بخشی از مقاله
مقدمه
در ایران از 2052 هزار تن کود نیتروژنه مصرفی در سال 2004 سهم کود اوره 1727 هزار تن بوده است. کود اوره نمیتواند به طور مستقیم وارد متابولیسم گیاه شود و مورد استفاده قرار گیرد بلکه باید توسط آنزیم اورهآز به آمونیاک و دیاکسید کربن هیدرولیز شود - بنینی و همکاران، . - 1999 برطبق یافتههای دیکسون و همکارانش در سال 1975 مشخص شد که نیکل جزئی از ساختمان آنزیم اورهآز میباشد که در تعداد زیادی از گونه های گیاهان عالی وجود دارد
میزان نیکل در گیاهان زراعی، معمولاً از 0/1 تا 1 میلیگرم در کیلوگرم وزن خشک تغییر میکند
در مطالعات اخیر نیاز به نیکل در گیاهان لگومینه و همچنین ضروری بودن آن در گیاهان غیرلگومینه صرفنظر از نوع نیتروژن مورد استفاده، ثابت شده است کارآیی مصرف کود، یک کمیت قابل اندازهگیری است که میزان واقعی جذب عنصر غذایی از کود مصرفی را نشان میدهد. تنها روش اندازه گیری مستقیم میزان جذب عناصر غذایی از کود شیمیایی مورد مصرف استفاده از فنآوری ردیابی ایزوتوپی میباشد. در این روش به جای استفاده از کودهای شیمیایی معمولی از نوع نشاندار شده آنها استفاده میشود. در واقع استفاده از نمونههای نشاندار، بررسی کامل چرخه آن را میسر میسازد
گیاه ذرت - Zea mayze L. - از محصولات استراتژیک ایران و جهان محسوب میشود که هر ساله اراضی زیادی زیر کشت این محصول قرار میگیرد. از آنجا که کود اوره به عنوان کود اصلی مصرفی نیتروژنی برای این محصول محسوب میشود افزایش کارایی کود و بهره برداری مناسب گیاه از کود اوره با فعال سازی آنزیم اورهآز میتواند نقش موثری در کاهش مصرف کود و جلوگیری از آلودگیهای زیست محیطی و سلامت انسان داشته باشد.
- گرانداس و ستلمچر، - 1997 برای اندازهگیری میزان فعالیت آنزیم اورهآز در شش گیاه گندم، سویا، کلزا، کدو، آفتاب گردان و چاودار از اوره با کربن 14 استفاده کردند. نتایج حاصل از این آزمایش نشان داد که در هر شش گیاه، نیکل باعث افزایش معنیداری در فعالیت آنزیم اورهآز در برگ گیاهان گردیده است.
تاثیر فعالیت آنزیم اورهآز بر روی توزیع نیتروژن - 15N - و هدر رفت آن در گیاهان گوجهفرنگی که با کود اوره محلولپاشی شده بودند توسط وایت و همکاران - 2002 - مورد بررسی قرار گرفت. آنها نشان دادند که یک همبستگی خوبی بین فعالیت آنزیم اورهآز و متابولیسم 15N، به صورت تجمع آمونیوم در درون گیاه وجود دارد - وایت و همکاران، . - 2002 غیبی - 1387 - با آزمایشی که به صورت آبکشت بر روی گندم و ذرت در محیط های حاوی اوره و نیترات آمونیوم انجام داد بیان کرد که حد بهینه نیکل برای گیاه گندم در محیط رشد حاوی اوره 0/05 میلیگرم در لیتر و برای گیاه ذرت 0/1 میلیگرم در لیتر است.
با توجه به مطالب یاد شده در این تحقیق سعی بر این است تا تاثیر نیکل بر کارایی مصرف کود اوره با استفاده از فناوری ردیابی نیتروژن 15 در گیاه ذرت مورد بررسی قرار گیرد.
مواد و روشها
این پژوهش در شرایط گلخانهای در پژوهشکده تحقیقات کشاورزی، پزشکی و صنعتی کرج انجام شد. از آنجا که در محیط خاک آنزیم اوره آز تولید شده توسط باکتریهای خاکزی وجود دارد، به منظور بررسی دقیق تاثیر نیکل بر افزایش فعالیت آنزیم در گیاه و همینطور در خاک، نیمی از خاک مورد آزمایش - بافت لومی رسی با میزان نیکل پایین - استریل گردید تا تأثیر آنزیم اورهآز خاک حذف گردد.
نیمی دیگر از خاکها بدون استریل کردن - شرایط واقعی - با اندازهگیری فعالیت آنزیم اورهآز در خاک در ابتدای کشت و همینطور پس از برداشت مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش بر روی ذرت - Zea mays L. - رقم 704 به صورت فاکتوریل - 2× 6 - بوده و تیمارها شامل دو خاک استریل و غیراستریل و 6سطح نیکل بود که در سه تکرار در قالب بلوکهای کاملاً تصادفی اجرا گردید.
با توجه به اینکه سطوح بهینه برای گیاه ذرت در کشت هیدروپونیک به ترتیب مقادیر 0/05 و 0/10 میلیگرم در لیتر بدست آمده بود - غیبی، - 1387، به دلیل وجود میکروارگانیسمهای موجود در خاک و وجود رقابت بین گیاه و این جانوران در این آزمایش مقادیر دو و سه برابر این مقادیر در نظر گرفته شد. سطوح نیکل مورد استفاده در این آزمایش عبارت بودند از؛ چهار سطح مصرف خاکی نیکل 0 - ، 0/10، 0/20 و 0/30 میلیگرم در لیتر - به همراه دو سطح محلول پاشی 1 - و 2 میلیگرم در لیتر - . به هر گلدان محتوی 4 کیلوگرم خاک، میزان 50 میلی گرم نیتروژن در کیلوگرم خاک از منبع اوره - 15N - - به عنوان سرک اول - ، تیمارهای نیکل به همراه سایر عناصر غذایی به صورت محلول - تهیه شده با آب مقطر - و بقیه عناصر غذایی مورد نیاز گیاه بر اساس آزمون خاک اضافه گردید.
در هر گلدان 9 بذر ذرت در عمق 3 سانتیمتری کاشته شدند. رطوبت گلدانها در طول آزمایش با توزین مرتب گلدانها و اضافه کردن آب مقطر خالص در حد ظرفیت مزرعه حفظ گردید. در انتهای هفته سوم نیم دیگر از مقدار اوره تیمارها به همراه آب مورد نیاز گلدانها به خاک اضافه شد و همچنین محلولپاشی تیمارهای نیکل انجام گرفت. جهت اندازه گیریهای نیتروژن کل و نسبت ایزوتوپی نیتروژن 15 در پایان هفته هشتم از هر گلدان 3 گیاه کامل قطع شد و به مدت 48 ساعت در آون 75 درجه سانتیگراد گذاشته شد. در پایان از خاک هر گلدان نمونه برداری شد و پس از هوا خشک شدن برای اندازه گیری میزان فعالیت آنزیم اورهآز در خاک، به آزمایشگاه انتقال داده شد.
جهت اندازهگیری نیتروژن کل نمونههای خشک گیاهی از روش هضم تر کجلدال استفاده گردید. برای تعیین کارایی کود اوره از دستگاه امیشن اسپکترومتری استفاده شد. این دستگاه نسبت ایزوتوپی 15N را در رابطه با 14N تعیین مینماید.
برای تجزیه و تحلیل دادهها از نرم افزارهای Excel، SPSS و SAS استفاده گردید.
نتایج و بحث
نتایج جدول مقایسه میانگین با استفاده از آزمون LSD بیانگر اختلاف معنیدار در بین سطوح مختلف نیکل در سطح %5 بود. این نتایج نشان داد که در بین دو خاک استریل و غیراستریل در سطح %5 اختلاف معنیداری در خصوص اندام خشک هوایی وجود داشته است - جدول - 1
جدول-1 نتایج تجزیه واریانس
مقایسه میانگین میزان کارایی کود که بیانگر مقدار جذب نیتروژن از منبع کود اوره اضافه شده در خاک توسط گیاه ذرت بوده نشان داد که در تمامی سطوح مصرف نیکل، مقدار نیتروژن جذب شده از منبع کود اوره اضافه شده به خاک گیاه به غیر از تیمار سطح دوم محلول پاشی مصرف نیکل 2 - میلیگرم در لیتر - ، در خاک غیراستریل بیشتر از خاک استریل بود. این نتایج نشان داد که بالاترین میزان کارایی کود اوره مربوط به تیمار سطح سوم مصرف خاکی نیکل در خاک غیراستریل بوده و کمترین درصد کارایی کود اوره مربوط به سطح دوم مصرف خاکی نیکل 0/10 - میلیگرم در لیتر - در خاک استریل بود که بین آنها در سطح %5 اختلاف معنیداری مشاهده شد
نتایج بدست آمده در رابطه با کارایی مصرف کود اوره نشان داد گیاه به مقادیر 1 میلیگرم در لیتر نیکل به صورت محلولپاشی پاسخ مثبت داده و افزایش معنیداری در مقدار این صفت ایجاد کرده است. همچنین کاربرد خاکی نیکل نیز سبب افزایش کارایی مصرف کود اوره در گیاه ذرت شده است.
این اثرات مثبت نیکل احتمالا بیانگر فعال شدن آنزیم اوره آز در ریشه و اندام هوایی گیاه است و موجب جذب و متابولیسم بهتر اوره توسط ذرت میباشد که منجر به افزایش کارایی کود اوره در این سطح نسبت به تیمار شاهد گردیده است. احتمالا علت اثر مثبت نیکل در فعال کردن آنزیم اورهآز برای هیدرولیز اوره، که طی فرآیندهای متابولیکی گیاه و در چرخه اورنیتین در گیاه تولید می شود، بوده باشد
