بخشی از مقاله
مقدمه
پتاسیم و آهن از عناصر غذایی ضروری برای رشد گیاهان هستند. مصرف متعادل این عناصر سبب افزایش محصول و بهبود کیفی محصولات زراعی میگردد. چنانچه این عناصر در حد کمبود باشد موجب کاهش عملکرد خواهند شد - شمالی و همکاران، . - 1386 پتاسیم سومین عنصر ضروری برای تولید محصول بعد از فسفر و نیتروژن میباشد و نقش مهمی در فعالکردن آنزیمها، سنتز پروتئین، فتوسنتز و افزایش کیفیت محصول دارد - Basak & Biswas, 2009; Singh et al, . - 2010 توزیع پتاسیم از خاکی به خاک دیگر متفاوت است و به نوع کانیهای غالب خاک بستگی دارد. پتاسیم در خاک به چهار شکل محلول، تبادلی، غیر تبادلی وساختمانی تقسیم بندی میشود . - Memon et al 1988 - آهن اولین عنصر کم مصرف و ضروری شناخته شده برای گیاه است. میزان آهن کل خاک در بیشتر مواقع بسیار بیشتر از نیاز گیاه بوده، اما به دلیل حلالیت کم ترکیبات آهندار در بسیاری از خاکها جذب آن به خوبی صورت نمیگیرد و منجر به بروز علائم کمبود آهن در گیاه میشود . - Lindsay et al 1984 - میکروارگانیسمها در هوادیدگی کانیها نقش مهمی ایفا میکنند. بسیاری از سنگها و مواد معدنی حاوی عناصر ضروری بویژه پتاسیم و آهن برای رشد میکروارگانیسمها میباشند. فعالیت میکروارگانیسمها باعث آزادشدن عناصر غذایی از کانیها میشود . - Uroz et al, 2009 - توجه به نقش میکروارگانیسمها بر حلالیت و آزادسازی عناصر غذایی برای مصرف گیاه و نقش مفید آنها در تکامل خاک از یک طرف و استفاده بیش از حد و قیمت بالای کودهای شیمیایی و نیز مسائل زیست محیطی از طرف دیگر اهمیت استفاده از میکروارگانیسمها در کشاورزی را دوچندان نموده است. علیرغم اینکه تحقیقات گستردهای توسط محققان در این زمینه در شرایط مزرعه و آزمایشگاه انجام شده است، نقش باکتری Bacillus cereus در آزادسازی پتاسیم و آهن در کانیهای میکایی به خوبی بررسی نشده است. لذا این تحقیق به منظور مقایسه دو کانی موسکویت و فلوگوپیت در مقدار پتاسیم و آهن آزادشده تحت تیمار سویههای باکتری در شرایط آزمایشگاهی انجام شد.
مواد و روشها به منظور بررسی تأثیر دو سویه باکتری Bacillus cereus بر رهاسازی پتاسیم و آهن از میکاها، پژوهشی در شرایط آزمایشگاهی به مدت 64 روز انجام شد. در این پژوهش از آزمایش فاکتوریل در قالب طرحکاملاً تصادفی با سه تکرار استفاده شد. تیمارهای آزمایش شامل دو نوع کانی میکایی - فلوگوپیت و موسکویت - ، دو سویه باکتری - PTCC 1247 و - PTCC 1665 و شاهد - فاقد باکتری - بود.
از کانیهای میکائی که از معادن همدان قبلاً تهیه و تست شده بود - Norouzi & Khademi, 2010 - در این پژوهش استفاده شد - جدول . - 1 کانیها را از الک 140 مش عبور داده و برای حذف پتاسیم تبادلی و آلودگیهای لبه کانی، سطوح تبادلی کانیها با کلسیم اشباع شد.
سیزدهمین کنگره علوم خاک ایران بیولوژی و بیوتکنولوژی خاک
به لولههای 100 میلیلیتری مقدار 1/25 گرم از کانیها منتقل شد. سپس 25 میلیلیتر از محیط کشت 0/5 - گرم بر لیتر سدیم دیهیدروژن فسفات، 1 گرم بر لیتر آمونیوم سولفات، 0/2 گرم بر لیتر سدیم کلراید و 20 گرم بر لیتر گلوکز - به لولههای حاوی کانیها اضافه شد . - Styriakova et al, 2004 - سپس از مایه تلقیح به مقدار 1/25 میلیلیتر به تیمارهای مورد نظر اضافه شد. سپس هر پنج روز یکبار pH نمونهها به وسیله سود بر روی 7 تنظیم شد. میزان پتاسیم و آهن عصارهها به ترتیب با دستگاههای شعلهسنج و جذباتمی اندازهگیری شد.
نتایج و بحث تغییرات pH
دامنه تغییرات pH در نمونههای شاهد بین 6 تا 7 و در نمونههای تلقیح شده با سویههای باکتری بین 5 تا 7 متغیر بود. Bacillus cereus در شرایط هوازی با تولید پلیساکاریدهای خارج سلولی سبب کاهش تدریجی pH میشود و در شرایط میکروآئروفیلیک1 و بیهوازی اسیدهای آلی تولید و pH را به شدت کاهش میدهد . - Styriakova et al, 2004 - کاهش pH نمونههای تلقیح شده ناشی از مواد تولید شده توسط سویههای باکتری و گلوکز موجود در محلول و در نمونههای شاهد ناشی از گلوکز بوده است.
تاثیر نوع کانی میکایی در میزان پتاسیم آزادشده توسط سویههای باکتری
مقدار پتاسیم آزادشده از کانیهای میکایی، تحت تاثیر سویههای باکتری در - شکل - 1 نشان داده شده است. بین دو سویه باکتری، بیشترین مقدار پتاسیم آزاد شده از کانیهای موسکویت و فلوگوپیت به ترتیب متعلق به سویه-های PTCC1665 و PTCC 1247 میباشد. هر دو سویه باکتری، بیشترین مقدار پتاسیم را از کانی موسکویت آزاد کردند و در سطح 5 درصد تفاوت معنیداری با تیمارهای شاهد نشان دادند. این مطالعه آزادسازی بیشتر پتاسیم از موسکویت را نسبت به فلوگوپیت نشان داد که احتمالا نواقص ساختمانی و یا نوع موسکویت استفاده شده در این تحقیق باعث شده پتاسیم بیشتری آزاد نماید. مرتلند و همکاران گزارش دادند که وجود برخی نواقص ساختمانی در میکاها نیز از عوامل تاثیرگذار بر آزادسازی پتاسم از آنها میباشد. بعضی موسکویتها گاهی دارای ناپیوستگی در طول قاعدهای میباشند این صفحات ناپیوسته در ابتدا سرعت آزادسازی عناصر را افزایش میدهند، و با گذشت زمان با کاهش فشار حاصل از خمشدگی، آزادشدن پتاسیم کاهش مییابد
سیزدهمین کنگره علوم خاک ایران بیولوژی و بیوتکنولوژی خاک
شکل -1 میانگین غلظت پتاسیم آزادشده از موسکویت و فلوگوپیت تحت تاثیر سویههای باکتری. میانگینهای دارای حرف مشترک در مورد هر یک از کانیها در سطح 5 درصد از نظر آماری دارای اختلاف معنیدار نمیباشند.
تاثیر نوع کانی میکایی در میزان آهن آزادشده توسط سویههای باکتری
مقدار آهن آزادشده از کانیهای میکایی، تحت تاثیر سویههای باکتری در شکل - 2 - نشان داده شده است. بین دو سویه باکتری بیشترین مقدار آهن آزاد شده از کانی فلوگوپیت تحت تاثیر سویه PTCC 1247 مشاهده شد. برای کانی فلوگوپیت بین تیمار شاهد و سویه PTCC 1665 در مقدار آهن آزاد شده تفاوت معنیداری مشاهده نشد. برای کانی موسکویت بیشترین مقدار آهن تحت تاثیر سویه PTCC 1665 آزاد شد. با توجه به اینکه مقدار آهن موجود در کانی فلوگوپیت بیشتر از موسکویت میباشد - جدول - 1 و فلوگوپیت به عنوان یک میکای تری-اکتاهدرال ساختمان ضعیف تری دارد، آزادسازی آهن آن نسبت به کانی موسکویت بیشتر میباشد.
شکل -2 میانگین غلظت آهن آزادشده از مسکویت و فلوگوپیت تحت تاثیر سویههای باکتری. میانگینهای دارای حرف مشترک در مورد هر یک از کانیها در سطح 5 درصد از نظر آماری دارای اختلاف معنیدار نمیباشند.
نتایج این تحقیق نشان میدهد که باکتری Bacillus cereus نقش بسزای در آزادکردن پتاسیم و آهن از کانی-های میکایی دارد. با بررسی اثر این باکتری در شرایط مزرعه میتوان از این باکتری به عنوان باکتری ارتقا دهنده رشد گیاه استفاده کرد.
