علوم آب و خاک

---

  مطالعه تنوع ژنتیک باکتری‌های ریزوبیومی و ارزیابی کارآیی همزیستی آنها در جمعیت‌های بومی خاک به منظور شناخت پاسخ آنها به سویه‌های تلقیح شده به خاک و هم‌چنین نقش مدیریت‌های متفاوت بر تنوع این باکتری‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. مطالعات بسیار اندکی پیرامون تنوع ژنتیکی باکتری‌های ریزوبیومی بومی ایران انجام شده و گزارشی راجع به باکتری‌های بومی ریزوبیومی از لحاظ ژنتیکی ارائه نشده است. به همین منظور تنوع ژنتیکی 150 جدایه باکتری سینوریزوبیومی جدا شده از خاک‌های استان همدان با به کارگیری تکنیک PCR / RFLP 16S-23S rDNA مطالعه شدند. نتایج حاصل از آزمایش نشان داد که به طور کلی جدایه‌های مورد مطالعه در سه گروه کاملاً متفاوت قرار گرفتند. گروه اول 122 جدایه از 150 جدایه را شامل شد و این گروه خصوصیات ژنتیکی Sinorhizobium meliloti را نشان دادند. گروه دوم (II) شامل 25 جدایه بود و این گروه هم متعلق به Sinorhizobium medicae بود. گروه سوم ( III ) شامل دو جدایه بود که خصوصیات ژنتیکی کاملا متفاوت با دو گروه قبلی داشت. شاخص تنوع شانون جدایه‌های مورد مطالعه در بین یازده واحدهای فیزیوگرافی مختلف (تپه، اراضی نسبتاً مسطح، فلات، کوهپایه، اراضی پست و اراضی متفرقه) متفاوت بوده و با برخی از خصوصیات خاکی هم‌بستگی نشان داد. شاخص تشابه متفاوت در بین واحد‌های فیزیوگرافی بیانگر تفاوت در گروه‌های موجود در هر واحد فیزیوگرافی بود.

---

در این پژوهش تأثیر کاربرد مواد آلی گوناگون با نسبت‌های C/N و ساختار شیمیایی متفاوت بر تجزیه شیمیایی و زیستی آترازین در خاک سترون و ناسترون مطالعه شد. این پژوهش در قالب طرح کاملاً تصادفی و به صورت فاکتوریل 2×6×2 دو خاک (سترون و ناسترون)، شش نوع ماده آلی (ورمی‌کمپوست، کود گاوی، گلوکز، نشاسته و خاک اره و بدون ماده آلی) و دو سطح نیتروژن (صفر و 250 میلی‌گرم در کیلوگرم) با سه تکرار انجام شد. غلظت اولیه آترازین در خاک لوم سیلتی mg.kg-1 100 بود و بر روی آن مواد آلی به مقدار 5 درصد وزنی و 250 میلی‌گرم نیتروژن به بعضی از تیمارها به شکل NH4NO3 افزوده شد. برای حذف ریزجانداران خاک در تیمارهای خاک سترون از کلرید جیوه استفاده گردید. باقیمانده آترازین در خاک پس از گذشت 20، 40 و 60 روز از آغاز خوابانیدن تیمارها به وسیله دستگاه HPLC اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که به جز کود گاوی، سایر مواد آلی موجب کاهش تجزیه زیستی آترازین در خاک ناسترون شدند و افزودن نیتروژن معدنی نیز کاهش تجزیه آترازین را در پی داشت. نتایج نشان داد که نمی‌توان تجزیه زیستی آترازین را با توجه به نسبت C/N مواد آلی و شدت فعالیت ریزجانداران خاک پیش‌بینی کرد. تجزیه شیمیایی آترازین در خاک سترون در 60 روزه آزمایش زیر تأثیر مواد آلی و نیتروژن معدنی قرار نگرفت.

---

باکتری‌های خاک زی با کارکردهای مهم و متنوع، بسترساز واکنش‌های اساسی خاک بوده و نقش مهمی در تنوع زیستی بی‌مهرگان خاک‌زی دارند. به منظور تعیین تنوع و فراوانی باکتری‌های خاک‌زی در مناطق خشک و هم‌چنین شناخت اثر فعالیت‌های کشاورزی بوم نظام زراعی اصلی استان‌های خراسان رضوی و شمالی بر این میکروارگانیسم‌ها، مطالعه‌ای در سه منطقه متفاوت از نظر میانگین درجه حرارت و بارندگی سالیانه در شهرستان‌های شیروان، مشهد و گناباد انجام شد. سیستم‌های کشاورزی کم نهاده و پرنهاده گندم و سیستم طبیعی در هر منطقه به عنوان اکوسیستم‌های مورد مطالعه انتخاب شدند. در هر منطقه مورد مطالعه از خاک مزارع گندم کم نهاده و پرنهاده و سیستم طبیعی نمونه‌گیری انجام شده و درصد مواد آلی خاک و باکتری‌های خاک‌زی مورد سنجش و ارزیابی قرار گرفت. در مجموع 19 گونه باکتری از 4 جنس در مناطق و سیستم‌های مورد مطالعه جداسازی و شناسایی گردید. میانگین غنای گونه‌ای باکتری‌ها تحت تأثیر منطقه مورد مطالعه قرار گرفت و در گناباد حداقل بود. در مقایسه سیستم‌ها، سیستم طبیعی گناباد حداقل غنای گونه‌ای باکتری‌ها را نشان داد و سایر سیستم‌ها تفاوت معنی‌داری با یکدیگر نداشتند. فراوانی باکتری‌های خاک‌زی تحت تأثیر درصد مواد آلی خاک در هر منطقه بوده و در هر گرم خاک خشک در منطقه گناباد حداکثر و در منطقه شیروان حداقل بود. سیستم‌های مورد مطالعه نیز از نظر فراوانی باکتری‌ها تفاوت داشتند و سیستم کم نهاده گناباد، کم نهاده مشهد و پرنهاده گناباد حداکثر فراوانی باکتری‌ها را نشان دادند. نتایج نشان می‌دهد که فعالیت‌های کشاورزی در مناطق مورد مطالعه نه تنها باعث کاهش غنای گونه‌ای و فراوانی باکتری‌ها نشده‌اند، بلکه در مشهد و گناباد باعث بهبود غنای گونه‌ای و فراوانی باکتری‌ها نیز گردیده‌اند. هم‌چنین یافته‌های این پژوهش حاکی از آن است که با افزایش تنش‌ها، توزیع فراوانی باکتری‌ها نامتعادل شده و گونه‌هایی با کارکردهای متفاوت ظهور کمتری داشته و در شرایط حداکثر تنش، کارکرد باکتری‌ها به تجزیه مواد آلی محدود شده است. با توجه به حضور گونه‌های مفید باکتری در خاک سیستم‌های مورد مطالعه، مدیریت این سیستم‌ها از نظر حفظ و حمایت از تنوع و فراوانی باکتری‌های خاک‌زی جهت بهره‌برداری از کارکردهای سودمند آنها حساسیت ویژه‌ای می‌یابد و در این زمینه افزایش درصد مواد آلی خاک اهمیت قابل توجهی دارد.

---

شاخص‌های بیولوژیکی به‌علت وابستگی به موجودات زنده خاک از ارکان کیفیت خاک محسوب می‌شوند. به منظور بررسی آثار کاربرد کودهای کمپوست و ورمی‌کمپوست غنی شده با کود شیمیایی و کود شیمیایی بر تغییرات کربن آلی، تنفس میکروبی، بیوماس میکروبی و فعالیت آنزیم اوره‌آز خاک، در ریزوسفر گیاه دارویی ریحان، تحقیقی به‌صورت اسپلیت پلات با بلوک‌های کامل تصادفی و در 3 تکرار در سال 1385 آغاز گردید. فاکتور اصلی در شش سطح کودی، 20 و 40 تن کمپوست غنی شده ، 20 و 40 تن ورمی‌کمپوست غنی شده در هکتار، کود شیمیایی و تیمار شاهد (بدون مصرف کود آلی و شیمیایی) و فاکتور فرعی نیز سال‌های کوددهی (دو (1385و1388)، سه (1385، 1386 و 1388) و چهار سال (1385، 1386، 1387، 1388) در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که کاربرد کمپوست و ورمی‌کمپوست در کلیه سطوح، باعث افزایش میزان کربن آلی خاک، تنفس میکروبی، بیوماس میکروبی و فعالیت آنزیم اوره‌آز نسبت به تیمار شاهد شد (05/0(P<، اما روند افزایش در بین تیمارها مشابه نبود. بیشترین میزان کربن آلی، تنفس میکروبی، بیوماس میکروبی و فعالیت آنزیم اوره‌آز در تیمار 40 تن ورمی‌کمپوست غنی شده با چهار سال مصرف پیاپی مشاهده شد. در سطوح بالای مصرف کمپوست، روند کاهشی در فعالیت آنزیم اوره آز دیده شد.

---

کلونیزه شدن ریشه‌های گیاه با قارچ میکوریزای آربسکولار باعث تغییر میزان دسترسی گیاه به عناصر گوناگون می‌شود. برای بررسی کارایی هیف‌های بیرونی قارچ میکوریزا در انتقال عناصر، محیط‌های رشد ریشه و رشد هیف با غشای نایلونی 30 میکرومتر از هم جدا شدند. گیاهان مایه‌زنی شده با دو گونه قارچ میکوریزا G. mosseae و G. intraradices در بخش ریشه‌ای گلدان کشت شدند. شش ترکیب فلزی (روی 400، کادمیم 25، فسفر 50 میلی‌گرم در کیلوگرم نمونه خاک، روی و کادمیم، روی و کادمیم و فسفر به همان غلظت‌ها و شاهد بدون فلز) به بخش هیفی گلدان‌ها افزوده شدند. این آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی با آرایش فاکتوریل در سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد وزن خشک گیاه و غلظت فسفر در اندام‌های هوایی شبدر سفید میکوریزایی در برابر گیاهان غیرمیکوریزایی به گونه چشمگیری افزایش یافت. قارچ G. mosseae در برابر G. intraradices تأثیر بیشتری بر غلظت فسفر در گیاه شبدر داشت. هر دو گونه قارچ سبب انتقال بیشتر عنصر روی به اندام هوایی و ریشه گیاه شبدر سفید شدند. غلظت روی در تیمار فسفر همراه با روی در اندام هوایی و ریشه شبدر کاهش یافت. هر دو گونه قارچ میکوریزا غلظت کادمیم در ریشه گیاهان میکوریزایی را در برابر گیاهان غیرمیکوریزایی به گونه چشمگیری افزایش دادند. میان دو گونه قارچ، گونه G. intraradices باعث انباشتگی بیشترکادمیم در ریشه‌های گیاه شبدر شد. در مجموع یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که میکوریزایی شدن شبدر سبب انتقال بیشترعناصر فسفر و روی به اندام‌های هوایی می شود ولی سبب تثبیت بیشتر کادمیم در بخش ریشه‌ای گیاه می‌شود.

---

اوره‌آز یکی از مهمترین آنزیم‌های چرخه نیتروژن است. رس‌ها با داشتن سطوح جذبی برای آنزیم‌ها، نقش بسزایی در پایداری این ترکیب‌های پروتئینی در برابر عوامل محیطی گوناگون دارند. برای بررسی برهم‌کنش اوره‌آز و رس‌های سپیولیت و ورمیکولیت سه آزمایش جداگانه در قالب طرح کاملا تصادفی در شرایط آزمایشگاهی انجام شد. دو آزمایش به ترتیب شامل شش سطح زمان (0، 1، 2، 5، 10 و 20 روز) و پنج سطح دمایی(10 تا 50 درجه سانتیگراد) و آزمایش سوم با آرایش فاکتوریل شامل اسیدیته در سه سطح (5، 7 و 9) و غلظت در شش سطح (05/0، 25/0، 1، 5، 15 و 30 واحد آنزیمی) با دو تکرار اجرا گردید. آزمایش‌ها نشان دادند که با گذشت زمان، فعالیت آنزیم جذب شده بر سطح رس‌ها بیشتر از آنزیم آزاد بود. دمای بهینه‌ فعالیت آنزیم آزاد و جذب شده به ترتیب 30 و 50 درجه‌ سانتیگراد به دست آمد. بنابراین جذب آنزیم بر سطح رس، پایداری آن را در برابر دشواری‌های محیطی افزایش می‌دهد. همچنین بیشترین میزان جذب اوره‌آز بر سطح سپیولیت و ورمیکولیت به ترتیب در اسیدیته‌ها‌ی 9 و7 رخ داد. بررسی همدماهای جذب این آنزیم نشان داد که ورمیکولیت با شدت و توانایی بالاتری نسبت به سپیولیت، اوره‌آز را جذب می‌نماید.

---

در سال‌های اخیر به‌دلیل افزایش جمعیت شهرنشینی و تغییر در الگوی مصرفی انسان‌ها، خاک‌های با کاربری شهری، صنعتی و کشاورزی در معرض آلاینده‌های مختلفی مانند عناصر سنگین قرار گرفته‌اند. عنصر سرب به‌عنوان یکی از این عناصر شناخته شده و سمیت آن باعث مشکلاتی در سلامتی انسان می‌گردد. این پژوهش با هدف تعیین نقاط حساس سرب با استفاده از شاخص‌های جامع و منطقه‌ای مورن در زیرحوضه کشف‌رود صورت پذیرفته است. تعداد 261 نمونه خاک سطحی به‌روش شبکه‌بندی نامنظم نمونه‌برداری و مقدار کل سرب آنها اندازه‌گیری شده است. نتایج نشان می‌دهد با توجه به مثبت بودن شاخص جامع مورن مشاهدات سرب در سطح اطمینان بیش از 99 درصد دارای همبستگی مکانی از نوع خوشه‌ای می‌باشند. بر‌اساس شاخص منطقه‌ای مورن نیز تعداد 15 نمونه در سطح اطمینان بیش از 99 درصد به‌عنوان نقاط حساس معرفی که این نقاط در ناحیه جنوب شرقی حوضه مطالعاتی واقع شده‌اند. علاوه بر این نتایج ناشی از حذف نمونه‌های پرت نیز نشان‌دهنده امتداد موقعیت نقاط حساس به‌سمت غرب شهر مشهد می‌باشد. از علل قرار گرفتن این نواحی به‌عنوان نقاط حساس می‌توان مواردی مانند وجود کاربری شهری، جهت وزش باد غالب منطقه و نزدیکی این ناحیه به فرودگاه مشهد را معرفی نمود.

---

اوره یکی از پرکاربردترین کودهای نیتروژن‌دار در زمین‌های کشاورزی است. سرنوشت این کود در خاک بسیار وابسته به فعالیت آنزیم اوره‌آز بوده و این آنزیم نیز عمدتاً به‌صورت جذب‌ شده بر سطح کلوئیدهای خاک به‌ویژه رس‌ها قرار دارد. به‌منظور بررسی ویژگی‌های سینتیکی اوره‌آز آزاد و جذب‌ شده بر سطوح رس‌های سپیولیت و ورمیکولیت، آزمایشی با هشت سطح غلظت اوره (۵، ۱۰، ۲۰، ۴۰، ۶۰، ۸۰، ۱۰۰ و ۱۲۰ میلی مولار) و غلظت ۱ واحد آنزیمی در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد و ۷pH= انجام شد. جذب اوره‌آز بر سطوح رس‌ها ویژگی‌های سینتیکی آن را نسبت به حالت آزاد تحت تأثیر قرار داد. نتایج نشان دادند که اوره‌آز در هر دو حالت آزاد و جذب‌ شده از سینتیک میکائیلیس- منتن پیروی می‌نمود. بیشترین مقدار V_max پس از اوره‌آز آزاد در کمپلکس اوره‌آز- سپیولیت و کمترین میزان K_m نیز در کمپلکس اوره‌آز- ورمیکولیت مشاهده گردید. همچنین نتایج نشان دادند که بیشترین کارایی کاتالیزوری پس از اوره‌آز آزاد به‌ترتیب متعلق به اوره‌آز در حضور ورمیکولیت و سپیولیت بود. همچنین فاکتور اثربخشی برای اوره‌آز جذب‌ شده بر سطح سپیولیت بیشتر از اوره‌آز جذب‌ شده بر سطح ورمیکولیت بوده و این امر به‌نوعی مبین کامل‌تر بودن فرآیند پخشیدگی در حضور سپیولیت است.