 و 91/2 درصد، نسبت به کربن آلی به صورت تک­نمایی متقارن پاسخ دادند. دامنه اکولوژیک تمام گونه­ها نسبت به کربن آلی برابر با مقدار بهینه آنها است.

درصد نیتروژن کل: پاسخ­ تک­نمایی نامتقارن و متقارن بترتیب با مقدار بهینه 029/0 و 19/0 درصد برای A. absinthium و C. spinosa مشاهده شد (شکل 3). برای گونه­ A. scoparia مدل VI مقدار بهینه 47/0 و 001/0 درصد بهترین مدل بود. درصد نیتروژن خاک در پراکنش گونه B. prostrata تأثیر معنی­داری نداشت و این گونه از مدل I پیروی نمود (جدول 1). برای گونه­های A. absinthium، C. spinosa و A. scoparia پهنای آشیان برابر با مقادیر بهینه آنها می­باشد.

فسفر قابل جذب: پاسخ A. absinthium، A. scoparia و C. spinosa به این متغیر به صورت مدل VII با مقادیر بهینه بترتیب برابر 2/25، 0000521/0 و 45/20، 54/7 و 2/25، 0000521/0 پی­پی­ام بوده است (جدول 1). گونه­ B. prostrata مدل II و مقدار بهینه 0000521/0 پی­پی­ام را نشان داد (شکل 3). دامنه اکولوژیک گونه A. absinthium برابر با 2/25-0 پی­پی­ام و گونه B. prostrata برابر با 2/25-0000521/0 پی­پی­ام است. اما در مورد A. scoparia و C. spinosa پهنای آشیان مشابه با مقدار بهینه آنها است.

شکل 3- مدل­سازی پاسخ چهار گیاه بوته­ای به کربن آلی، نیتروژن کل و فسفر قابل جذب باطله زغال­سنگ در معدن کارمزد سوادکوه، استان مازندران

فلزات سنگین: بهترین مدل برای برازش گونه­ A. scoparia نسبت به میزان مس خاک مدل III است. رفتار این گونه­ به صورت آستانه­ای افزایشی بوده و مقدار بهینه آن در حداقل 40/231 تا حداکثر 582 پی­پی­ام است (جدول 1). مدل مناسب برای برازش منحنی پاسخ گونه­های A. absinthium با مقدار بهینه 63/101 و­ C. spinosa با مقدار بهینه 88/158 و 36/87 پی­پی­ام بترتیب مدل V و VI می­باشد. عکس­العمل گونه­ B. prostrata نسبت به این متغیر به صورت یکنواخت کاهشی (مدل II) با مقدار بهینه 65 پی­پی­ام است (شکل 4). پهنای آشیان گونه­های­ A. scoparia، A. absinthium، C. spinosa و B. prostrata بترتیب شامل 582-99/581، 582-98/175، 582-88/158 و 99/581-65 پی­پی­ام است. برازش تابع HOF نسبت به میزان روی نشان داد که در مورد A. scoparia، C. spinosa و B. prostrata کمترین AIC در مدل VII مشاهده شد (شکل 4). مقادیر بهینه این گونه­ها بترتیب شامل 99/200 و 35/153، 73/141 و 109 و 99/200 و 70/116 پی­پی­ام است. مدل مناسب برای گونه­ A. absinthium با مقدار بهینه 59/119 پی­پی­ام، مدل V بود. همه گونه­ها دامنه اکولوژیک برابر با مقدار بهینه­ خود داشتند. برازش منحنی پاسخ همه گونه­ها نسبت به میزان سرب دو­نمایی (مدل VII) بوده است (شکل 4). دامنه اکولوژیک همه گونه ها نسبت به سرب خاک برابر با 69-16 پی­پی­ام است. برای میزان نیکل خاک A. scoparia و B. prostrata بترتیب رفتار آستانه­ای افزایشی و کاهشی را نشان دادند (جدول 1 شکل 4). گونه­ A. absinthium با مقدار بهینه 14/129 پی­پی­ام، پاسخ تک­نمایی متقارن به این متغیر داشته و عکس­العمل گونه­ C. spinosa با مقدار بهینه 99/177 و 63/111 پی­پی­ام به صورت دونمایی نامتقارن مشاهده شد (شکل 4). پهنای آشیان گونه­های­ A. scoparia، A. absinthium، C. spinosa و B. prostrata بترتیب برابر با 178-99/177، 178-06/129، 178-63/111 و 88 پی­پی­ام بوده است.

شکل 4- مدل­سازی پاسخ چهار گیاه بوته­ای به فلزات سنگین باطله زغال­سنگ در معدن کارمزد سوادکوه، استان مازندران

جدول 1- حداقل و حداکثر خصوصیات باطله، مدل مناسب و مقدار بهینه برای چهار گیاه بوته­ای در باطله زغال­سنگ معدن کارمزد سوادکوه، استان مازندران. مدل پاسخ گونه­ها شامل ثابت (مدل I)، یکنواخت (مدل II)، مسطح (مدل III)، تک­نمایی متقارن و نامتقارن (مدل IV و V) و دونمایی متقارن و نامتقارن (مدل VI و VII) است.

بحث و نتیجه­گیری

بررسی بـوم­شناسی گونه­های گیاهی به ویـژه در محیط­های

تخریب یافته موجب به دست آمدن اطلاعاتی می­شود که می­توان از آنها در پروژه­های اصلاح و احیا بهره برد (2). در این تحقیق عکس­العمل چهار گونه بوته­ای نسبت به خصوصیات باطله زغال­سنگ مورد بررسی قرار گرفت. کَوَر (C. spinosa) گیاهی بوته­ای و خوابیده است که با توجه به ریشه­های عمیق و تاج ­پوشش وسیع، نقش مهمی در حفاظت خاک و تثبیت شن دارد (5). این گونه تا دمای 50 درجه سانتی­گراد در تابستان و 8- درجه سانتی­گراد در زمستان را تحمل می­کند (38). افسنطین (A. absinthium) یکی از گونه­های مهم جنس درمنه بوده که در مازندران، گرگان، گیلان، تهران و آذربایجان پراکنش دارد. افسنطین گیاهی پایا با ریشه­های چوبی و شاخه­هایی به طول یک متر است (10). A. scoparia گیاهی دو یا چندساله با ریشه­های عمودی و ساقه­های چندتایی به ارتفاع تا 70 سانتی­متر بوده که در مازندران، گرگان، گیلان، آذربایجان، همدان، اصفهان، هرمزگان، بوشهر، خوزستان، خراسان، سمنان و تهران پراکندگی دارد (10). این دو گونه درمنه دارای خاصیت آللوپاتی بوده (22) و توانایی تشکیل بانک بذر را نیز در منطقه مورد مطالعه داشته­اند (13). کوخیا (B. prostrata) گیاهی بوته­ای متعلق به خانواده اسفناجیان (Chenopodiaceae) و از عناصر مهم ایرانی-تورانی است. مقاومت به شوری و خشکی، سیستم ریشه­ای گسترده و عمیق، دامنه اکولوژیکی وسیع و عملکرد مطلوب در استفاده از آب از مهمترین ویژگی­های این گونه است (4).

در خصوص رفتار گونه­ها نسبت به درصد رس باطله، گونه­های A. scoparia، A. absinthium و B. prostrata نسبت به C. spinosa در مقادیر بالای رس مقدار بهینه داشتند. اما گونه­های A. absinthium و A. scoparia دارای حد بهینه بالاتری بوده و آشیان اکولوژیک وسیع­تری نسبت به کَوَر و کوخیا داشتند. این نتایج نشان می­دهد که گونه­های A. absinthium و A. scoparia سازگار با بافت رسی هستند. در مطالعات دیگر نیز بیان شد که گونه A. scoparia در خاک­های رسی تا شنی (26) و گونه A. absinthium در خاک­های لومی تا رسی سنگین (34) رشد خوبی دارند. در پاسخ به درصد سیلت خاک، C. spinosa و A. scoparia بترتیب به مقادیر کم و زیاد سیلت بهینه داشتند. بر این اساس گونه A. scoparia نسبت به سیلت دامنه اکولوژیک وسیع­تری داشت. با افزایش درصد شن و سبک­تر شدن بافت خاک، دو گونه A. absinthium و A. scoparia پاسخ منفی داشته در حالی­که گونه­های C. spinosa و B. prostrata پاسخ مثبت داشتند. گونه A. absinthium حداقل همپوشانی آشیان اکولوژیک از نظر میزان شن را با سایر گونه­ها نشان داد. گونه­ C. spinosa با حد بهینه 79/84 درصد، نسبت به افزایش درصد شن خاک سازگاری نشان داده که حاکی از شن­دوست بودن آن است. گیاه کور سازگاری بالایی به شرایط محیطی سخت دارد و سیستم ریشه­ای عمیق این گونه توانایی رشد در خاک­های با حاصلخیزی کم را فراهم کرده و پراکنش و رشد بهتری در خاک­های با بافت سبک و سنگریزه­دار دارد (5،3، 17 و 29). در بررسی پاسخ گونه­ها به میزان رطوبت باطله­ها، گونه A. scoparia دارای حداکثر وفور 54/13 درصد در مقادیر بهینه 50/4 و 42/1 بود. اما به طور کلی، همه گونه­ها همپوشانی آشیان بیشتری در مقادیر پایین­تر رطوبت داشتند که حاکی از تحمل این گونه­ها به شرایط کمبود رطوبت موجود در باطله است.

اسیدیته بر قابلیت دسترسی مواد غذایی، حاصلخیزی و رویش مجدد گیاه در باطله­های معدنی اثرگذار است (42). در مورد اسیدیته باطله، برای A. scoparia دو حد بهینه (68/7 و 97/5) مشاهده شد اما C. spinosa در اسیدیته 86/4 بهینه داشت. بنابراین آشیان بوم شناختی گونه کَوَر مربوط به شرایط اسیدی باطله بوده (25) و برای گونه­های جنس Artemisia این آشیان طیفی از شرایط اسیدی تا قلیایی است. این نتایج با مطالعات قبلی (26، 43) که بیان کردند گونه A. scoparia در محدوده گسترده­ای از pH های اسیدی، قلیایی و خنثی پراکنش دارد، هم­سو است. پاسخ مختلف گیاهان به سطوح مختلف شوری به غلظت، ترکیب یون­های محلول و همچنین نوع گونه گیاهی بستگی دارد (21). در پاسخ به هدایت الکتریکی خاک، تنها گونه B. prostrata بیشترین بردباری را با مقدار بهینه 50/3 دسی زیمنس بر متر داشته و بقیه گونه­ها با افزایش میزان هدایت الکتریکی روند کاهشی را نشان دادند. در همین منطقه گونه B. prostrata تنها در باطله با میزان هدایت الکتریکی بالا حضور داشته است (9). تحمل به شوری این گیاه (30) و حضور در اجتماعات گیاهی مناطق شور (6) نیز گزارش شده است.

در رابطه با درصد کربن آلی باطله، گونه A. scoparia در دامنه گسترده­تری از مقدار این متغیر نسبت به سایر گونه­ها رشد داشته است. در مقادیر اندک کربن آلی در باطله گونه C. spinosa پاسخ مثبتی را نشان داد و این گونه با گونه­های A. scoparia و B. prostrata دارای همپوشانی بود. در مطالعات به رشد خوب گونه C. spinosa در خاک­های با مقادیر کم کربن و ماده آلی اشاره شده است (25). در بررسی پاسخ گونه­ها به نیتروژن خاک، گونه A. scoparia با بیشترین میزان حضور در مقادیر حداقل و حداکثر این متغیر، آشیان بوم شناختی گسترده­ای داشت. گونه A. scoparia توانایی رشد در اراضی فقیر از نظر عناصر غذایی را دارد (26).  فسفر قابل جذب عامل عمده محدودیت رشد گیاهان در باطله معدنی است (40). در پاسخ به فسفر قابل جذب، هر چهار گونه در مقادیر کم فسفر دارای بهینه بوده اما با افزایش فسفر دو گونه درمنه پاسخ مثبت را نشان دادند. البته به جز گونه C. spinosa سایر گونه­ها دامنه بوم شناختی وسیع­تری را برای فسفر نشان دادند.

رفتار گونه­های گیاهی مورد مطالعه به فلزات سنگین باطله نشان داد که A. scoparia در بالاترین میزان مس (بهینه 582-40/231 پی­پی­ام) بهینه داشت. مقدار بهینه سایر گونه­ها کمتر از 200 پی­پی­ام بوده است. اگرچه همه گونه­ها آشیان وسیعی داشتند و تا مقادیر بالای مس ادامه داشته اما گونه A. scoparia احتمال حضور بیشتری در بالاترین میزان مس داشته است. نسبت به مقادیر نیکل موجود در باطله، A. scoparia با بیشترین حد بهینه (178-32/171پی­پی­ام) و آشیان بوم شناختی (178-99/177پی­پی­ام)، رفتار متفاوتی داشت. در پاسخ به سرب باطله، گونه­ A. scoparia با افزایش این متغیر روند صعودی داشته و در مقدار 99/68 به بهینه رسید. نسبت به این متغیر همه گونه­ها از دامنه بوم شناختی وسیع و مشابهی برخوردار بودند. در بررسی منحنی پاسخ گونه­ها به مقادیر روی، گونه­ A. scoparia با بهینه 99/200 پی­پی­ام بیشترین تحمل را نسبت به مقادیر بالای این عنصر داشت. در مطالعات مناطق معدنکاری گزارش شده که گونه A. scoparia توانایی ویژه­ای در تحمل و سازگاری با خاک­های آلوده به فلزات سنگین مس، روی، سرب و نیکل دارد (31 و 36). مروری بر مطالعات گیاه­پالایی این گونه­های گیاهی نشان داد که A. absinthium در جذب و تحمل فلزات سرب، کادمیوم، روی و نیکل مؤثر عمل می­کند (23). A. scoparia ظرفیت بالایی در تجمع فلزات مس، روی، سرب، نیکل، کادمیوم، کروم و کبالت دارد (15 و 36). گونه B. prostrata کارآیی خوبی در جذب و انتقال روی دارد (12).

توانایی استقرار گیاهان در باطله­ های معدنی در ارتباط با سازش­های بوم شناختی است. در این تحقیق پاسخ چهار گیاه بوته­ای به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی باطله زغال سنگ نشان داد که هر گونه با توجه به هر خصوصیت فیزیکی و شیمیایی باطله پاسخ متفاوتی داشته است. همچنین برای ویژگی خاص باطله، گیاهان دارای رفتار مشابه یا متفاوت بودند. گونه A. scoparia پهن­ترین آشیان بوم شناختی را نسبت به بافت باطله داشته و گونه B. prostrata به مقادیر بالای هدایت الکتریکی بردبار بوده است. به غیر از گونه A. absinthium، سایر گونه­ ها به شرایط اسیدی باطله مقاوم بودند. همه گونه­ها در مقادیر کم عناصر غذایی پاسخ مشابه داشتند. گونه A. scoparia در غلظت­های بالای فلزات سنگین دارای بهینه بوده است.