بخشی از مقاله
چکیده
شوری خاک و کمبود منگنز از عمدهترین عوامل محدود کننده رشد و عملکرد درختان پسته در بسیاری از مناطق پستهکاری ایران میباشند. بهمنظور بررسی تاثیر باکتریهای سودوموناس فلوروسنت بر توزیع شکلهای شیمیایی منگنز در ریزوسفر نهالهای پسته، مطالعهای گلخانهای بهصورت فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی با چهار سطح جدایههای سودوموناس فلوروسنت pf0 - ] - شاهد - ، pf1، pf2 و [ pf3 و سه سطح شوری - صفر، 1000 و 2000 میلیگرم کلرید سدیم در کیلوگرم خاک - در سه تکرار انجام شد.
نتایج نشان داد که توزیع منگنز در خاک مورد مطالعه بهصورت باقیمانده< متصل به اکسیدهای آهن و منگنز< کربناتی< آلی< محلول و تبادلی بود. تلقیح با سودوموناسهای فلوروسنت و همچنین اعمال شوری موجب افزایش منگنز تبادلی و محلول، کربناتی و آلی و موجب کاهش منگنز متصل به اکسیدهای آهن و منگنز شد. بهعبارتی تلقیح با جدایههای سودوموناس فلوروسنت فراهمی منگنز در خاک ریزوسفری برای نهالها را افزایش داد.
مقدمه
منگنز یکی از عناصرغذایی کممصرف و ضروری است که برای توسعه همه مراحل گیاه مورد نیاز است. مهمترین نقش منگنز در گیاه شرکت در فرآیند فتوسنتز و تولید اکسیژن است. فراهمی منگنز در خاک بهطور عمده به pH و مقدار مواد آلی بستگی دارد. واکنش گیاهان به کمبود منگنز در بین گونههای مختلف گیاهی متفاوت است. حدود بحرانی منگنز در خاکهای ایران بین 2/9 تا 6/5 با میانگین 4/7 میلیگرم در کیلوگرم خاک است
همچنین حدود بحرانی منگنز در بافتهای گیاهی بین 40 تا 100 میکروگرم در گرم وزن خشک و حد مطلوب آن در اغلب گیاهان زراعی 50 تا 150 میکروگرم در گرم وزن خشک است. عمدهترین عامل غیرفعال شدن منگنز در خاکهای آهکی کربناتکلسیم است. حدود 65 درصد سولفاتمنگنز مصرف شده در این خاکها بهفرم کربناتی تبدیل شده و حدود 18 درصد آن نیز وارد بخش اکسیدی میشود.
بنابراین تبدیل منگنز افزوده شده به خاک بهفرمهای کممحلول ذکر شده، باعث کمتر بودن کارایی منگنز در خاک های آهکی میباشد. گزارش شده است که فراهمی عناصر کم مصرف از جمله منگنز با مواد آلی همبستگی مثبت و با pH خاک همبستگی منفی دارد. همچنین فرآیندهای جذب- واجذب و انحلال- رسوب از مهمترین عوامل کنترل کننده زیست فراهمی منگنز در خاک میباشند
در مطالعات مربوط به سیستم خاک - گیاه، آگاهی از چگونگی توزیع عناصرغذایی بین اجزای مختلف خاک، در شناخت رفتار شیمیایی و برهمکنش آنها با ریشه گیاه در محیط ریزوسفر و در نتیجه فراهمی آنها برای گیاه اهمیت ویژهای دارد. هر عنصر بسته به اینکه با ترکیبات مختلف خاک - کربناتها، اکسیدهای آهن، آلومینیوم و منگنز و ماده آلی - ، سطوح واکنش دهنده و محل پیوندهای داخلی یا خارجی با انرژیهای مختلف پیوند داشته باشد، میتواند شکلهای مختلفی را تشکیل دهد.
تعیین شکلهای مختلف عناصر در خاک در مطالعات مربوط به نگهداری و آزادسازی آنها توسط خاک مورد استفاده قرار می-گیرد. در حال حاضر، تعیین شکلهای شیمیایی عناصر، روشی متداول برای برقراری ارتباط بین جزء قابلجذب یک عنصر در خاک و مقدار آن در گیاه میباشد. تعیین شکلهای مختلف شیمیایی فرآیندی است که در طی آن، فرمهای مختلف فیزیکی و شیمیایی یک عنصر در نمونه شناسایی و تخمین زده میشود
با تعیین شکلهای مختلف عناصر کممصرف میتوان رفتار شیمیایی و چگونگی تبدیل این عناصر به شکلهای مختلف را بررسی کرده و فرمهای قابل-جذب برای گیاه را مشخص نمود.
علاوهبر برهمکنشهای فیزیکوشیمیایی با ترکیبات آلی و غیرآلی خاک، فعالیتهای میکروبی نیز بر فراهمی عناصرغذایی در خاک موثر است. از مهمترین روشهای بیولوژیکی در بهبود فراهمی عناصر در خاک باکتریها میباشند. باکتریهای خاک از طریق فرآیندهای مختلفی مانند جذب زیستی، اکسید و احیا و تشکیل کمپلکس با ترکیبات مختلف مانند سیدروفور بر تحرک عناصر در خاک تاثیر میگذارند
در بین باکتریهای مختلف خاکزی، باکتریهای سودوموناس فلوروسنت به دلیل تولید ترکیبات مختلف محرک رشد گیاه از قبیل اسیدهای آلی، پروتون، اسیدهای معدنی و سیدروفور بیشتر مورد توجه قرار گرفته است.
علاوه بر کمبود منگنز در مناطق پستهکاری ایران، شوری خاک و آب آبیاری نیز نقش مهمی در کاهش رشد و عملکرد درختان پسته دارد. مطالعات اندکی در رابطه با تاثیر باکتریهای محرک رشد گیاه بر فراهمی منگنز در خاکهای شور وجود دارد. از اینرو، هدف از این مطالعه بررسی تاثیر باکتریهای سودوموناس فلوروسنت بر تغییرات شیمیایی و توزیع شکلهای شیمیایی منگنز در ریزوسفر نهالهای پسته در سطوح مختلف شوری میباشد.
مواد و روشها
بهمنظور بررسی تاثیر تلقیح باکتریهای سودوموناس فلوروسنت بر توزیع شکلهای شیمیایی منگنز در ریزوسفر نهالهای پسته تحت تنش شوری، سه جدایه سودوموناس فلوروسنت جدا شده از ریزوسفر درختان پسته با خصوصیات محرک رشدی بالاتر
انتخاب و در آزمایشی گلخانهای بهصورت فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی با سه تکرار به کار گرفته شدند. تیمارها شامل چهار سطح باکتری - شاهد - pf0 - ، pf1، pf2 و - pf3 و سه سطح شوری 0 - ، 1000 و 2000 میلیگرم کلرید سدیم بر کیلوگرم خاک - بود. هر گلدان با 5 کیلوگرم خاک مناسب با شوری کم - EC= 1/07 dS m-1 - پر شده و عناصرغذایی مختلف براساس آزمون خاک و قبل از کشت به گلدانها اضافه شد. ابتدا در هر گلدان 8 عدد بذر جوانهدار شده پسته - رقم بادامی - کشت شده و هر بذر با 1 میلیلیتر سوسپانسیون آماده شده باکتری با جمعیت 108 سلول در میلیلیتر آغشته شد.
پس از جوانهزنی تعداد نهالها در هر گلدان به 5 عدد کاهش داده شده و 4 هفته پس از کشت تیمار شوری در سه نوبت و همراه آب آبیاری به گلدانها اضافه شد. در طول دوره رشد گلدانها با آب مقطر آبیاری شده و پس از 24 هفته نهالها برداشت شد. سپس ریشه نهالها را به آرامی از خاک خارج کرده و پس از چند تکان ملایم، خاک چسبیده به ریشه بهعنوان خاک ریزوسفری در نظر گرفته شد. در نهایت شکلهای شیمیایی منگنز بهصورت تبادلی و محلول، کربناتی، متصل به اکسیدهای آهن و منگنز، آلی و باقیمانده تعیین گردید . - Tessier et al., 1979 - محاسبات آماری و رسم نمودارها نیز با نرمافزارهای SAS و Excel انجام شد.
منگنز محلول و تبادلی
نتایج تجزیه واریانس دادهها نشان داد که اثرات اصلی جدایههای سودوموناس فلوروسنت و شوری بر مقدار منگنز تبادلی و محلول معنیدار شد . - p<0.05 - براساس نتایج بدست آمده، تلقیح با جدایههای pf1، pf2 و pf3 منگنز تبادلی و محلول را بهترتیب 27، 23 و 19 درصد نسبت به شاهد بدون تلقیح افزایش داد - شکل ا- الف - . همچنین اعمال شوری موجب افزایش این فرم منگنز در خاک ریزوسفری شد. بهطوریکه با کاربرد 1000 و 2000 میلیگرم کلرید سدیم در کیکوگرم خاک، منگنز تبادلی و محلول بهترتیب 25 و 29 درصد نسبت به شاهد افزایش یافت - شکل ا- ب - .
شکل -1 مقایسه میانگین اثرات اصلی جدایههای سودوموناس فلوروسنت - الف - و شوری - ب - بر منگنز تبادلی و محلول در ریزوسفر
منگنز کربناتی
براساس نتایج تجزیه واریانس دادهها، اثرات اصلی جدایههای سودوموناس فلوروسنت و شوری بر مقدار منگنز کربناتی معنیدار شد . - p<0.05 - نتایج نشان داد که تلقیح با جدایههای pf1، pf2 و pf3 منگنز کربناتی را بهترتیب 19، 26 و 13 درصد در مقایسه با شاهد بدون تلقیح افزایش داد - شکل -2 الف - . از طرف دیگر با اعمال 1000 و 2000 میلیگرم کلرید سدیم در کیلوگرم خاک، این شکل از منگنز بهترتیب 11 و 22 درصد افزایش نشان داد - شکل -2 ب - .
شکل -2 مقایسه میانگین اثرات اصلی جدایههای سودوموناس فلوروسنت - الف - و شوری - ب - بر منگنز کربناتی در ریزوسفر
منگنز متصل به اکسیدهای آهن و منگنز
نتایج تجزیه واریانس دادهها نشان داد که اثرات اصلی جدایههای سودوموناس فلوروسنت و شوری بر مقدار منگنز متصل به اکسیدهای آهن و منگنز در ریزوسفر نهالهای پسته معنیدار شد . - p<0.05 - براساس نتایج بدست آمده، تلقیح با جدایههای سودوموناس فلوروسنت و همچنین اعمال شوری موجب کاهش منگنز متصل به اکسیدهای آهن و منگنز گردید
