پاسخ فسفومونواسترازها به افزودن آهک در خاک های اسیدی با مدیریت متفاوت

فسفومونواسترازها گروهی از آنزیم ها هستند که در خاک فعالیت زیادی دارند. فسفومونواسترازها از جمله آنزیم های مهم در فرایند معدنی شدن فسفر آلی خاک بوده و در تأمین فسفر مورد نیاز گیاهان نقش مهمی ایفا می کنند. این آنزیم ها به تغییرات ph ناشی از افزودن کربنات کلسیم حساس هستند. همچنین تغییر کاربری و مدیریت متفاوت خاک تاثیر به سزایی بر فعالیت این آنزیم ها در خاک دارد. با این وجود دانسته هایی در زمینه مکانیسم اثر کربنات کلسیم بر فعالیت آنزیم فسفومونواسترازها و تاثیر تاریخچه مدیریت خاک بر پاسخ فسفاتازها به کربنات کلسیم در دست نیست. مطالعه اخیر با هدف بررسی مکانیسم اثر کربنات کلسیم و تأثیر تاریخچه مدیریتی خاک بر فعالیت آنزیم اسید و آلکالین فسفاتاز، نسبت فعالیت آنزیم اسید فسفاتاز به آلکالین فسفاتاز و مجموع فعالیت فسفومونواسترازها در سه اکوسیستم ( لاهیجان، لنگرود و جنگل گیسوم ) که هر یک دارای دو کاربری متفاوت هستند انجام شده، همچنین اثر گذشت زمان پس از افزودن کربنات کلسیم بر فعالیت این آنزیم ها در دو زمان انکوباسیون کوتاه مدت ( 7 روز ) و بلند مدت ( 73 روز ) مورد مطالعه قرار گرفت. افزودن کربنات کلسیم، ph خاک های هر سه اکوسیستم را افزایش داد. با افزایش مدت انکوباسیون، ph به میزان 5/0 – 2/0 واحد کاهش یافت. فعالیت آنزیم اسید فسفاتاز و آلکالین فسفاتاز به تغییرات ph ناشی افزودن کربنات کلسیم حساس -بوده به طوری که اسید فسفاتاز با ph، همبستگی معنی دار منفی و آلکالین فسفاتاز همبستگی معنی دار مثبت نشان داده اند. پاسخ آنزیم اسید فسفاتاز به تغییرات ph در مقایسه با آلکالین فسفاتاز بیشتر بوده و در انکوباسیون بلند مدت شدت پاسخ ها شدیدتر می باشد. برای بررسی مکانیسم اثر کربنات کلسیم بر فعالیت آنزیم اسید و آلکالین فسفاتاز از روش آنالیز مسیر استفاده شد. کربنات کلسیم دارای دو اثر مستقیم (تولید یون کلسیم و بی کربنات) و اثر غیر مستقیم (تولید یون هیدروکسید) می باشد. آنالیز مسیر میزان اثر گذاری کربنات کلسیم از طریق مستقیم و غیر مستقیم را بر فعالیت آنزیم اسید و آلکالین فسفاتاز تفکیک می کند. اثر غیر مستقیم کربنات کلسیم که تولید یون هیدروکسید می باشد، با افزایش ph بر فعالیت آنزیم اسید و آلکالین فسفاتاز تأثیر گذارتر است. آنزیم اسید و آلکالین فسفاتاز به افزایش ph ناشی از تغییر غلظت یون های هیدروژن و هیدروکسید پاسخ می دهند. برای بیان اثر بازدارندگی یون های oh- و h+ بر فعالیت آنزیم اسید و آلکالین فسفاتاز از شاخص ed50 استفاده شد. این شاخص غلظتی از ماده سمی است که یک فرآیند فیزیولوژیک حاصل از عملکرد میکروب ها را به میزان 50 درصد کاهش می دهد. برای محاسبه ed50 از دو مدل سینتیکی 1 و 2 استفاده شد. مدل 1 و 2 به ترتیب بازدارندگی کامل و جزئی فعالیت آنزیم های اسید و آلکالین فسفاتاز توسط یون های oh- و h+ را توضیح می دهد. میزان فعالیت آنزیم اسید فسفاتاز و آلکالین فسفاتاز با مدل 2 در مقایسه با مدل 1 سازگاری بهتری نشان دادند. برازش مدل های 1 و 2 نشان می دهد که افزایش غلظت یون های هیدروژن و هیدروکسید می توانند عاملی بازدارنده بر فعالیت آنزیم اسید و آلکالین فسفاتاز باشند. نتایج دیگر این تحقیق نشان داد کاربری متفاوت در انکوباسیون کوتاه و بلند مدت، باعث تغییر در فعالیت آنزیم اسید و آلکالین فسفاتاز، نسبت فعالیت اسید فسفاتاز به آلکالین فسفاتاز و مجموع فعالیت فسفومونواسترازها می شود. اثر متقابل تغییر کاربری و افزودن کربنات کلسیم بر فعالیت آنزیم اسید و آلکالین فسفاتاز، نسبت فعالیت آنزیمی و مجموع فعالیت فسفومونواسترازها در دو زمان انکوباسیون کوتاه و بلند مدت در دو منطقه لاهیجان و لنگرود معنی دار بوده است. در جنگل گیسوم، اثر متقابل کربنات کلسیم و تغییر کاربری تنها در نسبت فعالیت آنزیمی معنی دار شد. با این وجود در انکوباسیون بلند مدت، این اثر متقابل بر تمام پارامترهای مورد بررسی به جزء فعالیت آلکالین فسفاتاز معنی دار شد. نتایج حاصل از مطالعه اخیر نشان داد که، کربنات کلسیم از طریق افزایش ph بر فعالیت آنزیمی تأثیر گذار است، همچنین پاسخ فعالیت آنزیم های اسید و آلکالین فسفاتاز به افزودن کربنات کلسیم، به تاریخچه مدیریتی خاک بستگی خواهد داشت. علاوه بر فعالیت آنزیم اسید و آلکالین فسفاتاز، نسبت فعالیت اسید فسفاتاز به آلکالین فسفاتاز نیز، می تواند به عنوان شاخص حساس به تغییرات مدیریت خاک، مورد استفاده قرار گیرد.