ارزيابي فعاليت اكولوژيكي قارچ‌ها و آنزيم‌ها در ارتباط با كيفيت خاك در شيب ارتفاعي جنگل‌هاي هيركاني (مطالعۀ موردي: حوزۀ آبخيز واز- استان مازندران)

Evaluation of fungal and enzymatic activities in relation to soil quality along altitudinal gradient in Hyrcanian forests (Case study: Vaz watershed - Mazandaran province)

فعاليت قارچ‌ها و آنزيم‌ها از عوامل مهم و تأثيرگذار بر كيفيت خاك در زيست‌بوم‌هاي جنگلي به شمار مي‌آيند. ارتفاع از سطح دريا با تأثير بر شاخص‌هاي زيستي و غيرزيستي مؤثر بر فعاليت قارچ‌ها و آنزيم‌هاي خاك در ارزيابي فعاليت‌هاي اكولوژيكي اهميت زيادي دارد. هدف اين پژوهش، ارزيابي فعاليت اكولوژيكي قارچ‌ها و آنزيم‌هاي خاك در ارتباط با شاخص كيفيت خاك در امتداد يك شيب ارتفاعي در شش طبقۀ 0، 500، 1000، 1500، 2000 و 2500 متر از سطح دريا، در جنگل‌هاي حوزۀ آبخيز واز در استان مازندران است. در هر طبقۀ ارتفاعي نه قطعه ‌نمونۀ 400 متر مربعي به‌منظور بررسي ويژگي‌هاي پوشش درختي و خاك تعيين شد. شاخص‌هاي فيزيكوشيميايي و آنزيمي خاك با روش‌هاي متداول آزمايشگاهي و انكوباسيون سنجش شدند. براي شناسايي ژنتيكي قارچ‌ها، ناحيۀ ITS با استفاده از آغازگرهاي باركددار با روش PCR تكثير و با استفاده از روش‌هاي توالي‌يابي نسل جديد (next-generation sequencing) تعيين توالي شد. بررسي‌هاي خاك‌شناسي نشان داد كه بيشترين كيفيت خاك در پايين‌ترين طبقۀ ارتفاعي با بيشترين فعاليت آنزيم لوسين‌آمينوپپتيداز، نيتروژن كل، دماي خاك و تركيب متناسب قارچ‌هاي اكتومايكوريزي و ساپروتروفي ديده مي‌شود. بيشترين درصد فراواني قارچ‌هاي اكتومايكوريزي، مخمرها و بيشترين فعاليت آنزيم‌هاي آريل‌سولفاتاز و اسيدفسفاتاز در خاك‌هاي با شاخص كيفيت خاك متوسط در طبقۀ ارتفاعي1500 متر ديده شد كه همبستگي زياد با مقدار كربن خاك نشان دادند. اين درحالي است كه فعاليت قارچ‌هاي ساپروتروفيكي و آنزيم‌هاي بتاگلوكوزيداز و سلوبيوهيدرولاز در طبقات ارتفاعي بالا (2000 متر به بالا) ديده شد و بنابراين با شاخص كيفيت خاك ارتباط معكوس نشان دادند. به‌طور كلي مي‌توان نتيجه گرفت كه با افزايش ارتفاع از سطح دريا، شاخص كيفيت خاك و به همين ترتيب فعاليت قارچ‌هاي اكتومايكوريزي به‌واسطۀ نبود گونه‌هاي درختي همزيست و كاهش فعاليت آنزيم‌هاي وابسته به چرخۀ كربن و نيتروژن كاهش مي‌يابد.

The activity of fungal and enzymes are important for soil quality in forest ecosystems. Altitudes above sea level (a.s.l.) are important for their impacts on biological and non-biological characteristics of soil by effecting distribution of fungal communities and their enzymatic activities. The aim of this study was to investigate fungi diversity and soil enzyme activities in relation to soil quality index (SQI) along an altitudinal gradient (0, 500, 1000, 1500, 2000 and 2500 m a.s.l.) in Vaz watershed- Mazandaran province. In each elevation level, nine 400 m2 plots were investigated for tree cover and soil characteristics. The soil physical, chemical, and enzymatic properties were measured by conventional laboratory technique. To profile fungal community, ITS region was PCR amplified using barcoded primers and sequenced using next-generation sequencing technologies. Our results showed that the highest SQI and leucine aminopeptidase activities were observed at the lowest elevation level with the highest soil microbial respiration, nitrogen and temperature. The highest percentage of ectomycorrhizal and yeasts fungi, as well as the highest activates of arylsulfatase and acid phosphatase enzymes were associated with middle SQI in 1500 m altitude level with a high correlation with soil carbon concentration. The lowest SQI, along with the activity of saprotrophic fungus and β-glucosidase and cellobiohydrolase enzymes was noted in higher elevations. It can be concluded that with increasing elevation, SQI is decreased due to a reduced ectomycorrhizal fungi population and decreased activities of carbon/nitrogen-dependent enzymes in the absence of coexisting tree species.