توصيفگر ها :
عوامل خاك ساز , توپو سكوئنس , ويژگي هاي زيستي , كازئينات سديم , اوره آز , اوره آز درون سلولي , اوره آز برون سلولي
چكيده فارسي :
چكيده
توپو سكوئنس (رديف پستي و بلندي) رديفي منظم از خاك¬هايي را نشان مي¬دهد كه معمولا از تاج تا پنجه شيب را شامل مي¬شود و به دليل توپوگرافي به عنوان عامل تشكيل خاك، نسبت به يكديگر متفاوت بوده و در واقع مي¬توان بيان كرد كه توپو سكوئنس باعث تمايز در خواص خاك (فيزيكي، شيميايي، زيستي و مورفولوژيكي) به¬ طور مستقيم يا غيرمستقيم در طول شيب ميشود. فرآيند¬هاي ميكروبي و زيست توده ميكروبي بر عملكرد¬هاي اكوسيستم مانند چرخه عناصر غذايي، حاصل¬خيزي خاك، تغيير مقدار كل كربن و گردش مواد آلي خاك تاثير مي¬گذارند. به دليل اهميت نقش آنزيم¬ها در فعاليت¬هاي مختلف بيولوژيك، سهولت اندازه¬گيري و پاسخ سريع آن¬ها به كاربرد مواد شيميايي و تغييرات مديريتي خاك، اندازه¬گيري فعاليت¬هاي آنزيمي روش با ارزشي براي ارزيابي وضعيت بيولوژيك خاك فراهم آورده است. از آن جايي كه درك تغييرات ويژگي هاي فيزيكي، شيميايي و زيستي، براي شناخت مكانيسم هاي پنهان تشكيل خاك در طول يك شيب ضروري است، توپو سكوئنس يك منطقه ويژه براي انجام تحليل عوامل فيزيكي، شيميايي و زيستي خاك است. هدف از اين پژوهش، بررسي تغييرات ويژگي¬هاي زيستي و همچنين بررسي تغييرات سهم درون و برون سلولي آنزيم اوره¬آز در طول توپو سكوئنس است. اين تحقيق شامل دو پژوهش مي¬باشد كه در پژوهش نخست تغييرات كربن، نيتروژن و پتاسيم زيست توده ميكروبي، كسرمتابوليك، درصد كربن ميكروبي و فعاليت آنزيم اوره¬آز كل، درون سلولي و برون سلولي در يك توپو سكوئنس مرتعي نيمه خشك بررسي گرديد. آنگاه در پژوهش دوم، آثار ورود يك ماده غني از انرژي، كربن و نيتروژن بر تغييرات بخش كل، درون و برون سلولي آنزيم اوره¬آز در طول شيب مورد تحقيق قرار گرفت. نمونه برداري از يك توپو سكوئنس در منطقه كوهرنگ واقع در استان چهارمحال بختياري از عمق 15-0 سانتي¬متري خاك به روش مركب انجام شد. بدين منظور، نمونه¬برداري از هر موقعيت شيب صورت گرفت. پس از هوا خشك كردن و كوبيدن نمونه¬هاي خاك، نمونه¬ها از الك 2 ميلي¬متر عبور داده شدند. نتايج پژوهش اول نشان داد كه ويژگي¬هاي زيستي مورد بررسي در طول شيب اختلاف معني¬دار داشتند.كسر متابوليك (21/0 ميلي گرم كربن دي اكسيد بر ميلي گرم كربن زيست توده ميكروبي در يك روز) و درصد كربن ميكروبي (2/3 درصد) بيش¬ترين وكربن آلي (02/7 گرم بر كيلوگرم خاك)، كربن (74/224 ميلي¬گرم كربن زيست توده ميكروبي بر كيلوگرم خاك) و نيتروژن زيست توده ميكروبي به روش تدخين-انكوباسيون (96/12 ميلي¬گرم نيتروژن زيست توده ميكروبي بر كيلوگرم خاك)، نيتروژن زيست توده ميكروبي به روش مايكروويو-اسخراج (23/45 ميلي¬گرم نيتروژن زيست توده ميكروبي بر كيلوگرم خاك) فعاليت اوره¬از درون سلولي (81/12 ميلي¬گرم آمونيوم بر كيلوگرم خاك در يك ساعت) و كسر فعاليت اوره¬آز (06/0 ميلي¬گرم آمونيوم بر ميلي گرم كربن زيست توده ميكروبي در يك ساعت) كم¬ترين ميزان را در موقعيت پنجه شيب داشتند. كسر متابوليك با هدايت الكتريكي خاك همبستگي منفي و معني¬دار (**75/0- r=) دارد. همچنين نيتروژن زيست توده ميكروبي كه به دو روش تدخين-انكوباسيون و مايكروويو-استخراج اندازه¬گيري شده بود، داراي الگوي تغييرات مشابه، همبستگي آن¬ها معني¬دار (***78/0=r)، رگرسيون ساده خطي بين اين دو پارامتر مثبت و معني¬دار بود. لذا مي¬توان اين دو روش را جايگزين يكديگر نمود با اين تفاوت كه روش تدخين-انكوباسيون، يك روش اندازه¬گيري كند و خطرناك است و روش مايكروويو-استخراج روشي سريع و بي خطر است. در پژوهش دوم با افزودن كازئينات سديم به عنوان ماده¬ي سرشار از انرژي، كربن و نيتروژن مشاهده شد كه اختلاف موقعيت¬هاي مختلف شيب از نظر ميزان فعاليت كل و درون سلولي آنزيم اوره¬آز كاهش قابل توجهي نمود. در نتيجه، ميزان ضريب تغييرات آن¬ها به ترتيب 89% و 71% كاهش يافت. اين يافته نشان داد موقعيت¬هاي مختلف شيب اثر خود را بر آنزيم اوره¬آز از طريق اختلاف در منابع انرژي، كربن و نيتروژن بر جاي مي¬گذارند.
چكيده انگليسي :
Abstract
A toposequence is a sequence of soils located on different parts of a hillslope with different topographic characteristics. Hence, topography directly or indirectly plays an important role as a differential soil forming factor along the slope. Soil biological processes which are normally mediated by soil microbial biomass are functionally involved in the soil ecosystem services. Nutrient cycling, soil fertility, soil C storage, and organic C turnover rate are among the key features predominantly controlled by soil microbial activities. Due to the central role of soil enzymes in the evaluation of soil biological activities and their relative simplicity of determination and also their quick responses to the chemical application and management practices, their measurements are considered as valuable tools for soil biological quality assessment. Investigating the variability of physical, chemical and biological properties of the soils along a toposequence may shed light on the underlying mechanisms involved in soil development on a hillslope. The objective of the study were to investigate i) variation of soil biological properties along a hillslope that is considered as a eroded toposequence and ii) identifying the intracellular and extracellular fractions of soil urease along the hill slope. For the first purpose, soil microbial biomass C (MBC), soil microbial biomass N (MBN) soil microbial biomass K (MBK), metabolic quotient, microbial C percentage, overall as well as intracellular and extracellular urease activities were measured in the various positions of an eroded toposequence located on a semiarid grassland. For the purpose of the second research, the effects of sodium caseinate as an energy-, C-, and N-rich compound on the variability index of urease fractions were studied. Soil samples (0-15 cm) were collected from a toposequence which was located on a semiarid grassland, Kouhrang region. The samples were air-dried and passed through a 2-mm sieve. Results indicated that the biological properties varied widely in the various positions of the toposequence. The greatest values of metabolic quotient (0/21 mg CO2-C mg -1mic d -1) and microbial C percentage (%3/2) were observed in toe slope whereas, the position possessed contrarily the least significant amounts of soil organic C (7/02 g kg -1soil), MBC (224/74 mg Cmic kg -1soil), MBN-FI (12/96 mgNmic kg -1soil), MBN-MwE (45/23 mg Nmic kg -1soil), intracellular (12/81 mg NH+4 kg -1soil h-1) fraction of urease activity and urease quotient (0/06 mg NH4+ mg -1 Cmic h-1). Metabolic quotient revealed a significant negative correlation with soil electrical conductivity (r=-0.75**). MBN either measured by fumigation-incubation or microwave irradiation-extraction showed similar patterns along the slope, and also it was observed that the values obtained by the two measurement techniques are significantly associated (r=0.78**). This finding indicates that the less time consuming and more environmental friendly method (microwave irradiated-extraction) can be used successfully instead of the timely and less environmental friendly (fumigation-incubation) procedure. Application of sodium caseinate, in the second part of the research as a rich source of energy, C and N, clearly caused significant reducttion in the variability indices of the overall and interacellular urease activity. So their coefficient of variation respectively reduced to 89 and 71 percent. This finding well indicates that most of the variations among the hillslope positions are due to the shortage of organic sources which was adequately compensated by the application of sodium caseinate.