جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "enzyme activity" در نشریات گروه "آب و خاک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «enzyme activity» در نشریات گروه «کشاورزی»-
سنجش فعالیت های آنزیمی، یکی از روش های قابل توجه در زیست پالایی خاک های آلوده به ترکیبات نفتی است، تحریک زیستی، تلقیح زیستی و تلفیق این دو باهم از انواع روش های زیست پالایی مورداستفاده در این آزمایش است. به این منظور، برای کاهش آلودگی نفتای سبک (1%)، در یک خاک لوم شنی، از انواع تیمارهای زیست پالایی شامل تامین عناصر N، P، افزودن کود دامی و سورفاکتانت Tween 80، تلقیح زیستی و تیمار تلفیقی در طی120 روز استفاده شد، و در زمان های مختلف (0، 5، 10، 15، 20، 30، 45، 60، 90 و 120 روز) فعالیت آنزیم های دهیدروژناز (DHA) و لیپاز اندازه گیری شد. این آزمایش به صورت طرح فاکتوریل اسپلیت پلات (شامل فاکتور آلودگی، زیست پالایی و زمان) با در نظر گرفتن سه تکرار در گلدان های سه کیلوگرمی انجام شد. نتایج به دست آمده از آزمایش نشان داد که تیمارهای زیست پالایی منجر به کاهش آلاینده های نفتی شد، همین طور فعالیت دهیدروژناز از ابتدای آزمایش روند کاملا نزولی داشت، و تغییرات فعالیت لیپاز در خاک آلوده، تا روز 10 افزایش یافت، از روز 10 تا 15 اندکی کم شد و سپس تا روز 60 با نوسانات جزئی پیش رفت و دوباره از روز 60 کاهش یافت. فعالیت دهیدروژناز در تیمار کود گاوی در طول آزمایش از 3/39 به 0/35 (μg TPF g-1 h-1) و فعالیت لیپاز در تیمار تلفیقی، از (mU g-1) 57 در روز 10ام به (mU g-1) 33/56 در روز 120 رسید. به نظر، استفاده از تیمارهای تلفیقی و کود گاوی علاوه برافزایش جمعیت میکروبی موثر در تجزیه ترکیبات نفتی و تامین شرایط بهینه برای فعالیت آن ها، روشی مناسب برای کاهش آلودگی ناشی از نفتای سبک باشد.
کلید واژگان: آلودگی نفتی, تحریک زیستی, تلقیح زیستی, زیست پالایی, فعالیت آنزیمیEnzyme activity measurement is one of the significant methods in the bioremediation of soils contaminated with petroleum compounds. Biostimulation, bioaugmentation and their integration are among the types of bioremediation methods used in this experiment. For this purpose, to reduce light naphtha pollution (1%) in a sandy loam soil, a variety of bioremediation treatments, including providing NP elements, adding cow manure and Tween 80 surfactant, bioaugmentation, and integrated treatment were used. This experiment was carried out in a pot (containing 3 kg soil) based on split plot factorial design (pollution factor, bioremediation factor and time) with 3 replications, at room temperature, for 120 days. On days 0, 5, 10, 15, 30, 45, 60, 90 and 120, subsamples were taken from each pot to measure the activity of dehydrogenase and lipase enzymes. The results of the experiment showed that bioremediation treatments led to the reduction of oil pollutants. Likewise, dehydrogenase activity had a completely downward trend from the beginning of the experiment, and the changes of lipase activity in contaminated soil increased until day 10, decreased slightly from day 10 to 15, then, progressed with slight fluctuations until day 60 and decreased again from day 60 onward. Dehydrogenase activity changes in cow manure treatment during the experiment was from 3.39 to 0.35 (μg TPF g-1 h-1), and lipase activity in integrated treatment dropped from 57 to 33.56 (mU g-1). In addition to increasing the active microbial population involved in the decomposition of petroleum compounds and providing optimal conditions for their activity, the use of integrated treatments and cow manure is a suitable method to reduce the concentration of light naphtha.
Keywords: Bioaugmentation, Bioremediation, Biostimulation, Enzyme Activity, Petroleum Pollution -
هیدروکربن های نفتی در خاک می توانند ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک را تحت تاثیر قراردهند. در این مطالعه نمونه خاک ها از منطقه نفت شهر استان کرمانشاه تهیه شدند که به مدت طولانی تحت آلودگی نفتی بوده اند. 120 نمونه خاک از عمق 15-0 سانتی متری با سه سطح آلودگی کم (L)، متوسط (M) و شدید (H) جمع آوری و ویژگی های فیزیکوشیمیایی این خاک ها اندازه گیری شد. سپس شمارش باکتری ها در محیط کشت های NA و CFMM انجام و همبستگی مثبت و معنی داری بین جمعیت میکروبی و غلظت نفت مشاهده شد. میانگین درصد نفت اندازه گیری شده به روش سوکسله، به ترتیب 03/4، 95/9 و 50/22 درصد برای سطوح L، M و H بود. با افزایش غلظت نفت در نمونه های خاک فعالیت آنزیم های فسفاتاز اسیدی و قلیایی، افزایش یافت. در همه نمونه ها، فعالیت آنزیم های فسفاتاز اسیدی از فسفاتاز قلیایی کمتر بود. بیشترین فعالیت آنزیم های فسفاتاز اسیدی و قلیایی به ترتیب با مقادیر 78/45 و 90/84 (gPNP.g-1.h-1µ) درخاک با سطح آلودگی بالا به دست آمد. آنالیز رگرسیون نشان داد که درصد نفت، درصد شن و EC با ضریب تبیین 71/0 متغیرهای موثر بر فعالیت آنزیم های فسفاتاز اسیدی و همچنین درصد نفت و شن نیز با ضریب تبیین 43/0 متغیرهای موثر بر فعالیت آنزیم های فسفاتاز قلیایی بودند. آنالیز PCA نیز انجام شد و نتایج نشان داد که دو مولفه اول 68 درصد واریانس بین نمونه ها را توجیه کردند. براساس نتایج مشاهده شد که آلودگی نفتی طبیعی و طولانی مدت، با گذشت زمان منجر به سازگاری جوامع میکروبی مقاوم به آلودگی شده و تعداد این میکروارگانیسم ها و فعالیت آنزیم فسفاتاز افزایش یافته است.
کلید واژگان: CFMM, خاک, فعالیت آنزیمی, هیدروکربنSoil hydrocarbons can affect the physical, chemical and biological characteristics. Soil samples were prepared from the oil-rich area of Kermanshah province, which have been under oil pollution for a long time. 120 soil samples were collected from a depth of 0-15 cm with three pollution levels of low (L), moderate (M) and high (H) and the physicochemical characteristics were measured. Then bacteria were counted in NA and CFMM media and a positive and significant correlation was observed between bacterial population and oil concentration. The mean of oil measured by Soxhlet method was 4.03%, 9.95% and 22.50% for L, M and H levels, respectively. With the increase of oil in soil samples, ACP and ALP increased. In all samples, ACP was lower than ALP. The highest ACP and ALP were obtained 45.78 and 84.90 (gPNP.g-1.h-1µ) respectively in soil with high pollution level. Regression analysis showed that the oil percentage, sand percentage and EC with an regression coefficient of 0.71 were effective variables on the ACP, and the oil and sand percentage were also effective variables on the activity of ALP with an regression coefficient of 0.43. PCA analysis was also performed and the results showed that the first two components explained 68% of the variance between the samples. Based on the results, it was observed that natural and long-term oil pollution, with the passage of time led to the adaptation of microbial communities resistant to pollution and the number of these microorganisms and the activity of phosphatase enzyme increased.
Keywords: CFMM, soil, hydrocarbon, Enzyme activity -
آلاینده های آلی از جمله ترکیبات نفتی، یک مشکل جهانی برای سلامت محیط زیست و موجودات زنده محسوب می شوند که می توانند ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک را تحت تاثیر قرار دهند. در این تحقیق، شاخص های زیستی از جمله جمعیت میکروبی و فعالیت آنزیم اوره آز در خاک های آلوده به نفت نفت -شهر کرمانشاه مورد توجه بود. به منظور بررسی اثرات آلودگی نفتی طولانی مدت و طبیعی، 120 نمونه خاک آلوده با سطوح مختلف نفت؛ آلودگی شدید (H:High)، متوسط (M:Moderate) و کم (L: Low) از عمق 15-0 سانتی متری از 4 منطقه مختلف تهیه شد. پس از اندازه گیری ویژگی های فیزیکوشیمیایی خاک ها، شمارش میکروبی و اندازه گیری فعالیت اوره آز انجام شد. برای تعیین جمعیت میکروبی کل و باکتری های درگیر در تجزیه نفت، به ترتیب اقدام به شمارش میکروبی در محیط کشت های NA (Nutrient Agar) و CFMM (Carbon Free Minimal Medium) شد که رابطه مستقیمی با افزایش میزان نفت داشت. میانگین درصد نفت اندازه گیری شده به روش سوکسله، به ترتیب 03/4، 95/9 و 50/22 درصد به ترتیب برای سطوح L، M و H به دست آمد. نتایج نشان داد که با افزایش شدت آلودگی، جمعیت میکروبی افزایش یافت. بالاترین جمعیت میکروبی شمارش شده در محیط کشت NA، در خاک های با آلودگی شدید CFU/g 105×54/9 و پایین ترین جمعیت در خاک های با آلودگی کمCFU/g 105×25/3 به دست آمد. در محیط کشت CFMM نیز بیشترین و کمترین جمعیت به ترتیب در خاک های با آلودگی شدید و کم با مقادیر CFU/g 105×11/3 و 104×11/8 به دست آمد. میزان افزایش جمعیت میکروبی در دو محیط NA و CFMM با افزایش آلودگی به ترتیب 9/2 و 8/3 برابر بود. برای هردو محیط کشت، منطقه 1 دارای بیشترین جمعیت و بیشترین درصد آلودگی نفتی و منطقه 4 دارای کمترین جمعیت و کمترین درصد آلودگی نفتی بود. پایین ترین فعالیت اوره آز در منطقه 1 و بالاترین آن در منطقه 4 مشاهده شد. آلودگی نفتی نمونه های خاک منجر به کاهش فعالیت اوره آز شد به گونه ای که بیشترین فعالیت آنزیمی در خاک های با آلودگی کم (µgNH4/g.h90/594) و کمترین فعالیت در خاک های با آلودگی شدید (µgNH4/g.h 11/176) به دست آمد، میزان درصد کاهش فعالیت با افزایش سطح آلودگی 5/70 درصد بود. آنالیز مولفه های اصلی نیز انجام شد و 71 درصد از واریانس تراکمی نمونه ها توسط دو مولفه اول (مولفه بیوشیمیایی و مولفه فیزیکی) قابل توجیه بود. یافته های این تحقیق نشان داد که آلودگی نفتی طولانی مدت و طبیعی باعث گزینش جامعه میکروبی مقاوم به نفت شده و بنابراین پاسخ مثبت آنها به حضور ترکیبات نفتی را شاهد بودیم اما فعالیت آنزیم اوره آز تحت تاثیر آلودگی نفتی کاهش یافت. به نظر اثرات بازدارندگی ترکیبات نفتی بر فعالیت اوره از یا جامعه غالب میکروبی با فعالیت اوره از محدود، سبب شده است تا فعالیت اوره از واکنش منفی به حضور آلاینده نفتی نشان دهد.
کلید واژگان: آلاینده های نفتی, جمعیت میکروبی, شاخص های زیستی, فعالیت آنزیمیIntroductionOil contamination affects the biological, physical, and chemical properties of soil. The abundance and diversity of soil microbial communities can significantly be influenced by petroleum hydrocarbons. Soil biological indicators including microbial population and enzyme activity, are highly sensitive to environmental stresses and respond to them quickly. Measuring the microbial population is one of the most common biological indicators which is used to study the quality and health of the soil. Also, measuring the activity of enzymes such as urease is one of the most sensitive indicators of oil-contaminated soils. There are some studies on the effects of oil contamination on microbial population and soil enzyme activity. Most of the studies have tested non-natural and short-term oil pollution and reported the adverse effects of oil hydrocarbons on microbial activities in soil. While the soil sample used in this research had natural and long-term contamination and the microorganisms are compatible with polluted conditions. The aim of this study was to investigate changes in the microbial population and urease activity in the presence of different levels of oil contamination, and how petroleum hydrocarbons can affect them. Petroleum hydrocarbons are toxic and persistent in soil, so it is necessary to study the pattern of changes in soil biological characteristics in effective soil management.
Material and MethodsIn this study, 120 samples of oil-contaminated soils were collected from the oil-rich area of Naft-Shahr (located in the west of Kermanshah province) which had natural and long-term oil pollution. A nested design was used to analysis data in this research. The test factors included locations (4 locations) and 3 different levels of oil pollution: low (L), moderate (M), and high (H). Also, 10 replications were considered in the three levels of oil contamination. The collected soils were analyzed for physico-chemical (pH, EC, Ɵm, CCE, OC, soil texture) and biological properties (including urease activity, BR and SIR) using standard methods, and the concentration of oil pollutants was determined by the Soxhlet extractor. To determine the abundance of the culturable microbial population, bacterial counting was performed using nutrient agar (NA) and carbon-free minimal medium (CFMM) supplemented with crude oil as the media. Urease activity was measured by the indophenol blue method and finally, the results of measuring chemical, physical and biological properties were analyzed using principal component analysis (PCA).
Results and DiscussionThe average percentage of oil measured by Soxhlet method was 4.03%, 9.95% and 22.50% respectively for L, M and H levels. The results showed that the microbial population increased with the increase of contamination intensity. The highest microbial population counted in NA culture medium was 9.54 ×105 CFU/g in H soils and the lowest population was 3.25 × 105 CFU/g in L soils. In the CFMM culture medium, the highest population in H soils was 11.3 × 105 CFU/g and the lowest population in L soils was 11.8 × 104 CFU/g. For both NA and CFMM mediums, location 1 had the highest population and location 4 had the lowest microbial population. Oil contamination of soil samples led to a decrease in urease activity in such a way that the highest enzyme activity in soils was obtained with low contamination (594.90 µgNH4/g.h) and the lowest activity in heavily contaminated soils (176.11 µgNH4/g.h). Also, the lowest urease activity was observed in location 1 and the highest in location 4. Principal components analysis (PCA) was also performed and 71% of the variance of the samples could be explained by the first two components (biochemical component and physical component). The results of this research indicated an increase in the microbial population with an increasing of the intensity of oil pollution. It seems that the results obtained from the studies conducted on man-made pollution and natural pollution have differences in terms of the type of biological responses. Aged, long-term and natural oil pollution has caused the selection of oil-resistant microbial community, and therefore we see their positive response to the presence of oil compounds. Conversely, urease enzyme activity was found to be higher in soils with low pollution. This suggests that microbial activity, while influential, is not the sole determinant of urease activity, and various factors contribute to Soil Enzyme Activity (SEA). The type of petroleum pollutant, the direct effect of petroleum compounds on urease-producing microorganisms, as well as the non-microbial origin of urease in soil can be possible reasons for reducing urease activity in contaminated soils.
ConclusionIn areas where petroleum pollutants are naturally and long-term present in the soil, some oil-decomposing microbial groups use petroleum hydrocarbons as a source of carbon for their nutrition, so the abundance of oil-decomposing communities increases. The results showed an increase in the microbial population with an increase in the intensity of oil pollution. On the other hand, the activity of urease enzyme measured in soils with low pollution was higher because non-microbial factors may affect the activity of this enzyme and the increase in the microbial population is not related to the increase in the population of urease-producing microbes.
Keywords: Biological Indicators, Enzyme Activity, Microbial population, Oil pollution -
پوشش های گیاهی با گونه ها و سنین متفاوت از طریق ایجاد شرایط محیطی متنوع و تولید مواد آلی مختلف اثرات قابل ملاحظه ای بر ویژگی های لایه سطحی خاک دارند. از این رو پژوهش حاضر به بررسی اثر توده های جنگل کاری صنوبر 20 ساله، پلت 20 ساله، صنوبر 10 ساله، پلت 10 ساله و پوشش مرتعی در قطعه 3، سری دلاک خیل از جنگل های حوزه چوب و کاغذ مازندران بر ویژگی های لایه آلی و سطحی خاک پرداخته است. بدین منظور در هر یک از رویشگاه های مورد مطالعه سه قطعه یک هکتاری انتخاب شدند و در هر یک از قطعات یک هکتاری، تعداد 5 نمونه لاشبرگ و 5 نمونه خاک (15 نمونه لاشبرگ و 15 نمونه خاک از هر رویشگاه) جهت تجزیه و تحلیل به آزمایشگاه منتقل شد. نتایج حاکی از بهبود اکثر ویژگی های لایه آلی و سطحی خاک در توده های جنگل کاری شده به ویژه جنگل کاری های 20 ساله در مقایسه با پوشش مرتعی بود. براساس نتایج مربوط به تجزیه مولفه های اصلی، مقادیر بالاتر محتوای نیتروژن، فسفر، کلسیم، منیزیم و پتاسیم لایه آلی منجر به بهبود مشخصه های حاصلخیزی خاک، فعالیت های میکروبی، فعالیت آنزیمی، جمعیت کرم های خاکی، تعداد نماتدهای خاکزی و زی توده ریزریشه، به ترتیب تحت جنگل کاری های صنوبر و پلت 20 ساله شده است در حالی که جنگل کاری های 10 ساله به ویژه با گونه پلت و پوشش مرتعی با تولید مواد آلی با محتوای بالای کربن و نسبت کربن به نیتروژن منجر به کاهش تجزیه مواد آلی (ضخامت بیشتر لایه آلی) و در نتیجه کاهش مشخصه های مذکور لایه سطحی خاک شدند. با توجه به یافته های این پژوهش می توان نتیجه گرفت که جنگل کاری با گونه صنوبر به ویژه پس از گذشت 20 سال در مقایسه با پلت توانایی بالاتری در بهبود وضعیت خاک دارد که این موضوع می تواند در جنگل کاری های آینده مورد توجه مدیران قرار بگیرد. همچنین حضور پوشش های درختی (صنوبر و پلت) با گذشت زمان نسبت به پوشش مرتعی در بهبود وضعیت حاصلخیزی و شرایط مناسب ادافولوژیک خاک از الویت بالاتری برخوردارند.
کلید واژگان: اسیدهای آلی, پلت, صنوبر, فعالیت آنزیمی, موجودات خاکزیIntroductionSoil, as habitat substrate, helps to regulate important ecosystem processes, including nutrient absorption, organic matter decomposition. Water availability and the well-being of humanity are directly linked to soil functions. On the other hand, vegetation with different species and ages have significant effects on the status of the surface soil layer through the creation of diverse environmental conditions and the production of different organic substances. However, few studies have been conducted in relation to the effect of the age of afforestation and the type of vegetation on the soil status. Considering that a practical, complete and effective assessment of soil condition should be the result of simultaneous measurement of physical, chemical and biological indicators, hereupon, the present study aimed to investigate the effect of 20-year old poplar stand, 20-year old maple stand, 10-year old poplar stand, 10-year old maple stand and rangeland cover, in plot 3 of Delak-Khil series of wood and paper forests in Mazandaran province, on the organic layer properties and physical, chemical and biological (including microbial activities, enzyme activity, earthworm population and biomass, the number of soil nematodes and root biomass) properties of the surface soil layer.
Materials and MethodsFor this purpose, some parts of the study area were selected which are continuous with each other and have minimum height difference from the sea level, minimum change in percentage and direction of slope. Then, in order to take samples from the organic and surface layer of the soil, three one-hectare plots with distances of at least 600 meters were selected in each study habitats. From each of the one-hectare plots, 5 leaf litter samples and 5 soil samples (30 cm × 30 cm by 10 cm depth) were taken to the laboratory for analysis . In total, 15 litter samples and 15 soil samples were collected from each of the habitats under study. One part of the soil samples was passed through a 2 mm sieve after air-drying to perform physical and chemical tests, and the second part of the samples was kept at 4 °C for biological tests. One-way analysis of variance tests was used to compare the characteristics of organic layer and soil between the studied habitats. In the following, Duncan's test (P>0.05) was used to compare the average parameters that had significant differences among different habitats.
Results and DiscussionThe results of this research showed that afforested stands with different ages and pasture cover had a significant effect on the characteristics of the organic and surface soil layers. The results indicated the improvement of most of the characteristics of the organic and surface soil layer in the afforested stands, especially the 20-year old afforestation compared to the rangeland cover. The organic matter produced in 20-year old afforestation, especially with poplar species, had a higher quality (high nitrogen and carbon content and low carbon-to-nitrogen ratio) compared to organic matter produced in 10-year old afforestation and pasture cover. Most of the physicochemical characteristics of the soil under 20-year old afforestation were in a better condition than the other studied habitats. Also, according to the results of this research, the highest values of biological characteristics such as microbial activity, enzyme activity, and the population of earthworms and nematodes were observed in the subsoil of 20-year old afforestation especially with poplar species. Based on the results obtained from the principal component analysis, the higher values of nitrogen, phosphorus, calcium, magnesium and potassium content of the organic layer led to the improvement of soil fertility characteristics, microbial activities, enzyme activity, earthworm population, the number of soil nematodes and root biomass, respectively, under poplar and maple plantation for 20 years, meanwhile, 10-year old plantation, especially with maple species, and rangeland with the production of organic materials with high carbon content and carbon to nitrogen ratio, resulted in the reduction of organic matter decomposition (greater thickness of organic layer), and consequently the reduction of the mentioned properties of the surface soil layer.
ConclusionAccording to the findings of this research, it can be concluded that plantation with poplar species, especially after 20 years, had a higher ability to improve the soil condition compared to maple, which can be considered by managers in future afforestation. Also, with the passage of time, the presence of tree covers (poplar and maple) had a higher priority than rangeland cover in improving the fertility status and suitable edaphological conditions of the soil.
Keywords: Enzyme Activity, Maple, Organic acids, Poplar, Soil organisms -
نگهداری و حفظ جنگل های دست کاشت در سرزمین های خشک و نیمه خشک وابسته به بررسی ویژگی های خاک است، زیرا این جنگل ها به مرور زمان ویژگی های خاک را تغییر داده و مطالعه این تغییرات موجب افزایش آگاهی و حفظ جنگل ها می شود. پژوهش کنونی با هدف بررسی پیامدهای خوب و بد این توده های گیاهی جنگلی بر کیفیت زیستی خاک انجام شد. دو نوع جنگل (سوزنی برگ و پهن برگ) که بر روی یک چشم انداز با درجه و جهت شیب یکسان بود انتخاب شدند. 5 تیمار (زمین کشاورزی، زمین بکر، گونه اقاقیا، سرو نقره ای و درخت کاج) انتخاب شده و در 3 تکرار از لایه صفر تا 5 سانتی متر در دو بخش سایه انداز و دور از سایه انداز درخت به گونه تصادفی نمونه گیری مرکب از خاک انجام شد. نتایج تجزیه وتحلیل ویژگی های زیستی خاک نشان داد که بالاترین مقادیر ویژگی های تنفس خاک و مقدار ماده آلی مصرف شده (89/12 میلی گرم بر کیلوگرم)، تنفس برانگیخته (97/753 میلی گرم بر کیلوگرم)، کربن زیست توده میکروبی (04/1 میکروگرم کربن بر گرم کربن زیست توده میکروبی در روز)، فعالیت های آنزیمی و تنفس قارچی در سوزنی برگان اندازه گیری شد. اگرچه مقدار این ویژگی ها در پهن برگان نیز قابل توجه بود اما دارای تفاوت معنی داری بودند. همچنین بالاترین مقادیر کسر متابولیکی (04/1 و 99/0 میکروگرم کربن بر گرم کربن زیست توده میکروبی در روز) و تنفس باکتریایی (به ترتیب 6/0 و 78/0 میلی گرم دی اکسید کربن بر گرم خاک) در پوشش های کشاورزی و چراگاه مشاهده شد. نتایج نشان داد که در منطقه بیستون جنگل کاری با گونه های پهن برگ و به خصوص سوزنی برگ باعث بهبود کیفیت خاک نسبت به پوشش های کشاورزی و چراگاه شده است که می تواند وابسته به انباشتگی لاش برگ فراوان و خاستگاه کربن آلی برای ریزجانداران در این پوشش ها باشد.
کلید واژگان: تنفس باکتریایی, تنفس قارچی, زیست توده میکروبی, فعالیت آنزیم, ماده آلیIntroductionThe maintenance of planted forests in arid and semi-arid lands is important. Soil formation in forest ecosystems is different with different tree species. Tree species have a direct and indirect effect on soil organisms. Forest ecosystems change their species composition and abundance of microorganisms, and consequently their biogeochemical cycles. The accumulation of vegetation biomass and the improvement of soil fertility can play a significant role in soil restoration.
Materials and MethodsIn order to investigate the biological characteristics of the soil from 5 treatments, including agricultural (dry farming and relatively poor lands that are usually cultivated barley and wheat and have low productivity), pasture (pastures with minimal vegetation and high slopes that are affected by overgrazing have been changed to barren lands), forest with Acacia type (under and outside the crown), forest with the Cupressus arizonica type (under and outside the crown) and forest with the Pinus brutia type (under and outside the crown) randomly. Sampling was done in 3 repetitions from the 0 to 5 cm layer. The statistical sampling design of this research was completely random, in which, according to the type of afforested species, two types of coniferous forest stands (including Cupressus arizonica and Pinus brutia) and one broadleaf stand (Acacia species) were selected. Also, the area under the crown trees and outside the crown trees was also investigated. Soil samples were sampled with sterile equipment and crushed through a 4-mm sieve. Fresh and moist soil was kept at 4 °C temperature for soil biological tests. Microbial biomass carbon, soil basal respiration (197 days), substrate-induced respiration, and metabolic quotient were measured. Streptomycin sulfate was used to measure fungal respiration and cycloheximide was used to measure bacterial respiration. The activities of urease, acid, and alkaline phosphatase enzymes were determined. After measuring the biological properties of the soil, the normality of the data was checked by the Anderson–Darling test, and the homogeneity of the variance of the treatments was checked by using Levene's test. Analysis of data variance was done using One-Way ANOVA and average data comparison was done using Duncan's test at 5 and 1% probability levels (SAS 9.4 and SPSS 26).
Results and DiscussionThe results of soil biological characteristics analysis showed that the highest values of soil respiration and amount of consumed organic matter, substrate-induced respiration, microbial biomass carbon, enzyme activities, and fungal respiration were measured in conifers. Although the amount of these features was also significant in broadleaf trees, they had significant differences. In this study, the high soil respiration rate in coniferous covers compared to broadleaf can be due to the high organic carbon content of the soil in this cover. According to the results of substrate-induced respiration in different coatings, likely the activity of microorganisms involved in the decomposition of organic matter in the studied habitats had a significant difference; Therefore, different coatings can affect the population of soil microorganisms as the main source of decomposition and emission of carbon dioxide by changing the quantity and quality of organic matter and other factors. Also, the highest values of metabolic quotient and bacterial respiration were observed in agricultural and pasture covers. A higher metabolic quotient in these covers indicates a decrease in the efficiency of the use of leaf litter by the soil microbial community. In general, the metabolic quotient in the bacterial community is higher than the fungal community; Therefore, it seems that the predominance of the bacterial population in agricultural and pasture cover has caused this index to increase, although plowing and cultivation, and disturbance of these covers have caused stress to this bacterial community and as a result increased the metabolic quotient deficit in these covers.
ConclusionThe results of this research showed that the type of planted tree species causes significant changes in the biological characteristics of the soil. The current research shows that the forest, whether coniferous or broadleaf, had the highest values of enzyme activities, basal respiration, substrate-induced respiration, microbial biomass carbon, and the lowest values of metabolic quotient compared to agricultural and pasture covers. Afforestation increases biological activity and possibly the number and diversity of microorganisms, and improves soil characteristics in the long term. In agriculture and pasture land, due to the destruction of soil and aggregates by agricultural activities such as plowing or excessive livestock grazing, the amount of organic carbon and the activity of microorganisms decreases, and with the decrease of other soil characteristics, the quality of the soil decreases over time. From this research, it can be concluded that the planting of forest species in the soils of degraded areas in the long term can increase soil organic carbon due to high-quality leaf litter, and as a result, increase permeability and soil moisture. Increasing soil organic carbon increases the activity of microorganisms, and in the long term, it will improve various soil characteristics. Planting forest plants in the natural areas of the country, which were destroyed due to the change of use to agriculture and indiscriminate cultivation and finally abandoned, can improve the characteristics of the soil and, as a result, establish the native vegetation of the region, and increase the permeability of water in the soil, the risk of soil erosion, floods, etc. reduce.
Keywords: Bacterial respiration, Enzyme Activity, Fungal respiration, Microbial biomass, Organic matter -
کیتوزان پلیمری طبیعی و تخریب پذیر متشکل از واحد های گلوکز آمین است که با داشتن گروه های عاملی واکنشی می تواند فراهمی فلزهای سنگین را برای آنزیم های خاک که شناسه ای از کیفیت خاک هستند، کاهش دهد. با این حال، آگاهی های اندکی از تاثیر پذیری آنزیم های خاک در حضور هم زمان کیتوزان و فلزهای سنگین در دسترس است. در این پژوهش تاثیر برهم کنش کیتوزان در سه سطح شاهد (نبود کیتوزان)، کیتوزان با وزن مولکولی کم (LMC) و کیتوزان با وزن مولکولی زیاد (HMC) با سرب در سه سطح صفر، 50 و 500 میلی گرم در کیلوگرم بر غلظت سرب فراهم و فعالیت آنزیم های اسید و آلکالین فسفاتاز، ال-گلوتامیناز و هیدرولیز فلورسین دی استات در دو خاک متفاوت (لورک و لنگرود) بررسی و نتایج از نظر آماری مقایسه شدند. هر دو نوع کیتوزان غلظت سرب فراهم را در هر دو خاک به طور چشمگیری کاهش داد ولی HMC موثرتر بود. در خاک لورک کاربرد هر دو نوع کیتوزان در حضور سرب فعالیت آنزیم های اسید فسفاتاز، آلکالین فسفاتاز، ال-گلوتامیناز و هیدرولیز فلورسین دی استات را نسبت به شاهد به طور چشمگیری افزایش داد. در خاک لنگرود کاربرد HMC در حضور سرب، سبب افزایش فعالیت آنزیم ال-گلوتامیناز شد، ولی بر فعالیت آنزیم اسیدفسفاتاز، آلکالین فسفاتاز و هیدرولیز فلورسین دی استات تاثیر نداشت. کاربرد HMC در خاک لنگرود نسبت به شاهد تاثیر چشمگیری بر فعالیت آنزیم ها نداشت. سطح 50 میلی گرم در کیلوگرم سرب در حضور کیتوزان فعالیت اسید فسفاتاز در خاک لورک و هیدرولیز فلورسین دی استات در خاک لنگرود را نسبت به شاهد کاهش داد ولی بر فعالیت آنزیم های ال-گلوتامیناز و آلکالین فسفاتاز تاثیر مثبت داشت. سطح 500 میلی گرم در کیلوگرم سرب در حضور کیتوزان نیز فعالیت اسید و آلکالین فسفاتاز در خاک لورک و هیدرولیز فلورسین دی استات در خاک لنگرود را کاهش ولی فعالیت دیگر آنزیم ها را افزایش داد. به طورکلی، در پی افزدون هم زمان کیتوزان و سرب به خاک، افزایش یا کاهش فعالیت آنزیم ها بستگی به نوع آنزیم، کیتوزان و غلظت فلز داشت.کلید واژگان: خاک آهکی یا اسیدی, فعالیت آنزیمی, فلز سنگین, کیتوزانInvestigating chitosan interaction with lead on enzyme activities in two acidic and calcareous soilsChitosan is a natural and destructive polymer that consists of glucosamine units, which, due to reactive groups, can reduce the availability of heavy metals and change soil enzyme activities which is an indicator of soil quality. However, little information is available on simultaneous effect of chitosan and heavy metals on soil enzymes activities. In this study, the interaction of chitosan at three levels of control, low molecular weight (LMC), and high molecular weight (HMC) with Pb at three levels of 0, 50 and 500 mg/kg on available soil lead (Pb) investigated on activity of acid and alkaline phosphatase, L-glutaminase and fluorcine diacetate hydrolysis enzymes in two different soils, Lavark and Langroud. The results were statistically compared. Both chitosan types significantly reduced available Pb concentration in two soils, but HMC was more effective. In Lavark soil, LMC and HMC application to Pb treatments significantly increased the activity of acid and alkaline phosphatase, L-glutaminease and fluorcine diacetate hydrolysis compared to control treatments. In Langroud soil, LMC application to Pb treatments significantly increased L-glutaminease activity, but did not affect the activity of other enzymes. The HMC application in Langroud soil also did not significantly affect activity of any enzymes compared to control. Level of 50 mg/kg Pb in the presence of chitosan significantly decreased acid phosphatase activity in Lavark soil and hydrolysis of fluorcine diacetate hydrolysis in Langroud soil compared to control, but had a positive effect on the activity of other enzymes. Level of 500 mg/kg Pb in the presence of chitosan also reduced acid and alkaline phosphatase activity in Lavark soil and hydrolysis of fluorcine diacetate in Langroud soil, but significantly increased the activity of other enzymes. Generally, increasing or decreasing enzyme activity due to the simultaneous presence of chitosan and Pb depended on soil, enzyme, Pb concentration, and chitosan type.Keywords: chitosan, calcareous or acidic soil, Enzyme activity, Heavy metal
-
کاربرد بیوچار در خاک می تواند در بهبود کربن آلی و کیفیت خاک موثر باشد. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر بیوچار و بیوچار اصلاح شده با گوگرد (تهیه شده از باگاس نیشکر و بقایای ذرت) بر تغییرات کربن آلی و ویژگی های بیوشیمیایی و میکروبیولوژیکی یک خاک آهکی تحت کشت ذرت بود. این پژوهش در قالب طرح کاملا تصادفی با پنج تیمار و در چهار تکرار انجام شد. بیوچارهای بقایای ذرت و باگاس نیشکر و بیوچارهای اصلاح شده آن ها، در سطح یک درصد وزنی با نمونه خاک ترکیب شده و کشت گیاه ذرت در گلدان های پنج کیلوگرمی انجام شد. نتایج نشان داد کاربرد بیوچار و بیوچار اصلاح شده با گوگرد سبب افزایش معنی دار کربن آلی کل (4/115- 7/56 درصد) و محلول (9/60- 3/24 درصد) خاک، تنفس میکروبی (7/114- 0/108 درصد)، تنفس برانگیخته با سوبسترا (9/98- 5/44 درصد)، کربن زیست توده میکروبی (4/93 - 8/54 درصد)، فعالیت دهیدروژناز (7/114- 0/108 درصد) و کاتالاز (6/151- 4/105 درصد) شد. مقایسه میان دو زیست توده نشان داد بیوچار بقایای ذرت در مقایسه با بیوچار باگاس نیشکر در بهبود کربن آلی کل و محلول خاک و ویژگی های بیوشیمیایی خاک، موثرتر بود. اثر مثبت بیوچارهای اصلاح شده با گوگرد بر کربن آلی محلول، کربن زیست توده میکروبی و فعالیت کاتالاز، به طور معنی داری بیش تر از بیوچارهای اولیه بود. بیش ترین مقدار کربن آلی محلول، تنفس میکروبی پایه و تنفس ناشی از سوبسترا و همچنین فعالیت دهیدروژناز و کاتالاز مربوط به تیمار بیوچار بقایای ذرت اصلاح شده بود. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد بیوچارهای تهیه شده از بقایای ذرت و باگاس نیشکر می توانند اصلاح کننده آلی مناسبی برای بهبود ماده آلی خاک و ویژگی های بیوشیمیایی خاک باشند. افزون بر این، اصلاح بیوچار با گوگرد و تهیه بیوچار اسیدی می تواند کارایی آن در بهبود بیوشیمیایی و میکروبیولوژیکی خاک را افزایش دهد.
کلید واژگان: ریزجانداران خاک, زیست توده, فعالیت آنزیمی, کیفیت خاک, ماده آلیBiochar application to soil improve organic carbon and soil quality. The objective of this study was to investigate the effect of biochar and sulfur modified biochar (prepared from sugarcane bagasse and corn residue) on changes in organic carbon and biochemical and microbiological characteristics of a calcareous soil under corn cultivation. This study was conducted in a completely randomized design with five treatments and four replications. Corn residue and sugarcane bagasse biochar and their modified biochar were mixed at 1% (w/w) with the soil sample, and corn was grown in 5 kg pots. The results indicated that the application of biochar and biochar modified with sulfur caused a significant increase in total (56.7-115.4%) and dissolved organic carbon (24.3-60.9%) of the soil, microbial basal respiration (43.8-85.8%), substrate-induced respiration (44.5-98.9%), microbial biomass carbon (54.8-93.4%), dehydrogenase (108.0-114.7) and catalase (105.4-151.6%) activity. Comparison between the two feedstock has revealed that corn residue biochar was more effective in improving total and dissolved organic carbon and soil biochemical attributes than sugarcane bagasse biochar. The positive impact of sulfur-modified biochar on dissolved organic carbon, microbial biomass carbon and catalase activity was significantly greater than the raw biochar. The greatest value of dissolved organic carbon, microbial basal respiration, and substrate induced respiration as well as dehydrogenase, and catalase activity, were related to the biochar treatment of modified corn residue. In general, the results of this study demonstrated that biochar derived from corn residue and sugarcane bagasse could be a suitable organic amendment to improve soil organic matter and soil biochemical properties. In addition, modification of biochar with sulfur and production of acidic biochar can increase its efficiency in improving soil microbial activity.
Keywords: Enzyme activity, Feedstock, organic matter, soil microorganisms, Soil quality -
سابقه و هدف
خاک به عنوان محیط رشد گیاه و زیست گاه موجودات زنده گوناگون با انواع تنش های زیستی روبه رو است. ریزجانداران خاک نقش مهمی در عملکرد و حفظ کیفیت خاک دارند، زیرا آن ها مسیول تجزیه مواد آلی، گردش چرخه عناصر غذایی و تخریب آلاینده-های خطرناک هستند. سمیت فلزی و شوری از مهم ترین تنش های موثر بر فعالیت میکروبی و آنزیمی خاک در بسیاری از مناطق جهان به ویژه مناطق خشک می باشند. شوری ممکن است تاثیرات منفی آلودگی بر فعالیت میکروبی خاک را برانگیزد. در سوی دیگر، کاربرد مواد آلی در خاک های شور یا خاک های آلوده به فلز سمی ممکن است پیامدهای منفی این دو تنش را بر جمعیت و فعالیت میکروبی و آنزیمی خاک کاهش دهد. هدف اصلی این پژوهش بررسی اثرهای شوری و بقایای گیاهی (یونجه) به عنوان یک سوبسترای آلی بر غلظت عناصر محلول، فعالیت آنزیم های فسفاتاز اسیدی، ساکاراز و تنفس ناشی از سوبسرا (SIR) در یک خاک آهکی آلوده به کادمیوم بود.
مواد و روش هااین پژوهش در شرایط آزمایشگاهی کنترل شده در دانشگاه شهرکرد انجام شد. آزمایش به صورت طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل و در چهار تکرار انجام شد. فاکتورها شامل دو سطح کادمیوم (0 و 30 میلی گرم بر کیلوگرم)، سه سطح شوری (35/1، 5/7 و 15 دسی زیمنس بر متر) و دو سطح بقایای گیاهی (با و بدون مانده یونجه) انجام شد. خاک ابتدا با استفاده از نمک کلرید کادمیوم آلوده و سپس با بقایای یونجه (1% وزنی- وزنی) مخلوط گردید. پس از اختلاط کامل خاک و بقایای گیاهان، تیمارهای شوری (کلرید سدیم) استفاده شدند. برای فعال سازی دوباره ی جمعیت میکروبی، رطوبت خاک در پیرامون 70 درصد از گنجایش مزرعه تنظیم و ظروف به مدت 4 هفته در دمای اتاق نگهداری شدند. پس از آن نمونه ها به مدت 90 روز در دمای 1±25 درجه سلسیوس انکوبه شدند. سپس فعالیت آنزیم های فسفومنواستراز اسیدی و ساکاراز در سه دوره به صورت ماهانه و تنفس ناشی از سوبسترا و غلظت عناصر محلول (کلسیم، منیزیم، سدیم و پتاسیم) یک بار در طول دوره انکوباسیون اندازه گیری شدند.
یافته هانتایج نشان داد افزایش سطح شوری در خاک کاهش فعالیت آنزیمی، تنفس ناشی از سوبسترا و غلظت عناصر محلول کلسیم، منیزیم و پتاسیم را به همراه داشت. اثر منفی شوری بر ویژگی های میکروبی در خاک آلوده به کادمیوم بسیار محسوس تر از خاک غیرآلوده بود. کاربرد مانده های یونجه آثار منفی شوری بر تنفس و فعالیت آنزیمی خاک را کاهش داد و افزایش غلظت عناصر کلسیم، منیزیم، پتاسیم و سدیم در محلول خاک را در پی داشت. این یافته ها نشان می دهد در خاک های شور و آلوده که محدودیت کربن دارند، کاربرد مواد آلی غلظت کادمیوم قابل دسترس را کاهش، فراهمی سوبسترای موجود در خاک را افزایش و در نتیجه فعالیت آنزیمی و میکروبی خاک را بهبود می بخشد.
نتیجه گیرینتایج این پژوهش نشان می دهد در خاک های آلوده شور با محدودیت فراوان کربن، مصرف مواد آلی اصلاحی به منظور تقویت ماده آلی خاک غلظت کادمیوم قابل دسترس و اثرات شوری را کاهش و در نتیجه تنفس و فعالیت آنزیمی خاک (ساکاراز، فسفومنواستراز اسیدی) را افزایش می دهد. همچنین افزدون مانده گیاهی یونجه به خاک افزایش غلظت عناصر محلول در خاک (کلسیم، پتاسیم، منیزیم و سدیم) را به همراه داشت. به طور خلاصه، این پژوهش نشان داد که اثر مشترک نمک NaCl و کادمیوم بر فعالیت آنزیمی و غلظت عناصر محلول خاک در غیاب بقایای گیاهی اغلب هم کرداری ولی در حضور بقایای گیاهی پادکرداری است.
کلید واژگان: تنش غیرزنده, شوری, فعالیت آنزیم, کادمیوم قابل جذب, کودهای آلیBackground and ObjectivesSoil, as an important component of terrestrial ecosystems, plant growth media, and a habitat of diverse living organisms commonly encounters a variety of abiotic stresses. Soil microorganisms play an important role in maintaining soil quality and functioning, since they are responsible for the decomposition of dead organic material, nutrient cycling and degradation of hazardous organic pollutants. Metal toxicity and salinity are the major abiotic stresses affecting soil microbial activity and community structure in many areas of the world, in particular arid regions. Salinity may prompt the negative influences of soil pollution on soil microbial activity. On the other hands, application of organic amendments to saline soils or toxic metal-polluted soils may alleviate the negative consequences of these two abiotic stresses on soil microbial activity and population.
Materials and MethodsThis study was conducted under controlled laboratory conditions at Shahrekord University. The main aim of this study was to investigate the effects of salinity and plant residue as an organic amendment on concentrations of soluble elements, enzyme activity and substrate-induced respirations (SIR) in a calcareous soil polluted with cadmium (Cd) over a three-month incubation experiment. A factorial experiment with two levels of cadmium (0 and 30 mg kg-1), three levels of salinity (1.35, 7.5 and 15 dS m-1) and plant residue treatments (with and without alfalfa residue) was conducted using a completely randomized design with four replications. Using cadmium chloride salt, the soil was contaminated, and subsequently amended with alfalfa residue (1%, w/w). After thorough mixing of soil and plant residue, salinity treatments were applied using NaCl salt. To reactivate the microbial population and for the aging effect, soil moisture was set at 70% of field capacity, and containers were pre-incubated at room temperature for 4 weeks. The samples were then incubated at 25±1 oC for 98 days.
ResultsIncreasing salinity levels resulted in an increase in soluble Na concentration, a reduction in soil enzyme activity and SIR, and a decline in the concentrations of soluble Ca, Mg and K. The harmful impact of soil salinity on microbial properties was much greater in Cd-polluted soils than unpolluted soils.
ConclusionResults indicated that addition of plant residue reduced the negative impacts of salinity and Cd pollution stresses on soil microbial and enzyme activity, and that resulted in increases in the concentrations of water soluble elements.The findings of the current study confirmed that application of adequate organic amendments can decrease Cd toxicity, enhance substrate availability and maintain soil microbial and enzyme activity in saline and polluted soils with substrate limitation.
Keywords: enzyme activity, Cadmium availability, Salinity, Abiotic stress, Organic amendments -
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال بیست و سوم شماره 2 (پیاپی 88، تابستان 1398)، صص 361 -377
تنش های غیرزیستی مانند شوری و آلودگی به صورت انفرادی تاثیر منفی بر فعالیت های آنزیمی خاک دارند درحالی که مصرف مواد آلی باعث تعدیل اثرات این تنش ها بر فعالیت آنزیمی خاک خواهد شد. با این وجود، اثر همزمان و مشترک این گونه تنش ها بر شرایط بیوشیمیایی خاک و نقش مواد آلی بر این برهم کنش ها مشخص نیست. هدف این پژوهش مطالعه اثر متقابل تنش های شوری NaCl و آلودگی کادمیم بر فعالیت آنزیم های کاتالاز، فسفاتاز قلیایی، آریل سولفاتاز و هیدرولیز فلورسین دی استات در یک خاک آهکی آلوده تیمار شده با بقایای گیاهی طی سه ماه انکوباسیون بود. آزمایش به صورت فاکتوریل با دو سطح کادمیم، سه سطح شوری و دو تیمار بقایای گیاهی در قالب طرح کاملا تصادفی در چهار تکرار و در شرایط آزمایشگاهی اجرا شد. نتایج نشان داد افزایش سطح شوری در خاک های آلوده و غیرآلوده افزایش کادمیم قابل جذب و کاهش فعالیت آنزیمی را به همراه داشت. با این وجود، افزودن ماده آلی آثار مخرب شوری و آلودگی بر فعالیت آنزیمی خاک را کاهش داد. این مطالعه نشان می دهد در خاک های آلوده شور با محدودیت فراوان کربن، مصرف مواد آلی اصلاحی به منظور تقویت ماده آلی خاک غلظت کادمیم قابل دسترس و اثرات شوری را کاهش و در نتیجه فعالیت آنزیمی خاک را افزایش می دهد. به طور خلاصه، این پژوهش نشان داد که اثر مشترک نمک NaCl و کادمیم بر فعالیت آنزیمی خاک در غیاب بقایای گیاهی اغلب سینرژیسمی ولی در حضور بقایای گیاهی آنتاگونیسمی است.
کلید واژگان: اثر متقابل, آلودگی, زیست فراهمی فلز, شوری, فعالیت آنزیمیAbiotic stresses such as salinity and contamination individually have a negative effect on the soil enzyme activities, whereas addition of organic matter to soil can alleviate the negative impacts of stresses on the enzyme activity. However, the combined effects of these stresses (multiple stresses) on soil biochemical conditions and the role of organic matter addition in these interactions are largely unknown. The objective of this research was to explore the interaction effect of NaCl salinity and cadmium (Cd)-pollution on the activities of catalase, alkaline phosphatase, arylsulfatase and fluorescein diacetate hydrolysis in a Cd-contaminated calcareous soil treated with alfalfa residue over 3 months of incubation. A factorial experiment with 2 levels of Cd, 3 levels of salinity and 2 plant residue treatments was conducted using a completely randomized design with 4 replications. The results indicated that salinity increased the Cd availability in both uncontaminated and contaminated soils and reduced the soil enzymatic activity. Nevertheless, addition of alfalfa residue reduced the detrimental effects of salinity and Cd-pollution on the soil enzyme activities. This indicated that in saline Cd-contaminated soils with low organic matter, adding plant residues could lower the concentration of available Cd and the effect of soil salinity with a concomitant increase of enzyme activities. So, this study showed that the joint effect of NaCl salt and Cd on enzyme activity was mostly synergistic in plant residue-untreated soils, but it was antagonistic in the plant residue-treated soils.
Keywords: Enzyme activity, Interactions, Metal availability, Pollution, Salinity -
مطالعه شاخص های زیستی کیفیت خاک اهمیت و کاربرد زیادی در ارزیابی پایداری اکولوژیک بوم نظام های زراعی دارند. این آزمایش، با هدف بررسی تاثیر چهار ساله ی روش های مختلف خاک ورزی (بدون خاک ورزی، خاک ورزی حداقل و خاک ورزی مرسوم) در شرایط حضور و عدم حضور گیاه پوششی کلزا بر برخی شاخص های کیفیت خاک و عملکرد آفتابگردان در منطقه دستجرد همدان اجرا شد؛ آزمایش با آرایش فاکتوریل و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار انجام شد. تمامی ویژگی های مورد بررسی شامل کربن آلی، فراهمی فسفر، تنفس میکروبی، فعالیت آنزیم فسفاتاز، فعالیت آنزیم پروتئاز و عملکرد دانه آفتابگردان به طور معنی داری (در سطح 1 درصد) تحت تاثیر تیمارهای خاک ورزی و گیاه پوششی قرار گرفتند، برهمکنش خاک ورزی و گیاه پوششی برای کربن آلی و آنزیم فسفاتاز در سطح 1 درصد معنی دار شد، اما برای دیگر شاخص-های مورد مطالعه معنی دار نبود. در تیمار خاک ورزی حداقل+گیاه پوششی میزان کربن آلی 5/2 و تنفس میکروبی 5/1 برابر نسبت به تیمار خاک ورزی مرسوم+بدون گیاه پوششی (شاهد) افزایش داشت؛ این افزایش برای سایر شاخص ها نیز مشاهده شد (فسفر فراهم 80 درصد، فعالیت آنزیم فسفاتاز 59 درصد، آنزیم پروتئاز 84 درصد و عملکرد دانه آفتابگردان 34 درصد). بعد از تیمار خاک ورزی حداقل+گیاه پوششی، در تیمار بدون خاک ورزی+گیاه پوششی بیش ترین مقدار شاخص های کیفیت خاک و عملکرد دانه اندازه گیری شد. اعمال تیمارهای خاک ورزی حداقل و کشت گیاه پوششی کلزا موجب افزایش ذخایر مواد آلی، فعالیت زیستی خاک و عملکرد دانه آفتابگردان گردید.کلید واژگان: کیفیت خاک, خاک ورزی, گیاه پوششی, فعالیت آنزیمی, تنفس میکروبیAssessing biological indicators of soil quality is crucial to evaluation of ecological sustainability of agroecosystem. This study aimed at assessing the effects of four years of different tillage practices (no tillage, minimum tillage and conventional tillage) with and without canola cover crop on selected biological indicators of soil quality and sunflower yield in Dastjerd, Hamedan; A randomized complete block design with factorial arrangement and three replications was conducted. All the measured properties, including soil organic carbon, available P, basal microbial respiration, protease and phosphatase activity and sunflower seed yield were significantly (PKeywords: soil quality, Tillage, Cover crop, Enzyme activity, Microbial respiration
-
سابقه و هدفبیوچار ماده کربنی است که از گرماکافت بقایای آلی در محیط اکسیژن محدود یا غیاب اکسیژن تولید می شود. بیوچار با بهبود خصوصیات فیزیکو شیمیایی مانند افزایش ظرفیت تبادل کاتیونی، تغییر pH خاک و افزودن عناصر غذایی، فعالیت میکروبی را تحریک می نماید. دمای گرماکافت و بافت خاک از عوامل مهم موثر بر رفتار بیوچار در خاک هستند. علیرغم اهمیت این دو متغیر، مطالعات کمی در ارتباط با تاثیر آنها بر خصوصیات شیمیایی و میکروبی خاک انجام شده است. هدف این تحقیق ارزیابی اثر بیوچارهای تهیه شده در دماهای متفاوت بر خصوصیات شیمیایی و میکروبیولوژیکی در خاک آهکی با بافت رسی و شنی بود.مواد و روش هاخاک های مورد استفاده در این تحقیق از لایه سطحی دو منطقه در اطراف کرج، استان البرز، نمونه برداری شدند. بقایای خام ذرت و بیوچارهای تهیه شده از بقایا در دماهای 200، 400 و 600 درجه سلسیوس به میزان 5/0 و 1 درصد وزنی با خاک مخلوط گردید. خصوصیات شیمیایی مانند pH و قابلیت هدایت الکتریکی، مواد آلی، نیتروژن معدنی، پتاسیم و فسفر قابل دسترس و خصوصیات میکروبیولوژیکی مانند تنفس ناشی از سوبسترا، کربن زیست توده میکروبی و فعالیت پروتئاز، ساکاراز، کاتالاز و هیدرولیز فلورسین دی استات اندازه گیری گردید.یافته هانتایج نشان داد با افزایش دمای گرماکافت pH (%97-10)، درصد خاکستر (%378-75)، سطح ویژه (%1472-121)، درصد کربن (%54-19)، فاکتور غنی سازی کربن (%54-20) بیوچار افزایش یافت، در حالی که محصول بیوچار (%70-20)، ظرفیت تبادل کاتیونی (%45-12)، غلظت هیدروژن (%76-9) و مواد فرار (%70-16) کاهش یافت. مصرف بیوچار باعث افزایش pH (%5-2)، قابلیت هدایت الکتریکی (%66-8)، ماده آلی (%161-36)، نیتروژن آمونیمی (%28-6)، پتاسیم قابل دسترس (%40-12)، تنفس ناشی از سوبسترا (%216-50)، فعالیت کاتالاز (%320-34)، ساکاراز (%476-26)، پروتئاز (%186-3) و هیدرولیز فلورسین دی استات (%280-27) در مقایسه با شاهد گردید، در حالی که نیتروژن نیتراتی (%77-10) و فسفر قابل دسترس (%86-23) خاک کاهش یافت. با افزایش دمای گرماکافت و بیوچار شدن بقایای ذرت pH (%11-1)، قابلیت هدایت الکتریکی (%38-1)، ماده آلی (%179-18)، فسفر قابل دسترس (%150-2)، پتاسیم قابل دسترس (%25-5)را در مقایسه با بقایای خام ذرت افزایش داد، در حالی که نیتروژن آمونیمی (%43-7)، نیتروژن نیتراتی (%77-10)، کربن زیست توده میکروبی خاک (%27-4)، تنفس ناشی از سوبسترا (%39-2)، فعالیت کاتالاز (%54-21)، ساکاراز (%62-7/3)، پروتئاز (%54-0) و هیدرولیز فلورسین دی استات (%60-21) کاهش یافت.بحث و نتیجه گیرینتایج نشان داد تاثیر مثبت مصرف بیوچار بر خصوصیات شیمیایی و میکروبیولوژیکی خاکهای مورد مطالعه به میزان مصرف و بافت خاک بستگی دارد. بالاترین تاثیر بر خصوصیات شیمیایی و زیستی خاک در سطح مصرف %1 مشاهده گردید. از متغیرهای بررسی شده، فعالیت آنزیمی خاک بیشترین پاسخ را به کاربرد بیوچار نشان داد. بنابراین، بر اساس نقش بیوچار در افزایش ماده آلی و فعالیت میکروبی خاک، این ماده برای بهبود وضعیت میکروبیولوژیکی خاک و افزایش کیفیت خاک های آهکی ایران پیشنهاد می گردد.کلید واژگان: بیوچار, دمای گرماکافت, سطح مصرف, فعالیت آنزیمیBackground And ObjectivesBiochar is a carbon-rich material that is obtained by heating organic feedstock in a limited or absence of oxygen. In general, biochar stimulates soil microbial activity by improvements in soil physiochemical properties such as increasing cation exchange capacity, altering soil pH and direct addition of nutrients, porosity and water holding capacity. Pyrolysis temperature and soil texture are the significant factors affecting soil responses to biochar application. However, there are very limited studies on biochar impact on chemical and microbiological properties of calcareous soils. The aim of this study was to evaluate the effect of corn biochars obtained at different temperatures on the chemical and microbiological characteristics of two calcareous soils with sandy and clayey texture.Materials And MethodsThe soils used in this study were sampled from the surface layer at two different sites around Karaj city, Alborz province, Iran. Corn raw material and biochars produced at 200, 400 and 600˚C were mixed at 0.5 and 1% (w/w) with the soils and incubated for 90 days. Soil chemical parameters such as pH and electrical conductivity, organic matter, inorganic nitrogen, available K and P; microbiological characteristics including substrate-induced respiration, microbial biomass carbon and enzyme activities (protease, saccharase, catalase and fluorescein diacetate hydrolysis) were measured.ResultsThe results showed that with increasing pyrolysis temperature, biochar pH (10-97%), ash content (75-378%), specific surface area (214-1472%), carbon content (19-54%) and carbon enrichment factor (20-54%) were increased, while the cation exchange capacity (12-45%), concentration of hydrogen (76-9%) and volatile matter (16-70%) were reduced. Biochar application increased soil pH (2-5%), electrical conductivity (8-66%), organic matter (36-161%), ammonium-nitrogen (6-28%), available potassium (12-40%), substrate-induced respiration (50-216%), catalase activity (34-320%), saccharase (26-476%), protease (3-186%) and hydrolysis of fluorescein diacetate (27-280%) relative to the control, whereas nitrate-nitrogen (10-77%) and available phosphorus (23-86%) tended to decrease with biochar addition. Increasing pyrolysis temperature increased soil pH (1-11%), electrical conductivity (1-38%), organic matter (18-179%), available phosphorus (2-150%), available potassium (5-25%) when compared with the raw corn residues, while decreased ammonium-nitrogen (7-43%), nitrate-nitrogen (10-77%), microbial biomass carbon (4-27%), substrate-induced respiration (2-39%), catalase activity (21-54%), saccharase (3.7-62%), protease (0-54%) and fluorescein diacetate hydrolysis (21-60%).
Discussion andConclusionsThe findings demonstrated that the positive effect of biochar application on soil chemical and microbiological properties depends upon its application rate, soil texture and the soil attributes involved. The most desirable effect of corn biochars on soil chemical and microbiological properties was observed at 1% application rate in sandy soil. Of the evaluated soil variables, enzyme activity showed the greatest response to biochar application. In brief, biochar is a valuable soil amendment with a positive effect on soil quality in arid and semi-arid environments. Therefore, biochar application is recommended for increasing soil organic matter pool, and consequently improving chemical and microbiological conditions of calcareous soils in Iran.Keywords: Application rate, Biochar, Enzyme activity, Pyrolysis temperature -
افزایش فعالیت های کشاورزی و به دنبال آن رهاسازی آلاینده ها از سامانه های کشاورزی و همچنین گسترش صنایع سبب ورود یون های فلزهای سنگین از جمله کادمیوم به محیط زیست می شود. کاربرد جاذب ها از روش های مناسب برای ناپویاسازی فلزهای سنگین در خاک های آلوده می باشند. این پژوهش با هدف بررسی پیامد جاذب های طبیعی و اصلاح شده در ناپویاسازی کادمیوم در خاک آلوده و پیامد آن بر برخی ویژگی های زیستی و شاخص های اکوفیزیولوژیک خاک در قالب طرح کاملا تصادفی با 13 تیمار و سه تکرار انجام شد. تیمارها شامل بنتونیت (B)، بنتونیت اصلاح شده با آهن (B-Fe)، بنتونیت اصلاح شده با منگنز (B-Mn)، بنتونیت اصلاح شده با آهن و منگنز (B-Fe Mn)، شلتوک برنج (RH)، شلتوک برنج اصلاح شده با اسید فسفریک (RH-P)، هرکدام در دو سطح 2 و 5 درصد و تیمار شاهد بودند. نتایج آزمایش نشان داد که تنفس پایه میکروبی و فعالیت آنزیم فسفاتار در تیمار RH-P 5% به ترتیب به 6/2 و 25/2 برابر تیمار شاهد رسید. تنفس برانگیخته با سوبسترا و فعالیت آنزیم اوره آز در تیمار RH-P 5% بیشترین مقدار بود. فعالیت آنزیم دهیدروژناز نیز در تیمارهای RH-P 5% و 5% و B-FeMn 2 بیشترین مقدار را نشان داد. نتایج همچنین نشان داد که مقدار کادمیوم محلول و تبادلی با افزودن جاذب ها کاهش یافت و در تیمار RH-P 5% نسبت به شاهد 5/2 برابر کاهش مشاهده شد. شاخص های اکوفیزیولوژیک خاک نیز که از شاخص های سلامت و کیفیت خاک می باشند در حضور جاذب ها بهبود یافتند، به گونه ای که سهم متابولیک در تیمارهای همراه با جاذب بنتونیت و شلتوک برنج بیشترین مقدار بود. بنابراین کاربرد جاذب ها می تواند یکی از راه کارهای مدیریتی موثر برای ناپویاسازی کادمیوم و بهبود شرایط زیستی خاک باشد.کلید واژگان: آنزیم اوره آز, تنفس میکروبی, جاذب, شاخص اکوفیزیولوژیکIntroductionRapid development of industrialization, heavy metal and radionuclide contaminants from industrial activities have posed a major threat to the environment owing to their toxicity, non-biodegradability and persistent accumulation. So various ecosystems are continuously contaminated with high levels of high-risk chemicals with different structures and levels of toxicity. Cadmium is one of the high-risk elements that enters the environment and can accumulate in the body of fish and other aquatic organisms, plants and livestock and be transferred to the human body. Therefore, the remediation of contaminated soils with cadmium in order to protect human health is very important. One method for remediation of pollutants is immobilization of them in the soil by adsorbents. Among the absorbents, bentonite has been identified for its unique properties, including high surface area and cation exchange capacity and adsorptive affinity for organic and inorganic ions, low cost and ease of access. If the physical and chemical properties of natural bentonites are improved by a special modification process, the adequate supplies for environmental purposes can be obtained. Among the biosorbents, rice husk has also been reported to be suitable for adsorption of cadmium and other heavy metals. This research was designed with the aim of decreasing the amount of cadmium in the soluble and exchangeable phase of a polluted soil under laboratory conditions in the presence of bentonite and rice husk. Considering that biological properties of the soil are an indicator of soil health and quality, so, after application of adsorbents, biological properties and some soil ecophysiological indices were also investigated.Materials And MethodsThe experiment was done with 13 treatments and 3 replications in a completely randomized design. Treatments were bentonite (B) and modified bentonite with iron (B-Fe), manganese (B-Mn), iron and manganese together (B-Fe-Mn), rice husk (RH), modified rice husk with phosphoric acid (RH-P) in two levels (2 and 5%) and control treatment (without adding adsorbent). Modification of bentonite was done with iron chloride (FeCl3.6H2O), manganese chloride (MnCl2.6H2O) and a mixture of FeCl3.6H2O and MnCl2.6H2O. Some of the characteristics of bentonite and rice husk adsorbents including pH, electrical conductivity, cation exchange capacity and organic carbon were measured. The contaminated soil with CdCl2 was treated with adsorbents and incubated for 2 months under constant lab conditions. After the incubation time, soil biological properties such as basal respiration, substrate-induced respiration (SIR), microbial biomass carbon (MBC), activity of some enzymes and also some ecophysiological indexes were measured.Results And DiscussionThe results showed that the basal respiration, SIR, MCB, activity of phosphatase, dehydrogenase and urease were less in the control treatment. The basal respiration and phosphatase activity in RH-P 5% treatment were 2.6 and 2.25 times more than those in the control, respectively. SIR and urease activity were highest in RH-P 5% treatment. The application of adsorbents to contaminated soil reduced soluble and exchangeable cadmium fraction. The lowest amount of soluble and exchangeable fraction of cadmium was in RH-P 5% treatment that showed 2.5 times reduction in comparison to control. In other words, immobilization of cadmium from these fractions improved soil conditions and caused increasing of biological soil properties and activity of microorganisms. The metabolic quotient was higher in the control treatment, probably due to lower microbial content, and decreased by adding adsorbents. Microbial quotient in control treatment was lower than other treatments which prove again the lower biomass carbon of control treatment. Carbon availability that is the ratio of basal respiration to SID, also was more in control in comparison to other treatments, perhaps due to the suppress or inhibition of dormant or zymogenous microbes by cadmium in the control treatment which can be stimulated to growth in the SIR experiment.ConclusionsThe results of this study revealed that cadmium with concentration of 30 mg kg-1has a toxic and inhibitory effect on the microbial activity of the soil. The addition of bentonite and rice husk adsorbents in particular modified form reduced mobility of cadmium and thus improved the biological properties of the soil and also had a positive effect on ecophysiological indexes.
The use of these adsorbents can be a cost effective, succeeded, and operative management strategy for immobilization of cadmium in contaminated soils that reducing the risk of plant reclamation, washing and entry into groundwater and food cycle.Keywords: Adsorbente, Ecophysiological index, Enzyme activity, Microbial respiration -
افزودن EDTA به عنوان یک عامل کلات کننده به خاک های آلوده به فلزات سنگین ممکن است فراهمی و استخراج گیاهی فلزات را از خاک افزایش دهد اما می تواند اثرات منفی بر ویژگی های بیولوژیکی خاک داشته باشد. به منظور بررسی اثر کاربرد EDTA و اسید سیتریک بر فراهمی سرب، فعالیت دهیدروژناز، اوره آز و فسفومونواستراز قلیایی و همچنین تنفس میکروبی برانگیخته (SIR)، آزمایشی در قالب طرح کاملا تصادفی با آرایش فاکتوریل و سه تکرار در شرایط گلخانه اجرا گردید. تیمارهای آزمایش شامل EDTAو اسید سیتریک در دو سطح 3 و 5 میلی مول بر کیلوگرم به همراه شاهد و زمان (7، 14، 21 و 28 روز) بودند. نتایج نشان داد که به طور میانگین تیمارهای EDTA3 و EDTA5 به ترتیب سبب افزایش 17/2 % و 10 % غلظت فراهم سرب نسبت به شاهد شدند. این در حالی است که بررسی اثر زمان نشان داد که فراهمی سرب برای تیمار EDTA3 در زمان 28 در مقایسه با اولین زمان نمونه برداری (روز هفتم) 3/12 % کاهش یافت در حالی که برای تیمار EDTA5 تغییر معنی داری در طی زمان مشاهده نشد. همچنین به طور میانگین تیمارهای CA3 و CA5 به ترتیب سبب کاهش 3/8 % و 7/15 % غلظت فراهم سرب نسبت به شاهد شدند به طوری که در آخرین زمان نمونه برداری فراهمی سرب به ترتیب 9/15 % و 8/12 % نسبت به اولین زمان کاهش پیدا کرد. نتایج نشان دهنده اثر منفی EDTA بر فعالیت آنزیم های دهیدروژناز و اوره آز خاک بود. از طرف دیگر افزودن اسیدسیتریک اثر مثبتی بر فعالیت آنزیم های دهیدروژناز، اوره آز و فسفومونواستراز قلیایی خاک داشت. در تمام تیمارها به جز تیمار شاهد فعالیت آنزیم های مورد مطالعه با گذشت زمان افزایش پیدا کرد که این افزایش در تیمارهای اسید سیتریک بیشتر بود. افزودن EDTA و اسیدسیتریک مقدار SIR خاک را در همه زمان های مورد مطالعه افزایش دادند که این افزایش برای تیمارهای اسیدسیتریک بیشتر از EDTA بود.کلید واژگان: اسیدسیتریک, سرب, فعالیت آنزیم, EDTA, SIRIntroductionApplication of EDTA may increase the heavy metal availability and phytoextraction efficiency in contaminated soils. In spite of that, it might also have some adverse effects on soil biological properties. Metals as freeions are considered to be severely toxic, whereas the complexed form of these metalswith organic compounds or Fe/Mn oxides may be less available to soil microbes. However, apart from this fact, some of these compounds like EDTA and EDTA-metal complexes have low bio- chemo- and photo-degradablity and high solubility in their own characteristics andable to cause toxicity in soil environment. So more attentions have been paid to use of low molecular weight organic acids (LMWOAs) such as Citric acid because of having less unfavorable effects to the environment. Citric acid increases heavy metals solubility in soils and it also improves soil microbial activity indirectly. Soil enzymes activity is a good indicator of soil quality, and it is more suitable for monitoring the soil quality compared to physical or chemical indicators. The aims of this research were to evaluate the changes of dehydrogenase, urease and alkaline phosphomonoesterase activities, substrate-induced respiration (SIR) and Pb availability after EDTA and citric acid addition into a contaminated soil with PbCl2.Materials And MethodsAn experiment was conducted in a completely randomized design with factorial arrangement and three replications in greenhouse condition. The soil samples collected from surface horizon (0-20 cm) of the Typic haplocalsids, located in Mashhad, Iran. Soil samples were artificially contaminated with PbCl2 (500 mg Pb per kg of soil) and incubated for one months in 70 % of water holding capacity at room temperature. The experimental treatments included control, 3 and 5 mmol EDTA (EDTA3 and EDTA5) and Citric acid (CA3 and CA5) per kg of soil. Soil enzymes activity, substrate-induced respiration and Pb availability of soil samples were determined by standard methods after 7, 14, 21 and 28 days of chelates addition.Results And DiscussionThe soil texture was loam and the indigenous Pb content was 25.55 mg kg-1. The soil pH was 7.4 and electrical conductivity of saturated extraction measured 2.5 dS m-1. The soil carbonate calcium was 14% and the content of organic carbon and essential nutrients were low. The results showed that EDTA3 and EDTA5 treatments increased Pb availability by 2.17% and 10% compared to control treatment but CA3 and CA5 treatments decreased it by 3.8% and 15.7% respectively. The Pb availability in control and EDTA5 treatments did not change during the incubation time. The available Pb concentration dropped sharply during the incubation time in EDTA3, CA3 and CA5 treatments. The reduction rates in CA3 and CA5 treatments were more than EDTA3 treatment. This may be due to the high stability and low biodegradability of EDTA than biodegradable chelators and low molecular weight organic acids. The results showed that urease and dehydrogenase activities were significantly reduced in EDTA3 and EDTA5 treatments compared to control treatment. Urease and dehydrogenase activities were decreased with the increase of EDTA concentration. Alkaline phosphomonoesterase activity was not affected by the EDTA3 and EDTA5 treatments. In CA3 and CA5 treatments, dehydrogenase and alkaline phosphomonoesterase activities significantly increased with increasing the concentration of citric acid. CA5 treatment showed a prominent effect on urease activity compare to CA3 treatment. The soil enzyme activities increased with incubation time. It seems that reduction in Pb availability causes an increase of soil enzymes activities. Significant negative relationships were found between soil enzymes activities and available Pb concentration (dehydrogenase activity (r=-0.906, PKeywords: Citric acid, EDTA, Enzyme activity, Pb, SIR
-
فعالیت های آنزیمی خاک از شاخص های مهم بیولوژیکی بوده و منعکس کننده کیفیت و حاصلخیزی خاک هستند. پژوهش حاضر با هدف بررسی ارتباط برخی ویژگی های شیمیایی و بیولوژیکی خاک با میزان فعالیت آنزیم های اوره آز، اینورتاز، آلکالین فسفاتاز و آریل سولفاتاز بر روی دو نوع خاک هیستوسول از دو مکان متفاوت در کرمان و شهرکرد انجام شد. نمونه برداری در هر منطقه از 3 نیمرخ خاک (120-0 سانتی متر، با لایه های مساوی 20 سانتی متری) انجام شد. اندازه گیری های فعالیت آنزیم های خاک با استفاده از روش های استاندارد انجام شد. مطالعه تاثیر برخی ویژگی های شیمیایی و بیولوژیکی بر فعالیت آنزیم ها با استفاده از ضرایب همبستگی پیرسون نشان دهنده نقش مثبت کربن آلی (**r > 0.86)، نیتروژن کل (**r > 0.88)، فسفر (**r > 0.77)، کربوهیدرات ها (**r > 0.86)، تنفس میکروبی (**r > 0.94) و بیوماس میکروبی کربن (**r > 0.87) در سطح یک درصد آماری در هر دو نوع خاک مورد مطالعه بود. استفاده از مدل رگرسیونی گام به گام به منظور ارزیابی اهمیت نسبی ویژگی های مورد بررسی در ارتباط با یکدیگر بر فعالیت آنزیم ها به طور کلی نشان داد که بیوماس میکروبی کربن و فسفر تاثیر منفی بر روی میزان فعالیت برخی از آنزیم های مورد مطالعه داشتند، درحالی که سایر ویژگی ها اثر مثبت خود را به صورت نسبی بر روی میزان فعالیت آنزیم ها حفظ کردند. بطور کلی همبستگی های معنی دار تا حد 99 درصد بین فعالیت آنزیم های مختلف با یکدیگر مشاهده گردید که می تواند نشان دهنده پاسخ نسبتا یکسان این آنزیم ها نسبت به سیستم های محیطی باشد.
کلید واژگان: آنزیم های خاک, فعالیت میکروبی, مواد آلی, هیستوسولSoil enzyme activities are considered as one of the most important biological indicators and reflect the soil quality and fertility. Current study was conducted to investigate the relationship between Urease, Invertase, Alkaline phosphatase and Aryl sulphatase activities of two Histosols (located in Kerman and Shahrekord provence) and some of the soil chemical and biological properties. Soil samples were collected from 3 soil profiles (0-120 cm, at each 20 cm layer). The enzyme activities were determined as described in standard methods. Results of Pearson correlation coefficients showed that organic carbon (r > 0.86**), total nitrogen (r > 0.88**), phosphorus (r > 0.77**), carbohydrates (r > 0.86**), microbial respiration (r > 0.94**) and microbial biomass carbon (r > 0.87**) had a positive and significant effect (p< 0.01) on the enzymatic activities of two studied soils. In addition, stepwise regression model was used to evaluate the relative importance of soil properties in conjunction with enzyme activities. The results showed that microbial biomass carbon and phosphorus had negative effects on the activity of some enzymes, while organic carbon, total nitrogen, carbohydrates and microbial respiration had a positive effect on enzyme activities. A significant correlation values, up to 99%, was found among enzymes and they were responding similar to the environmental systems.Keywords: Enzyme activity, Organic matter, Microbial activity, Histosols -
منابع خاکی از اجزای مهم محیط زیست هستند که برای حفظ آن باید کیفیت و سلامت آن مدنظر قرار گیرد. از عوامل مهم اثرگذار بر کیفیت و سلامت خاک ها، تغییر کاربری آن ها است. ریزجانداران توانایی ویژه ای در سنجش کیفیت و سلامت خاک دارند و به سرعت به تغییرات محیطی واکنش نشان می دهند. این پژوهش به صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با 2 فاکتور کاربری اراضی در 3 سطح (مرتع، باغ سیب و زراعت) و عمق خاک در 2 سطح (30-0 و 60-30 سانتی متر) و با 5 تکرار در دشت سلدوز نقده استان آذربایجان غربی در منطقه میرآباد در پهنه ای به مساحت 200 هکتار انجام گردید. شاخص های بیولوژیک کیفیت خاک شامل فعالیت آنزیم های دهیدروژناز، سلولاز، اوره آز، فسفو منواستراز اسیدی و قلیایی، شاخص های شیمیایی شامل کربن آلی، pH، EC، درصد آهک و شاخص های فیزیکی شامل بافت خاک و پایداری خاک دانه ها در آب (WAS) اندازه گیری شد. نتایج نشان داد شاخص های کیفیت و سلامت خاک در کاربری های زراعت و باغ سیب نسبت به مرتع دست نخورده (شاهد) کاهش معنی داری دارد. فعالیت اوره آز در کاربری باغ سیب و زراعت نسبت به کاربری مرتع در عمق 30-0 سانتی متر به ترتیب 5/65 و 7/72 درصد کاهش یافت. در کاربری مرتع با افزایش عمق خاک (60-30 سانتی متر) فعالیت اوره آز خاک 5/77 درصد کاهش یافت. نتیجه آزمایش نشان داد، تغییر کاربری از مرتع به زراعت و باغ سیب نسبت به مرتع دست نخورده (شاهد) در منطقه مورد مطالعه سبب کاهش معنی دار فعالیت های آنزیمی خاک گردیده است.
کلید واژگان: اوره آز, دهیدروژناز, فعالیت آنزیمی خاک, کاربری اراضی, کیفیت خاکSoil is a vital component of environment which its quality and health maintenance should be considered as an important factor. Land use changes mainly affect soil quality and health. Soil microorganisms respond to these changes and have special capability to assay these criteria. This research was carried out as factorial on the basis of randomized complete block design with two factors in 200 ha of Mirabad region, Suldoz plain in West Azerbaijan of Iran. Three types of land uses (pasture, crops and apple orchards) and two soil depths including 0-30 and 30-60 cm were considered in this experiment as main factors. Soil enzyme activity including dehydrogenase (DHA), cellulase (CA), urease (UA), acid and alkaline phosphatases (ACP and ALP) activities were measured as biological indices. Some important soil physical and chemical properties such as organic carbon, pH, EC, calcium carbonate equivalent (CCE), soil texture and water aggregate stability (WAS) were also determined. Results showed that soil quality and health indices were significantly decreased in apple orchard and crop production fields compared to the intact grassland. Decline of urease activity in orchards and crop fields at 0-30 cm depth were 65.5 and 72.7% and in grassland with increasing soil depth (30-60 cm) were 77.5, respectively. Soil enzyme activities were significantly decreased in apple orchard and crop production fields compared to the intact grassland.Keywords: Enzyme activity, Land use, Soil quality, Urease, Dehydrogenase -
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال شانزدهم شماره 1 (پیاپی 59، بهار 1391)، ص 153مصرف علف کش ها می تواند جمعیت و فعالیت ریزجانداران خاکزی را تغییر دهد، از این رو بر واکنش های بیوشیمیایی خاک نیز تاثیرگذار هستند و معمولا حاصل خیزی خاک و رشد گیاه به تبع آن تغییر می یابد. هدف این تحقیق ارزیابی تاثیر سطوح مختلف علف کش ارادیکان بر کربن و نیتروژن توده زنده میکروبی و نسبت آنها و نیز بررسی روند فعالیت آنزیم های اوره آز و آریل سولفاتاز تحت شرایط مزرعه ای بود. در این آزمایش، سطوح 6 و 9 لیتر در هکتار ارادیکان در خاک های تحت کشت ذرت و بدون کشت به صورت کرت های خرد شده و در قالب طرح پایه بلوک های کاملا تصادفی با سه تکرار به یک خاک آهکی اضافه شد. کربن و نیتروژن توده زنده میکروبی طی دو مرحله (روزهای 30 و90 پس از کشت) و فعالیت آنزیم های اوره آز و آریل سولفاتاز در روزهای 30، 60 و 90 پس از شروع آزمایش اندازه گیری شد. نتایج نشان داد در محیط کشت ذرت با افزایش سطح ارادیکان کربن توده زنده میکروبی در تیمارهای 6 و 9 لیتر در هکتار (بین 12 تا 116 درصد)، نیتروژن توده زنده میکروبی (به طور متوسط حدود 50 درصد) و نسبت کربن به نیتروژن توده زنده میکروبی (بین 26 تا 115 درصد) در مقایسه با شاهد افزایش پیدا کرد. فعالیت اوره آز در مرحله اول نمونه برداری در هر دو محیط در سطح 6 لیتر در هکتار حدود 50 درصد کاهش و در سطح 9 لیتر در هکتار به ترتیب 3 و 137 درصد نسبت به شاهد در محیط کشت شده و کشت نشده افزایش پیدا نمود. با این وجود، در مرحله دوم تفاوت چندانی در فعالیت این آنزیم بین تیمارهای مختلف دیده نشد و در مرحله سوم فعالیت آن در بین تیمارهای مختلف در نوسان بود. این در حالی است که فعالیت آنزیم آریل سولفاتاز نیز در خاک تحت کشت ذرت در هر سه مرحله با افزایش سطح سم کاهش (در دامنه 30-50 درصد در سطح 9 لیتر در هکتار) پیدا کرد و در خاک بدون کشت ذرت از روند خاصی پیروی نکرد. به طور خلاصه، نتایج این تحقیق نشان داد مصرف علف کش ارادیکان می تواند باعث هم کاهش و هم افزایش توده زنده و فعالیت های آنزیمی در خاک های آهکی تیمار شده با این علف کش شود ولی این تغییرات به سطح مصرف ارادیکان، زمان سپری شده پس از مصرف آن و حضور یا عدم حضور گیاه بستگی دارد.
کلید واژگان: سم ارادیکان, ریزجانداران خاک, اندازه توده زنده, فعالیت آنزیمی, اثر گیاه, ذرت, اثر ریزوسفری, خاک های مناطق خشک و نیمه خشکThe application of herbicides as organic chemical compounds to control pest and weeds may affect the population and activity of microorganisms, and this may have an influence on biochemical processes that are important for soil fertility and plant growth. The primary objective of this study was to evaluate different loading rates of eradican (EPTC) on soil microbial biomass C and N, microbial biomass C/N ratio and the activities of urease and arylsulphatase under field conditions. In this experiment, loading rates of 6 and 9 L ha-1 eradican were applied to a calcareous soil cultivated with corn (Zea mays L.) and left uncultivated using split-plots arranged in a completely randomized block design with three replications. The experiment was conducted in the Kabootarabad’s Agricultural Research Center, Isfahan. Soil microbial biomass C and N were determined at 30th and 90th days after the onset of experiment and the activities of urease and arylsulphatase were assayed at 30th, 60th and 90th days. Results showed that in soils cultivated with corn microbial biomass C increased with increasing eradican levels; and in both cultivated and uncultivated soils microbial biomass N and microbial biomass C/N ratios were increased over the control. At 30th day, urease activity at 6 L ha-1 level reduced, while at 9 L ha-1 level it increased compared with the control soils. At 60 day, there was no significant difference in the urease activity between the treatments. At 90th day, the activity of urease showed slight fluctuations. There was a reduction in arylsulphatase activity of the cultivated soils by increasing the loading rates of eradican during the experiment, and in uncultivated soils no trend was observed. Briefly, the use of eradican can cause either reduced or increased microbial biomass sizes and enzyme activities in calcareous soils These changes, however, depend largely upon the application rate of eradican, time elapsed since eradican application (i.e., sampling date) and the presence or absence of plantKeywords: Eradican herbicide, Soil microorganisms, Biomass size, Enzyme activity, Plant influence, Corn, Rhizosphere effects, Dryland soils
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.