مجله پژوهشهای گیاهی (مجله زیست شناسی ایران)(علمی)
بررسی و مقایسه جمیعت باکتری های موثر در چرخه نیتروژن در اکوسیستم های جنگلی تخریب یافته و سالم جنگلی در راشستانهای ناحیه خزری
نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور
چکیده
چرخه ازت شامل تثبیت ازت، معدنی شدن ترکیبات ازته آلی، نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون میباشد که میکروارگانیسمها نقش مهمی در آن دارند.. در این تحقیق جوامع میکروبی موثر در چرخه ازت، پتانسیل نیتریفیکاسیون و آنزیم نیترات رودکتاز در رویشگاههای دستخورده و نخورده راش در دو استان مازندران و گیلان بررسی شد. جوامع میکروبی اکسیدکننده آمونیوم و نیتریت و denitrifier با استفاده از روش بیشترین تعداد احتمالی مطالعه شدند. پتانسیل نیتریفیکاسیون و فعالیت نیترات رودکتاز نیز با روش‌های رنگ ستجی اندازهگیری شد. نتایج نشان دهنده تفاوت جوامع میکروبی، پتانسیل نیتریفیکاسیون و نیز نیترات رودکتاز در بین رویشگاههای دستخورده و نخورده راش بود. بالاترین جوامع میکروبی در مرحله اپتیمال رویشگاههای دستنخورده مشاهده شد و در هر حالت بیش از رویشگاه های دستخورده بود که ناشی ازشرایط اکولوژیک مطلوب‌تر در نواحی دستنخورده باشد که شرایط را برای رشد جوامع میکروبی مناسبتر میسازد. کاهش پتانسیل نیتریفیکاسیون در رویشگاه های دستخورده در پاییز میتواند ناشی از کاهش فعالیت جوامع میکروبی بدنبال کاهش دما و ترشحات ریشههای گیاهی باشد. در مورد آنزیم نیترات رودکتاز در رویشگاه گیلان در هر دو فصل میزان فعالیت در رویشگاه دستخورده بیش از رویشگاه دست نخورده است. این امرمی‌تواند ناشی از شرایط رویشگاه و وجود سوبسترای بیشتر برای آنزیم باشد که از تخریب وارد رویشگاه شده است. اما در مازندران فعالیت نیترات رودکتاز در رویشگاه دستنخورده بیش از رویشگاه دست خورده است. در مجموع شاخصهای میکروبی ابزارهای مناسبی برای تعیین شرایط خاک اکوسیستمها هستند
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Investigation and comparison of bacteria involved in Nitrogen cycle in damaged and undamaged of different forest ecosystems in Caspian regions of IRAN
چکیده [English]
Nitrogen cycle includes fixation, mineralization of nitrogenous organic compounds, nitrification and denitrification that microorganisms have important role. The aim of this project was to study of microbial population involved in nitrogen cycle, nitrification potential and nitrate reductase assay in disturbed and undisturbed habitats of beech (Fagus orientalis). Microbial population of ammonium oxidizer, nitrite oxidizer and denitrifier were measured by MPN method. Nitrification potential and nitrate reductase assay was done by colorimetric methods. Results indicated difference between disturbed and undisturbed habitats in microbial population, nitrification potential and nitrate reductase activity. The highest amount of microbial population was seen in optimal stage of undisturbed habitats. The amount of microbial population was higher in undisturbed habitats than disturbed ones. This may result from better ecological situation for microbial growth in undisturbed. Nitrification potential was more in disturbed habitats in spring but less in disturbed habitats in fall due to decrease of temperature and plant exudates. Nitrate reductase activity was more in disturbed habitats in Gilan in both seasons that indicates more substrate for enzyme because of habitat disturbance. But in Mazandaran habitats nitrate reductase activity was more in undisturbed habitats. In conclusion it seems microbial parameters are good tools to determine soil condition in forest ecosystem.
کلیدواژه‌ها [English]
- Disturbed
- Fagus orientalis
- Microbial population
- Undisturbed
بررسی و مقایسه جمیعت باکتریهای موثر در چرخه نیتروژن در نواحی جنگلی تخریب یافته و سالم راش در ناحیه خزری
مریم تیموری*، مصطفی خوشنویس، محمد متینیزاده و احمد رحمانی
تهران، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، بخش جنگل
تاریخ دریافت: 8/3/92 تاریخ پذیرش: 16/7/92
چکیده
چرخه ازت شامل تثبیت ازت، معدنی شدن ترکیبات ازته آلی، نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون میباشد که میکروارگانیسمها نقش مهمی در آن دارند.. در این تحقیق جوامع میکروبی موثر در چرخه ازت، پتانسیل نیتریفیکاسیون و آنزیم نیترات رودکتاز در رویشگاههای دستخورده و نخورده راش در دو استان مازندران و گیلان بررسی شد. جوامع میکروبی اکسیدکننده آمونیوم و نیتریت و denitrifier با استفاده از روش بیشترین تعداد احتمالی مطالعه شدند. پتانسیل نیتریفیکاسیون و فعالیت نیترات رودکتاز نیز با روش‌های رنگ ستجی اندازهگیری شد. نتایج نشان دهنده تفاوت جوامع میکروبی، پتانسیل نیتریفیکاسیون و نیز نیترات رودکتاز در بین رویشگاههای دستخورده و نخورده راش بود. بالاترین جوامع میکروبی در مرحله اپتیمال رویشگاههای دستنخورده مشاهده شد و در هر حالت بیش از رویشگاه های دستخورده بود که ناشی ازشرایط اکولوژیک مطلوب‌تر در نواحی دستنخورده باشد که شرایط را برای رشد جوامع میکروبی مناسبتر میسازد. کاهش پتانسیل نیتریفیکاسیون در رویشگاه های دستخورده در پاییز میتواند ناشی از کاهش فعالیت جوامع میکروبی بدنبال کاهش دما و ترشحات ریشههای گیاهی باشد. در مورد آنزیم نیترات رودکتاز در رویشگاه گیلان در هر دو فصل میزان فعالیت در رویشگاه دستخورده بیش از رویشگاه دست نخورده است. این امرمی‌تواند ناشی از شرایط رویشگاه و وجود سوبسترای بیشتر برای آنزیم باشد که از تخریب وارد رویشگاه شده است. اما در مازندران فعالیت نیترات رودکتاز در رویشگاه دستنخورده بیش از رویشگاه دست خورده است. در مجموع شاخصهای میکروبی ابزارهای مناسبی برای تعیین شرایط خاک اکوسیستمها هستند
واژه های کلیدی: جوامع میکروبی، راش، دست خورده، دست نخورده
* نویسنده مسئول، تلفن: 5-44787282-021 ، پست الکترونیکی: mteimouri@rifr-ac.ir
مقدمه
تخریب منابع طبیعی بویژه جنگلها یکی از چالشهای مهم اقتصادی- اجتماعی بسیاری از کشورها ازجمله ایران است. در طی چند دهه گذشته وسعت نواحی جنگلی ایران به میزان قابل ملاحظهای کاهش یافته است. تخریب جنگلها باعث تخریب زمین و در نتیجه تخریب خاک میشود. تعیین کیفیت خاک میتواند بیانگر تأثیر تخریب جنگلها بر اکوسیستمهای زمینی باشد. کیفیت خاک، توانایی خاک در انجام عملکرد طبیعی آن یعنی فراهم آوردن شرایط برای رشد گیاهان و جانوران، تثبیت و یا افزایش کیفیت آب و خاک و کمک به حفظ سلامتی انسان است. کیفیت خاک مستقیماً قابل اندازه گیری نیست، بنابراین باید از یکسری شاخص استفاده نمود. شاخصها در واقع خصوصیات قابل اندازهگیری خاک یا گیاه هستند که مدارکی را دال بر چگونگی عملکرد خاک فراهم میکنند. در تعیین کیفیت خاک از خصوصیات شیمیایی (اسیدیته، هدایت الکتریکی و عناصر قابل استخراج نیتروژن، فسفر و پتاسیم)، فیزیکی (ساختمان و عمق خاک و توانایی نگهداری آب) و زیستی (ذیتوده میکروبی، کربن و ازت، توانایی معدنی کردن ازت و تنفس خاک) آن استفاده میشود. بهعلاوه اینکه خصوصیات مرفولوژیک و یا ظاهری گیاهان نیز بهعنوان شاخص بکار میروند ( 12). میکروارگانیسمها واکنشهای بیشماری را از طریق و بهواسطه آنزیمهای درون سلولی و برون سلولی انجام می‌دهند. این واکنشها برای عملکرد صحیح خاک، معدنی شدن مواد آلی، چرخه عناصر غذایی، تشکیل مواد آلی، تجزیه مواد سمی و آلایند‌ه‌های خاک (مانند حشره‌کش‌ها) اهمیت حیاتی دارند (11 و8). از آنجایی که جوامع میکروبی بهشدت تحت تأثیر شرایط رویشگاه و یا زیستگاهی هستند که در آن کلنیزه میشوند خصوصیات میکروبیولوژیک خاک میتواند به عنوان شاخص برای تعیین تغییرات کیفیت خاک در کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت بکار رود. مدارک روزافزونی دال بر استفاده از پارامترهای زیستی و میکروبیولوژیک بهعنوان شاخصهای حساس در مراحل اولیه استرس وجود دارد (6). در موارد مختلف از فعالیت آنزیمهای خاک، میزان اگزوپلیساکاریدها، بیومس میکروبی خاک و ترکیب میکروفلورخاک بهعنوان شاخصهای بیوشیمی و زیستی بالقوه کیفیت خاک استفاده میشود (7). نیتروژن پس از آب دومین ماده مورد نیاز برای رشد و تولید مثل گیاهان بوده و 78% اتمسفر را تشکیل میدهد. نیتروژن در ساختمان کلروفیل، پروتئینهای گیاهی و جانوری و مواد ژنتیکی اعم از DNA وRNA وجود دارد. چرخه این عنصر شامل تثبیت ازت، معدنی شدن ترکیبات ازته آلی، نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون میباشد که میکروارگانیسمها و بخصوص باکتریها نقش مهمی در آن دارند. تغییر پارامترهای زنده خاک بهدنبال تخریب زمین ناشی از تخریب جنگلها (جنگل‌زدایی) گزارش شده است. اگر جمعیت میکروبی بهخوبی عملکرد خود را انجام دهند دراینصورت میتوانند رشد درختان و سایر گیاهان اکوسیستم را موجب شوند (5). باکتریهای خاک بهعنوان بخشی از جمعیت میکروبی خاک در رشد گیاهان از طریق معدنی کردن مواد غذایی، تثبیت ازت و تولید هورمونهای رشد گیاهی مؤثر هستند، بنابراین وجود آنها و یا عدم وجود آنها می تواند نشان دهنده کیفیت خاک باشد. Iriberri و همکارانش (13) در سال 2006 تغییرات و گستردگی انتشار جمعیت باکتریهای هتروتروف و 3 گروه فیزیولوژیک دیگر از باکتریها یعنی احیاء کنندههای نیترات، مولد آمونیاک و احیاء‌کننده‌های سولفات را در دو منطقه در اسپانیا بررسی کردند. نتایج آنان نشان داد که رابطه مستقیمی بین جمعیت باکتریهای هتروتروف و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک وجود دارد. بررسی گروههای مختلف فیزیولوژیک شامل نیتراتسازها، ازتوباکترها و میکروارگانیسمهای تجزیه کننده سلولز در خاک ریزوسفر که با سیستمهای مختلف کوددهی شده بود نشان داد که کمترین تعداد میکروارگانیسمها در ابتدای فصل رویشی و بیشترین تعداد آنها در انتهای فصل رویشی وجود دارد (9). بررسی اثرات مواد شیمیایی حشره‌کش، قارچ‌کش و نماتودکش و علف‌کش بر روی میکروارگانیسمهای خاک نشان داد که وجود هر گونه حشره‌کش باعث کاهش یا افزایش تعداد تجزیهکنندههای هوازی سلولز شد. از طرف دیگر با وجود اثرات محرک اولیه، تعداد ازتوباکترها، تثبیت کنندههای ازت و کلستریدیومها کاهش یافت. نحوه اثر مواد فوق به ترکیب شیمیایی آنها و نیز خصوصیات فیزیولوژیک میکروارگانیسمها بستگی دارد. اکسیدکنندههای آمونیوم حساسیت بیشتری نسبت به سایر گروههای فیزیولوژیک داشتند (17). بررسی تأثیر بقایای گیاهی و مواد آلی خاک بر جمعیت میکروبی خاک نشان داد که دو عامل فوق بر تنوع عملکردی میکروارگانیسمها و فعالیت آنزیمی خاک ناشی از فعالیت میکروارگانیسمها مؤثرند(10) . بررسی اثر بارانهای اسیدی بر میکروبیولوژی خاک نشان داد که تعداد باکتریها در 5 گروه مختلف فیزیولوژیک (تجزیهکنندههای نشاسته، پکتین، پروتئین، گزیلان و سلولز) در خاکهایی که در معرض بارانهای اسیدی قرار گرفته بودند در مقایسه با خاک نمونههای کنترل 60% کاهش داشت (15). بررسی جمعیت میکروبی در ریزوسفر توسکا نشان داد که جمعیت میکروبی در ریزوسفر توسکا بصورت فصلی تغییر می‌کند. بطوری‌که در فصل بهار و تابستان تنوع عمکردی پایین‌تر است که این تفاوت میتواند در ارتباط با شرایط محیطی و نیز موقعیت فیزیولوژیک درختان باشد (21).
هدف از این مطالعه بررسی و مقایسه جمعیت باکتریهای اتوتروف اکسید کننده آمونیوم، اکسید کننده نیتریت، پتانسیل نیتریفیکاسیون و فعالیت آنزیم نیترات رودکتاز در دو رویشگاه تخریبیافته و نسبتاً دستنخورده راش در دو استان گیلان و مازندران بوده است.
مواد و روشها
این پژوهش در راشستانهای دستنخوردهتر و تخریبیافته دو استان گیلان و مازندران انجام شد.
استان گیلان: قطعه 9 رزه تالش در حد ارتفاعی حداقل 1100 و حداکثر 1550 متر از سطح دریا قرار گرفته است. این قطعه بین طول جغرافیایی 59،48،º48 تا 39،49،º48 و عرض جغرافیایی 43،27،º37 تا 29،28،º37 واقع شده است، اقلیم آن نیمه مدیترانهای مرطوب و بر اساس طبقه بندی آمبرژه در طبقه دشت، کوهپایه و کوهستانی قرار دارد. بافت خاک از نوع لوم-رسی و pH آن اسیدی (5/6-5/5) است. ماههای دی، بهمن و اسفند بهترتیب سردترین ماههای سال و ماههای تیر و مرداد گرمترین ماههای سال میباشند (1).
- استان مازندران: راشستان انتخاب شده در قطعه شاهد سری یک طرح جنگلداری لنگا در کلاردشت در ارتفاع 1350 متری از سطح دریا و بین طول جغرافیایی ً25 َ02 ْ51 تا ً05 َ05 ْ51 شرقی و عرض ً15 َ32 ْ36 تا ً10 َ35 ْ36 شمالی قرار داشت. خاک منطقه از نوع قهوه‌ای جنگلی، با بافت لوم-رسی و pH اسیدی (5/6-5/5) است. میزان بارندگی سالیانه حدود 1300 میلیمتر و میانگین دمای سالیانه حدود 8 درجه سانتیگراد و فاقد فصل خشک حیاتی است(1).
- نمونه‌برداری: در دو فصل بهار و پاییز، در رویشگاههای دستنخوردهتر 4 نمونه از خاک سطحی (عمق 20-0 سانتیمتری) مراحل مختلف تحولی (توالی) جنگل یعنی آغازین (I) بهینه یا اپتیمم (O) و تخریب ( Dِ( تهیه (2و16) و پس از مخلوط شدن بعنوان شاخص منطقه نامگذاری شد. در رویشگاههای دستخورده نیز 4 نمونه خاک سطحی (عمق 20-0 سانتیمتری) تهیه و بعنوان شاخص منطقه بررسی شد.
- شمارش باکتریهای اکسیدکننده آمونیوم و نیتریت: شمارش برای شمارش باکتریهای اکسیدکنندههای آمونیوم و نیتریت از نمونه های خاک رقت های متوالی تهیه و بترتیب در محیط کشتهای دارای سولفات آمونیوم و نیتریت سدیم کشت شدند. از روش بیشترین تعداد احتمالی سه تایی برای شمارش تعداد باکتریها استفاده شد. لولهها در دمای30 -25 درجه سانتیگراد و در تاریکی گرمخانهگذاری شدند. گرمخانهگذاری بمدت 8 هفته ادامه یافت. برای ارزیابی اکسیداسیون سولفات آمونیوم و نیتریت سدیم بهترتیب از معرفهای Griess-Ilosvay و آزمون نقطهای نیترات استفاده (23) و تعداد باکتریها در هر گرم از نمونه خاک با استفاده از جدول MPN تعیین شد
شمارش باکتریهای نیتراتزدا با روش MPN: برای بررسی تعداد این باکتریها از 5 گرم محیط کشت نوترینت برات ساخت شرکت مرک (حاوی 5 گرم پپتون 3 گرم عصاره گوشت) و 15 گرم نیترات پتاسیم در 1 لیتر آب استفاده شد. لولهها بمدت 2 هفته در 28 درجه سانتیگراد نگهداری و در این مدت لولهها از نظر تولید حبابهای گاز در لوله دورهام بررسی شدند. لولههای حاوی گاز بهعنوان لولههای مثبت ارزیابی میشوند (23).
بررسی پتانسیل نیتریفیکاسیون: پتانسیل نیتریفیکاسیون در 5 گرم از خاک مرطوب و با سوبسترای سولفات آمونیوم و در 22 درجه سانتیگراد اندازهگیری شد. نمونههای کنترل در دمای 20- درجه سانتیگراد قرار داده شدند. پس از گدشت 5 ساعت و اضافهکردن معرف رنگی (حاوی سولفانیلآمید و آلفا-نفتیلاتیلندیآمینهیدروکلراید)، میزان جذب درnm 520 اندازهگیری شد (22).
بررسی فعالیت نیترات رودکتاز: فعالیت نیتراترودوکتاز پس از قرادادن نمونهها بمدت 24 ساعت در دمای 25 درجه سانتیگراد و با استفاده از نیترات پتاسیم mM25 بهعنوان سوبسترا اندازهگیری شد. نیتریت آزاد شده بهوسیله کلرید پتاسیم استخراج و مقدار آن توسط اسپکتروفتومتر در طول موجnm 520 اندازه گیری شد (22)
نتایج
بررسی تعداد لولههای مثبت بر اساس جدول استاندارد MPN نشان داد که بین رویشگاههای دستخورده و دستنخوردهتر از نظر جمعیت باکتریهای مؤثر در چرخه نیتروژن تفاوت وجود دارد (جدول 1). همانطور که در جدول 1 آورده شده است میزان باکتریهای مؤثر در چرخه ازت در رویشگاههای دستخورده کمتر از رویشگاههای دستنخوردهتر است و از طرف دیگر میزان آنها در مرحله بهینه بیشتر از دو مرحله آغازین و تخریب است.
جدول 1- جمعیت باکتریهای مؤثر در چرخه نیتروژن در رویشگاههای دستخورده و دستنخورده گیلان و مازندران
|
منطقه |
AOB |
NOB |
DB |
|
گیلان- مرحله آغازین |
104 ×6/3 |
104 ×1/6 |
104 ×9/3 |
|
گیلان- مرحله بهینه |
105 ×3/4 |
106 ×2/9 |
105 ×7/2 |
|
گیلان- مرحله تخریب |
103 ×9/1 |
103 ×1/2 |
103 ×5/4 |
|
گیلان –تخریب یافته |
104 ×7/2 |
104 ×3/4 |
106 ×4/3 |
|
مازندران- مرحله آغازین |
104 ×5/1 |
104 ×4/2 |
104 ×0/2 |
|
مازندران–مرحله بهینه |
107 ×8/2 |
106 ×3/5 |
105 ×3/1 |
|
مازندران مرحله تخریب |
105 ×3/7 |
104 ×6/2 |
104 ×6/1 |
|
مازندران– تخریب یافته |
105 ×3/5 |
104 ×8/3 |
107 ×7/2 |
در شکلهای 1 و 2 پتانسیل نیتریفیکاسیون در بهار و پاییز 1389 آورده شده است. میزان پتانسیل نیتریفیکاسیون در بهار و در مرحله بهینه رویشگاههای دستنخوردهتر بیش از دو مرحله دیگر است اما از رویشگاههای دستخورده کمتر است. در پاییز 1389 در رویشگاه دستنخورده گیلان میزان پتانسیل نیتریفیکاسیون در مرحله تخریب در مقایسه با دو مرحله دیگر و نیز رویشگاه دستخورده ببیشتر است. در فصل پاییز در رویشگاه کلاردشت مازندران میزان پتانسیل نیتریفیکاسیون در مرحله بهینه رویشگاههای دستنخوردهتر بیش از دو مرحله دیگر ولی از رویشگاه دستخورده کمتر است.
بررسی پتانسیل نیتریفیکاسیون در بهار و پاییز سال 1390 نشان داد، همانطور که میزان پتانسیل نیتریفیکاسیون همانند سال قبل در بهار و در مرحله بهینه رویشگاههای دستنخورده بیش از دو مرحله است اما کمتر از رویشگاههای دستخورده میباشد. در پاییز همان سال در رویشگاه دستنخورده گیلان میزان پتانسیل نیتریفیکاسیون در مرحله تخریب در مقایسه با دو مرحله دیگر بیشتر ولی از رویشگاه دستخورده کمتر است. در فصل پاییز در رویشگاه کلاردشت مازندران میزان پتانسیل نیتریفیکاسیون در مرحله بهینه رویشگاههای دستنخورده بیش از دو مرحله دیگر ولی از رویشگاههای دستخورده بیشتر است (شکلهای 3 و 4).
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
100 |
|
200 |
|
300 |
|
400 |
|
500 |
|
600 |
|
GI |
|
GO |
|
GD |
|
GTI |
|
KI |
|
KO |
|
KD |
|
KT |
|
Habitats |
|
. |
|
|
|
|
شکل 1- میزان پتانسیل نیتریفیکاسیون در رویشگاههای گیلان و کلاردشت در بهار 1389 (=GIگیلان دستنخورده آغازین، GO= گیلان دستنخورده بهینه، GD= گیلان دستنخورده تخریب، GT= گیلان دستخورده، KI= مازندران دستنخورده آغازین، KO= مازندران دستنخورده بهینه، KD= مازندران دستنخورده تخریب، KT= مازندران دستخورده).
شکل 2 - میزان پتانسیل نیتریفیکاسیون ( برحسب 5h/ ngN.g.dm) در رویشگاههای گیلان و کلاردشت در پاییز 1389 (=GIگیلان دستنخورده آغازین، GO= گیلان دستنخورده اپتیمم،GD= گیلان دستنخورده تخریب، GT= گیلان دستخورده، KI= مازندران دستنخورده آغازین، KO= مازندران دستنخورده اپتیمم،KD= مازندران دستنخورده تخریب، KT= مازندران دستخورده).
نتایج فعالیت آنزیم نیتراترودکتاز در بهار و پاییز سالهای 1389 و 1390 نشان میدهد که فعالیت آنزیم نیترات رودکتاز در فصل بهار در دو منطقه کلاردشت و گیلان از الگوی یکسانی پیروی نمیکنند (شکل 5 و 7). در گیلان فعالیت آنزیم در مرحله آغازین بیش از دو مرحله دیگر ولی کمتر از رویشگاه دستخورده است. اما در منطقه کلاردشت میزان فعالیت آن در مرحله بهینه بیشتر از دو مرحله دیگر و رویشگاه دستخورده است. در پاییز هر دو منطقه الگوی یکسانی دارند و فعالیت آنزیم نیتراترودکتاز در مرحله بهینه بیشتر از دو مرحله دیگر و نیز رویشگاه دست خورده است (شکل 6و 8)
شکل3- میزان پتانسیل نیتریفیکاسیون (برحسب /5h ngN.g.dm) در رویشگاههای گیلان و کلاردشت در بهار 1390 (=GIگیلان دستنخورده آغازین، GO= گیلان دستنخورده بهینه، GD= گیلان دستنخورده تخریب، GT= گیلان دستخورده، KI= مازندران دستنخورده آغازین، KO= مازندران دستنخورده بهینه، KD= مازندران دستنخورده تخریب، KT= مازندران دستخورده).
شکل 4- میزان پتانسیل نیتریفیکاسیون (برحسب /5h gN.g.dm) در رویشگاههای گیلان و کلاردشت در پاییز 1390 (=GI گیلان دستنخورده آغازین، GO= گیلان دستنخورده بهینه، GD= گیلان دستنخورده تخریب، GT= گیلان دستخورده، KI= مازندران دستنخورده آغازین، KO= مازندران دستنخورده بهینه، KD= مازندران دستنخورده تخریب، KT= مازندران دستخورده).
شکل 5- میزان فعالیت آنزیم نیترات رودکتاز (برحسب gN.g.dm/24hμ) در رویشگاههای گیلان و کلاردشت در بهار سال 1389 (=GI گیلان دستنخورده آغازین، GO= گیلان دستنخورده بهینه، GD= گیلان دستنخورده تخریب، GT= گیلان دستخورده، KI= مازندران دستنخورده آغازین، KO= مازندران دستنخورده بهینه، KD= مازندران دستنخورده تخریب، KT= مازندران دستخورده).
شکل 6- میزان فعالیت آنزیم نیترات رودکتاز (برحسب gN.g.dm/24hμ) در رویشگاههای گیلان و کلاردشت پاییز سال 1389 (=GI گیلان دستنخورده آغازین، GO= گیلان دستنخورده بهینه، GD= گیلان دستنخورده تخریب، GT= گیلان دستخورده، KI= مازندران دستنخورده آغازین، KO= مازندران دستنخورده بهینه، KD= مازندران دستنخورده تخریب، KT= مازندران دستخورده).
شکل7- میزان فعالیت آنزیم نیترات رودکتاز (برحسب gN.g.dm/24hμ) در رویشگاههای گیلان و کلاردشت بهار سال 1390 (=GI گیلان دستنخورده آغازین، GO= گیلان دستنخورده بهینه، GD= گیلان دستنخورده تخریب، GT= گیلان دستخورده، KI= مازندران دستنخورده آغازین، KO= مازندران دستنخورده بهینه، KD= مازندران دستنخورده تخریب، KT= مازندران دستخورده)
شکل 8- میزان فعالیت آنزیم نیترات رودکتاز (برحسب gN.g.dm/24hμ) در رویشگاههای گیلان و کلاردشت پاییز سال 1390 (=GI گیلان دستنخورده آغازین، GO= گیلان دستنخورده بهینه، GD= گیلان دستنخورده تخریب، GT= گیلان دستخورده، KI= مازندران دستنخورده آغازین، KO= مازندران دستنخورده بهینه، KD= مازندران دستنخورده تخریب، KT= مازندران دستخورده).
بحث
جنگلها از مهمترین اکوسیستمهای زمینی و ذخایر تنوع زیستی بوده و حفاظت از جنگلها برای پایداری ارزش تولیدی، حفظ سلامت و حیات اکوسیستمهای جنگلی و حفظ نقشهای حمایتی، زیست محیطی و فرهنگی آن ضروریست (4). عوامل متعددی بر حفظ و پایداری گونههای درختی و تنوع ریستی جنگل تأثیر میگذارند، علاوه بر آب و عناصر غذایی، حضور میکروارگانیسمهای مفید در خاک بهعنوان یکی از عوامل مؤثر بر بقای اکوسیستمها و گسترش گونه های گیاهی مطرح است (3).
آسیب به جنگلها به طرق مختلف ازجمله فعالیتهای انسانی، آتشسوزی، چرای دام و غیره باعث تخریب جوامع بالای خاک و زیرخاک از طریق تغییر در خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک میشود. جوامع میکروبی مسئول تجزیه مواد گیاهی مرده و معدنی شدن مواد آلی و تبدیل آنها به مواد قابل استفاده برای گیاهان هستند. برای تخمین این آسیبها از پارامترهای مختلف استفاده میشود. این امکان وجود دارد که بتوان از انواع مختلفی از پارامترهای میکروبی ازجمله جمعیتهای میکروبی و فعالیت آنزیمهای خاک بعنوان شاخصهای تشخیصی برای تعیین آسیب وارد شده استفاده کرد. در برخی مطالعات از اندازه و تنوع گروههای میکروبی با عملکرد خاص مثل قارچهای میکوریزی و باکتریهای نیتراتساز برای تعیین اثرات مدیریت بر پایداری خاک استفاده شده است (6 و 11). در این مطالعه جمعیت باکتریهای مؤثر در چرخه ازت، پتانسیل نیتریفیکاسیون و فعالیت آنزیم نیتراترودکتار در رویشگاههای تخریب شده و تخریب نشده راش در دو استان گیلان و مازندران مطالعه شد. بررسی جمعیت باکتریها نشان داد که میزان هر سه جمعیت میکروبی اکسید کننده آمونیوم، اکسید کننده نیتریت و denitrifier در رویشگاه دستنخوردهتر در هر سه مرحله اولیه، بهینه و تخریب بیش از رویشگاه دستخورده میباشد. این امر میتواند به دلیل شرایط اکولوژیک مناسبتر در نواحی دستنخوردهتر باشد که شرایط را برای رشد جوامع میکروبی در مقایسه با رویشگاههای دستخورده مناسبتر میسازد. تخریب باعث کاهش سوبستراهای مورد استفاده جوامع میکروبی در نواحی تخریبشده و در نتیجه کاهش جمعیت آنها در این نواحی میشود (25). تفاوت در میزان جوامع میکروبی میتواند ناشی از تغییر در خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک و یا کاهش رویش گیاهی در نواحی دستخورده در مقایسه با نواحی دستنخورده باشد. مواد مترشحه ریشههای گیاهی سوبستراهای لازم را برای جوامع میکروبی فراهم میکنند (20). تأثیر گونههای گیاهی و فراوانی آنها بر جمعیتهای میکروبی ثابت شده است (14). این امر میتواند دلیل کاهش جمعیت میکروبی در رویشگاههای دستخورده گیلان و مازندران در مقایسه با رویشگاههای دستنخورده باشد. یافتههای ما نشان داد که پتانسیل نیتریفیکاسیون در فصل بهار در رویشگاههای دستخورده بیش از رویشگاههای دستنخورده است، این امر با یافتههای (24) مطابقت دارد که اغلب در مناطق تخریب یافته افزایش مییابد. میزان پتانسیل نیتریفیکاسیون با میزان سوبسترای در دسترس ( آمونیوم) کنترل میشود که در مناطق دستخورده میزان آن افزایش مییابد (19). کاهش پتانسیل نیتریفیکاسیون در رویشگاههای دستخورده در پاییز میتواند ناشی از کاهش فعالیت جوامع میکروبی بدنبال کاهش دما و ترشحات ریشههای گیاهی باشد. میزان پتانسیل نیتریفیکاسیون در رویشگاههای دستنخورده در مرحله بهینه بیش از دو مرحله دیگر است که بدلیل مناسب بودن شرایط برای فعالیتهای میکروبی است. آنزیم نیتراترودکتاز نقش مهمی در چرخه ازت دارد و در بسیاری از باکتریها ازجمله اشریشیا کلی، پاراکوکوس دنیتریفیکانس و سودوموناس دنیتریفیکانس یافت میشود. فعالیت نیتراترودکتاز در خاک ناشی از ترشح این آنزیم توسط باکتریهاست. بررسی فعالیت این آنزیم برای تعیین میزان ازت در اتمسفر و حذف ترکیبات مضر از خاک مفید است (18). نتایج نشان دهنده عدم الگوی یکسان در فعالیت آنزیم نیتراترودکتاز در رویشگاههای گیلان و مازندران میباشد. در رویشگاه گیلان در هر دو فصل فعالیت نیترات رودکتاز در رویشگاه دستخورده بیش از رویشگاه دستنخورده است. این امر میتواند ناشی از شرایط رویشگاه و وجود سوبسترای بیشتر برای آنزیم باشد که در اثر تخریب وارد رویشگاه شده است. اما در مازندران فعالیت نیترات رودکتاز در رویشگاه دستنخوردهتر بیش از رویشگاه دستخورده است که بنظر میرسد جوامع میکروبی آن قادرند بر تنشهای ناشی از تخریب غلبه کند.
(علمی)', './data/plant/coversheet/601467457586.jpg'))
دوره 28، شماره 3 - شماره پیاپی 3
آذر 1394صفحه 499-509
- تاریخ دریافت: 08 خرداد 1392
- تاریخ بازنگری: 10 مهر 1392
- تاریخ پذیرش: 16 مهر 1392