شيمي آموز ( اخبار و مقالات روز شيمي )

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

 بخش اول و دوم و سوم اين موضوع را در وبلاگ ما دنبال نماييد.

فروشگاه اُشيم 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.

3. بحث بيشتر در خصوص موضوع

3.1 واكنش برگها و ريشه هاي ريز به ازن

از آنجا كه ميزان آلودگي O3 در چين خطري جدي براي اكوسيستم هاي جنگلي است ، بسياري از مطالعات تا به امروز به دنبال سنجش تاثيرات زيست محيطي چنين آلودگي بوده اند (Feng et al.، 2019a؛ Li et al.، 2018). در حالي كه اكثر مطالعات قبلي تأثير افزايش O3 روي برگ ها را مورد بررسي قرار داده اند ، اين مطالعه براي اولين بار در دانش ما است كه ميزان غلظت بالاي O3 بر بيوشيمي ريشه خوب را ارزيابي كرده است. نسبت به برگها ، متوجه شديم كه ريشه هاي ريز C بالاتر را نشان مي دهند. : N ، ليگنين: نسبت N ، و غلظت ليگنين و CT ، در حالي كه غلظت ريز ريز و TNC به طور قابل توجهي كمتر بود. اين يافته ها با پيچيدگي بيوشيميايي بافت هاي ريشه و سرعت كندتر كاني سازي و تجزيه آنها مطابقت دارد (Liu et al.، 2009؛ Pei et al.، 2019؛ Sun et al.، 2018؛ Xia et al.، 2015 ) ، با پشتيباني از اين فرضيه كه ريشه هاي ريز نسبت به برگها در برابر تجزيه مقاوم تر هستند ، با اين الگو در شرايط آزمايش شده O3 و N آشكار باقي مي ماند.
در راستاي اولين فرضيه ما ، ما واكنشهاي بيوشيميايي متمايزي به افزايش غلظت O3 در برگها و نمونههاي ريشه ريز مشاهده كرديم. با توجه به اينكه برگها داراي سطوح بالاتري از TNC هستند كه مي توان آنها را به راحتي تجزيه كرد و مقادير بالاتري را براي نسبتهاي با كيفيت پايين (C: N و ليگنين: N) نشان مي دهد ، برگها يك منبع گردش مالي قابل استفاده تر نسبت به ريشه هاي ريز هستند. يك بستر كارآمدتر براي آماده سازي تجزيه نسبت به ريشه هاي ريز هستند (پي و همكاران ، 2019 ؛ شيا و همكاران ، 2015). با اين حال ، ما دريافتيم كه افزايش سطح O3 به طور قابل توجهي كيفيت برگ ها را كاهش مي دهد و منجر به كاهش قابل توجهي در غلظت هاي NSC ، N و P مي شود كه همزمان با افزايش غلظت ليگنين و نسبت ليگنين: N و C: N است. (شكل 6). در راستاي اين نتايج ، آزمايشات Aspen FACE نشان داد كه قرار گرفتن در معرض افزايش غلظت O3 منجر به افزايش قابل توجه سطوح قندهاي محلول ، تركيبات دفاعي مبتني بر C (فنل هاي محلول و CT) و نسبت C: N (Liu و همكاران ، 2005) ، و غلظت P و N در برگها كاهش يافت (Liu et al.، 2007). كاهش فعاليت آنزيم روبيسكو و بازده كربوكسيلاسيون در زمينه غلظت بالاي O3 ممكن است مصرف N و P معدني را براي بيوسنتز ريبولوز-1،5-بيس فسفات (RuBP) و ATP كاهش دهد ، كه به طور بالقوه منجر به كاهش N مي شود. و تقاضاي P (Wustman و همكاران ، 2001).
تيمار O3 غلظت تركيبات مقاوم در برابر بيوشيميايي را در برگها افزايش داد در حالي كه غلظت تركيبات ناپايدار در آن را كاهش داد. غلظت هاي پايين تر N و كاهش توليد زيست توده برگ و ريشه ريز مي تواند ميزان انتشار مواد مغذي و ورودي كف جنگل را در زمينه آلودگي O3 كاهش دهد (پي و همكاران ، 2019). از آنجا كه سطح متوسط O 3 در روز در مناطق معتدل چين> 45 نانومول بر مول است و صنوبر بر جنگل هاي دست ساز اين مناطق تسلط دارد (Feng et al.، 2019b؛ Li et al.، 2018) ، چنين آلودگي ازن به احتمال زياد سرعت تجزيه زباله ها و دوچرخه سواري مواد مغذي در اين اكوسيستم هاي جنگلي در چين.
شواهد تجربي و مكانيكي وجود دارد كه نشان مي دهد پيچيدگي شيميايي تجمع زباله هاي تجزيه كننده را تسهيل مي كند (كرك و فارل ، 1987 ؛ سان و همكاران ، 2018 ؛ شيا و همكاران ، 2015). داده هاي ما نشان داد كه تركيبات مقاوم در برابر بيوشيميايي در ريشه هاي اوليه غالب هستند ، در حالي كه O3 باعث تجمع اين تركيبات پيچيده در برگ ها مي شود و به طور بالقوه منجر به تجزيه تدريجي برگ ها در زمينه آلودگي O3 مي شود. پيچيدگي شيميايي تجزيه زباله ها ممكن است توضيحي غيرمستقيم براي توانايي بيوشيميايي بستر براي تأثيرگذاري طولاني مدت بر احتباس C از طريق تأثير بر روي فرآيندهاي ميكروبي ارائه دهد (شيا و همكاران ، 2015). تركيبات ناپايدار در مقايسه با تركيبات مقاوم در برابر بيوشيمي از اهميت بيشتري در توليد زيست توده ميكروبي و C آلي خاك پايدار برخوردار هستند (Blagodatskaya et al.، 2011؛ Cotrufo et al.، 2013).
سطح قند محلول و CT در نمونه هاي برگ ابتدا افزايش يافت و سپس با افزايش غلظت O3 در اين مطالعه افزايش يافت (شكل 6) ، مطابق با فرضيه ما در مورد مشخصات پاسخ غير خطي ، بيفاتيك. براي هر يك از اين پاسخها ، سطح مشخصي از O3 در بالاي آن وجود داشت كه اثر مخالف O3 (AOT40 <23 μmol/(mol • hr) براي قند محلول و AOT40 <27 μmol/(mol) مشاهده شد. ساعت) براي CTs). تانن هاي متراكم متابوليت هاي ثانويه اي هستند كه در سطوح بالاي درختان صنوبر يافت مي شوند و واكنش گياهان به تغييرات محيطي را كنترل مي كنند (سالمينن و كارونن ، 2011). از آنجا كه آنها به آساني مستعد تجزيه بيولوژيكي نيستند ، تانن هاي غليظ شده مي توانند با تخريب فعاليت ميكروبي و ارتقاء سنتز پروتئين هاي پيچيده ، سرعت تجزيه بستر را كاهش دهند (چومل و همكاران ، 2016). پاسخ دوفازي مشاهده شده نشان مي دهد كه استرس سطح پايين O3 (<27 ميكرومول/(مول • ساعت)) مي تواند واكنشهاي ترميمي يا دفاعي را در گياهان ايجاد كند كه در نهايت با وجود كمبود كربوهيدرات در اين شرايط ، تنظيم سيستميك را بالا مي برد ، با CTs متعاقباً. براي از بين بردن گونه هاي فعال اكسيژن در اين گياهان استفاده مي شود. با اين حال ، در سطوح بالاي قرار گرفتن در معرض O3 ، آسيب ناشي از ازن ممكن است از ظرفيت بافر يا جفت شدن اين CT ها و ساير مكانيسم هاي القايي فراتر رود (Gourlay and Constabel، 2019) ، كه منجر به تأثيرات مخرب بر فتوسنتز و آنتي اكسيدان مرتبه بالاتر مي شود. سيستم هاي دفاعي (Ainsworth و همكاران ، 2012). اين يافته ها با مطالعات قبلي نشان مي دهد كه O3 هيچ تاثيري بر CT در توس ندارد (پارسونز و همكاران ، 2004) ، Ginkgo biloba (Fu et al.، 2018) يا صنوبر (Li et al.، 2020b) و داراي تأثير مثبتي بر اين سطوح در لرزش گنجشك و كاغذ توس (Liu et al.، 2005). اين ناسازگاري ها ممكن است نتيجه اين واقعيت باشد كه در اين مطالعات پيش از اين ، اكسيدهاي O3 تنها در يك سطح واحد O3 انجام شده بود ، و اين باعث مي شد كه آنها نتوانند پاسخ دو فازي كه در گزارش حاضر بيان شده است را تشخيص دهند.
https://www.sciencedirect.com/

پاسخهاي سهموي نزولي مشابه براي سطح قند محلول با افزايش سطح O3 مشاهده شد (شكل 6 گرم). قند محلول يك تنظيم كننده اساسي تجزيه زباله است (Lindroth، 2010) ، و در مطالعات قبلي سطح بالاي O 3 نشان داده است كه غلظت قندهاي محلول در صنوبر (Li et al.، 2020b) و آسپن را افزايش مي دهد. Couture و همكاران ، 2014) ، در حالي كه آنها اين غلظت Ginkgo biloba (Fu et al.، 2018) و بستر برگ سويا (بوكر و همكاران ، 2005) را كاهش دادند. لو و همكاران (2012) تعيين كردند كه محلول محلول پاشي در Mangifera indica در پاسخ به دوز كم O 3 (50 نانومول بر مول) افزايش يافته است ، در حالي كه آنها در پاسخ به سطوح بالاتر O 3 (200 نانومول/مول) كاهش يافته است. ، مطابق با يافته هاي ما. ما همچنين تغييرات غير خطي ناشي از O3 را در فرايندهاي متابوليك گياه در چندين سطح O3 مشاهده كرديم. با توجه به اينكه مقادير آستانه O3 مشخص شده براي قند محلول (23 ميكرومول/(مول • ساعت)) و CT (27 ميكرومول/(مول • ساعت)) در اين مطالعه بسيار مشابه بودند ، ما حدس مي زنيم كه سطوح پايين استرس O3 ممكن است بارگذاري آبكش را سركوب كنيد (اندرسن ، 2003) ، در نتيجه سطح C را در برگها افزايش دهيد و غلظت قند محلول بيشتري در آن ايجاد كنيد. چنين افزايش در دسترس بودن كربوهيدرات محلول پا ، به نوبه خود ، افزايش سطح متابوليت هاي ثانويه مانند CT را تسهيل مي كند. در سطوح بالاتر O 3 بالاتر از يك آستانه بحراني (23-27 ميكرومول/(مول • ساعت)) ، تأثيرات فيتوتوكسيك استرس O3 ممكن است فعاليت روبيسكو را سركوب كرده و ميزان جذب C را كاهش دهد (اندرسن ، 2003) ، در كاهش سطح CT به دليل كاهش كربوهيدرات در دسترس است. از آنجا كه پاسخهاي متابوليت ثانويه پاسخهاي متابوليتهاي اوليه (به عنوان مثال قند محلول) را در افزايش O3 عقب مي اندازد ، اين ممكن است توضيح دهد كه چرا آستانه O3 براي CT ها كمي ديرتر از قندهاي محلول است.

3.2 تاثير افزودن N بر واكنشهاي صفات گياهي به ازن

ما فرض كرديم كه افزودن خاك N تاثير O 3 بر صفات گياه را تغيير مي دهد و به طور بالقوه به شكل گيري واكنش هاي متمايز قبلي برگها و ريشه هاي ريز به O 3 كمك مي كند. ما اين فرضيه را تا حدي به دليل مطالعات قبلي كه نشان داد كوددهي با N قادر به بهبود يا تشديد تأثير افزايش O3 بر گياهان است فرمول بندي كرديم (به عنوان مثال ، هندلي و گرولك ، 2008 ؛ ميلز و همكاران ، 2016 ؛ ياماگوچي و همكاران. ، 2007 ؛ Yendrek و همكاران ، 2013). با اين حال ، در مطالعه حاضر ما هيچ اثر متقابل قابل توجهي از O3 و N را در بيشتر پاسخ هاي بيوشيميايي در برگهاي صنوبر يا ريشه هاي ريز تشخيص نداديم. ما همچنين تعيين كرديم كه اثرات قرار گرفتن در معرض O3 به طور تابعي از دوز N متفاوت نيست ، با هرگونه تغيير واضح كه در درجه اول در حداكثر مقدار ورودي N آزمايش شده (200 كيلوگرم N/(هكتار • سال) ، و نه از نظر محيطي مشهود است. مقدار بارور دوستانه و كارآمد). به اين ترتيب ، يافته هاي ما نشان داد كه افزودن N تأثير آلودگي O3 بر صفات بيوشيميايي برگ يا ريشه ريز را تغيير نمي دهد. نتايج ما مطابق با يافته هاي متاآناليز اخير Feng و همكاران است. (2019c) ، كه نشان داد رسوب N تأثير قابل توجهي در افزايش سطح O3 بر ويژگي هاي كليدي مربوط به فتوسنتز ، رشد يا توليد زيست توده در پوشش گياهي نيمه طبيعي و طبيعي ندارد. لي و همكاران (2020b) همچنين تعيين كرد كه در حالي كه تغييرات مرتبط با O3 در كربوهيدراتهاي محلول پاشي و ليگنين به سطوح آب خاك وابسته است ، با در دسترس بودن خاك N ارتباطي ندارد. با هم ، اين نتايج اين احتمال را افزايش مي دهد كه O3 همچنان به عنوان خطري پايدار باقي مي ماند كه باعث دوچرخه سواري مواد مغذي و عملكرد اكوسيستم مي شود ، صرف نظر از بارهاي N در محيط هاي آلوده به O3 و N- غني شده.
مطالعه تأثير محدودي بر بيوشيمي كلي برگ و ريشه ريز در پاسخ به O3 داشت ، بزرگترين نسبت C: N و C: P برگ در زمينه افزايش O3 در حضور سطوح بالاي افزودني N تشخيص داده شد ( N200) نسبت به ساير سطوح N (شكل 6 d ، f). با توجه به اينكه نسبت C: N پايه تعيين كننده اصلي آزادسازي و بيحركتي N در زمان تجزيه بستر است (Pei و همكاران ، 2019) ، يافته هاي ما نشان مي دهد كه محيط هايي با سطوح بالاي N و O 3 ممكن است كند شدن برگ را تجربه كنند. تجزيه. در مقابل ، غلظت C و CT در ريشه هاي ريز تنها در شرايط O3 بالا در زمينه سطوح بالاي N كاهش مي يابد (N200 ، شكل 7 a ، l). اين با فرضيه تعادل مواد مغذي C (Bryant و همكاران ، 1983) مطابقت دارد ، كه نشان مي دهد ورودي N مي تواند تخصيص فتوسنتات را به توليد تركيبات دفاعي ثانويه مبتني بر C مانند CT به دليل افزايش نيازهاي C ضروري كاهش دهد. براي حمايت از فرايندهاي رشد اين توافقات تخصيص C در زمينه سنتز CT در Populus tremula در زمينه افزايش سطح N خاك تأييد شده است (دكر و همكاران ، 2017). با توجه به اين كه افزايش ورودي N و O3 مي تواند در دسترس بودن كربوهيدرات ها را كاهش دهد ، ممكن است به طور منطقي توضيح داده شود كه غلظت CT با افزايش همزمان O3 و افزايش N در اين مطالعه كاهش يافته و پيشنهاد شده است كه ريشه هاي ريز ممكن است به راحتي در زير تجزيه شوند. محيطي با غلظت O3 بالا و غني از N .
جذب مواد مغذي (عمدتا N و P) از بافتهاي پيري گياه محرك مهمي در كيفيت توليد گياهان بستر است (Lüet al.، 2013؛ Shang et al.، 2018). متاآناليز اخير توسط You و همكاران. (2018) نشان داد كه افزودن N ، بازده جذب N (NRE) را كاهش مي دهد ، اما اندكي بر بازده جذب P (PRE) در مقياس جهاني تأثير مي گذارد و نشان مي دهد افزايش عرضه N منجر به بازگشت بيشتر N از طريق توليد بستر برگ به خاك مي شود. و باعث ايجاد بازخورد مثبت و مثبت گياه و خاك مي شود (Lüet al.، 2013؛ Van Heerwaarden et al.، 2003). در مطالعه ما ، افزودن N باعث افزايش غلظت N در برگهاي پيري شد (شكل 3 ج) اما NRE و PRE اندازه گيري نشد. افزايش O3 فرآيندهاي پيري را تسريع مي كند و در نهايت منجر به حذف برگ مي شود (Ainsworth et al.، 2012؛ Andersen، 2003؛ Shang et al.، 2018) ، بنابراين O3 مي تواند بر جذب مواد مغذي متحرك تأثير بگذارد. چند گزارش تاكنون در مورد تغييرات مربوط به O3 در جذب مواد مغذي گياه ، نتايج متناقضي به همراه داشته است. در برخي موارد ، O3 باعث كاهش NRE شد (Gyu و همكاران ، 2015 ؛ Uddling و همكاران ، 2005) ، در حالي كه در موارد ديگر چنين NRE را تقويت كرد (شانگ و همكاران ، 2018 ؛ Temple and Riechers ، 1995) يا هيچ تاثيري نداشت (بيكر و آلن ، 1995 ؛ ليندروت و همكاران ، 2001). اين يافته هاي متغير ممكن است مربوط به اثرات خاص گونه O3 يا تفاوت در دوز O3 و در دسترس بودن مواد مغذي در خاك باشد (شانگ و همكاران ، 2018). داده هاي تجربي بيشتري در آينده براي درك استراتژي هاي استفاده از مواد مغذي گياهان در واكنش به آلودگي O3 در زيست كره غني از N مورد نياز است و مي تواند به بهبود مدل هاي بيوشيميايي زميني كمك كند.
تجربه چندين ساله در تهيه و توزيع مواد شيميايي و تمايل مشتريان عزيز براي خريدهاي غيرحضوري واينترنتي، فروشگاه اوشيم را ترغيب كرد كه سايت جامع اي با هدف  تامين كليه نيازهاي مواد شيميايي صنعتي، آزمايشگاهي و همچنين تجهيزات شيميايي راه¬ اندازي كنيم.

4. نتيجه گيري

  با قرار دادن صنوبرها در پنج غلظت O3 و چهار سطح مكمل N ، دريافتيم كه برگها و ريشه هاي ريز واكنشهاي بيوشيميايي متمايزي را نسبت به افزايش O3 نشان مي دهند. به طور كلي ، بيوشيمي ريشه خوب در مقايسه با برگها به ميزان O3 حساس نبود. غلظت هاي بالاتر O3 با كيفيت برگ ضعيف تر ، با كاهش غلظت N و TNC در آن همراه بود كه با افزايش غلظت ليگنين ، نسبت ليگنين: N و نسبت C: N همزمان بود. افزودن خاك به طور قابل ملاحظه اي تاثير افزايش O3 بر صفات بيوشيميايي برگ يا ريشه را تغيير نمي دهد. به طور كلي ، نتايج ما نشان مي دهد كه تفاوت هاي اساسي در شيمي برگ ها و پاسخ ريشه هاي ريز به O3 مي تواند تأثير متقابل اين منابع آب بر فرآيندهاي كليدي زيرزميني شامل دوچرخه سواري مواد مغذي ، رشد ميكروب هاي خاك و انتقال كربن آلي خاك را برهم بزند. - توسعه در اكوسيستم هاي جنگلي