سنجش حساسیت آنزیم آلکالین فسفاتاز به کادمیوم در سطوح مختلف شوری خاک با استفاده از الگوی ed50 و شاخص بازدارندگی

حفظ باروری خاک ها و در عین حال آلوده نکردن آن ها امری ضروری در جهت تولید دراز مدت و کشاورزی پایدار می باشد. فلزات سنگین نظیر کادمیوم اثرات منفی بر ترکیب و فعالیت میکروبی خاک دارند. فعالیت های آنزیمی یکی از مهم ترین معیارهای ارزیابی اثرات فلزات سنگین بر کیفیت بیولوژیکی خاک می باشند. فسفاتازها از جمله آلکالین فسفاتاز در معدنی کردن فسفر آلی و تغذیه گیاه نقش دارند. فعالیت آنزیم ها در خاک های شور کاهش می یابد. به منظور تعیین تأثیرات آلوده کننده ها بر فرآیندهای حاصل از عملکرد میکروب ها در خاک، مفهوم شاخص اکولوژیکی ed50 توصیه شده است. این شاخص غلظتی از ماده سمی است که یک فرآیند فیزیولوژیکی حاصل از عملکرد میکروب ها را به میزان 50 درصد باز می دارد. ed50با استفاده از مدل های ریاضی سینتیکی و سیگموییدی محاسبه می شود. این مطالعه با هدف بررسی اثرات افزاینده شوری بر سمیت کادمیوم و بازتاب آن در شاخص ed50 انجام شد. به این منظور از یک خاک آهکی (شرودان) و یک خاک اسیدی (لنگرود) استفاده شد. نمونه های خاک پس از خشک شدن در هوا و عبور از الک 2 میلی متری با استفاده از نمک کلرید سدیم برای رسیدن به قابلیت هدایت الکتریکی 13، 18 و 28 دسی زیمنس بر متر شور شدند. سپس غلظت های 0، 3، 10، 50، 100، 300، 700، 1000 و 5000 mg cd kg-1 به خاک های با شوری طبیعی و خاک های شور شده افزوده شد. نمونه های خاک به مدت 3 و 60 روز در دمای 20 درجه سانتی گراد و رطوبت معادل 50 درصد ظرفیت نگهداشت آب در خاک در سه تکرار نگهداری شدند. فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز بر مبنای سنجش پارانیتروفنل اندازه گیری شد. برای محاسبه ed50 از دو مدل سینتیکی (مدل های 1 و 2) و یک مدل سیگموییدی (مدل 3) استفاده شد. مدل 1 و 2 به ترتیب بازداشته شدن کامل و جزیی فعالیت آنزیم به وسیله غلظت کادمیوم را توضیح می دهند. غلظت کادمیوم عصاره گیری شده با نیترات آمونیوم در خاک لنگرود بیش از خاک شرودان بود و افزایش شوری تا سطوح 13، 18 و 28 دسی زیمنس بر متر سبب افزایش غلظت کادمیوم قابل عصاره گیری با نیترات آمونیوم شد. طولانی شدن مدت نگهداری موجب افزایش غلظت کادمیوم عصاره گیری شده با نیترات آمونیوم و کاهش فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز شد. اضافه کردن کادمیوم به خاک نیز سبب افزایش کادمیوم قابل عصاره گیری با نیترات آمونیوم و کاهش فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز شد. کاهش فعالیت آنزیم زمانی که خاک ها شور بودند، بسیار بیشتر بود. مقدار فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز در خاک شرودان بیش از خاک لنگرود بود. افزایش شوری تا سطح 18 دسی زیمنس بر متر تاثیری بر فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز نداشت. در خاک شرودان مدل 1 و 2 به ترتیب در 60 و 3 روز پس از نگهداری موفق تر عمل کردند. در خاک شرودان مقادیر ed50 محاسبه شده به وسیله مدل های 2 و 3 در 3 روز نگهداری با افزایش شوری کاهش یافت اما مقادیر ed50 محاسبه شده به وسیله مدل 1 با افزایش شوری روند منظمی را دنبال نکرد. کاهش مقادیر ed50 به وسیله شوری تاییدی بر فرضیه اولیه پژوهش مبنی بر اثر افزاینده شوری بر سمیت کادمیوم است که در شاخص ed50 منعکس گردیده است. در خاک لنگرود میزان فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز در هر دو زمان نگهداری با هیچ یک از مدل های 1، 2 و 3 سازگاری نداشت. مقدار شاخص درصد بازدارندگی در خاک شرودان بیش از خاک لنگرود بود. افزایش شوری موجب افزایش معنی داری در مقدار شاخص درصد بازدارندگی شد. از مجموع بررسی های تاثیر شوری بر فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز و نیز تاثیرپذیری شاخص ed50 و شاخص درصد بازدارندگی از سطوح افزاینده شوری فرضیه نخستین پژوهش که بیان گر افزایش سمیت کادمیوم در اثر شوری است برای نخستین بار آزمون و تایید گردید.