بررسی تأثیر مصرف تیمارهای زیستی فسفاتی، نیتروژنی و روی بر خصوصیات ظاهری رشد وگره‌زایی در دو رقم لوبیا (Phaseolus vulgaris L.)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

عضو هیأت علمی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی شهرکرد

چکیده

سابقه و هدف: لوبیا یکی از حبوبات تثبیت کننده نیتروژن می‌باشد. اثرات ساده و متقابل میکروارگانیسم‌ها بخصوص قارچ‌های میکوریزی، ریزجانداران حل‌کننده فسفات و روی و باکتری‌های ریزوبیومی می‌تواند نقش بسیار مؤثری بر جذب عناصرغذائی، ارتفاع گیاه، تعداد شاخه، جوانه‌زنی، رشد گیاه، گره‌بندی، تثبیت زیستی نیتروژن، کلونیزاسیون ریشه و عملکرد گیاهان مختلف داشته باشد. این مطالعه با هدف بررسی تأثیر مصرف تیمارهای زیستی فسفاتی، نیتروژنی و روی بر خصوصیات ظاهری رشد،‌ گره‌زایی، تثبیت زیستی نیتروژن و کلونیزاسیون ریشه‌ای در دو رقم لوبیا چیتی انجام شد.
مواد و روش‌ها: این آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح آماری کاملاً تصادفی با سه تکراراجرا شد. تیمارهای این آزمایش شامل دو رقم لوبیا چیتی (تلاش و صدری)، چهار سطح فسفر (P0: شاهد،P1: مصرف سوپر‌فسفات تریپل براساس آزمون خاک، P2: مصرف کود زیستی فسفاتی (شامل مایه تلقیح حاوی باکتری حل کننده فسفات از جنسAzotobacter chroococcum strain 5 و مخلوط قارچ‌های میکوریزی از جنس Clariodeoglumus etunicatum ، Rhizophagus intraradices و Funneliformiss mosseae) و سوپر فسفات تریپل به میزان 50 درصد توصیه بر اساس آزمون خاک و P3: کود زیستی فسفاتی)، سه سطح نیتروژن (N0: شاهد، :N1مصرف کود اوره و :N2مصرف مایه تلقیح ریزوبیومی( Rhizobium legominosarium bv. phaseoli strain 133-136-111)) و سه سطح روی (Zn0: شاهد، Zn1: مصرف 50 کیلوگرم در هکتار سولفات روی و Zn2: کود زیستی روی حاوی باکتری‌هایی از جنس Pseudomonas aeuroginosa strain MPFM و fluorescens strain 187 Pseudomonas) بود. صفات اندازه‌گیری شده شامل خصوصیات ظاهری رشد، گره‌زایی، تعداد گره، تثبیت زیستی نیتروژن و کلونیزاسیون ریشه بود.
یافته‌ها: نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد اثر رقم، تیمار فسفری، نیتروژنی و روی بر صفات مورد مطالعه معنی‌دار شد. بیشترین مقادیر این صفات از رقم صدری، تیمارهای زیستی P2، P3، N2 و Zn2 بدست آمد. در بین اثرات متقایل دو گانه بیشترین صفات مطالعه شده از تیمارهای ترکیبی P2Zn2، P2N2 و N2Zn2 حاصل شد. مایه‌زنی همزمان لوبیا با ترکیب قارچ میکوریزی و باکتری Azotobacter ، Rhizobium legominosarium و Pseudomonas به طور معنی‌داری وزن تر گیاه و تعداد گره در بوته را افزایش داد. تأثیر اثرات متقابل سه‌گانه تنها بر وزن تر و تعداد گره معنی‌دار شد. حداکثر مقدار وزن تر گیاه (3/45 گرم در گلدان) از تیمار ترکیبی P2N2Zn1 و حداکثر تعداد گره در بوته (28 عدد) از تیمار P3N2Zn2 حاصل شد. با وجود معنی‌دار نشدن اثرات متقابل تیمارهای سه‌گانه حداکثر درجه بندی گره، درصد کلونیزاسیون ریشه و تثبیت زیستی نیتروژن به‌ترتیب به‌میزان 16/4، 9/44 درصد و 4/64 کیلوگرم در هکتار از تیمار P3N2Zn2 حاصل شد. همچنین بیشترین میزان وزن خشک گیاه، تعداد بوته جوانه زده شده و سرعت سبز شدن به‌ترتیب به میزان 5/22 گرم در گلدان، 3/4 بوته در گلدان و 54/0 بوته در روز از از تیمارهای ترکیبی P2N2Zn2 و P2N2Zn3 بدست آمد.
نتیجه‌گیری: حداکثر صفات بررسی شده از تیمارهای زیستی P2، P3، N2 و Zn2 حاصل شد که نشان‌دهنده نقش مؤثر قارچ‌های میکوریزی، باکتری‌های حل‌کننده فسفات، روی و تثبیت‌کننده نیتروژن در افزایش خصوصیات ظاهری رشد، وزن تر و خشک گیاه، گره‌زایی، کلونیزاسیون ریشه، تثبیت زیستی نیتروژن و کاهش مصرف کودهای فسفره و نیتروژنه می‌باشد. با مصرف تیمارهای تلفیقی دو گانه و سه‌گانه تیمارهای زیستی فسفاتی، نیتروژنی و روی صفات بررسی شده افزایش یافت. جهت افزایش خصوصیات ظاهری رشد، گره‌زایی و دیگرصفات بررسی شده در این آزمایش مصرف تلفیقی تیمارهای زیستی فسفاتی، نیتروژنی و روی (تیمار P2N2Zn2) توصیه می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Phosphate, Nitrogen and Zinc biological treatments on growth morphological characteristics and nodulation in two cultivars of bean (Phaseolus vulgaris L.)

نویسنده [English]

  • Mahmoud Mohammadi
چکیده [English]

Abstract

Background and objectives: Bean (Phaseolus vulgaris L.) is one of the Biological Nitrogen Fixation (BNF) in pulse crops. The simple and interaction effects between microorganisms, especially fungi, phosphate and Zinc (Zn) solubilizing microorganisms and Rhizobium bacteria can have very effective impacts on nutrient uptake, plant height, branch number, germination, plant growth, nodulation, BNF, colonization and yield in different plants.This study was done to evaluate the effect of Phosphate, Nitrogen (N), and Zn bio-fertilizers on growth morphological characteristics, nodulation, BNF and root colonization in two cultivars of bean.

Materials and methods: This experiment was carried out as a factorial in a randomized complete design (RCD) with three replications. The research treatments consisted of two cultivars of Pinto bean (Talash and Sadri), four levels of Phosphurus (P) (P0: Control, P1: Use of triple super phosphate (TSP) fertilizer on the basis of soil test, P2: 50 percentage of TSP recommendation and phosphate bio-fertilizer that consist of of inoculum of Funneliformiss mosseae, Rhizophagus intraradices and Clariodeoglumus etunicatum with Azotobacter bacteria , and P3: Use of P bio-fertilizer), three levels of N (N0: Control, N1: Use of urea, and N2: Use of biological Nitrogen that consist of Rhizobium legominosarium bv. phaseoli strain 133-136-111 inoculation), and Zn (Zn0: Control, Zn1: 50 kg ha-1ZnSO4, and Zn2: Use of biological Zn consist of Pseudomonas aeuroginosa strain MPFM and Pseudomonas fluorescens strain 187 inoculum). Grain inoculation was done in shadow and after drying, inoculated grains were immediately cultivated. The measured properties consist of morphological growth characteristics, nodulation, nodule number and root colonization.

Results: The results of experiment indicated that the effect of cultivar, P, N and Zn treatments was significant on studied parameters. The maximum of these parameters was obtained from Sadri cultivar, P2, P3, N2 and Zn2 bio treatments. The highest of studied parameters was obtained from P2Zn2, P2N2 and N2Zn2 treatments among the dual interaction effects. The concurrent inoculation of bean with mixture of mycorhizae + Azetobacter + R. leguminosarum + Pseudomonas significantly increased plant wet weight and nodule number. The triple interaction effect was significance on plant wet weight and nodule numbere only. The maximum amount of plant wet weight (45.3 gram per pot) and nodule number per shrub (28 nodules) were obtained from P2N2Zn1 and P3N2Zn2 treatments respectively. Despite the lack of significance difference interactions between triplicate treatments, the maximum amount of nodule grade, colonization percentage and BNF, 16.4, 44.9 perceent and 64.4 Kg ha-1 respectively were obtained from P3N2Zn2 treatment. Also, the highest amount of plant dry weight, the number of germinated shrub and emergency speed, 22.5 g pot-1, 4.3 shrub pot-1 and 0.54 shrub day-1 respectively were obtained from the combined treatments of P2N2Zn2 and P2N2Zn3.

Conclusion: The maximum of studied parameters was obtained from P2, P3, N2 and Zn2 which represents the effective role of mycorrhizae fungi, phosphate and Zn solubilizing bacteria in increasing growth morphological properties, wet and dry weight, nodulation, colonization, BNF and reduction of P and N fertilizers. The studird parameters were increased with ombined using of double and triple of phosphate, nitrogen and zinc biotreatments. The combined use of phosphate, nitrogen and zinc, P2N2Zn2 treatment, is recommended to increase the morphological growth characteristics, nodulation and other studied parameters in this experiment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Colonization
  • Dry weight
  • growth velocity
  • mycorrhiza
  • nodule
1.Abdel-Fattah, G.M., Migaher, F.F., and
Ibrahim, A.H. 2002. Interactive effects of
endomycorryhizal fungus Glomus etunicatum
and phosphorus fertilization on growth
and metabolic activities of broad bean
plants under drought stress conditions.
Pakis. J. Biol. Sci. 5: 835-841.
2.Abolfazli, B., Alikhani, H.A., and Rejali,
F. 2016. Evaluating synergistic effects
of arbuscular mycorrhizal fungi on
symbiotic nitrogen fixation in lentil plant
under water stress conditions. Iran J. Soil
Biol. 4: 20. 123-134. (In Persian)
3.Al-Karaki, G.N., and Clark, R.B. 1998.
Growth, mineral acquisition and water
use by mycorrhizal wheat grown under
water stress. Plant Nut. 21: 263-276.
4.Barbara, B., and Robson, A. 1994. 65 Zn
uptake in subterranean clover (Trifolium
subterraneum L.) by three vesiculararbuscular
mycorrhizal fungi in a
root-free sandy soil. Soil Biol. Biochem.
26: 9. 1117-1124.
5.Beck, D.P., Materon, L.A., and Afandi,
F. 1993. Practical Rhizobium-Legume
Technology ManualmTechical Manual
No. 19. ISBN 92-9127-001-6.l ICARDA,
Aleppo, Syria. 54p.
6.Behl, R.K., Narula, N., Vasudeva,
M. Sato, A., Shinano, T., and Osaki,
M. 2006. Harnessing wheat genotype ×
Azotobacter strain interactions for
sustainable wheat production in semi-arid
tropics. Tropics. 15: 123-133.
7.Chikowo, R., Mapfuno, P., Nyamugafata,
P., and Giller, K.E. 2004. Maize
productivity and mineral N dynamics
following different soil fertility
management practices on a depleted
sandy soil in Zimbabwe. Agric. Ecol.
Environ. 102: 119-131.
8.Corbin, E.J., Brockwell, J., and Gault,
R.R. 1977. Nodulation studies on
chickpea (Cicer arietinum). Aust. J. Exp.
Agric. Ani Husb. 17: 126-134.
9.Geneva, M., Zehirov, G., Djonova, E.,
Kaloyanova, N., Georgiev, G., and
Stancheva, I. 2006. The effect of
inoculation of pea plants with
mycorrhizal fungi and Rhizobium on
nitrogen and phosphorus assimilation.
Plant Soil Environ. 52: 435-440.
10.Gracia de Salamone, I.E.G. 2000. Direct
beneficial effects of cytokinin producing
rhizobacteria onplant growth. Ph.D.
Thesis, University of Saskatchewan,
Saskatoon, SK, Canada.
11.Gull, F.Y., Hafeez, I., Saleem, M., and
Malik, K.A. 2004. Phosphorus uptake
and growth promotion of chickpea by coinoculation
of mineral phosphate
solubilizing bacteria and mixed rhizobial
culture. Aust. J. Exp. Agric. 44: 623-628.
12.Hamidi, A., Chogan, R., Asgharzade,
A., Dehghan-Shar, M., Ghalavand, A.,
and Malakouti, M.J. 2009. Effect of
Application of Plant Growth Promoting
Rhizobacteria on Seedling Emergence
and Establishment and Grain Yield of
Late MaturityMaiz (Zea mays L.)
Hybrids in Field Conditions. Iran J. Seed
Plant Prod. 25: 2. 183-207. (In Persian)
13.Khan, A.A., Jilani, G., Akhtar,
M.S., Naqvi, S.M.S., and Rasheed, M.
2009. Phosphorus solubilizing bacteria:
occurrence, mechanisms and their role
in crop production. Agric. Biol. Sci.
1: 48-58.
14.Khan, M.S., and Zaidi, A. 2007.
Synergistic effects of the inoculation
with plant growth promoting
rhizobacteria and an Arbuscular
mycorrhizal fungus on the performance
of wheat. Agric. For. 31: 355-362.
15.Kloepper, J.W., Zablotowicz, R.M.,
Tipping, E.M., and Lifshitz, R.
1991. Plantgrowth promoting mediated
by bacterial rhizosphere colonizers.
P 315-326. In: The rhizosphere and
plant growth., D.L. Keister and P.B.
Cregan, (Eds), Kluwer Academic
Publishers, Netherlands.
16.Kouas, S., Alakama, N., Abdelly, C.,
and Drevon, J.J. 2008. Proton release by
nodulated roots varies among common
bean genotypes (Phaseolus Vulgaris)
under phosphorus deficiency. Plant
Nutr. 171: 242-478.
17.Marschner, H., and Dell, B. 1994. Nutrient
uptake in mycorrhizal symbiosis. Plant
and Soil. 159: 89-102.
18.Mortimer, P.E., Pe´rez-Ferna´ndez,
M.A., and Valentine, A.J. 2008.
The role of arbuscular mycorrhizal
colonization in the carbon and nutrient
economy of the tripartite symbiosis with
nodulated Phaseolus vulgaris. Soil Biol.
Biochem. 40: 1019-1027.
19.Nazeri, P., Kashani, A., Khavazi, K.,
Ardakani, M., and Mirakhondi, M.
2012. Effect of Use Microbial Zinc
Granulated Phosphorous Bio fertilizer
on Growth Indices of Bean. Iran J. Agro.
Plant Breed. 8: 111-126. (In Persian)
20.Olivera, M., Tejera, N., Iribarne, C.,
Ocana, A., and Lluch, C. 2004. Growth,
nitrogen fixation and ammonium
assimilation in common bean (Phaseolus
vulgaris): effect of phosphorous. Physic.
Plant. 121: 498-505.
21.Persello-Cartieaux, F., Nussaume, L.,
and Robaglia, C. 2003. Tales from
the underground: molecular plantrhizobacteria
interactions. Plan Cell
Environ. 26: 189-199.
22.Philips, J.M., and Haymay, D.S.
1970. Methods for studying vesicular
arbuscular mycorrhizal root colonization
and related root physical properties.
In: J.R. Norris, D.J. Read, and A.K.
Varma, (eds), Methods in Microbiology,
Volume 24, Academic Press. USA.
23.Rudresh, D.L., Shivaprakash, M.K., and
Prasad, R.D. 2005. Effect of combined
application of rhizobium, phosphate
solubilizing bacterium and Trichoderma
spp. On growth, nutrient uptake and
yield of chickpea (Ciceraritenium L.).
Appl. Soil Ecol. 28: 139-146.
24.Sarathambalm, C., Thangaraju, M.,
Paulraj, C., and Gomathy, M. 2010.
Assessing the Zinc solubilization ability
of Gluconacetobacterdiazotrophicus in
maize rhizosphere using 65labelled
Zn compounds. Ind. J. Microbiol.
50: 1. 103-109.
25.Scheublin, T.R., and Heijden, G.A.
2006. Arbuscular mycorrhizal fungi
colonize nonfixing root nodules of
several legume species. New Phytol.
172: 732-738.
26.Smith, S.E., and Read, D.J. 2008.
Mycorrhizal Symbiosis, third ed.
Academic Press, London. UK. 815p.
27.Son, T.T.N. Diep, C.N., and Giang,
T.T.M. 2006. Effect of bradyrhizobia
and phosphate solubilizing bacteria
application on Soybean in rotational
system in the Mekong delta. Omonrice.
14: 48-57.
28.Subramanian, K.S., Bharathi, C., and
Jegan, R.A. 2008. Response of maize to
mycorrhizal colonization at varying
levels of zinc and phosphorous. Biol.
Fert. Soil. 45: 133-144.
29.Tajini, F., Trabelsi, M., and Drevon,
J.J. 2011. Combined inoculation with
Glomus intraradices and Rhizobium
tropici CIAT899 increases phosphorus
use efficiency for symbiotic nitrogen
fixation in common bean (Phaseolus
vulgaris L.). Symbi. 53: 123-129.
30.Valentine, A.J., and Kleinert, A. 2006.
Respiratory metabolism of root-zone
CO2 in mycorrhizal plants with NH4
+
and NO3
- nutrition. Symbi. 41: 119-126.
31.Vessey, J.K. 2003. Plant growth
promoting rhizobacteria as biofertilizers.
Plant and Soil. 255: 571-586.
32.Wang, X., Pan, Q., Chen, F., Yan, X., and
Liao, H. 2011. Effects of co-inoculation
with arbuscular mycorrhizal fungi and
rhizobia on soybean growth as related to
root architecture and availability of N and
P. Mycor. 21: 173-181.
33.Wasule, D.L., Wadylkar, S.R., and
Buldo, A.N. 2002. Effect of phosphate
solubilizing bacteria on role of
Rhizobium on nodulation by soybean.
Proceeeding of the 15th meeting on
microbial phosphate solubilization.
Salamanca University. 16-19 July,
Salamanca, Spain.
34.Werner, D. 2005. Production and
biological nitrogen fixation of tropical
legumes. P 1-13. In: D. Werner and
W.E. Newton, (eds). Nitrogen fixation
in agriculture, forestry, ecology, and the
environment. Springer, the Netherlands.
35.Zahir, A.Z., Arshad, M., and
Frankenberger, W.F. 2004. Plant growth
promoting rhizobacteria: applications
and perspectives in agriculture. Adv.
Agro. 81: 97-168.
36.Zaidi, A., Khan, M.S., and Amil, M.
2003. Interactive effect of rhizotrophic
microorganisms on yield and nutrient
uptake of chickpea (Cicer arietinum L.).
Euro. J. Agro. 19: 15-21.