شيمي آموز ( اخبار و مقالات روز شيمي )

ويژگيهاي عملكردي برگهاي صنوبر و واكنش ريشه هاي ريز به آلودگي ازن تحت افزودن نيتروژن خاك (بخش اول)

خلاصه مطلب

آلودگي همزمان ازن (O 3) و رسوب نيتروژن انساني (N) مي تواند به طور قابل توجهي بر پويايي و بهره وري در جنگل ها تأثير بگذارد. اكثر مطالعات در مورد ارزيابي ويژگيهاي عملكردي اندامهاي گردش سريع به O3 به طور خاص برگها را مورد بررسي قرار داده اند ، با وجود ريشه هاي ريز ديگر منبع اصلي كربن خاك و ورودي مواد مغذي در اكوسيستم جنگل است. اين كه چگونه سطوح O3 بالا بر زيست توده ريشه ريز و بيوشيمي تأثير مي گذارد ، هنوز حل نشده است. اين مطالعه براي ارزيابي زيست توده برگ صنوبر و ريشه ريز و بيوشيمي به پنج سطح مختلف آلودگي O3 پاسخ مي دهد ، در حالي كه علاوه بر اين بررسي مي شود كه آيا چهار سطح مكمل N خاك براي تغيير تأثير O3 بر اين دو اندام كافي است يا خير. ( براي آگاهي از قيمت روز مواد شيميايي و خريد باكيفيت ترين مواد با بهترين قيمت مي توانيد از كمك هاي مجموعه اُشيم استفاده كنيد.) افزايش O3 منجر به كاهش قابل توجهي در زيست توده ريشه ريز نسبت به زيست توده برگ شد. نسبت به برگها ، اجزاي مقاوم در برابر بيوشيميايي بيشتر در بستر ريز ريز وجود داشت كه حاوي غلظت بالاي ليگنين ، تاننهاي متراكم و افزايش نسبت C: N و ليگنين: N بود كه با سرعت كندتر تجزيه بستر همراه بود. در مقابل ، برگها داراي اجزاي ناپايدارتر ، از جمله كربوهيدراتهاي غير ساختاري و N و همچنين نسبت N: P بالاتري بودند. افزايش O3 به طور قابل توجهي باعث كاهش اجزاي ناپايدار و افزايش اجزاي مقاوم در برابر بيوشيميايي در برگها شد ، در حالي كه آنها حداقل تأثير را بر بيوشيمي ريشه ريز داشتند. اين نشان مي دهد كه آلودگي O3 مي تواند تجزيه بستر برگ و چرخه مواد مغذي مرتبط را به تاخير بياندازد. افزودن N تا حد زيادي بر تأثير سطح بالاي O3 بر برگ يا شيمي ريشه ريز تأثير نمي گذارد و نشان مي دهد كه مكمل N خاك رويكرد مناسبي براي مقابله با تأثير آلودگي O3 بر صفات عملكردي كليدي صنوبر نيست. اين نتايج نشان مي دهد كه تفاوت هاي قابل توجهي در پاسخ برگها وجود دارد.

مطالعات اخير و ورود به موضوع

ازن سطح (O 3) يك آلاينده اصلي هوا است كه اثرات نامطلوب روي پوشش گياهي و بهره وري اكوسيستم را به خوبي ثبت كرده است (Mills al.، 2018؛ Sicard et al.، 2017). در حالي كه اثرات قانوني براي به حداقل رساندن انتشارات پيش ساز O3 وجود دارد ، آلودگي O3 همچنان يك خطر زيست محيطي مداوم در چين و بسياري از مناطق ديگر جهان است (Feng et al.، 2015؛ Lefohn et al.، 2017؛ Verstraeten et. همكاران ، 2015 ؛ زنگ و همكاران ، 2019). تحقيقات اخير نشان مي دهد كه پوشش گياهي در چين در مقايسه با پوشش گياهي ساير مناطق صنعتي از جمله ژاپن ، اروپا و ايالات متحده در معرض سطوح قابل توجهي بالاتر از O3 قرار دارد (Lu et al.، 2018b) ، با مجموع O3 -تلفات ناشي از زيست توده درختان جنگلي سالانه در چين تا 11 −٪ 13 (Feng et al.، 2019a). شش پروژه اصلي بازسازي اكولوژيكي از دهه 1970 در چين آغاز شده است كه شامل تلاش براي افزايش غرق هاي C از طريق ترويج جنگل زدايي و جنگل زدايي است (Lu et al.، 2018a) ، و حفاظت از اين اكوسيستم هاي جنگلي چين در برابر آلودگي O3 نگراني فزاينده مهم دوچرخه سواري مواد مغذي و خاك (C) در اكوسيستم هاي زميني به طور قابل توجهي تحت تأثير گردش سريع گياهان (به عنوان مثال ، برگها و ريشه هاي ريز) قرار مي گيرد و كميت و كيفيت اين اندامها عامل اصلي رشد جنگل و بهره وري (آنجا و همكاران ، 2007 ؛ برگ و مك كلارتي ، 2014). آلودگي ازن مي تواند منجر به كاهش قابل ملاحظه در توليد گياهان زير سطحي و زيرزميني شود و در عين حال كيفيت شيميايي زباله را در خاك جنگل تغيير دهد (Kainulainen et al.، 2003؛ Li et al.، 2019؛ Liu et al.، 2005، 2007؛ Shang et al. ، 2017) ، بنابراين به طور بالقوه بسترهاي موجود براي حمايت از متابوليسم ميكروبي در خاكها را تغيير دهيد. اين تغييرات مي تواند به نوبه خود منجر به تغييرات اساسي در ديناميك مواد مغذي و تشكيل C آلي خاك شود ، به طوري كه قدرت اكوسيستم جنگلي C ممكن است در اثر آلودگي O3 به خطر بيفتد (اندرسن ، 2003). به منظور درك كامل تأثير آلودگي O3 بر C و دوچرخه سواري مواد مغذي در اكوسيستم هاي زميني ، بنابراين ضروري است كه ويژگيهاي عملكردي اين اندامهاي گردش سريع در چارچوب چنين آلودگي مورد مطالعه قرار گيرند (Liu et al. ، 2005 ، 2009).
بيشتر مطالعات مكانيكي واكنشهاي پوياي جنگلها در برابر قرار گرفتن در معرض O3 به طور خاص بر روي برگها متمركز شده است (Fu et al.، 2018؛ Kainulainen et al.، 2003؛ Liu et al.، 2005، 2007، 2009؛ Parsons et al.، 2004) ، عليرغم اين واقعيت كه بستر ريز ريز 48 درصد از زباله سالانه گياهي توليد شده در بسياري از اكوسيستم هاي جنگلي را شامل مي شود (Freschet et al.، 2013؛ Xia et al.، 2015). در حقيقت ، تقريباً 33 درصد از بهره وري اوليه خالص از طريق گردش ريشه هاي ريز در اكوسيستم هاي زميني به خاك منتقل مي شود و در برخي از اكوسيستم هاي جنگلي اين درصد مي تواند تا 75 درصد افزايش يابد (گيل و جكسون ، 2000). اگرچه اهميت زيادي براي يكپارچگي اكوسيستم هاي جنگلي دارد ، اما در مورد چگونگي تأثير آلودگي O3 بر ميزان ريز ريز و كيفيت شيميايي اطلاعات كمي در دست است. با توجه به اينكه نفوذ O 3 به خاك دشوار است ، فقط مي تواند زيست شناسي ريشه را از طريق تغيير در تخصيص سينك فتوسنتز و فعاليت ريشه تعديل كند. با اين حال ، ريشه هاي ريز مي توانند به سرعت به سطح بالاي O 3 پاسخ دهند ، اين كار سريعتر از پاسخهاي زيرزميني در برخي موارد قابل تشخيص است (Li et al.، 2019؛ Shang et al.، 2017). بنابراين مطالعه اثرات زيرزميني O3 ممكن است آموزنده باشد و همچنين تغييرات تغييرات زيرزميني را به عنوان وسيله اي براي درك تأثير طولاني مدت چنين آلودگي بر اكوسيستم هاي جنگلي (Andersen، 2003؛ Li et al.، 2020a) بدانيد. كيسه زباله و مطالعات ايزوتوپي ردياب همچنين نشان داده است كه ريشه هاي ريز ، حاوي تانن هاي متراكم و ليگنين ، نسبت به برگ ها داراي تركيب شيميايي مقاوم تري هستند كه حاوي سطوح بالايي از كربوهيدرات هاي غير ساختاري ، فنوليك هاي ساده و ديگر بسترهاي فاسد شده هستند. رجوع شود به همكاران ، 2019 ؛ سان و همكاران ، 2018 ؛ شيا و همكاران ، 2015 ، 2017). به اين ترتيب ، ما فرض كرديم كه زيست توده و ويژگي هاي شيميايي برگها و ريشه هاي ريز به دليل عملكردهاي فيزيولوژيكي متمايز اين اندامهاي با گردش سريع متفاوت ، به غلظت O3 واكنش متفاوتي نشان مي دهند.

https://www.journals.elsevier.com/

 در جنگل هاي چين ، درختان اغلب همزمان در معرض آلودگي O3 و شرايط غني شده با نيتروژن (N) قرار مي گيرند (Li et al.، 2018، 2019؛ Yu et al.، 2019؛ Zeng et al.، 2019). برخي شواهد تجربي وجود دارد كه نشان مي دهد كوددهي N مي تواند گياهان را در برابر توده زيستي وابسته به O3 و مهار رشد متوقف كند (يندرك و همكاران ، 2013). با اين حال ، اين اثرات بافر به عوامل متعددي از جمله ميزان لقاح N ، قرار گرفتن در معرض O3 ، حساسيت هاي خاص گونه ها نسبت به اين تيمارها و بافت هاي گياهي تحت تأثير اين درمان ها بستگي دارد (فنگ و همكاران. ، 2019c ؛ لي و همكاران ، 2019 ؛ ياماگوچي و همكاران ، 2007). در يك مطالعه ، جونز و همكارانش. (2010) دريافتند كه افزودن N باعث تغيير آستانه پيري با واسطه O3 در بافتهاي گياهي روي زمين مي شود بدون اين كه بر بافتهاي زيرزميني تأثير بگذارد. به طور مشابه ، ميلز و همكاران. (2016) مشخص شد كه افزودن N با افزايش قرار گرفتن در معرض O3 مزاياي پايداري براي زيست توده روي زمين به دست آورد ، در حالي كه اثرات مفيد N با واسطه بر زيست توده ريشه در غلظت بالاي O3 از بين رفت و تاثيرات افزايش سطح O3 زيست توده ريشه شد. با افزايش N بيشتر مشخص مي شود. با توجه به اينكه افزودن N به طور واضح تأثير متفاوتي از پاسخهاي برگ و ريشه ريز به O3 دارد ، هدف ثانويه مطالعه حاضر اين بود كه آيا ورودي N مي تواند واكنش هاي شيميايي اين دو اندام مختلف را در معرض O3 تغيير دهد يا خير.
تفاوت در نحوه واكنش برگها و ريشههاي ريز به افزودن N ممكن است در نتيجه دوزهاي N كمتر يا بيشتر از حداكثر سطوح لازم براي رشد مطلوب گياه باشد يا ممكن است ناشي از درجات مختلف آسيب ناشي از O3 باشد كه ممكن است بيشتر از توانايي سم زدايي و ترميم بافتهاي زيرزميني اما نه زيرزميني (Agathokleous و همكاران ، 2019). برگها محل اصلي عمل O3 هستند در حالي كه ريشه هاي ريز محل اصلي عمل N هستند ، اما صفات برگ نسبت به ريشه هاي ريز به N حساس تر هستند (Li et al.، 2015) در حالي كه ريشه هاي ريز حساسيت O3 بيشتري نشان مي دهند. نسبت به برگها (Li et al.، 2019). شواهد تحقيقات اخير نشان داده است كه بسياري از عوامل استرس زاي بيوتيك و غير زنده از جمله خشكسالي ، گرما ، O 3 ، حشرات گياهي و ورودي N باعث ايجاد واكنش هاي تطبيقي دوفازي به تحريك دوزهاي كم و زياد در طيف وسيعي از گياهان مي شود (آگاتوكلئوس و همكاران ، 2019). بنابراين ممكن است يك نقطه عطف وجود داشته باشد كه در آن اثرات محافظتي N غالب و O3 متوقف مي شود. در عوض ، آسيب هاي ناشي از آن در گياهاني كه در معرض هر دو اين عوامل محيطي قرار دارند ، افزايش مي يابد. اين مطالعه همچنين به دنبال تعيين اين بود كه آيا برگها و صفات ريز ريز پاسخهاي غير خطي و دو فازي به طيف وسيعي از غلظتهاي O3 و سطوح ورودي N نشان مي دهند. صنوبر به سرعت رشد مي كند ، به O3 بسيار حساس است (Feng و همكاران ، 2019b) ، تقاضاي بالايي براي N دارد و به طور گسترده اي در پروژه هاي احياي محيط زيست در شمال چين استفاده مي شود (Lu et al.، 2018a). نتايج مطالعه حاضر اين پتانسيل را دارد كه مديريت بهتر مزارع صنوبر را در محيط هاي آلوده به O3 و غني از N انجام دهد.

اوشيم تحولي بزرگ در بازار شيمي ايران است. سايت اُشيم، با هدف تامين و توزيع كليه نيازهاي مواد شيميايي صنعتي، آزمايشگاهي و همچنين تجهيزات شيميايي راه¬ اندازي گرديده است. مواد شيميايي مورد نياز خود را از اُشيم بخواهيد.