چکیده ماده آلی خاک یکی از شاخص های مهم کیفیت و سلامت خاک محسوب شده و به شدت تحت تاثیر مدیریت اعمال شده بر خاک قرار می گیرد. مدیریت های غیر اصولی خاک مانند کشت متراکم بدون تناوب زراعی، جنگل زدایی، سوزاندن بقایای گیاهی و تغییرات کاربری اراضی باعث کاهش ماده آلی خاک شده و اثرات نامطلوبی بر خصوصیات بیولوژیکی خاک و از جمله آنزیم ها بر جای می گذارد. بنابراین تحقیق حاضر با هدف بررسی تاریخچه مدیریت کربن آلی، بر حساسیت ذخایر مختلف آنزیم بتاگلوکوزیداز به فلزات سنگین و همچنین بررسی سینتیک این آنزیم در خاک های آلوده به سرب در مقایسه با خاک های غیرآلوده صورت گرفت. نمونه برداری از عمق 0- 15 سانتی متری خاک جنگلی بلوط و تحت کشت منطقه لردگان و همچنین از دو کشت یونجه و فستوکا در ایستگاه تحقیقاتی فزوه انجام شد. جهت دستیابی به اهداف این تحقیق ابتدا خصوصیات بیولوژیکی خاک شامل معدنی شدن خالص نیتروژن، ال- آرجینین آمونیفیکاسیون، کربن توده زنده میکروبی، کسر متابولیکی، کسر میکروبی، فعالیت آنزیم بتاگلوکوزیداز و نسبت فعالیت این آنزیم به کربن آلی خاک تعیین شد. نتایج نشان داد که در منطقه لردگان با تغییر کاربری از جنگل به تحت کشت، ال- آرجینین آمونیفیکاسیون، کربن توده زنده میکروبی، کسر متابولیکی و فعالیت آنزیم بتاگلوکوزیداز کاهش ولی معدنی شدن خالص نیتروژن، کسر میکروبی و نسبت فعالیت آنزیم بتاگلوکوزیداز به کربن آلی خاک افزایش یافت. همچنین در ایستگاه تحقیقاتی شهید فزوه، بیشترین مقدار این خصوصیات به غیر از کسر متابولیکی، به مدیریت کشت یونجه اختصاص یافت. جهت مطالعه اثرات مدیریت بر کیفیت کربن آلی خاک از سینتیک معدنی شدن کربن استفاده شد. پتانسیل کربن قابل معدنی شدن در خاک جنگلی منطقه لردگان بیشتر از تحت کشت و در کشت یونجه ایستگاه تحقیقاتی فزوه بیشتر از فستوکا بود. برای بررسی تاثیر سابقه مدیریتی بر پاسخ ذخایر مختلف آنزیم بتاگلوکوزیداز به فلزات سنگین کادمیوم، سرب و نیکل ابتدا فعالیت کل و سپس بخش تثبیت شده آنزیم بتاگلوکوزیداز، در حضور و غیاب فلزات سنگین اندازه گیری شد. به منظور دستیابی به بخش تثبیت شده آنزیم بتاگلوکوزیداز، از انرژی ریزموج و برای بررسی اثر فلزات سنگین از شاخص درصد بازدارندگی استفاده گردید. نتایج نشان داد که پس از اعمال انرژی ریزموج، فعالیت آنزیم بتاگلوکوزیداز کاهش یافت که شدت این کاهش در مدیریت جنگل منطقه لردگان و در مدیریت کشت یونجه ایستگاه تحقیقاتی شهید فزوه بیشتر بود. بیشترین فعالیت آنزیم بتاگلوکوزیداز (کل و تثبیت شده) در منطقه لردگان به مدیریت جنگل و در ایستگاه شهید فزوه به مدیریت کشت یونجه اختصاص یافت. افزودن کادمیوم، سرب و نیکل به خاک سبب کاهش فعالیت آنزیم بتاگلوکوزیداز شد. بخش تثبیت شده آنزیم بتاگلوکوزیداز در مقایسه با کل آنزیم، حساسیت کمتری به فلزات سنگین کادمیوم و نیکل نشان داد. در حالی که حساسیت این بخش از آنزیم، به سرب بیشتر بود. کمترین میزان درصد بازدارندگی در منطقه لردگان و ایستگاه تحقیقاتی شهید فزوه به ترتیب به مدیریت جنگل و کشت یونجه اختصاص یافت. به منظور بررسی تاثیر سرب بر سینتیک آنزیم بتاگلوکوزیداز در شرایط مدیریتی مختلف، ثابت های سینتیکی این آنزیم تعیین شدند. نتایج نشان داد که پس از تیمار سرب، vmaxو km آنزیم بتاگلوکوزیداز کاهش یافت. بنابراین بازدارندگی نارقابتی در مورد اثر سرب بر فعالیت این آنزیم پیشنهاد شد. همچنین vmaxو km آنزیم بتاگلوکوزیداز در مدیریت جنگل منطقه لردگان بیشتر از تحت کشت بود و در ایستگاه تحقیقاتی شهید فزوه نیز مدیریت کشت یونجه، vmax بیشتر و km کمتری را در مقایسه با کشت فستوکا به خود اختصاص داد. به طور کلی چنین استنباط می شود که مدیریت های مختلف از طریق تغییر کمیت و کیفیت کربن آلی می-توانند بر حساسیت ذخایر مختلف آنزیم ها به فلزات سنگین موثر باشند همچنین میزان بازداشته شدن فعالیت ذخایر مختلف آنزیمی خاک از فلزات سنگین، با یکدیگر برابر نیستند و سرب نیز بر آنزیم بتاگلوکوزیداز دارای بازدارندگی نارقابتی می باشد.

این رساله به منظور بررسی اثر موقعیت شیب بر توزیع آمیدوهیدرولازها، سینتیک و ترمودینامیک آنزیم ال-گلوتامیناز و فراوانی باکتری-ها و آرکیای اکسیدکننده آمونیوم در خاکدانه ها انجام گردید. همچنین اثر موقعیت و جهت شیب بر توده زنده میکروبی و تنوع کاتالیتیک خاک در مقیاس کل خاک انجام شد. در مطالعه اول، دو شیب تپه مرتعی واقع در فریدون شهر و چلگرد انتخاب شدند. نمونه-برداری از عمق 0-10 سانتی متری 5 موقعیت قله شیب، شانه شیب، شیب پشتی، پایه شیب و انتهای شیب منطقه فریدون شهر انجام شد. در منطقه چلگرد، قله شیب به دلیل فقدان شرایط لازم برای این موقعیت شیب، از نمونه برداری حذف گردید. خاکدانه ها به روش الک تر در گروه های 2-4، 1-2، 0/5-1، 0/25-0/5 و 0/50-0/25 میلی متر جداسازی و کربن آلی و فعالیت اوره آز، ال-گلوتامیناز و ال-آسپاراجیناز اندازه گیری شدند. کربن آلی و فعالیت آنزیم ها در خاکدانه های 2-4 میلی متری بیشترین بودند و با کاهش اندازه خاکدانه کاهش یافتند. با وجود این، سهم این خاکدانه ها در کل کربن آلی و فعالیت آنزیمی کمتر از سایر خاکدانه ها بودند. موقعیت شیب بر فعالیت مطلق آمیدوهیدرولازها درون خاکدانه ها موثر بود ولی الگوی موقعیت مکانی آن ها را در خاکدانه ها چندان متاثر نساخت. در مطالعه دوم، پارامترهای سینتیکی (vmax و km) و ترمودینامیکی (ea و q10) ال-گلوتامیناز در خاکدانه های (1-4، 0/25-1 و 0/50-0/25 میلی متر) سه موقعیت شانه شیب، شیب پشتی و انتهای شیب منطقه چلگرد بررسی گردید. مقادیر vmax و km از موقعیت شانه شیب به سمت انتهای شیب کاهش در حالی که مقادیر ea و q10 افزایش یافتند. کربن آلی، نیتروژن کل و رس خاکدانه ها در طول شیب با پارامترهای سینتیکی و ترمودینامیکی ال-گلوتامیناز مرتبط بودند. تنها q10 ال-گلوتامیناز تحت تاثیر اندازه خاکدانه قرار نگرفت ولی مقاومت این آنزیم به غیرفعال شدن در برابر افزایش دما با کاهش اندازه خاکدانه کاهش یافت. در مطالعه سوم، فراوانی ژن amoaباکتری ها (aob) و آرکیای (aoa) اکسیدکننده آمونیوم به روش real-time pcr و پتانسیل نیتریفیکاسیون در خاکدانه های (1-4، 0/25-1 و 0/50-0/25 میلی متر) سه موقعیت شانه شیب، شیب پشتی و انتهای شیب در دو منطقه فریدون شهر و چلگرد اندازه-گیری شدند. هر دو جمعیت aob و aoa، موقعیت مکانی یکسانی را در خاکدانه های موقعیت های مختلف شیب اشغال کردند. با وجود این، نسبت aob/aoa متفاوت در خاکدانه های با اندازه های مختلف در طول شیب نشان دهنده عملکرد نابرابر این جمعیت ها در خاکدانه های موقعیت های مختلف شیب بود. فراوانی نسبی aoa و مقدار نسبی پتانسیل نیتریفیکاسیون عموماً با مقادیر نسبی کربن آلی و نیتروژن کل در طول شیب همبستگی مثبت نشان دادند. وجود همبستگی مثبت بین فراوانی نسبی aoa و پتانسیل نیتریفیکاسیون حاکی از آن است که aoa نقش مهم تری در فرایند نیتریفیکاسیون در طول شیب این مناطق ایفا کرده است. در مطالعه چهارم، توده زنده میکروبی و فعالیت اسید و آلکالین فسفاتاز، آریل سولفاتاز، اوره آز، ال-گلوتامیناز و ال-آسپاراجیناز در 3 موقعیت قله شیب، شیب پشتی و پایه شیب واقع در دو جهت شمالی و جنوبی مکانی در چلگرد اندازه گیری شدند. توده زنده میکروبی و فعالیت آنزیم ها روی شیب شمالی بیشتر از شیب جنوبی بودند. کسر میکروبی روی شیب جنوبی بیشتر از شمالی بود. اسید و آلکالین فسفاتاز و آریل سولفاتاز از قله به سمت انتهای شیب کاهش یافتند. الگوی پراکنش اوره آز، ال-گلوتامیناز و ال-آسپاراجیناز در طول شیب به جهت شیب بستگی داشت. نتیجه آن که آنزیم های چرخه نیتروژن نسبت به سایر هیدرولازها به توپوگرافی (جهت و موقعیت شیب) وابستگی بیشتری نشان دادند.