زیست شناسی خاک
سال:1396 | دوره:5 | شماره:2 |تعداد مقالات:8

تلقیح گیاهان با باکتری های ریزوسفری محرک رشد موثر و مقاوم به فلزات سنگین در خاک های آلوده به منظور افزایش کارایی گیاه پالایی و استخراج فلز سنگین از خاک توسط گیاه امری ضروری می باشد. در این جهت این پژوهش به منظور جداسازی، شناسایی و صفات محرک رشدی باکتری های مقاوم مس از یک خاک آلوده به مس انجام شد. ابتدا شش نمونه خاک ریزوسفری گیاهان بومی منطقه خاتون آباد سرچشمه استان کرمان جمع آوری شد و نهایتا شش جدایه باکتری از نمونه های خاک ریزوسفری جمع آوری و خالص سازی شد. نتایج شناسی فنوتیپی، بیوشیمیایی و ژنتیکی نشان داد که پنج جدایه از جنسسودوموناس و یک جدایه از جنس باسیلوس بودند. سپس حداقل غلظت بازدارنده[1] مس، میزان تولید سیدروفور، تولید اکسین، سیانید هیدروژن، توانایی حل فسفات های معدنی، در محیط جامد و مایع، اندازه گیری توان حل-کنندگی ترکیبات کم محلول روی در محیط جامد و مایع و تولید-ACC دآمیناز باکتری ها بررسی شد. نتایج نشان داد تمام جدایه ها نسبت به غلظت های مختلف مس از خود مقاومت نشان دادند. بیشترین مقاومت نسبت به غلظت بازدارنده مس مربوط به سویه های K4 و K5 در غلظت 400 میلی گرم بر لیتر مس بود. همچنین در رابطه با تولید سیدروفور، بجز سویه های K6 که توانایی تولید سیدروفور را در محیط CAS نداشت، پنج سویه دیگر توانایی تولید سیدروفور را در این محیط دارا بودند و سویه ی K5 بیشترین میزان تولید سیدروفور با نسبت هاله به کلنی 56/1 را به خود اختصاص داد. در بین جدایه ها، دو جدایه K4 و K6 قادر به تولید اکسین نبودند. تولید اکسین توسط جدایه K1 تفاوت معنی داری با دیگر جدایه های مورد بررسی داشته و با مقدار 07/2 میلی گرم در لیتر بیشترین میزان تولید اکسین در بین جدایه ها را دارا بود. نتایج همچنین نشان داد که از بین جدایه ها، تنها جدایه K4 توانایی تولید سیانید هیدروژن را با درجه چهار (نسبتا زیاد) دارا بوده و دیگر جدایه ها با اختصاص درجه یک مبنی بر عدم تولید سیانید هیدروژن گزارش شدند. نتایج ارزیابی انحلال تری کلسیم فسفات[2] در محیط مایع PKV توسط جدایه ها نشان داد که. سویه K1، K2، و K3 به ترتیب با میزان 706، 661 و 588 میلی گرم در لیتر بیشترین حل کنندگی فسفر را به خود اختصاص داده و با یکدیگر تفاوت معنی داری نداشتند. نتایج بررسی ها نشان داد که در محیط جامد حاوی کربنات روی دو سویه K4 و K5 به ترتیب با مقادیر 910/0 و 850/0 نسبت هاله به کلونی تفاوت معنی داری با دیگر سویه ها داشته و بقیه سویه ها شامل K1، K2، و K3 و K6 توانایی انحلال کربنات روی از خود نشان ندادند. همچنین انحلال اکسید روی در محیط جامد توسط سویه K4 با 11/2 نسبت هاله به کلونی بیشترین میزان انحلال اکسید روی و سویه های K1، K2، و K3 و K6 قادر به انحلال اکسید روی در محیط جامد نبودند. سویه های K1، K2، K3 و K6 قادر به انحلال ترکیبات کم محلول اکسید و کربنات روی در محیط مایع نبودند. سویه K4 با 5/12 میلی گرم در لیتر با بیشترین میزان انحلال کربنات روی در محیط مایع را داشت و همچنین بیشترین انحلال اکسید روی در محیط مایع به سویه K4 با 76/9 میلی گرم در لیتر نسبت داده شد. با توجه به نتایج بدست آمده می توان از این جدایه ها در جهت افزایش کارایی گیاه پالایی این عنصر در خاک های آلوده استفاده کرد.

یکی از مشکلات عمده ی خاک های آهکی، پایین بودن کارآیی کودهای فسفری در اثر رسوب سریع آنهاست. کاهش pH خاک می تواند به حلالیت فسفر کمک کند. به منظور بررسی اثر گوگرد و باکتری-های تیوباسیلوس و کود فسفری بر عملکرد کلزا و غلظت برخی عناصر در خاک و گیاه، آزمایشی طی سال زراعی 92-1391 در یک خاک آهکی و فقیر از نظر فسفر، به صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار روی کلزا (Brasica napus L. ) (رقم هایولا-401) اجرا شد. فاکتور اول شامل گوگرد به-همراه باکتری تیوباسیلوس (به نسبت 2 درصد وزنی گوگرد) در چهار سطح (صفر، 500، 1000 و 2000) (کیلوگرم در هکتار) به صورت گوگرد عنصری دانه بندی شده (پاستیلی) و فاکتور دوم شامل سه سطح فسفر (صفر، 72 و 110) (کیلوگرم در هکتار) از منبع سوپرفسفات تریپل بودند. برهمکنشی مثبت و معنی دار بین سطوح گوگرد و فسفر مصرف شده در تأثیر بر عملکرد دانه و شاخسار و اجزای عملکرد وجود داشت (5 درصد آزمون دانکن). بالاترین عملکرد دانه و شاخسار با مصرف 2000 کیلوگرم گوگرد (تلقیح شده با باکتری) به همراه 110 کیلوگرم فسفر به ترتیب معادل 3142 و 12507 کیلوگرم در هکتار به دست آمد که نسبت به شاهد به ترتیب 9/1 و 5/1 برابر افزایش عملکرد نشان داد. با افزایش مصرف فسفر در سطوح مختلف گوگرد تلقیح شده با باکتری، غلظت فسفر، روی و آهن اندام هوایی کاهش ولی جذب این عناصر افزایش یافت که در بعضی سطوح گوگرد، معنی دار بود. در کلیه ی سطوح گوگرد، مصرف فسفر، سبب افزایش روی و آهن قابل جذب خاک شد. مصرف سطوح مختلف گوگرد و فسفر، برهمکنشی معنی دار برکاهش معنی دار pH خاک پس از برداشت داشت. پایین ترین pH خاک در تیمار2000 کیلوگرم در هکتار گوگرد تلقیح شده با باکتری به همراه 110 کیلوگرم در هکتار فسفر مشاهده شد که نسبت به شاهد، 5 درصد، کاهش معنی دار داشت. با توجه به اثر مثبت و معنی دار گوگرد تلقیح شده با باکتری تیوباسیلوس بر افزایش عملکرد دانه از یک سو و کاهش pH خاک از سوی دیگر، مصرف آنها در خاک های آهکی قابل توصیه می باشد. اگرچه، تعیین مناسب ترین دوره ی مصرف گوگرد در این خاک ها باید مورد مطالعه قرار گیرد.

فعالیت کرم های خاکی و قارچ های میکوریزی در خاک، بر جذب آب و عناصر غذایی و عملکرد گیاه تأثیرگذار است. لذا، به منظور بررسی تأثیر کرم خاکی (Eisenia fetida) و قارچ میکوریزا (Funneliformis mossea) بر کلونیزاسیون ریشه، وزن خشک اندام هوایی، جذب عناصر فسفر و نیتروژن، کربن آلی و کربن زیست توده میکروبی خاک، آزمایشی گلخانه ای در ایستگاه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار مورد بررسی قرار گرفت. تیمارهای این آزمایش شامل شاهد (C)، کاربرد کرم خاکی(Ew)، کاربرد میکوریزا (AMF) و کاربرد تلفیقی کرم خاکی به همراه میکوریزا(AMF×Ew) بودند. نتایج نشان داد که کاربرد میکوریزا (تیمارهای میکوریزا و کرم خاکی به همراه میکوریزا) موجب تفاوت معنی دار در درصد کلونیزه شدن ریشه نسبت به تیمار شاهد شد. تیمار تلفیقی کرم خاکی به همراه میکوریزا به ترتیب باعث افزایش 105 و 79 درصدی غلظت فسفر و نیتروژن در اندام هوایی گیاه ذرت نسبت به تیمار شاهد شدند. تأثیر میکوریزا بر افزایش جذب فسفر و درنتیجه کاهش نسبت N/P و تأثیر کرم خاکی بر افزایش جذب نیتروژن از دو منبع معدنی و آلی و در نتیجه افزایش نسبت N/P در گیاه معنی دار بود. تیمارهای آزمایش به طور معنی داری موجب افزایش کربن زیست توده میکروبی خاک شدند. علاوه بر این کربن آلی خاک در حضور کرم های خاکی به طور معنی داری افزایش یافت. از این رو، در راستای کشاورزی پایداراستفاده از کرم های خاکی و قارچ میکوریزا آربوسکولار به عنوان کود زیستی می تواند موجب کاهش مصرف کودهای شیمیایی فسفری و نیتروژنی و افزایش راندمان مصرف این کودها شود.

آلودگی خاک با عناصر سنگین به ویژه کادمیم به دلیل پراکندگی آن در زمین های کشاورزی امروزه مورد توجه زیادی قرار دارد. در پژوهش کنونی، اثر تیمار های کادمیم (0، 2، 5 میلی گرم کادمیم بر کیلوگرم خاک) بر تنفس خاک و معدنی شدن کربن آلی به عنوان شاخص های عمومی زیستی خاک و فعالیت ویژه آنزیم اوره آز و میزان تجمع نیترات به عنوان دو شاخص ویژه زیستی پس از گذشت 3، 7، 31، 62 و 93 روز در یک خاک لومی رسی شنی غنی شده با 2% ورمی کمپوست بررسی شد. فاکتورهای آزمایشی (زمان و غلظت کادمیم) به شکل فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار و در شرایط کنترل شده آزمایشگاهی انجام شد که پیش از آغاز آزمایش و آلودگی خاک ها، خاک ها برای دو هفته با ورمی کمپوست برای رسیدن به تعادل زیستی خوابانیده شدند. این پژوهش نشان داد که تیمارهای کادمیم تنها بر تنفس و کربن آلی خاک پیامد داشت اما فعالیت ویژه آنزیم اوره آز و میزان نیترات تحت تأثیر تیمارها قرار نگرفت. از سوی دیگر، زمان خوابانیدن پیامد چشم گیری بر فعالیت ویژه آنزیم اوره آز، تنفس خاک، درصد کربن آلی و ازت نیتراتی خاک در پایه آماری 1 % داشت. ضریب همبستگی میان کادمیم و پارامترهای اندازه گیری شده، گذشته از تنفس و معدنی شدن کربن به عنوان شاخص های عمومی، به بی اثر بودن تیمارهای این عنصر و احتمالا اثر ویژگی های خاک آزمایشی بر شاخص های نیترات و فعالیت اوره آز دلالت دارد.

استفاده از قارچ های میکوریز آربوسکولار و ورمی کمپوست در کشاورزی از نظر بهبود کیفیت خاک و ارتقای وضعیت تغذیه ای و رشد و عملکرد گیاهان، بعنوان یکی از دست آوردهای مهم و اثرگذار در تغذیه و حاصلخیزی خاک محسوب می شود. با هدف بررسی اثر ورمی کمپوست و قارچ رایزوفاگوس ایررگولاریس بر برخی پاسخ های رشد و تغذیه ای دو رقم گندم آزمایشی بصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در گلخانه اجرا گردید. تیمارهای مورد نظر شامل دو سطح قارچ، دو سطح ورمی کمپوست و دو رقم گندم بودند. نتایج نشان داد کاربرد ورمی کمپوست (بدون قارچ) میانگین عملکرد دانه و کاه و کلش را در مقایسه با تیمار شاهد به ترتیب 8/57 و 6/65 درصد افزایش داد. عملکرد دانه و کاه و کلش، جذب کل فسفر، غلظت و جذب کل نیتروژن، جذب کل پتاسیم و کلنیزاسیون ریشه در رقم بهار به طور معنی داری بیشتر از رقم شیراز بود. کاربرد قارچ در رقم بهار میانگین غلظت و جذب کل فسفر و جذب کل نیتروژن کاه و کلش را در مقایسه با شاهد به طور معنی داری افزایش داد ولی در رقم شیراز کاربرد قارچ اثر معنی داری بر غلظت و جذب این عناصر نداشت. در برهمکنش بین قارچ و رقم، در سطح دارای قارچ، رقم بهار با 48/35 درصد افزایش نسبت به رقم شیراز درصد کلنیزاسیون بیشتری را دارا بود ولی در سطح بدون قارچ ارقام اختلاف معنی-داری با هم نداشتند. به طورکلی، رقم جدید بهار هم از لحاظ عملکرد اندام هوایی و هم از لحاظ پاسخ به کاربرد ورمی کمپوست و قارچ میکوریز بهتر از رقم شیراز بود.

وضعیت عناصر غذایی در برخی خاکها نشان می دهد که علیرغم وجود مقادیر فراوان برخی از عناصر غذایی در این خاکها، به دلیل بالا بودن مقدار pH، فرم محلول و قابل جذب این عناصر کمتر از مقدار لازم برای رشد و نمو مناسب گیاه می باشد. در مناطق خشک و نیمه خشک، مواد آلی و ترکیبات تولید کننده اسید برای کاهش pH، به خاک اضافه می کنند. گوگرد عنصری از مهمترین ترکیبات مورد استفاده در اسیدی کردن خاک می باشد. در شرایط مناسب رطوبت، حرارت و تهویه گوگرد عنصری توسط موجودات ذره بینی خاک به اسیدسولفوریک تبدیل می شود. این تحقیق به منظور بررسی تأثیرگوگرد بر قابلیت جذب عناصر غذایی خاک به مدت دو سال به صورت طرح پایه بلوک کامل تصادفی با پنج تیمار مصرف گوگرد(بدون مصرف، 500، 750، 1500 و 3000 کیلوگرم در هکتار) در سه تکرار بر روی گندم در قزوین انجام شد. نتایج سال اول و دوم نشان داد که اثر تیمارهای مختلف بر pH، غلظت سولفات، عناصر قابل جذب فسفر، پتاسیم، آهن و منگنز خاک در سطح یک درصد( 1%=a) معنی دار بود. علاوه بر این، در سال دوم نیز عناصر قابل جذب روی در سطح یک درصد( 1%=a) و مس در سطح پنج درصد( 5%=a) معنی دار بود. بیشترین میزان فسفر(567/34 میلی گرم در کیلوگرم)، آهن(64/5 میلی گرم در کیلوگرم)، در تیمار 1500 کیلوگرم گوگرد در هکتار در سال اول و بیشترین میزان روی(107/4 میلی گرم در کیلوگرم) در تیمار 1500 کیلوگرم گوگرد در هکتار، منگنز(38/19 میلی گرم در کیلوگرم) و مس(143/1 میلی گرم در کیلوگرم)، در تیمار 3000 کیلوگرم گوگرد در هکتار در سال دوم بدست آمد.

فراهمی فسفر در خاک وابستگی زیادی به فعالیت آنزیم های فسفاتاز اسیدی و قلیایی دارد. به منظور بررسی اثر کود شیمیایی فسفر و مواد آلی بر فعالیت این آنزیم ها آزمایشی در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با سه تکرار در کشت ذرت در استان های خوزستان، خراسان رضوی، فارس و مازندران انجام شد. تیمارها شامل تیمار یک: مصرف کود شیمیایی فسفری بر اساس آزمون خاک (P100%)، تیمار دو: مصرف ماده آلی از منبع اول به میزان 20 تن در هکتار (P0M2)، تیمار سه: مصرف ماده آلی از منبع دوم به میزان 20 تن در هکتار (P0M4)، تیمار چهار: تیمار اول بعلاوه تیمار دوم (P100%M2)، تیمار پنج: تیمار اول بعلاوه تیمار سوم (P100%M4) و تیمار شش: بدون مصرف کود شیمیایی فسفری و مواد آلی (P0M0) بود. از هر استان 36 نمونه (قبل و بعد از کشت) و در کل از چهار استان 144 نمونه تهیه و مورد آزمون قرار گرفت. نتایج نشان داد که تاثیر تیمارها در دوران قبل و بعد از کشت ذرت به ترتیب بر روی میزان فعالیت آنزیم های فسفاتاز 75 و 5/87 درصد از استان های مورد مطالعه معنی دار بوده است. پوشش گیاهی منجر به افزایش فعالیت آنزیم های فسفاتاز نسبت به تیمارهای قبل از کشت شد. درحالیکه استفاده از تنها کود شیمیایی فسفر، منجر به کاهش تقریبا 22 درصدی فعالیت این آنزیم ها گردید، مصرف کود آلی منجر به افزایش فعالیت آنزیمی شد.

این تحقیق به منظور بررسی تغییرات برخی عناصر غذایی موجود در بقایای آلی در فرآیند تولید ورمی-کمپوست انجام گردید. مواد آلی شامل کود گاوی + سبوس گندم (CB)، کود گاوی+ کاه و کلش (CS)، کود گاوی+ لاشبرگ درختان چنار و افرا (CL)، کود گاوی+ بقایای هرس درختان سیب و انگور (CP)، کود گاوی+ ضایعات عرقیات بادرنجبویه (CE) به همراه تیمار شاهد کود گاوی (C) در حضور کرم خاکی Eisenia fetida تیمار گردید و در زمانهای صفر، 60، 120 و 180 روز برخی خواص کمپوست ها و تغییرات عناصر غذایی ارزیابی گردید. مقادیر EC با گذشت زمان در تمام بقایای آلی افزایش معنی داری داشت (dS/m 8/3-9/1: EC) و pH در محدوده خنثی تا قلیایی قرار گرفت (4/7-5/6: pH). مقادیر CEC به طور معنی داری در تمام تیمارها افزایش نشان داد و بیشترین مقدار آن در زمان 180 روز در تیمار CS (cmol + /kg364) مشاهده گردید. همچنین مقادیر فسفر و پتاسیم در بقایای آلی تجزیه شده به طور معنی داری افزایش یافت و بیشترین مقدار این عناصر در تیمارهای CP و CS به ترتیب 01/1 و 31/2% بود. مقدار نیتروژن در تیمارهای CP، CE و CL به ترتیب 51/2، 97/1 و91/1 برابر مقدار اولیه افزایش نشان داد و میزان کربن آلی در طول تجزیه بقایا بطور معنی داری کاهش یافت و بیشترین کاهش میزان کربن آلی در تیمار CE و C به ترتیب 54/0 و52/0 برابر مقادیر اولیه مشاهده گردید. نسبت C/N در کلیه تیمارها بطور معنی داری کاهش یافت که در تیمارهای CP و C بیشترین و کمترین مقادیر کاهش نسبت C/N به ترتیب 22/0و47/0 برابر مقادیر اولیه مشاهده گردید و مقدار نهایی این نسبت به ترتیب 28/8 و 10/8 شد. مقادیر NO3-و NH4+ در طول فرایند تولید ورمی کمپوست، بطور معنی داری افزایش یافت و مقدار نیترات در تمام بقایای آلی بیشتر از آمونیوم بود. افزایش میزان عناصر غذایی ناشی از معدنی شدن مواد آلی، عاملی مؤثر در رسیدگی ورمی کمپوست می باشد.