پيامد برهم كنش ريشه‌اي گونه‌هاي بلندمازو و پلت دركشت خالص و آميخته بر تغييرات مكاني تراوش آنزيم اوره‌آز

Effect of root interaction of chestnut-leaved oak (Quercus castaneifolia) and Persian maple (Acer velutinum) in pure and mixed planting on spatial variability of urease enzymes exudation

سابقه و هدف: برهم كنش ريشه از عوامل مهم تأثيرگذار بر آنزيم‌هاي تراوش‌يافته در فضاي ريزوسفري هستند كه بسته به ساختار ريشه، نوع گونه و عمق خاك از توزيع مكاني ناهمانندي برخوردارند. تاكنون پژوهش‌هاي محدودي در رابطه با شناسايي اهميت مكاني فرآيندهاي ريزوسفر گونه‌هاي جنگلي انجام شده است. گونه‌هاي درختي با توجه به مورفولوژي و فيزيولوژي ريشه و نيازمندي‌هاي مواد مغذي فضاي ريزوسفري متفاوتي دارند. اين تحقيق با هدف بررسي تغييرات مكاني تراوش آنزيم اوره‌آز در فضاي ريزوسفر نهال‌هاي بلندمازو و پلت در كشت خالص و آميخته انجام ‌شده است. مواد و روش: در اين پژوهش 18 ريزوترون نوين براي دستيابي به هدف تحقيق بكار گرفته شد كه هركدام 12 درگاه دستيابي رستري براي گرفتن تراوش‌هاي ريشه داشتند. اين درگاه‌ها در عمق‌ها و فواصل مشخص از يكديگر ايجاد شد تا امكان محاسبه تغييرات مكاني آنزيم‌هاي تراوش يافته از ريشه را فراهم سازد. دو عمق پايين‌تر (50 و 75 سانتي‌متر) از خاك معدني و در دو عمق بالاتر (15 و 30 سانتي‌متر) از تركيب خاك و لاشبرگ (4% وزني) پر شدند. در چهار تيمار تركيب گونه‌اي خالص بلندمازو و پلت، آميخته و كنترل (بدون كشت نهال)، نهال‌هاي يكساله دو گونه‌ بلندمازو و پلت كاشته شدند. نمونه‌برداري از عمق گوناگون خاك ريزوترون‌ها شش ماه پس از كشت گياهان انجام شد و فعاليت آنزيم اوره‌آز در خاك به روش كاندلر ارزيابي گرديد. كارايي آنزيمي در اين مقاله با تفاضل فعاليت آنزيمي هر محل مشخص از مقدار متناظر كنترل (بدون ريشه) محاسبه شد و نشان‌دهنده كارايي كاتاليتيكي نيست. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه ميزان تراوش اوره‌آز در تركيب‌هاي متفاوت كشت در سطح احتمال 95 درصد اختلاف معني‌داري دارد و بيشترين تراوش آنزيم در كشت خالص بلندمازو و آميخته و كمترين تراوش در كنترل مشاهده گرديد. بررسي تغييرات مكاني فعاليت آنزيم اوره‌آز تراوش شده در عمق‌هاي گوناگون خاك تنها در مورد تيمار آميخته در سطح احتمال 95 درصد معني‌دار بود. كارايي آنزيم اوره‌آز در عمق‌هاي گوناگون خاك در تيمارهاي كشت خالص پلت و كشت آميخته در سطح احتمال 95 درصد معني‌دار بود در حالي‌كه در فواصل مختلف از يقه نهال فقط در تيمار خالص بلندمازو معني‌دار بود. بيشترين ميزان تراوش اوره‌آز در عمق 75 سانتي‌متري مشاهده شد. نتيجه‌گيري: ميزان تراوش مكاني اوره‌آز بيشتر وابسته به تراكم ريشه در مكان‌هاي مختلف است كه اين مسئله هم وابسته به چگونگي برهم كنش ريشه‌اي نهال‌هاي كشت شده و نوع سيستم ريشه‌اي آن‌ها است. در اين تحقيق برهم كنش ريشه‌اي تيمار آميخته به دليل ايجاد آشيان‌هاي اكولوژيك مناسب‌تر موجب افزايش فعاليت و كارآيي اوره‌آز شده است. با اين حال چون تراوش اوره‌آز در فواصل مختلف از يقه نهال هرگز معني‌دار نبود، نتايج نشان‌دهنده عدم قطعيت تراوش مكاني اوره‌آز ريزوسفر است.

Background and Objectives: Root interaction is an important factor that influences enzymes exudations of plant roots in rhizosphere, which have different spatial distribution depending on root structure, species type and soil depth. There are few researches on identifying the spatial importance of rhizosphere processes in forest species. Tree species have different rhizosphere regarding to root morphology and physiology as well as nutrients needs. This research aimed to examine spatial variability of urease enzymes exudation on rhizosphere of chestnut-leaved oak and Persian maple in pure and mixed plantings. Materials and Methods: 18 modern rhizotrons were applied for this research and 12 Raster-AccessPorts placed in each rhizotron to get root exudates. These ports were in distinct depths and distances to calculate spatial variability of root enzymes exudations. Two lower depths (50 and 75 cm) were filled with mineral soil while two upper depths (15 and 30 cm) were filled with combination of litter (4% of weight). One year old seedlings of Quercus castaneifolia and Acer velutinum were planted in four treatments of species composition including pure, mixed and control (without planting seedling). Soil samplings were collected 6 months after planting in different soil depth of rhizotrons and urease activity was determined using Kandeler method. Enzyme efficiency was calculated using the differences between enzyme activities in each place and corresponding amount of control (without root) and do not show catalytic efficiency. Results: The results showed that there is significant difference in urease exudation contents of different planting compositions (P<0.05). The most amount of enzyme exudation revealed in the pure oak and mixed planting while the lowest was in control. Spatial variability of urease activity only revealed significant difference in mixed planting treatment (P<0.05). However spatial variability of enzyme efficiency was significant in pure maple and mixed planting treatments (P<0.05). Urease exudation was not significant in different distances from seedlings’ collar with exception of urease efficiency in pure oak planting treatment (P<0.05). The highest amount of urease exudation has been observed at the depth of 75 cm. Conclusion: The amount of spatial exudation of urease is mostly related to root density in different places and this is related to root interaction of planted seedlings and their root systems. This study revealed that root interaction in mixed treatment result in more urease activity and efficiency because of more suitable ecological niche. Because urease exudation in different distances from seedlings’ collar was never significant, so results showed uncertainty in spatial exudation of urease.