بررسی آثار استفاده از علف کش ها بر شاخص های تولید و دوام آنزیم اوره آز خاک

پایداری و باروری اکوسیستم های خاک وابستگی زیادی به میکروارگانیسم های خاک و فعالیت آنها دارد. جامعه میکروبی خاک و آنزیم های ساخته شده توسط آنها نقش بسیار مهمی در فرآیندهای تجزیه مواد آلی و سایر واکنش های بیوشیمیایی خاک و در نتیجه بازچرخ عناصر غذایی ایفا می کنند و لذا سیستم های مدیریت کشاورزی تنها زمانی پایدار خواهند بود که کیفیت و تنوع زیستی خاک حفظ گردد. استفاده از سموم شیمیایی جهت دفع آفات محصولات کشاورزی می تواند باعث برهم زدن تعادل فعالیت های زیستی خاک شود. علف کش ها از جمله این سموم هستند که امروزه به طور گسترده ای برای حذف علف های هرز مورد استفاده قرار می گیرند. آنزیم اوره آز آنزیمی است که با هیدرولیز اوره به دی اکسید کربن و آمونیاک، بخشی از آمونیوم مورد استفاده برای میکروارگانیسم های خاک و همچنین گیاهان را تامین می کند. در این تحقیق ابتدا اثر گروهی از علف کش ها شامل اکسی فلورفن، بوتاکلر، تریفلورالین، گلایفوزیت، متری بوزین، نیکوسولفورون و هالوکسی فوپ آرمتیل بر فعالیت آنزیم اوره آز خاک بررسی شد. بدین منظور نمونه های 5 گرمی خاک سطحی (cm 15-0) که از منطقه شرودان به صورت مرکب نمونه برداری شد، با غلظت های 0، 10، 20، 30، 40 و 50 میلی گرم ماده موثر بر کیلوگرم هر کدام از این علف کش ها به مدت 30 دقیقه تیمار شد. نتایج نشان داد که غلظت 10 میلی گرم بر کیلوگرم علف کش ها اثر منفی بر فعالیت اوره آز نداشت اما غلظت های بیشتر باعث کاهش فعالیت این آنزیم شدند و در بین علف کش ها، اکسی فلورفن و تریلفورالین بیشترین درصد بازدارندگی را بر فعالیت اوره آز داشتند. در ادامه از میان این 7 علف کش، تاثیر اکسی فلورفن و تریفلورالین بر شاخص های تولید و دوام آنزیم اوره آز و همچنین تنفس میکروبی و پتانسیل معدنی شدن کربن مورد بررسی قرار گرفت. برای ارزیابی تولید و دوام اوره آز تحت تاثیر این دو علف کش، نمونه هایی به صورت مرکب از خاک سطحی (cm 15-0) دو منطقه شرودان (اصفهان) و چم آسمان (اصفهان) جمع آوری شد. نمونه های 50 گرمی از این خاک ها به طور مجزا با غلظت های 0، 0.5، 10، 50، 250 و 500 میلی گرم ماده موثر بر کیلوگرم اکسی فلورفن و تریفلورالین و همچنین مقادیر مشخصی از کربن و نیتروژن (جهت تحریک رشد میکروبی و تولید آنزیم) تیمار شده و در انکوباتور قرار گرفتند. سپس فعالیت اوره آز در این تیمارها در زمان های 0، 1، 2، 3، 4، 5، 7، 9، 12، 15، 20، 25 و 30 روز پس از انکوباسیون اندازه گیری شد. روند بدست آمده از اندازه گیری فعالیت آنزیم در طول دوره انکوباسیون به گونه ای بود که مقادیر عددی شاخص های تولید و دوام اوره آز، از فعالیت های اندازه گیری شده محاسبه گردید. جهت مطالعه تاثیر اکسی فلورفن و تریفلورالین بر تنفس میکروبی خاک، نمونه خاک های شرودان و چم آسمان با غلظت های 0، 0.5، 10 و 50 میلی گرم بر کیلوگرم علف کش به همراه مقادیر معینی از کربن و نیتروژن تیمار گردیده و در انکوباتور قرار داده شدند. سپس co2 آزاد شده ناشی از تنفس میکروبی در زمان های 1، 2، 3، 4، 7، 14، 21 و 28 روز پس از انکوباسیون اندازه گیری شد. پس از اندازه گیری تنفس میکروبی در زمان های مقرر، مقادیر تجمعی کربن معدنی در این زمان ها محاسبه گردید. معدنی شدن کربن با زمان دارای توزیع نمایی بوده و روند آن از سینتیک رده اول تبعیت نمود و شاخص های سینتیکی معدنی شدن کربن شامل پتانسیل معدنی شدن کربن آلی (c0) و شاخص معدنی شدن کربن (kc0) در هر کدام از این تیمارها تعیین شدند. نتایج حاصل از بررسی تولید و دوام آنزیم اوره آز نشان داد که در خاک شرودان غلظت 0.5 میلی گرم بر کیلوگرم اکسی فلورفن و تریفلورالین اثر منفی بر شاخص تولید آنزیم نداشت. در خاک چم آسمان غلظت 0.5 میلی گرم بر کیلوگرم تریفلورالین تاثیری بر تولید اوره آز نداشت اما اکسی فلورفن در این غلظت باعث کاهش تولید آنزیم شد. در غلظت های بیشتر هر دو علف کش، تولید اوره آز در هر دو خاک کاهش یافت. شاخص دوام آنزیم اوره آز در خاک شرودان در تمامی غلظت های به کار گرفته شده تریفلورالین و غلظت های 0.5، 10، 250 و 500 میلی گرم بر کیلوگرم اکسی فلورفن کاهش پیدا کرد. در خاک چم آسمان به استثنای غلظت 10 میلی گرم بر کیلوگرم اکسی فلورفن، افزودن سایر تیمارها به خاک، کاهش شاخص دوام آنزیم را به دنبال داشت و این کاهش در غلظت 0.5 میلی گرم بر کیلوگرم نیز برای هر دو علف کش مشاهده شد. نتایج تنفس میکروبی نشان داد که در هر دو خاک اضافه کردن علف کش ها از شدت تفس می کاهد و در غلظت های بیشتر اکسی فلورفن و تریفلورالین نه تنها از مقدار بیشینه تنفس در طول انکوباسیون کاسته می گردد بلکه بیشینه تنفس با یک تاخیر زمانی اتفاق می افتد. شاخص های معدنی شدن کربن آلی نیز تحت تاثیر علف کش ها تغییر کردند. در خاک شرودان به استثنای تیمار 0.5 میلی گرم بر کیلوگرم اکسی-فلورفن، بقیه تیمارها باعث کاهش c0 و kc0 شدند. در خاک چم آسمان نیز همانند خاک شرودان فقط غلظت 0.5 میلی-گرم بر کیلوگرم اکسی فلورفن تاثیری بر c0 و kc0 نداشت، در سایر تیمارها از مقدار این شاخص ها کاسته شد.