بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به تأثیر مهم عنصر پتاسیم در رشد گیاه، مطالعه حاضر با هدف بررسی تأثیر تلقیح باکتریهای باسیلوس، سودوموناس، انتروباکتر و ازتوباکتر بر رشد گیاه ذرت و جذب عنصر پتاسیم در خاکی با کمبود پتاسیم انجام گرفت. این تحقیق با در نظر گرفتن 8 جدایه باکتری متعلق به جنسهای فوق، تیمارهای کودی پتاسیم - بر اساس آزمون خاک به مقدار %50 و %100 توصیه کودی - و تیمار شاهد منفی - بدون تلقیح و بدون کود - در قالب طرح کاملاً تصادفی در 3 تکرار انجام گرفت. نتایج حاکی از آن بود که اختلاف آماری معنیدار بین تیمارها در اکثر پارامترها وجود دارد. بالاترین ارتفاع، وزن خشک و مقدار پتاسیم اندام هوایی در تیمارهای کودی %50 و %100، بیشترین قطر ساقه و وزن خشک کل مربوط به باکتری Enterobacter sp. S16-3، بالاترین شاخص کلروفیل در تیمار باکتریهای S19-1+S14-3 Pseudomonas و Enterobacter sp. S16-3 و بالاترین هدایت روزنهای متعلق به باکتری Azotobacter chroococcum 14SP2-1 بود.
مقدمه
پتاسیم یک عنصر پرنیاز ضروری برای گیاهان و جانوران است و در بین عناصر غذایی اصلی معمولاً فراوانترین عنصر در خاک به شمار میرود . - Read et al., 2006 - اگر چه کمبود پتاسیم مثل کمبود نیتروژن و فسفر گسترده نیست اما بسیاری از خاکها که در ابتدا از نظر این عنصر غنی بودند به علت برداشت متوالی محصول، رواناب، آبشویی و فرسایش خاک با کمبود این عنصر مواجه شدهاند . - Sheng and Huang, 2002 - لذا به منظور تأمین پتاسیم مورد نیاز گیاه، پتاسیم محلول و تبادلی باید از طریق اضافه کردن کودهای شیمیایی و یا از طریق آزاد شدن پتاسیم تثبیتشده و هوازدگی کانیهای حاوی پتاسیم - مثل میکا و فلدسپار - تأمین گردد . - Sparks and Huang, 1985 - فرآیندهای مختلفی بر قابلیت استفاده پتاسیم تأثیرگذارند، اما استفاده از میکروارگانیسمهای حلکننده سیلیکات به دلیل راحتی استفاده و هزینه کم میتواند نقش خوبی در تغذیه گیاه داشته باشند - صالح راستین و همکاران، . - 1378 لذا استفاده از باکتریهای آزادکننده پتاسیم Zahra et al., 1984 - و Barker - et al., 1998، یک روش امیدبخش برای افزایش پتاسیم قابل استفاده در خاک خواهد بود. با کاربرد کودهای زیستی که حاوی آزادکنندگان پتاسیم هستند، نه تنها بارروری خاک افزایش پیدا میکند بلکه باعث افزاش عملکرد محصولات، مقاومت در برابر بیماریها و کاهش مصرف کودهای شیمیایی میشود Sheng et al., 2002 - و Sugumaran and . - Shindhu et al., 2010 - 2007 - Janarthanam باکتریهای آزادکننده پتاسیم را از خاک جدا کرده و تأثیر آنها بر آزادسازی پتاسیم از کانیهای پتاسیمدار موجود در خاک و همچنین رشد گیاه بادام زمینی مورد مطالعه قرار دادند و وزن خشک ریشه، اندام هوایی و درصد روغن بر اثر این تلقیح به طور معنیداری افزایش یافت. - 2006 - Badr در یک آزمایش مزرعهای یک سویه از باکتری تجزیهکننده سیلیکات به نام Bacillus cereus را برای ارزیابی تأثیر تلقیح این سویه بر آزادسازی پتاسیم از فلدسپار در حضور کاه و کلش برنج و تاثیر کمپوست غنی شده با فلدسپار بر عملکرد گیاه گوجه فرنگی استفاده کرد و نتایج نشان داد که پاسخ گیاه گوجه فرنگی به F-compost تلقیح شده با این سویه در یک خاک شنی به طور چشمگیری افزایش یافت و حتی تأثیر آن بیشتر از سولفات پتاسیم اضافه شده به همین خاک بود. در حالیکه فلدسپار به تنهایی تأثیر نداشته و یا تأثیر کمی داشت. اثرات مثبت باکتریهای آزادکننده پتاسیم در گیاهان پنبه و کلزا - Sheng, 2005 - ، خیار و فلفل - Han et al., 2006 - ، سورگوم - Badr et - al., 2006، گندم و ذرت - Shing, 2010 - و - Basak and Biswas, 2010 - Sudan grass گزارش شده است. با توجه به اهمیت عنصر پتاسیم برای تغذیه گیاهان و تأثیر بهسزای این عنصر در بهبود کیفیت و کمیت محصولات، این آزمایش گلدانی در خاکی با کمبود پتاسیم، به منظور شناسایی گونه میکروبی موفق و کارآمد از بین گونههای میکروبی موجود، در تأمین پتاسیم گیاه ذرت انجام شد.
مواد و روشها
در این آزمایش 8 جدایه باکتریایی استفاده شد که از بانک میکروبی گروه علوم و مهندسی خاک دانشگاه تبریز تأمین شده بودند. این جدایهها شامل Enterobacter sp. S16-3، S11-2، Bacillus sp. 44-1، Azotobacter chroococcum 14SP2-1، 36A-2L، Pseudomonas sp. 34A-2 ، S19-1+S14-3، Enterobacter sp. Az-48 و Pseudomonas sp. Az-8 بودند. در این آزمایش سوسپانسیون باکتریایی پس از تهیه کشت شبانه باکتریها در محیط کشت NB به 10 گرم حامل باگاس و پرلیت - 1:1 - که رطوبت وزنی اولیه %15 داشته افزوده شد. خاک مورد استفاده در آزمایش از ایستگاه تحقیقاتی خلعتپوشان نمونهبرداری شد. در این خاک پتاسیم قابل استفاده در حد کفایت نیاز گیاه نیست. خاک پس از الک کردن، در دمای 121 درجه سانتیگراد و فشار 1/2 اتمسفر استریل شد. بذرهای ذرت - رقم سینکل کراس - 704 مورد استفاده در آزمایش توسط اتانول 30 - %10 ثانیه - و هیپوکلریت سدیم 10 - %0/5 دقیقه - - Arzanesh et al., 2011 - ضدعفونی شدند. بذور به طور کامل با سوسپانسیون باکتری که به حامل باگاس و پرلیت افزوده شده بود، آغشته شدند و در گلدانهای 3 کیلوگرمی در عمق 3 تا 4 سانتیمتری زیر سطح خاک کشت شدند. تعداد 5 بذر در هر گلدان کشت شد و پس از جوانه زدن به دو بوته در هر گلدان تقلیل یافت. طی رشد گیاه، رطوبت 0/8FC در گلدانهاحفظ شد. آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی در 3 تکرار انجام گرفت. در این آزمایش تیمارهای باکتریایی، همراه با تیمارهای کودی - بر اساس آزمون خاک به میزان %50 و %100 توصیه کودی - و تیمار شاهد منفی - بدون تقیح باکتری و بدون کود - مورد مقایسه قرار گرفتند. کود پتاسیمی مورد استفاده در تیمارهای کودی %50 و %100 سولفات پتاسیم به ترتیب به میزان 0/155 و 0/23 گرم در هر گلدان بود - ملکوتی و غیبی، . - 1376 لازم به ذکر است بقیه عناصر ماکرو و میکرو به طور کامل بر اساس آزمون خاک در گلدانها تأمین شد - ملکوتی و غیبی، 1376 و صادقی، . - 1394 آزمایش تا انتهای فاز رویشی و به مدت 2 ماه به طول انجامید. در طی رشد پارامترهای ارتفاع گیاه، قطر ساقه، شاخص کلروفیل، فلورسانس و هدایت روزنهای مورد اندازهگیری قرار گرفتند. ارتفاع گیاه از ابتدای طوقه تا انتهای بلندترین برگ گیاه مد نظر بود. قطر ساقه در بخش تقریباً برابر در همه بوتهها و در ارتفاع حدودی 2 سانتیمتر از ابتدای طوقه با کولیس مورد اندازهگیری قرار گرفت. شاخص کلروفیل برگ پس از رشد کامل برگها و در پایان دوره رشد با استفاده از دستگاه کلروفیلسنج اندازهگیری شد. برای این منظور چهار برگ سالم و شاداب از هر گلدان انتخاب شد و پهن-ترین بخش برگ میان انبرک دستگاه قرار گرفت و میانگین این قرائتها در نهایت به عنوان شاخص کلروفیل برگ برای آن گلدان در نظر گرفته شد. برای اندازهگیری فلورسانس در ابتدا از هر بوته دو برگ سالم و در موقعیت یکسان انتخاب شده و سپس گیرههای دستگاه به برگهای گیاه متصل و پس از 20 دقیقه قرائت با دستگاه انجام گرفت. برای اندازهگیری هدایت روزنهای، ابتدا دستگاه با شرایط رطوبتی گلخانه کالیبره شده و چهار برگ سالم و بالغ از هر گلدان انتخاب و میانگین مقادیر به عنوان شاخص هدایت روزنهای آن گلدان گزارش شد. پس از برداشت گیاه، وزن تر و خشک اندام هوایی، وزن تر و خشک ریشه و وزن تر و خشک کل با ترازوی حساس توزین شد. برای خشک کردن گیاه، اندام هوایی و ریشه به طور جداگانه در پاکتهای کاغذی به مدت 72 ساعت در آون در دمای 75 درجهسانتیگراد قرار گرفت. پس از خشک و آسیاب کردن، نمونههای اندام هوایی گیاه به روش تر سوزانی هضم و غلظت پتاسیم در عصارهها به روش فلیمفتومتری اندازهگیری و سپس مقدار پتاسیم بر حسب - mg/plant - محاسبه گردید .
نتایج و بحث ارتفاع گیاه و قطر ساقه: ارتفاع گیاه در سطح احتمال %5 تحت تأثیر تیمارهای آزمایش قرار گرفت و بالاترین ارتفاع در تیمار کودی %50 برابر 100/8 سانتیمتر و افزایش %3/5 نسبت به شاهد و سپس تیمار کودی %100 دیده شد. در بین تیمارهای باکتریایی تیمار Bacillus sp. 44-1 بیشترین ارتفاع را داشت. قطر ساقه غیرمعنیدار بود اما بالاترین قطر ساقه در باکتریEnterobacter sp. S16-3 بوده است - جدول . - 1
جدول -1 مقایسه میانگین نتایج ارتفاع گیاه و قطر ساقه
ارتفاع گیاه و قطر ساقه شاخصهایی از رشد رویشی گیاه هستند که افزایش هرکدام از این شاخصها در اثر تلقیح با باکتری نشان از مؤثر بودن تلقیح میباشد و در تیمارهایی از آزمایش که تأمین عناصر غذایی در حد مطلوب بوده، با افزایش نسبی شاخصهای رشد رویشی مواجه بودیم. در این آزمایش مشخص شد تیمارهای کودی با تغذیه بهتر گیاه توانستهاند شاخصهای ظاهری گیاه را بهبود بخشند. اما نتایج نشان داد تیمار Enterobacter sp. S16-3 که بیشترین قطر ساقه را داشته، دارای کمترین ارتفاع بوده است و این میتواند به علت کمتر بودن تغذیه پتاسیمی باشد که با کاهش انتقال عناصر از ریشه به اندام هوایی - که در این مطالعه بررسی شد غلظت پتاسیم اندام هوایی در این تیمار به شدت کاهش پیدا کرده است - ، صدور هورمونهایی مانند جیبرلین و اکسین نیز کاهش پیدا کند. دلیل افزایش ارتفاع در تیمار تلقیح شده میتواند تولید جیبرلین و به دنبال آن افزایش رشد طولی سلولها و تقسیمات سلولی توسط باکتریها باشد. با توجه به اینکه جیبرلین سبب افزایش رشد طولی سلولها به ویژه میانگرههای ساقه شده و اکسینها موجب افزایش تقسیمات سلولی میشوند میتوان افزایش ارتفاع را توجیه کرد
شاخص کلروفیل و هدایت روزنه ای: شاخص کلروفیل در سطح احتمال %1 معنیدار بوده و بالاترین میزان کلروفیل در تیمار باکتری 14SP2-1 به دست آمد که برابر با 9/6 بود و با افزایش %80 نسبت به شاهد، دارای اختلاف آماری معنیدار با آن است. هدایت روزنهای در سطح احتمال %5 معنیدار بوده و بالاترین هدایت روزنهای نیز در تیمار باکتری Azotobacter chroococcum 14SP2-1 برابر با 0/097 بوده است - جدول . - 2
جدول -2 مقایسه میانگین نتایج شاخص کلروفیل و هدایت روزنه ای
همانطور که مشاهده شد نتایج کلروفیل و هدایت روزنهای مشابه بوده و نشان از برتری ازتوباکتر کروکوکوم سویه 14SP2-1 دارد و ایجاد شرایط بهتر فتوسنتزی برای گیاه را به دنبال داشت. همین نتیجه در مطالعه حاجیبلند و همکاران - 1383 - نیز دیده شد و گزارش شد که افزایش مقدار کلروفیل و انتقال بیشتر پتاسیم به اندام هوایی در گیاهان تلقیح شده با ازتوباکتر
