زیست شناسی خاک
سال:1399 | دوره:8 | شماره:2 |تعداد مقالات:8

یکی از راه کارهای مناسب برای کاهش اثرات نامطلوب کودهای شیمیایی بر خواص فیزیکی و شیمایی خاک و رشد گیاهان، استفاده از کودهای زیستی مانند قارچ های محرک رشد گیاه می باشد. کودهای زیستی می توانند به عنوان مکمل یا جایگزین کودهای شیمیایی در کشاورزی پایدار به کار برده شوند. بر این اساس، به منظور بررسی تاثیر قارچ تریکودرما بر تغذیه و رشد درختان پسته، آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی، که هر بلوک شامل چهار تیمار (T0) شاهد، (بدون مایه زنی قارچ تریکودرما)، گونه Trichoderma harzianum (T1)، گونه Trichoderma viride (T2) و تیمار T3 مخلوط مساوی از مایه تلقیح تیمار T1 و T2 در سه تکرار در شرایط باغی انجام گردید. نتایج نشان داد که هر سه تیمار قارچ توانستند پارامترهای رویشی شامل طول شاخه (تا 60%)، تعداد جوانه رویشی (تا 30%)، سطح برگ (تا 50%) و شاخص کلروفیل را (تا 171%) در درختان پسته به طور معنی داری در مقایسه با شاهد بدون تلقیح افزایش دهند. کاربرد تیمارهای قارچی باعث افزایش معنی دار غلظت پتاسیم و روی برگ درختان پسته به ترتیب تا 20 و 70 درصد نسبت به شاهد گردید. کاربرد تیمار T2 باعث افزایش معنی دار و 14 درصدی غلظت فسفر و 40 درصدی کلسیم برگ شد. کاربرد دو تیمار T1 و T3 غلظت منیزیم برگ درختان پسته را در مقایسه با شاهد به طور معنی دار و تا 25 درصد افزایش دادند و تنها تیمار T1 باعث افزایش معنی دار و 28 درصدی غلظت آهن برگ در مقایسه با عدم مایه زنی درختان شد. استفاده از تیمارهای T1، T2 و T3 به ترتیب باعث افزایش معنی دار 2/73، 171 و 2/59 درصدی کلروفیل کل و 6/77، 3/80 و 8/64 درصدی کاروتنویید برگ درختان پسته نسبت به تیمار شاهد گردید. با توجه به نتایج بدست آمده از این پژوهش و پس از انجام آزمایشات مزرعه ای بیشتر می توان انتظار داشت که بتوان از این قارچ ها به عنوان کود زیستی (به تنهایی و یا به صورت کاربرد توام) در جهت کاهش حداقل بخشی از مصرف کودهای شیمیایی استفاده کرد.

گیاهان برای زندگی در زیستگاه های سخت مانند خاک های آلوده به فلزهای سنگین با دشواری های گوناگونی روبرو هستند که برای کاهش این دشواری بهره گیری از باکتری های افزاینده رشد گیاه می تواند سودمند باشد. این پژوهش برای بررسی اوتکولوژی و سین اکولوژی باکتری سودوموناس فلوروسنس در یک خاک آلوده به فلزهای سنگین انجام شد. این پژوهش به گونه آزمایشی فاکتوریل با طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار به گونه گلخانه ای انجام شد. فاکتور نخست دو گیاه آفتاب گردان و شاهدانه و فاکتور دوم خاک به دو گونه سترون و ناسترون بود که دانه آنها با باکتری سودوموناس فلوروسنس سویه CHAO-Rif که از موسسه بیمارهای گیاهی و بیولوژی سوئیس خریداری شده، مایه زنی شد. پس از رسیدن به گام گلدهی، کار برداشت گیاه انجام شد. فراوانی سودوموناس بکاررفته در خاک و گیاه در کشت آفتابگردان و خاک سترون بیش از 5/1 برابر و به اندازه چشم گیری بیشتر از آن در کشت شاهدانه و خاک ناسترون بود. در خاک سترون باکتری سودوموناس مایه زنی شده در بافت های درونی ریشه آفتاب گردان و به گونه درونزی یا اندوفیت دیده شد و لگاریتم فراوانی آن 06/0± 02/4 بود؛ ولی در درون ریشه شاهدانه یافت نشد. این باکتری بر رویه ریشه به گونه پلانوسفری و در خاک های ریزوسفری و ناریزوسفری هر دو گیاه بازیابی شد ولی در درون اندام های هوایی هیچ یک از گیاهان به گونه درونزی دیده نشد. در برابر آن در خاک ناسترون باکتری یاد شده تنها در ریزوسفر و رویه ریشه (پلانوسفر) گیاهان دیده شد، ولی در درون ساقه و ریشه گیاهان به گونه درونزی و در خاک ناریزوسفری آنها دیده نشد. اگر چه ریزجانداران بومی خاک مایه کاهش فراوانی سودموناس بکاررفته در خاک ناسترون شد، ولی کاربرد این باکتری بر فراوانی دیگر ریزجانداران بومی پیامد بد و چشم گیری نداشت.

فعالیت آنزیم­ های فسفاتاز اسیدی و قلیایی وابستگی زیادی به فراهمی فسفر در خاک دارد. به منظور بررسی اثر کود شیمیایی فسفر و کودهای آلی بر فعالیت این آنزیم­ ها، آزمایشی در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در کشت گندم در منطقه قزوین انجام شد. تیمارها شامل: کاربرد 100 درصد کود شیمیایی فسفری بر اساس آزمون خاک، کاربرد 20 تن در هکتار ماده خشک کود آلی (کمپوست زباله شهری)، کاربرد 20 تن در هکتار ماده خشک کود گوسفندی و شاهد (بدون مصرف کود) بود. نتایج حاصل از آزمایش نشان داد که کاربرد کودهای آلی میزان فعالیت آنزیم فسفاتاز قلیایی و اسیدی نسبت به کاربرد کود شیمیایی سوپر فسفات تریپل افزایش معنی داری داشت. میزان افزایش فعالیت آنزیم فسفاتاز قلیایی با کاربرد کودهای کمپوست زباله شهری و گوسفندی به ترتیب 5/29 و1/26 درصد نسبت به سوپر فسفات تریپل بالاتر بود. هر سه تیمار کودی نسبت به شاهد فعالیت آنزیم فسفاتاز قلیایی را افزایش دادند، به طوری که این میزان افزایش با کاربرد کودهای کمپوست زباله شهری، گوسفندی و سوپر فسفات تریپل به ترتیب 6/62، 5/58 و 7/25 درصد نسبت به شاهد بالاتر بود. با کاربرد کود سوپر فسفات تریپل میزان جذب فسفر توسط گیاه 9/5 کیلوگرم در هکتار نسبت به شاهد افزایش نشان داد. این مقادیر برای کودهای کمپوست زباله شهری و گوسفندی نسبت به شاهد به ترتیب 7/8 و 2/9 کیلوگرم در هکتار بود. به استناد داده های این آزمایش مصرف کودهای آلی منجر به افزایش میزان فعالیت آنزیم فسفاتاز و افزایش میزان جذب فسفر توسط گندم گردید.

اقلیم مهمترین عاملی است که مقدار تولیدات گیاهی و فعالیت میکروبی خاک را تعیین می کند. بنابراین این پروژه با هدف مطالعه تأثیر اقلیم های مختلف شامل ایوان (مرطوب)، ایلام (نیمه مرطوب) و سیروان (نیمه خشک) بر ویژگی های زیستی خاک درختان بلوط شاخه زاد و دانه زاد اجرا گردید. برای این منظور تعداد سه پلات به ابعاد 100×100 متر به طور تصادفی در جنگل های کمتر دست خورده که شامل هر دو تیپ رویشی بودند تهیه گردید. نمونه برداری از خاک (20-0 سانتی متری) از زیر پایه های درختان شاخه زاد و دانه زاد بلوط به صورت تصادفی در هر منطقه انجام گرفت. نتایج نشان داد تیپ رویشی تأثیر معنی داری بر مقدار کربن زیست توده میکروبی در دو اقلیم ایلام و سیروان نداشت. اما در خاک های جنگلی ایوان میزان کربن زیست توده میکروبی در زیر تیپ رویشی دانه زاد 71/1 برابر تیپ رویشی شاخه زاد بود. بیشترین میزان نیتروژن زیست توده میکروبی (32/5 میلی گرم در کیلوگرم) در اقلیم ایوان مشاهده گردید که با اقلیم ایلام تفاوت معنی داری نداشت و کمترین میزان آن (90/2 میلی گرم در کیلوگرم) در اقلیم سیروان به دست آمد. بیشترین بهره متابولیکی (qCO2) در تیپ رویشی شاخه زاد در اقلیم ایوان و سیروان مشاهده گردید و کمترین میزان در اقلیم ایلام به دست آمد که در این اقلیم تیپ رویشی تأثیر معنی داری بر سهم متابولیکی خاک نداشت. بیشترین میزان تنفس پایه و برانگیخته در اقلیم ایوان به دست آمد و اقلیم سیروان کمترین میزان این پارامترها را به خود اختصاص داد. بیشترین میزان کربن آلی در خاک-های جنگلی اقلیم ایلام مشاهده گردید و کمترین میزان در خاک های جنگلی سیروان به دست آمد.

سودوموناس های فلورسنت یکی از مؤثرترین گروه ریزجانداران افزاینده ی رشد گیاه می باشند که به دلیل داشتن ویژگی های منحصر به فردی از قبیل قابلیت تحرک در ریزوسفر، سرعت رشد و تکثیر بالا و پتانسیل بالای کلونیزاسیون ریشه گیاهان مختلف، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده اند. در اکثر پژوهش های صورت گرفته در زمینه جداسازی این باکتری ها، خاک ریزوسفری گیاهان مختلف معمولاً به عنوان منبع جداسازی آنها استفاده می شود. این در حالی است که حضور باکتری های سودوموناس در کودهای آلی مختلف و جداسازی آنها از این منابع توسط پژوهشگران گزارش شده است. لذا این پژوهش با هدف جداسازی سودوموناس های فلورسنت از ورمی کمپوست، بررسی صفات محرک رشد گیاهی و بیوکنترلی این باکتری ها انجام شد. بدین-منظور کود آلی ورمی کمپوست تازه از یک شرکت معتبر تولید کننده تهیه و پس از اندازه گیری برخی خواص شیمیایی و زیستی، باکتری های سودوموناس فلورسنت با استفاده از محیط کشت KingBاز آن جداسازی گردید. سپس توانایی جدایه های جداسازی شده در تولید فیتوهورمون اکسین، حل کنندگی تری کلسیم فسفات، تولید سیدروفور و ترشح متابولیت های محدود کننده ی رشد عوامل بیمارگر مورد ارزیابی قرار گرفت. در این تحقیق، در مجموع 43 جدایه سودوموناس فلورسنت بر اساس پرتوافشانی زیر لامپUV و خاصیت فلورسنس از ورمی-کمپوست جداسازی و خالص سازی شد. نتایج حاصل از ارزیابی صفات محرک رشدی در باکتری-های جداسازی شده نشان داد که کلیه این جدایه ها توانایی تولید اکسین و توانایی حل کنندگی فسفات های معدنی نامحلول را داشتند. متوسط میزان تولید اکسین 51/2 میلی گرم در لیتر بود. بیشترین (708 میلی گرم در لیتر) و کمترین (203 میلی گرم در لیتر) میزان حل کنندگی تری کلسیم فسفات به ترتیب مربوط به جدایه هایP15 و P43 بود. جدایه P35 با نسبت قطر هاله به کلنی 04/2 (پس از 48 ساعت) و 12/2 (پس از 72 ساعت)، قوی ترین باکتری از نظر تولید سیدروفور بود. نتایج حاصل از اندازه گیری تولید سیانید هیدروژن نشان داد که 35/88 درصد از جدایه ها توانایی ترشح این متابولیت را داشتند. در این آزمایش همه باکتری های جداسازی شده قادر به تولید آنزیم پروتئاز نبودند. جدایه P17 با بیشترین نسبت قطر هاله به کلنی (7/2) قوی-ترین باکتری از نظر تولید این آنزیم بود. تولید آنزیم سلولاز در هیچ کدام از جدایه های مورد مطالعه در این پژوهش مشاهده نگردید.

این پژوهش با هدف شناخت دگرگونی بخش های گوناگون کربن آلی در خاک چراگاه های سوخته و نسوخته انجام شد. جایگاه نمونه برداری شده یک بالاپی (توپوسکوئنس) در چراگاهی در دامنه الوند و در نزدیکی روستای حیدره همدان بود که در ماه مهر سال 94 دچار آتش سوزی با شدت کم شده بود. نمونه های خاک از دو بخش سوخته و نسوخته، در دو فصل: پاییز (آذر 1394؛ دو ماه پس از آتش سوزی) و بهار (خرداد 1395؛ نه ماه پس از آتش سوزی)، از 3 جایگاه: بالا، پایین و میان تپه، از 2 جای: زیرسایه انداز بوته و میان بوته ها، از دو لایه: 0 تا 5 و 5 تا 10 سانتی متری و در 3 تکرار گردآوری شد. از هر جایگاه سوخته و نسوخته نمونه های لاشبرگ رویه خاک نیز در چهارگوشی به اندازه 30×30 سانتی متر مربع در 3 تکرار گردآوری شد. همه کربن آلی، مواد آلی بخش سبک، کربن آلی زیست توده، کربن آلی محلول در آب سرد و گرم اندازه گیری شد. داده های بدست آمده برای هر ویژگی در لایه رویین و زیرین در هر زمان نمونه برداری (بهار و پاییز) به گونه چهار آزمایش جداگانه در چارچوب کرت های دوبار خرد شده آنالیز آماری شد. برای هر آزمایش جایگاه نمونه برداری در طول شیب (بالا، میان و پایین تپه) کرت اصلی، سوختن (سوخته و نسوخته) کرت فرعی و جدایش از گیاه (سایه انداز و دور از گیاه) کرت فرعی-فرعی بود. تنفس خاک و ریخت های گوناگون کربن آلی در لایه رویین خاک بیشتر از لایه زیرین و در بخش سایه انداز بیشتر از بخش دورتر از گیاه بودند. روهمرفته در دو لایه خاک سوخته همه کربن آلی خاک 42%، بخش سبک مواد آلی 41% و کربن زیست توده 52% بیشتر از آنها در خاک نسوخته بود. در برابر، کربن آلی محلول در آب سرد 61%، کربن آلی محلول در آب گرم 52% و تنفس پایه خاک 48% در خاک های سوخته کمتر از خاک های نسوخته بود. اگر چه لاشبرگ در پاییز بر رویه خاک های سوخته 50 درسد کمتر از خاک های نسوخته بود ولی در بهار در خاک های سوخته 5/4 برابر و در خاک های نسوخته 2 برابر افزایش یافت. این پژوهش نشان داد که آتش سوزی و سوزاندن پوشش گیاهی با رهاسازی زغال زیستی آنها در چراگاه ها می تواند مایه بهبود کربن اندوزی در خاک شود.

شوری خاک فاکتور اصلی در کاهش تولید محصول مخصوصاً در نواحی خشک است. دسترسی به فسفر که یکی از عناصر پرمصرف مورد نیاز برای رشد و نمو گیاهان است در خاک های تحت تأثیر نمک کم می باشد. هدف از این مطالعه جداسازی و شناسایی قارچ های حل کننده فسفات از خاک های شور-سدیمی و بررسی انحلال فسفات در حضور غلظت های مختلف نمک بود. به این منظور تعداد 20 نمونه خاک ریزوسفری گیاه سالیکورنیا(Salicornia persica) از اراضی منطقه کرفون استان مازندران برداشت شد. تعداد پنج جدایه قارچ حل کننده فسفات با تکینک کشت بر روی پلیتNBRIP-BPB[1] جداسازی شدند. برای بررسی تحمل جدایه ها به شوری، تمامی جدایه ها در محیط کشت جامد NBRIP-BPB حاوی غلظت های 0، 0، 50، 100، 200، 400، 600، 800 و 1000 میلی مولار NaCl کشت شدند. به منظور حصول اطمینان از توانایی انحلال فسفات جدایه ها، کشت شش روزه جدایه ها در محیط کشت مایع NBRIP فاقد NaCl صورت گرفت. جدایه ای که بیشترین میزان فسفر را آزاد نمود برای مطالعات بیشتر در محیط کشت مایع در حضور غلظت های مختلف NaCl انتخاب شد. اثر شوری بر انحلال فسفر با اعمال غلظت های 0، 50، 100، 200، 400، 600، 800 و 1000 میلی مولار NaCl در محیط کشت مایع NBRIP در طول 15 روز انجام شد. آزمون توانایی انحلال فسفات جدایه ها در محیط کشت جامد در حضور غلظت های مختلف NaCl نشان داد تمامی جدایه ها قادر به تشکیل هاله تا شوری 200 میلی مولار NaClبودند ولی در ادامه با افزایش شوری تا 1000 میلی مولار تنها جدایه های KARFUN1 و KARFUN 2توانایی انحلال فسفات را نشان دادند. در آزمون شش روزه توانایی انحلال فسفات جدایه ها در محیط کشت مایع، جدایهKARFUN 1 بیشترینقابلیت انحلال فسفات را نسبت به سایر جدایه ها داشت. انجام شناسایی مولکولی مشابهت 100 درصدی جدایه KARFUN 1را با گونه های Aspergillus niger و Aspergillus tubingensis نشان داد. نتایج انحلال فسفات در محیط کشت مایع در حضور غلظت های مختلف NaCl نشان داد صرف نظر از غلظت NaCl، سویه KARFUN 1غلظت قادر به انحلال فسفات از تری کلسیم فسفات و کاهش pH محیط کشت بود. بهرحال، کمترین میزان فسفر در غلظت 1000 میلی مولار NaCl و بیشترین آن در تیمار شاهد حاصل شد. ماکزیمم انحلال فسفات به میزان 549 میلی گرم در لیتر در شوری صفر و 12 روز پس از آغاز انکوباسیون به دست آمد. در این زمان pH از 6 به 19/1 کاهش یافت. بهر حال، سویه KARFUN 1 توانایی انحلال فسفات را در غلظت های مختلف NaCl حفظ نمود به طوریکه سویه مذکور توانست میزان 224 میلی گرم در لیتر فسفر را در غلظت 1000 میلی مولار NaCl آزاد نماید. [1]. National Botanical Research Institute’ s phosphate growth medium-Bromo Phenol Blue

با توجه به مشکلات روزافزون شوری و فلزات سنگین در خاک های کشاورزی، این پژوهش به منظور بررسی مایه زنی با باکتری محرک رشد بر کاهش تنش شوری و کادمیوم در رشد گیاه گندم رقم چمران طرح ریزی گردید. پژوهش به صورت فاکتوریل با سه عامل شوری (3 و 10 دسی زیمنس بر متر)، کادمیوم (صفر، 25 و 50 میلی گرم بر کیلوگرم) و باکتری سودوموناس (مایه زنی با باکتری و بدون باکتری) در قالب طرح کاملاً تصادفی در سه تکرار انجام شد. پس از برداشت گیاه، اندازه گیری برخی ویژگی های بیولوژیک خاک (تنفس و زیتوده میکروبی خاک) و برخی ویژگی های گیاه (وزن خشک گیاه و غلظت کادمیوم، کلسیم و منیزیم در اندام هوایی و ریشه) صورت گرفت. نتایج نشان داد تنفس پایه (mg CO2 100g-1day-1 6/14)، تنفس برانگیخته (mg CO2 100g-1day-1 2/93)، کربن زیتوده میکروبی ( mg C 100g-14/13)، وزن خشک اندام هوایی و ریشه (به ترتیب 65/7 و30/2 گرم بر گلدان)، غلظت کلسیم اندام هوایی و ریشه (به ترتیب12/3 و92/5 میلی گرم بر کیلوگرم) و غلظت منیزیم اندام هوایی و ریشه (به ترتیب16/3 و75/6 میلی گرم بر کیلوگرم) با افزایش تنش شوری و کادمیوم کاهش یافته اما مایه زنی باکتری سبب افزایش این ویژگی ها نسبت به شرایط بدون مایه زنی شد. غلظت کادمیوم اندام هوایی و ریشه (به ترتیب 63/1 و 13/7 میلی گرم بر کیلوگرم) با افزایش تنش شوری و کادمیوم افزایش یافته اما مایه زنی باکتری سبب کاهش آن نسبت به شرایط بدون مایه زنی شد. لذا استفاده از باکتری های محرک رشد در خاک های با تنش های محیطی برای کاهش اثرات تنش ها و رشد بهتر و به ویژه سلامت بیشتر گیاه (غلظت کمتر فلز سنگین) و همچنین در بهبود وضعیت اکوسیستم توصیه می شود.