برهمکنش کربنات کلسیم و کادمیوم بر فعالیت فسفومونواسترازها در خاکهای اسیدی

افزایش غلظت فلزات سنگین ، به ویژه کادمیوم در خاک نه تنها رشد گیاه، بلکه فعالیت های میکروبی و آنزیمی خاک را نیز متأثر می نماید. فعالیت آنزیمی به عنوان یک شاخص بیولوژیک حساس به حضور عناصر سنگین در خاک به شمار می رود. فسفومونواستراز ها کاتالیز فرایند معدنی شدن فسفر آلی خاک و تامین فسفر مورد نیاز گیاه را انجام می دهند. این مطالعه با هدف بررسی برهمکنش کربنات کلسیم و کادمیوم بر فعالیت فسفومونواستراز ها در خاکهای اسیدی انجام شد. این پژوهش در سه آزمایش مقدماتی، انکوباسیون کوتاه مدت و انکوباسیون بلند مدت انجام پذیرفت. از منطقه لنگرود دونوع خاک از بالا و پایین شیب انتخاب و مقدار ph، هدایت الکتریکی، کربن آلی، بافت و آهک هر دو خاک تعیین گردید. در آزمایش مقدماتی، خاک ها با 6 سطح کربنات کلسیم 0، 2، 8، 16، 32 و 64 گرم برکیلو گرم تیمار شدند و پس از افزوده شدن کربنات کلسیم به خاک ph اندازه گیری گردید تا سطح بهینه آهک دهی تعیین شود. در آزمایش کوتاه مدت به منظور بررسی اثر سمیت کوتاه مدت کادمیوم (ip) به یک گرم از نمونه های خاک تیمار شده با غلظت های 0، 2، 8 و 16 گرم کربنات کلسیم بر کیلو گرم، یک میلی لیتر محلول با غلظت 5 میکرومول بر گرم خاک کادمیوم به خاک اضافه شد. بعد ازگذشت زمان 30 دقیقه فعالیت آنزیم بر مبنای سنجش پارانیتروفنیل اندازه گیری شد. در آزمایش بلند مدت به منظور تعیین اثرات بلند مدت آلوده کننده ها بر فرآیند های حاصل از عملکرد میکروب ها در خاک، از مفهوم شاخص اکولوژیکی (ed50) استفاده شد. ed50 با استفاده از مدل های ریاضی سینتیکی محاسبه گردید. کربنات کلسیم در چهار سطح 0، 2، 8 و 16 گرم بر کیلو گرم به خاک اضافه شده و در ادامه نیز 6 سطح کادمیوم 0، 4، 20، 100، 500 و 1000 میلی گرم بر کیلو گرم به خاک ها افزوده گردید. در این آزمایش نمونه ها به مدت 65 روز در دمای 25 درجه سانتی گراد و رطوبت 50 درصد ظرفیت نگهداشت آب در خاک نگهداری شدند. فعالیت آنزیم اسید فسفاتاز و آلکالین فسفاتاز مشابه آزمایش کوتاه مدت اندازه گیری و برای محاسبه ed50 از دو مدل سینتیکی 1 و 2 استفاده شد. نتایج به دست آمده در آزمایش مقدماتی و کوتاه مدت نشان داد که افزوده شدن کربنات کلسیم به خاک باعث افزایش ph خاک و تغییر فعالیت فسفومونواستراز ها شد؛ به طوری که فعالیت آنزیم اسید فسفاتاز کاهش و فعالیت آلکالین فسفاتاز افزایش یافت. همچنین افزودن کربنات کلسیم به خاک باعث کاهش سمیت کادمیوم یا همان کاهش شاخص درصد بازدارندگی آنزیم اسید فسفاتاز در خاک با بافت لوم شنی از %8/17 به %5/6 و در خاک با بافت لوم رسی سیلتی از %4/29 به %8/7 و کاهش این شاخص برای آنزیم آلکالین فسفاتاز در خاک با بافت لوم شنی از 21% به%4/6 و در خاک با بافت لوم رسی سیلتی از %6/21 به %2/6 شد. در خاک با بافت لوم شنی با تیمار فاقد کربنات کلسیم، افزودن کادمیوم به خاک سبب افزایش غلظت کادمیوم قابل عصاره گیر با dtpa از 2/0 به 566 میلی گرم بر کیلو گرم شد که این افزایش در تمامی سطوح کربنات کلسیم این خاک و نیز خاک با بافت لوم رسی سیلتی مشاهده گردید. همچنین افزودن کادمیوم به خاک با بافت لوم شنی، سبب کاهش فعالیت اسید فسفاتاز از 5/286 به 9/140 و کاهش فعالیت آنزیم آلکالین فسفاتاز از 57 به 3/36 و در خاک با بافت لوم رسی سیلتی سبب کاهش فعالیت اسید فسفاتاز از 1016 به 673 و کاهش فعالیت آلکالین فسفاتاز از 3/215 به 5/103 میکرو گرم پارانیتروفنل بر ساعت بر گرم خاک شد. در پایان آزمایش میزان ed50 در این خاک برای بررسی مقدار فلز سنگین توسط دو مدل محاسبه شد. با توجه به ماهیت مدل ?، این مدل برازش موفقیت آمیز تری جهت تعیین مقادیر ed50 از خود نشان داد . برهمین اساس در بخشی از دامنه آهکدهی با افزایش سطح آهک مقادیر رو به افزایش نهاد که نشان از کاهش سمیت کادمیوم در حضور آهک است. این یافته با مقادیر کاهش یافته درصد بازدارندگی حاصل از مطالعه کوتاه مدت مطابقت داشت. به طور کلی چنین نتیجه گیری می شود که آهکدهی سمیت کادمیوم را بر فعالیت آنزیم های اسید و آلکالین فسفومونو استراز لگام می کند معهذا وقوع این پدیده در دوره کوتاه زمانی مشهودتر از دوره بلند مدت است. کلمات کلیدی: فسفومونواستراز ها، کربنات کلسیم، کادمیوم، ip و ed50