زیست شناسی خاک
سال:1399 | دوره:8 | شماره:1 |تعداد مقالات:8

کادمیوم بدلیل سمی بودن و نیمه عمر طولانی در بدن انسان و حیوان از اهمیت ویژه ای در کشاورزی برخوردار می باشد. امروزه سعی بر آن است تا از باکتری های محرک رشد گیاه (PGPR) برای افزایش زیست فراهمی و جذب فلزات سنگین در خاک های آلوده استفاده-شود. هدف این پژوهش بررسی کارایی باکتری های سودوموناس فلورسنت مقاوم به کادمیوم با توانایی حل فسفات های معدنی بر جذب کادمیوم توسط ذرت در یک خاک آلوده بود. بدین منظور یک آزمایش گلخانه ای به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در چهار تکرار انجام گرفت. تیمارها شامل چهار سطح باکتری (بدون باکتری (P0)، تلقیح با سه جدایه P1، P169و P108) و چهار سطح زمان بعد از کشت (سه، شش، نه و دوازده هفته) بودند. برای آلوده کردن خاک از 13 میلی گرم بر کیلوگرم کادمیوم از منبع نیترات کادمیوم استفاده گردید. نتایج نشان داد تلقیح ذرت با جدایه های منتخب به طور معنی داری وزن خشک بخش هوایی و ریشه و نیز جذب کادمیوم بخش هوایی و ریشه را افزایش داد. بیشترین وزن خشک بخش هوایی مربوط به زمان 12 هفته با تلقیح باکتری P169 بود ) 22/31 درصد افزایش نسبت به شاهد(. هم چنین باکتری های P1 و P108 در هفته 12 اختلاف معنی داری با باکتری P169 نداشتند و توانستند وزن خشک بخش هوایی را نسبت به شاهد به ترتیب معادل 81/23 و 21/25 درصد افزایش دهند. بیشترین جذب کادمیوم بخش هوایی ذرت در 12 هفته با تلقیح باکتری P169 بدست آمد. در هفته 12، باکتری P169 جذب کادمیوم بخش هوایی را نسبت به شاهد معادل 150 درصد و نسبت به دو جدایه P1 و P108 به ترتیب به میزان81/13 و 75/37 درصد افزایش داد. اگرچه کاربرد تمام جدایه های مورد استفاده در آزمون گلخانه ای به طور معنی داری باعث افزایش جذب کادمیوم توسط ذرت شدند؛ لیکن تأثیر و کارایی جدایه P169بیشتر از سایر جدایه ها بود.

حفظ بقایا و کاهش دفعات شخم در خاک، راهکاری مناسب در جهت حفظ و بهبود کیفیت خاک می-باشد. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر روش های خاک ورزی و مدیریت بقایا بر فعالیت آنزیم های فسفاتاز و اوره آز یک خاک آهکی در تناوب گندم-ذرت در سال 96-1395 و 97-1396 اجرا گردید. آزمایش به صورت کرت های یک بار خُرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی و با سه تکرار در شرایط مزرعه ای در زرقان استان فارس انجام شد. تیمارها شامل روش های خاک-ورزی در سه سطح (خاک ورزی رایج، کم خاک ورزی و بی خاک ورزی) به عنوان فاکتور اصلی و مدیریت بقایا در دو سطح (حفظ 30 درصد بقایا و حذف تمام بقایا) به عنوان فاکتور فرعی بود. نتایج نشان داد اثر روش های خاک ورزی و بقایا بر فشردگی، ماده آلی و فعالیت های آنزیمی خاک معنی دار بود. در شرایط حذف بقایا، همواره بیشترین فشردگی خاک در عمق سطحی (cm 0-10) در سامانه بی خاک ورزی و با افزایش عمق (cm 10-20) در سامانه خاک ورزی رایج حاصل شد. درمقابل، بیشترین ماده آلی خاک در هر دو محصول در سامانه کم خاکورزی و حفظ 30 درصد بقایا مشاهده شد. کمترین میزان آنزیم فسفاتاز قلیایی در گندم (µ g PNP g-1 soil h-1 00/917) و ذرت (µ g PNP g-1 soil h-1 00/443) در سامانه خاک ورزی رایج و حذف بقایا فراهم شد. بیشترین میزان آنزیم فسفاتاز اسیدی در گندم (µ g PNP g-1 soil h-1 65/442) و سپس در ذرت (µ g PNP g-1 soil h-1 17/374) با انجام عملیات کم خاک-ورزی و حفظ 30 درصد بقایا به دست آمد. اما، در سامانه بی خاک ورزی بیشترین فعالیت آنزیم اوره آز در کشت ذرت (µ g NH4 g-1 soil h-1 33/198) و سپس در کشت گندم (µ g NH4 g-1 soil h-1 67/181) مشاهده شد. بنابراین، در یک خاک آهکی اتخاذ عملیات کم خاک-ورزی و باقی گذاشتن 30 درصد بقایای گیاهی جهت کاهش فشردگی، افزایش ماده آلی و بهبود فعالیت های آنزیمی خاک در تناوب گندم-ذرت پیشنهاد می گردد.

فلزات سنگین را می توان یکی از آلاینده های اکوسیستم نام برد که به دلیل اثرات فیزیولوژیکی خاص خود بر روی موجودات زنده حتی در غلظت های پایین هم از اهمیت بالایی برخودار هستند. فلز کادمیوم در بین فلزات سنگین، به دلیل تحرک بالا در خاک، حلالیت زیاد در آب و خاک به عنوان یکی از مهمترین فلزات سنگین شناخته می شود. به همین منظور آزمایشی گلدانی جهت ارزیابی خصوصیات رشدی، پایداری غشاء، محتوای نسبی آب برگ و جذب برخی عناصر در گیاه گشنیز (Coriandrum sativum L. ) تحت شرایط تنش کادمیوم و مایه زنی قارچ های مایکوریزا به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با دو فاکتور و در 3 تکرار در دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد اجرا شد. فاکتور اول نیترات کادمیوم در 4 سطح (80، 40، 20، 0 میلی گرم در کیلوگرم خاک) و فاکتور دوم قارچ مایکوریزا در 3 سطح (بدون مایه زنی قارچ، قارچ هایFunnetiformis mossea و Rhizophagus intraradices) بود. نتایج بیانگر این بود که با افزایش سطح تنش صفات رشدی، شاخص پایداری غشاء، درصد ﻛ ﻠ ﻮ ﻧ ﻴ ﺰ ﺍ ﺳ ﻴ ﻮ ﻥ و غلظت عناصر نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم، آهن و روی در گشنیز به طور معنی داری کاهش یافت درحالیکه با افزیش غلظت کادمیوم خاک، غلظت عنصر کادمیوم و محتوای نسبی آب برگ در گیاه به طور معنی داری افزایش پیدا کرد. اما مایه زنی قارچ مایکوریزا توانست اثرات زیانبار کادمیوم را در گیاه کاهش دهد. به طوری که بیشترین غلظت نیتروژن (08/3 درصد)، فسفر (126/0 درصد)، کلسیم (92/2 درصد)، منیزیم (85/0 درصد) و روی (121میلی گرم در کیلوگرم) در تیمار مایه زنی قارچ مایکوریزا به دست آمد. قارچFunnetiformis mossea با کاهش 42 درصدی غلظت کادمیوم در بالاترین سطح آلودگی (80 میلی گرم در کیلوگرم) تاثیر بیشتری نسبت به قارچRhizophagus intraradices داشت. تلقیح با قارچ های مایکوریزا (به ویژه قارچ Funnetiformis mosseae) توانست تحمل گیاه را در مقابله با تنش کادمیوم بالا ببرد. به طوری که گیاهان تلقیح شده با قارچ مایکوریزا رشد و عملکرد بالاتری نسبت به گیاهان بدون تلقیح داشتند و کاربرد آن ها در این شرایط پیشنهاد می گردد.

تحقیق حاضر با هدف جداسازی سویه های برتر باکتری های اکسید کننده گوگرد بومی مزارع پرورش ماهیان گرمابی استان مازندران برای حذف سولفید هیدروژن انجام شد. پس از نمونه-برداری از رسوبات و آب بین رسوب مزارع پرورش ماهیان در شهرستان های فریدون کنار، بابل، بابلسر و ساری، اقدام به غنی سازی برای افزایش تعداد میکروارگانیسم های مورد نظر در سه محیط کشت مایع استارکی، پستگیت و H-3 گردید. پس از جداسازی بر اساس تفاوت های ریخت شناسی (در محیط های کشت جامد فوق)، 27 جدایه (14 جدایه اتوتروف و 13 جدایه هتروتروف) خالص سازی گردید. سپس غربالگری اولیه بر اساس کاهش pH در محیط کشت مایع استارکی انجام شد که از این میان 6 جدایه کارآمدتر انتخاب شدند. به منظور ارزیابی دقیق تر توانایی اکسایش گوگرد 6 جدایه، میزان مصرف تیوسولفات، میزان تولید یون سولفات و نیز تراکم باکتری ها در محیط کشت مایع استارکی بررسی گردید. از بین 6 جدایه، جدایه های FH-13، FH-21 و FH-14 توانایی بیشتری در اکسیداسیون یون تیوسولفات (79/4053، 5/3104 و 97/278 میلی گرم بر لیتر در مدت 14 روز) و تولید یون سولفات (2240، 965 و 490 میلی گرم بر لیتر) در محیط کشت مایع را داشتند. شناسایی مولکولی این جدایه ها نیز با استفاده از روش توالی یابی ژن rRNA S16 انجام شد. نتایج نشان داد که هر سه جدایه FH-14، FH-13 و FH-21 به ترتیب 70/99، 100 و 80/99 درصد با سویه Thiobacillus thioparus HM173634 شباهت تبارزایی داشتند. بر اساس نتایج این پژوهش، از این سویه ها می توان به عنوان سویه های موثر اکسید کننده گوگرد در فرآیند زیست پالایی به منظور حذف سولفید هیدروژن در مزارع پرورش ماهیان گرمابی استفاده نمود.

آسنفتن، یکی از اجزای طبیعی نفت خام و ترکیبی مقاوم در برابر تجزیه و سرطانزا است. زیست پالایی که تکنیک استفاده از ریزجانداران زنده جهت تجزیه و معدنی کردن آلاینده ها است، برای حذف آلودگی های مقاوم محیطی نظیر آسنفتن استفاده می شود. تجزیه کامل هیدروکربن ها نتیجه فعالیت ترکیبی از گونه های مختلف ریزجانداران بوده که به عنوان کنسرسیوم شناخته می شود. از سوی دیگر، حلالیت کم آلاینده های نفتی عامل محدود کننده زیست پالایی است. به همین دلیل اخیراً استفاده از کنسرسیوم های باکتریایی تولید کننده بیوسورفاکتانت، جهت افزایش دسترسی زیستی آلاینده های نفتی، در فرآیند زیست پالایی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در مطالعه حاضر، با استفاده از غنی سازی خاک آلوده به مشتقات نفتی، باکتری های تجزیه کننده آسنفتن جداسازی و سپس با بررسی میزان کشش سطحی محیط حاوی جدایه ها، انواع جدایه های باکتریایی مولد بیوسورفاکتانت غربال شدند. پس از شناسایی جدایه ها، تجزیه آسنفتن توسط جدایه های منفرد انتخابی، کنسرسیوم آن ها و بیوسورفاکتا نت های استخراج شده از جدایه ها در دو محیط کشت و خاک بررسی شد. نتایج نشان داد که دو جدایه AP3 و BM1 علاوه بر توانایی تجزیه آسنفتن، مولد بیوسورفاکتانت بوده و به ترتیب 2/72 و 54% و کنسرسیوم حاصل از آن ها نیز 100% از آلاینده را در محیط محلول تجزیه می کنند. بیوسورفاکتانت استخراج شده از جدایه AP3 در تجزیه آسنفتن مؤثرتر از بیوسورفاکتانت حاصل از جدایه BM1 عمل کرد. میزان تجزیه آسنفتن در خاک توسط جدایه AP3 و کنسرسیوم به ترتیب 7/64 و 7/75% بوده و استفاده از بیوسورفاکتانت AP3 به همراه کنسرسیوم نیز موجب تجزیه کامل آسنفتن شد. شناسایی جدایه ها نشان داد که AP3 به میزان 100 درصد با سویه Bacillus velezensis CR-502(T) و جدایهBM1 5/99 درصد با سویهPseudomonas putida ATCC 12633 مطابقت دارد. بنابراین، استفاده از کنسرسیوم و کاربرد بیوسورفاکتانت به همراه آن، در مقایسه با تلقیح جدایه منفرد موجب بهبود تجزیه زیستی آسنفتن شد.

امروزه کاربرد گسترده پادزیست ها در پزشکی برای درمان بیماری های مردم و در کشاورزی و دامپزشکی، مایه آلودگی آب و خاک گردیده و پیامد منفی بر ریزجانداران خاک و تندی فرآیندهای زیستی داشته است. در این پژوهش پیامد رها شدن پادزیست های پرکاربرد در خاک (جنتامایسین، اکسی تتراسایکلین و پنی سیلین) در اندازه های گوناگون (50، 100 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم خاک خشک) با و بدون بهسازهای آلی و کانی (کود گاوی، بیوچار و نانوزئولیت) بر فراوانی قارچ ها، باکتری ها، کلیفرم ها و شناسه های پایداری و بازگشت پذیری آنها در سه بازه زمانی 7-1، 30-7 و 90-30 روز در دوره گرماگذاری 90-روزه در قالب طرح اسپلیت-فاکتوریل ارزیابی شد که بهساز بکاررفته کرت اصلی و گونه پادزیست و اندازه کاربرد آن به عنوان فاکتورهای آزمایش بودند. شناسه های پایداری و بازگشت پذیری نیز برای گروه های میکروبی برآورد گردید. بر پایه برآوردهای آزمایش، افزودن پادزیست ها و در میان آنها جنتامایسن مایه کاهش فراوانی ریزجانداران شد. از سوی دیگر خاک های دارای بهساز کود گاوی بیشترین لگاریتم فراوانی قارچی را در بازه زمانی 7-1 داشت که از دیدگاه آماری ناهمانندی چشمگیری با خاک های دارای بیوچار نداشت. در بازه 30-7 روز، فراوانی همه باکتری ها در تیمارهای کاربرد پادزیست به گونه چشمگیری افزایش پیدا کرد که اندازه افزایش برای پادزیست جنتامایسین و اکسی تتراسایکلین، بؤیژه در اندازه های بیشتر کاربرد در برابر در کاربرد پادزیست پنی سیلین بالاتر بود. در بازه های زمانی 30-7 و 90-30 روز، تیمارهای بهره گیری از بهساز کود گاوی و پادزیست های جنتامایسین و اکسی تتراسایکلین در اندازه های کاربرد 100 و 200 میلی گرم بر کیلوگرم بیشترین اندازه لگاریتم فراوانی باکتری های روده ای را داشتند. رو هم رفته این پژوهش نشان داد که کاربرد بهسازها بویژه کود گاوی و زغال آن می تواند از پیامد زهری پادزیست ها کاسته و مایه افزایش شناسه های پایداری و بازگشت پذیری فراوانی ریزجانداران در خاک گردد.

افزایش غلظت فلزات سنگین در خاک یکی از نتایج فعالیت های صنعتی بشری است. از روش های پالایش زیستی این نوع آلاینده ها می توان به استفاده از همزیستی قارچ های میکوریزی اشاره نمود. تحقیق حاضر با هدف بررسی پتانسیل قارچ های میکوریزی در زیست پالایی سرب توسط محلب (Cerasus mahaleb L. Mill. ) در سطوح مختلف آلودگی خاک با فلز سنگین سرب و تلقیح با قارچ های میکوریزی مورد بررسی قرار گرفت. تیمارها شامل سه سطح تلقیح با قارچ-های میکوریزی و سه سطح آلودگی خاک به فلز سنگین سرب در چهار تکرار بود. نتایج نشان داد با افزایش آلودگی خاک به سرب درصد کلنیزاسیون قارچ های میکوریزی کاهش یافت. همچنین در بالاترین سطح آلودگی خاک تیمار ترکیبی قارچ میکوریزی بیشترین درصد همزیستی با ریشه گیاه محلب را به خود اختصاص داد. فاکتور انتقال (TF) فلز سرب در ساقه و برگ در تیمار خاک آلوده شدید نسبت به خاک کم آلوده افزایش یافته و تیمار ترکیبی قارچ میکوریزی در انتقال فلز سرب به برگ و ساقه محلب عملکرد به نسبت بهتری از خود نشان داد. بالاترین مقادیر مربوط به هر دو فاکتور انتقال زیستی (BCF) (تجمع در ریشه) و ضریب تجمع زیستی (BAC) (انتقال به اندام هوایی) در تیمار خاک آلوده شدید بیشترین مقدار بود، همچنین تیمار ترکیبی قارچ میکوریزی بهترین عملکرد را در افزایش دو فاکتور ذکر شده داشت. مقدار فاکتور انتقال زیستی ((BCF از ضریب تجمع زیستی (BAC) و فاکتور انتقال (TF) بیشتر و نزدیک به یک بود (مقدار محاسبه شده حدود 9 /0 بود ). با توجه به نتایج حاصل، نهال های گونه محلب اگرچه دارای توانایی انباشت فلزات سرب در ریشه و انتقال آن به اندام های هوایی را نشان دادند، لیکن تثبیت در ریشه را با کارایی بسیار بهتر و مؤثرتری انجام داده و بدین صورت توانسته اند در همزیستی با قارچ های میکوریزی در کاهش انتقال عنصر سنگین در خاک مؤثر عمل نمایند.

زمینه و هدف: هدف از این تحقیق بررسی تأثیر پنج علف کش (تری بنورون متیل، متریبوزین، تریفلورالین، هالوکسی فوپ آرمتیل و توفوردی) بر فعالیت آنزیم های دهیدروژناز و اوره آز خاک بود. روش بررسی: آزمایش به صورت طرح کاملاً تصادفی با پنج تیمار علف کش و خاک شاهد در سه تکرار و به مدت شش ماه انجام شد و فعالیت آنزیم ها در ابتدای آزمایش، سه و شش ماه پس از شروع آزمایش اندازه گیری شد. غلظت علف کش ها 27/0، 67/0، 67/0، 67/0 و 1/0میلی گرم در کیلوگرم خاک به ترتیب برای هالوکسی فوپ، متریبوزین، تریفلورالین، توفوردی و تریبنورون متیل بود. یافته ها: بین علف کش ها از لحاظ تأثیر بر فعالیت آنزیم ها تفاوت معنی داری (01/0p 14â ‰ ¤ "> ) وجود داشت. اثر علف کش ها پس از سه ماه کاهش فعالیت آنزیم اوره آز نسبت به شاهد (9/34 14 Î ¼ gN. g-1"> ) بود که بیشترین تغییرات معنی دار مربوط به تریفلورالین (8/24 14 Î ¼ gN. g-1"> ) بود که نسبت به شاهد 9/28 درصد کاهش داشت. فعالیت آنزیم اوره آز پس از شش ماه نسبت به سه ماه افزایش داشت و در مورد علف کش های تریفلورالین (1/35 14 Î ¼ gN. g-1"> ) این افزایش به میزان 5/41 درصد بود که نسبت به همین تیمار در مدت سه ماه تفاوت معنی داری داشت؛ در حالی که تغییرات در شاهد در شش ماه نسبت به سه ماه معنی دار نبود. در مورد آنزیم دهیدروژناز همه علف کش ها موجب کاهش معنی دار فعالیت این آنزیم پس از سه ماه نسبت به شاهد (6/0 14 Î ¼ gTPF. g-1"> ) شدند به طوری که کمترین فعالیت آنزیم در تیمار هالوکسی فوپ با 01/0 14 Î ¼ gTPF. g-1"> مشاهده شد که کاهش 98% نسبت به شاهد نشان داد. فعالیت این آنزیم در مورد همه تیمارها پس از شش ماه نسبت به سه ماه افزایش معنی داری داشت به طوری که بیشترین فعالیت آنزیم در تیمار توفوردی (44/1 14 Î ¼ gTPF. g-1"> ) مشاهد شد که به طور معنی داری از شاهد بیشتر بود. نتیجه گیری: نتایج نشان می دهد که علف کش های مورد مطالعه در طول دوره ی سه ماه موجب کاهش معنی دار در فعالیت آنزیم ها نسبت به شاهد شده که این فعالیت آنزیمی پس از شش ماه مجدداً به سطح قبل از مصرف علف کش ها رسیده است. این موضوع احتمالاً به این دلیل بوده است که زمان ماندگاری علف کش ها در خاک کمتر از شش ماه بوده است.