بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش اثرسیانوباکتری میکروکولئوس برخاک کویر کاشان بررسی شده است که تاکنون گزارش نشده است. به منظور بررسی تاثیر تلقیح خاک با سیانوباکتری میکروکولئوس بر میزان نیتروژن خاک، آزمایشها در قالب طرح آماری کاملا تصادفی با 3 تیمار که فاکتوراول شامل سیانوباکتری رویش پذیر، فاکتوردوم شامل پودر خشک شدهِ سیانوباکتری و فاکتور سوم کنترل - بدون تلقیح خاک با سیانوباکتری - بود، در 3 تکرار با خاک سطحی منطقه کویری انجام شد. درسطحی از خاک که تلقیح نشده بود - آزمایش کنترل - ، کمترین و سطوح تلقیح شده با زی ستتوده سیانوباکتری بیشترین غلظت نیتروژن دیده شد. نتایج ن شان داد که بین تیمارهای گوناگون در سطح 0/01 اختلاف معنی دار وجود دارد. نتایج این پژوهش نشان میدهد که پتانسیل زیادی برای مقابله با انتشار ریزگردها از راه تلقیح خاک با زیستتوده سیانوباکتری وجود دارد و در میان منافع متعددِ این فناوری، افزایش غلظت نیتروژن خاک و کاهش انتشار ریزگردها در هوا را برشمرد.
-1 مقدمه
سیانوباکتریها گروهی از باکتریها هستند که می توانند نیتروژن هوا را به نیتروژن قابل جذب توس گیاهان عالی تبدیل کنند. میزان نیتروژن در تثبیت خاک، مواد غذایی خاک، رشد گیاهان و پیشگیری از انتشار ریزگردها موثر است . عوامل متعددی مانند مواد آلی و ریزسازواره های تشکیل دهنده لایه سطحی خاک، در میزان نیتروژن خاک نقش موثری ایفا می کنند. تلقیح خاک با سیانوباکتریهای فوتو سنتزکننده سبب افزایش نیتروژن ودیگرمواد آلی و معدنی خاک و گ سترش لایه زیستی خاک می شود ولذا در مهار انتشار ریزگردها وحاصلخیزی خاک نقش دارد
نیتروژن و مواد آلی در خاک مناطق مستعد انتشار ریزگرد بسیار ناچیز است و ریزسازوارههای فوتوسنتز کننده، به صورت طبیعی آن را در خاک تثبیت می کنند.از آن جایی که شرای طبیعی مناطق خشک برای رشد ریزسازواره ها دشوار است در حالت طبیعی سرعت ترمیم خاک بسیار کند است .[3,4] برای رفع این مشکل تلقیح مصنوعی خاک با ریزسازوارههای فوتوسنتزکننده پیشنهاد شده است
اما با توجه به وسعت بسیار زیاد و گسترش مناطق خشک جهانی، این فناوری باید شرای عملیاتی مساعدی داشته باشد تا ضمن کارایی، از نظر اقتصادی نیز مقرون به صرفه و امکان اجرا داشته باشد. یکی از چالش ها نحوه به کار گیری شکل سیانوباکتری در تلقیح است که می تواند به صورت سوسپانسیون زیست توده رویشی و یا پاشیدن پودر جامد بر سطح خاک انجام شود. این مقاله این دو روش را مقایسه کرده است تا اثر دونوع تلقیح برمیزان نیتروژن خاک را بررسی کند .
هدف اصلی این پژوهش بررسی اثر سلولهای رویشی و خشک شده سیانوباکتری میکروکولئوس در افزایش غلظت نیتروژن در خاک سطحی مستعد انتشار ریزگرد است. انتظار می رود که خاک حاوی پودر سیانوباکتری و سلولهای رویشی بتواند نیتروژن بیشتری را در مقایسه با خاک فاقد این مواد داشته باشد و به این ترتیب سیانوباکتریها در تثبیت خاک و مقابله با انتشار ریزگردها سودمند باشند.
-2 مواد و روش ها
سیانوباکتری رشته ای میکروکولئوس که از خاک منطقه عسلویه جداسازی شده بود، در آزمایشها به کار رفت. به منظور تامین مقدار نسبتا زیاد زیستتوده مورد نیاز، نخست کشت میکروکولئوس در ارلن مایر 4 لیتری با 3 لیتر محی کشت انجام شد. آزمایش در دمای25 œC و تابشِ نورِ پیوسته توس لامپ مهتابی با شدت 40 ʽE/m2.s تامین شد. همزدن با همزن مغناطیسی و با سرعت 220 rpm انجام شد. محی کشت جردن که در آزمایشهای قبل بهینه شده بود درکشت میکروکولئوس به کار رفت .
اثرتلقیح در جعبههای مکعب شکل با ابعاد 40 cm در 30 در 5 پس از خشک کردن در آون - مدل Lali شرکت شیمی فن آزما، ایران - به مدت 3 ساعت و دمای 105 œC به کار رفت. خاک کویری منطقه کاشان از عمق 30-0 سانتی متری به صورت مرکب و دست خورده برای آزمایشها به کار رفت. نخست خاک با مش 10 میلی متر - شرکت فن آزما گستر، ایران - الک شد و پس از خشک کردن و استریل کردن، در شرای محی آزمایشگاه برای انجام آزمایش نگهداری شد. همه آزمایشها در محیط کنترل شده آزمایشگاه و دمای 25 œC و با تابش نور پیوسته توس2. 40 ʽE/m انجام شد. برروی سطح خاک، سیانوباکتری میکروکولئوس که در محی کشت مایع تکثیر یافته بود، تلقیح شد.
سوسپانسیون جلبکی براساس طراحی آزمایشها با غلظت 0/8 گرم در لیتر و به مقدار 500 گرم بر مترمربع خاک با آبپاش دستی به طور یکنواخت برسطح خاک پاشیده شد. آزمایشها به مدت 15 روز ادامه یافت. فاکتور اول شامل سلولهای رویشی و فاکتور دوم شامل پودر خشک بود و خاک بدون تلقیح - در مجموع 9 تیمار - به عنوان کنترل به کاررفت. شرای آزمایشگاهی برای همه تیمارها یکسان به کار رفت .
آنالیزآزمایشگاهی ویژگیهای فیزیکی خاک شامل بافت خاک، EC، pH و چگالی خاک در آزمایشگاه خاک دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس اندازه گیری شد. میزان کلروفیل به عنوان شاخصی از رشد سیانوباکتری و نیتروژناز به عنوان شاخصی از غلظت نیتروژن خاک اندازه گیری شد. بررسی تیمارها به صورت روزانه انجام شد .
آنالیز آماری اثر افزودن سوسپانسیون سلولهای رویشی و سوسپانسیون تهیه شده از پودر جامد سیانوباکتری
میکروکولئوس برغلظت کلروفیل و نیتروژناز در خاک به صورت طرح کاملا تصادفی مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایشها به منظور آنالیز آماری در 3 تکرار انجام شد. میانگین دادههای آماری با روش ANOVA یک طرفه در سطح 0/01 و 0/05 درصد آنالیز شد تا شباهتها و عدم شباهتها بین حالتها معین شود. آنالیز آماری با نرمافزار IBM-SPSS Statistics - version 22, IBM, USA - انجام شد.
-3 نتایج و بحث
جدول 1 ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک کویر به کار رفته در آزمایشها را نشان می دهد. دانه بندی خاک در گروه خاک های شنی به شمار می آید. میانگین چگالی خاک برابر با 1/3 است. رسانایی الکتریکی سوسپانسیون خاک معادل با 358 ʽS/m است.
جدول 1 ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک کویر
شکل 1 منحنی تغییرات غلظت کلروفیل و نیتروژناژ در خاک را در دوره رشد سیانوباکتری میکروکولئوس نشان میدهد. همان گونه که در شکل مشاهده می شود غلظت نیتروژناز با افزایش مدت کشت افزایش می یابد. افزایش غلظت به ترتیب در خاک تلقیح شده با سلولهای رویشی بیشتر از تیمار سلولهای خشک شده و نیز بیشتر از آزمایش کنترل است که تلقیح در آن انجام نشده است. تفاوت میان 3 تیمار در سطوح به کار رفته در سطح 5 و 1 در صد معنی دار است. دراثر تلقیح خاک با سیانو باکتری میکروکولئوس، غلظت کلروفیل و نیتروژناز به ترتیب در خاک کنترل، تلقیح شده با سیانوباکتری خشک وسیانوباکتری رویشی افزایش یافت. مطابق با نتایج ارائه شده در دیگر منابع علمی، میزان نیتروژناز در خاک های تلقیح شده با زیست توده سیانوباکتری بیشتر از خاک کنترل بود که تلقیح آن انجام نشده بود
شکل 1 غلظت کلروفیل و نیتروژناژ موجود در خاک در اثر تلقیح با سیانوباکتری میکروکولئوس رویشی - 3 - ، سیانوباکتری خشک - 2 - و کنترل - 1 -
میزان رشد سیانوباکتری عامل مهمی است که تیمار سلول رویشی را از تیمار سلول های خشک متفاوت می سازد. اگرچه میزان کلروفیل و نیتروژناز موجود در خاک تلقیح شده با سیانوباکتری رویشی بیشتر از غلظت آن در خاک تلقیح شده با زیست توده خشک شده و کنترل بود، برخی دشواری های نگهداری و به کار گیری سوسپانسیون زیست توده رویشی ممکن است دلیلی باشد تا زیست توده خشک ترجیح داده شود. در این صورت لازم است تا بررسیهای بیشتری انجام گیرد تا فعالیت زیست توده خشک محفوظ بماند. برخی از روشها می تواند شامل اضافه کردن مواد افزودنی نگهدارنده به زیست توده خشک باشد .
-4 نتیجهگیری
نتایج این پژوهش که با هدف بررسی اثر تلقیح خاک با سیانوباکتری انجام شد، نشان می دهد که تلقیح خاک مناطق بیابانی که از نظر وجود مواد آلی ومعدنی فقیرند می تواند با تلقیح ارتقا پیدا کند و نقش موثری در اکوسیستم خاک ایفا کنند. این نتایج می تواند برای پیش بینی اثر دیگر ریزسازواره ها وارگانیسم های خاک نیز به کار رود.
