تأثیر تلقیح باکتری حل‌کننده پتاسیم با شیل گلاکونیت‌دار بومی بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم دیم در شرایط مزرعه‌ای

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 مدرس دانشگاه فرهنگیان

2 هیات علمی دانشگاه گرگان

3 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی

4 هیات علمی

چکیده

سابقه و هدف: پتاسیم فراوان‌ترین عنصر غذایی پرنیاز در 15 سانتی‌متری لایه سطحی خاک است. میکاها، فلدسپارهای پتاسیم‌دار و ورمی‌کولیت‌ها سه گروه مهم از کانی‌های پتاسیم‌دار می‌باشند. ریزجانداران خاک نقش مهمی در چرخه طبیعی پتاسیم دارند، در نتیجه آنها می‌توانند به‌عنوان یک فناوری مکمل در بهبود جذب پتاسیم خاک توسط گیاه مورد استفاده قرار گیرند. کانی میکایی گلاکونیت به-عنوان یکی از منابع کودی پتاسیم مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این پژوهش مطالعه تأثیر تلقیح باکتری حل‌کننده پتاسیم با شیل گلاکونیت‌دار بومی بر عملکرد و اجزای عملکرد گندم دیم در شرایط مزرعه‌ای بود.
مواد و روش‌ها: پس از جداسازی و خالص سازی جدایه‌ها، سنجش شاخص‌های محرک رشدی انجام شد. براساس توانمندی حل-کنندگی پتاسیم جدایه مورد نظر برای استفاده در آزمون مزرعه‌ای انتخاب و به کمک آزمون 16S rRNA شناسایی گردید. کانی گلاکونیت از حوالی روستای آق‌تقه در بخش مراوه‌تپه استان گلستان جمع‌آوری و به آزمایشگاه بیولوژی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان انتقال داده شد. پس از خردایش، ذرات‌ شیل گلاکونیت‌دار از الک 60 مش عبور داده شد. مطالعات XRD وXRF برروی کانی گلاکونیت خرد شده انجام گرفت. این پژوهش در قالب طرح کامل تصادفی با نه تیمار شامل: 1- تیمار شاهد 2- تیمار تلقیح باکتری+ گلاکونیت 3- تیمار تلقیح باکتری+ گلاکونیت+ مواد آلی 4- تیمار تلقیح باکتری+ مواد آلی 5- تیمار گلاکونیت+ مواد آلی 6- تیمار گلاکونیت 7– تیمار کود سولفات پتاسیم 8 - تیمار باکتری 9 - تیمار مواد آلی، در سه تکرار در سال زراعی 1395-1394در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان برروی گندم رقم کریم در شرایط دیم انجام گرفت. صفات اندازه‌گیری شده مزرعه‌ای شامل عملکرد و اجزای عملکرد گندم بود.
یافته‌ها: آزمایشات مربوط به آنالیز ترکیب شیمیایی کانی گلاکونیت نشان داد که این کانی حاوی اکسید پتاسیم (2/3 درصد)، آهن و سایر عناصر ریزمغذی است که می‌تواند مورد استفاده گیاه واقع شود. براساس نتایج این پژوهش تیمار‌های آزمایشی اثر معنی‌داری (P<0.01) بر عملکرد دانه، عملکرد کاه و کلش و همچنین اجزای عملکرد دانه گندم داشتند. به‌طوری‌که بیشترین مقدار برای تعداد خوشه در متر مربع، تعداد دانه در خوشه، تعداد سنبلچه در خوشه، وزن هزار دانه، عملکرد دانه (5650 کیلوگرم در هکتار) و عملکرد کاه و کلش (9826 کیلوگرم در هکتار) در تیمار ترکیبی گلاکونیت، ماده آلی و باکتری مشاهده شد و کمترین مقدار برای این صفات در تیمار شاهد (3687 کیلوگرم در هکتار) بدست آمد. پس از تیمار ترکیبی گلاکونیت، ماده آلی و باکتری، تیمار‌های ترکیبی دو تایی نیز دارای اجزای عملکرد و عملکرد دانه بالاتری نسبت به تیمار‌های تنهایی خود بودند، همچنین نتایج این آزمایش نشان داد که در تیمار-های ترکیبی میزان جذب پتاسیم در دانه و کاه (67/133 و 27/ 40 کیلوگرم در هکتار) به‌طور معنی‌داری از سایر تیمار‌ها بیشتر بود که این حاکی از آن است که گلاکونیت، ماده آلی و باکتری با اثر هم‌آفزایی که روی یکدیگر گذاشته و باعث افزایش میزان جذب در گندم شدند و بنابراین کانی گلاگونیت توانست در تأمین پتاسیم گیاه مؤثر باشد و باعث افزایش عملکرد گندم شود.
نتیجه‌گیری: تجزیه واریانس و مقایسه میانگین‌ها نشان داد که تیمار ترکیبی مواد آلی- گلاکونیت- باکتری در مقایسه با کود سولفات پتاسیم باعث افزایش معنی‌دار عملکرد در سطح یک درصد نسبت به سایر تیمارها دارد. این بررسی نشان‌دهنده تأثیر قابل توجه باکتری-های حل‌کننده پتاسیم بر شیل گلاکونیت‌دار بومی در تأمین پتاسیم برای گیاه است و کانی گلاکونیت به‌تنهایی و یا همراه با تلقیح باکتریایی و مواد آلی توان آزادسازی پتاسیم را دارا بوده و می‌تواند به‌عنوان کود پتاسه بخشی از نیاز پتاسیمی گیاه را تأمین نماید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of inoculating potassium solubilizing bacteria with indigenous glauconitic shale on the yield and yield of rainfed wheat in field condition

نویسندگان [English]

  • seyed abdolsaheb hossinie 1
  • Reza Ghorbani Nasrabadi 4
چکیده [English]

Background: Potassium is the most abundant macronutrient in 15-cm of soil layer. Micas, K-feldspars and vermiculites are three important groups of minerals containing potassium. Soil microorganism play an important role in the natural cycle of potassium, so potassium solubilizing microorganisms in the soil can be used as an alternative technology for increasing available K for plants. Glauconite micaceous minerals are considered as a source of natural origin non-chemical fertilizers, so they can be a good source of potassium. The aim of this research was to study the effects of inoculation of potassium solubilizing bacteria with indigenous shale containing glauconite on the yield and yield components of wheat in field conditions.
Materials and Methods: After isolation and identification of potassium solubilizing bacteria, and determination of growth indices, molecular identification of isolates was done. Based on the ability to solubilize potassium, the isolate was selected for field experiment and was identified with 16S rRNA test. Glauconite mineral was collected from near the village of Aq-Taqeh Maravetappe in Golestan Province, then transferred to Biology Laboratory of Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources (GAU). It was then powder by hammer and shale containing glauconite particles passing through 60 mesh sieve that the particle size was less than 250 microns were prepared for testing. XRD and XRF studies were conducted on glauconite mineral. This study was conducted as a randomized complete block design with nine treatments consisting: 1- control, 2- inoculation of bacteria+ glauconite, 3- inoculation of bacteria+ glauconite+ organic matter, 4- inoculation of bacteria+ organic matter, 5- glauconite+ organic matter, 6- glauconite, 7- sulphate fertilizer treatment, 8- bacteria treatment, 9- treatment of organic matter, replicated three times during 2015- 2016 in the research farm of GAU on Karim wheat cultivar in rainfed conditions. The measured traits were including yield and yield components of wheat.
Results: Experiments showed that glauconite mineral is containing potassium oxide (3.2%), iron and other micronutrients that can be used by plants. Results showed that treatments had a significant effect (P<0.01) on grain yield, straw yield and yield components of wheat. So that the maximum value for the number of heads per square meter, number of grains per spike, number of spikelets per spike, grain weight, grain yield (5650 kg.ha-1) and straw yield (9826 kg.ha-1) were observed for treatment of glauconite incorporation, organic matter and bacteria and the lowest amount for these traits (3687 kg.ha-1) was in control treatment. After treatment of glauconite incorporation, organic matter and bacteria dual combination treatments has higher yield components and grain yield than their own treatments. The results also showed that in the incorporation treatments, the amount of K uptake in grain and straw (133.67 and 40.27 kg.ha-1) is significantly higher than other treatments and this indicates that glauconite, organic matter and bacteria have a synergistic effect on each other that can increase the amount of uptake in wheat. So, Glauconite mineral can be effective in supplying potassium for plants and can increases wheat yield.
Conclusion: Analysis of variance and means comparison showed that the incorporation treatment of glauconite-organic matter-bacteria compared with potassium sulfate fertilizer significantly increased the yield of wheat. This study showed the significant effect of potassium solubilizing bacteria on native shale containing glauconite in supplying potassium for plants and glauconite mineral alone or in combination with bacterial inoculation and organic matter can release potassium and can be used to provide part of the required potassium of plant as a potassium fertilizer.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Microorganisms
  • Nutrient elements
  • Organic matter
  • Potassium containing minerals
1.Abhilash, P.C., Dubey, R.K., Tripathi, V., Srivastava, P., Verma, J.P., and Singh, H.B. 2013.
Remediation and management of POPs-contaminated soils in a warming climate: challenges
and perspectives. Environmental Science and Pollution Research. 20: 5879-5885.
2.Afzal, A., and Asghari, B. 2008. Rhizobium and phosphate solubilizing bacteria improve the
yield and phosphorus uptake in wheat (Triticum aestivum). Inter. J. Agric. Biol. 10: 58-88.
3.Alexander, D.B., and Zumber, D.A. 1993. Responses by iron-efficient and inefficient oat
cultivars to inoculation with siderophore–producing bacteria in a calcareous soil. J. Inter.
Soc. Soil Sci. 16: 118-124.
4.Alvarez, M.I., Sueldo, R.J., and Barassi, C.A. 2010. Effect of Azospirillum on coleoptiles
growth in durum wheat seedlings under water stress. Cereal Research Communication.
24: 101-107.
5.Amanullah, R., Aziz Kurd, A., Saifullah Khan, T., Ahmed, M., and Khan, J. 2012.
Biofertilizer a possible substitute of fertilizers in production of wheat variety zaardan in
balochiistan substitute in balochistan. Pak. J. Agric. Res. 5: 256-267.
6.Archana, D.S., Nandish, M.S., Savalagi, V.P., and Alagawadi, A.R. 2013. Characterization of
potassium solubilizing bacteria (KSB) from rhizosphere soil. Bioinfolet. 10: 248-257.
7.Bakhshandeh, S., Khormali, F., Dordipour, E., Olamaei, M., and Kehl, M. 2011. Comparing
the weathering of soil and sedimentary palygorskite in the rhizosphere zone. Applied Clay
Science. 54: 235-241.
8.Bennett, P.C., Choi, W.J., and Rogera, J.R. 1998. Microbial destruction of feldspars. Minerals
Management. 8: 149-150.
9.Bidokhti, S.H., Dashtban, A., Coffee, M., and Sanjani, S. 2009. Evaluation of the effect of the
application of some isolates of Pseudomonas bacteria on yiekd and yield components of
wheat in different levels of phosphorus. J. Agric. Ecol. 1: 33-40.
10.Borzouei, A., Kafi, M., Khazaei, H.R., and Mousavi Shalman, M.A. 2011. The effect of
salinity on root traits of both susceptible cultivar and resistant wheat cultivars relationship
with grain yield under greenhouse conditions. J. Sci. Technol. Greenhouse Cul. 8: 2. 95-106.
11.Chakraborty, U., Chakraborty, B., and Basnet, M. 2006. Plant growth promotion
and induction of resistance in Camellia sinensis by Bacillus megaterium. J. Bas. Microbiol.
46: 186-195.
12.Chen, Z., Ma, SH., and Liu, L. 2008. Studies on phosphorus solubilizing activity of a strain
of phosphobacteria isolated from chestnut type Soil in China. Bioresource Technology.
99: 6702-6707.
13.Diaz-Zoritaa, M., and Fernandez-Canigia, M.V. 2008. Field performance of a liquid
formulation of Azospirillum brasilense on dryland wheat productivity. Europ. J. Soil Biol.
45: 1. 3-11.
14.Diep, C.N., and Hieu, T.N. 2013. Phosphate and potassium solubilizing bacteria from
weathered materials of denatured rock mountain, Ha Tien, Kiên Giang province Vietnam.
Amer. J. Life Sci. 1: 3. 88-92.
15.Donate-Correa, J., Leon-Barrios, M., and Perez-Galdona, R. 2004. Screening for plant
growth-promoting Rhizobacteria in chamuechtisus proliferus (tagasaste), a forage tree-shurb
legume endemic to the Canary Island. Plant soil. 266: 261-272.
16.Eftekhari, S.A., Ardakani, M.R., Rejali, F., Paknejad, F., and Hasanabadi, T. 2012.
Phosphorus absorption in barley (Hordeum vulgare L.) under different phosphorus
application rates and co-inoculation of Pseudomonas fluorescence and Azospirillum
lipoferum. Annals of Biological Research. 3: 6. 2694-2702.
17.Fallah, A., Momeni, S., and Shariati, Sh. 2015. The effect of bio-fertilizers and nitrogen on
yield and yield components under greenhouse condition. J. Agric. Engin. 37: 73-86.
18.Friedrich, S., Platonova, N.P., Karavaiko, G.I., Stichel, E., and Glombitza, F. 1991.
Chemical and microbiological soluiblization of silicates. Acta Biotechnologica. 11: 187-196.
19.Glick, B.R. 2001. Bacterial promotion of plant growth. Biotechnology Advances.
19: 135-138.
20.Habibi, M., and Abdulzadh, A. 2014. Evaluation of Potassium Fertilizer take advantage of
sandstone glauconitic as wheat and rapeseed. Archives of Agronomy and Soil Science.
2: 13-21.
21.Jalali, M. 2007. Spatial variability in potassium release among calcareous soils of western
Iran. Geoderma. 140: 42-51.
22.Jeon, J.S., Lee, S.S., Kim, H.Y., Ahn, T.S., and Song, H.G. 2003. Plant growth promoting in
soil by some inoculated microorganism. J. Microbiol. 2: 271-276.
23.Karimi, E., Abdolzadeh, A., Sadeghipour, H.R., and Arash, A. 2011. The potential of
glauconitic sandstone as a potassium fertilizer for olive Plants. Archives of Agronomy and
Soil Science. 1: 1-11.
24.Khan, A.A., Jilani, G., Akhtar, M.S., Saqlan Naqvi, S.M., and Rasheed, M. 2009.
Phosphorus solubilizing bacteria: Occurrence, mechanisms and their role in crop production.
J. Agric. Sci. 1: 1. 48-58.
25.Liu, D., Lian, B., and Dong, H. 2012. Isolation of Paenibacillus sp. and assessment of its
potential for enhancing mineral weathering. Geomicrobiol. J. 29: 5. 413-421.
26.Malakouti, M.J., and Homaye, M. 2005. Fertile soils of arid regions, problems and solutions.
Tarbiat Modarres University, Tehran, 508p.
27.Malekzadeh, E., Alikhani, H.A., Savaghebi Firoozabadi, G.R., and Zarei, M. 2012.
Bioremediation of cadmium-contaminated soil through cultivation of maize inoculated with
plant growth–promoting rhizobacteria. Bioremed. J. 16: 4. 204-211.
28.Maniee, M., Kahrizi, D., and Mohammadi, R. 2009. Genetic variability of some
morphophysiological in durum wheat (Triticum turgidum Var. Durum). Application Science.
9: 1383-1387.
29.Patten, C.L., and Glick, B.R. 2002. Role of pseudomonas putida indole acetic acid in
development of host plant root system. Appl. Environ. Microbiol. Pp: 3795-3801.
30.Rahimzadeh, N., Khormali, F., Olamaee, M., and Amini, A. 2014. Changes of mineralogy of
Glouaconite affected by inoculation of silicate solubilizing bacteria from rhizosphere of
Canola. J. Soil Biol. 2: 32-41.
31.Rajawat, M.V.S., Singh, S., Singh, G., and Saxena, A.K. 2012. Isolation and characterization
of K-solubilizing bacteria isolated from different rhizospheric soil. In: Proceeding of 53rd
annual conference of association of microbiologists of India, 124p.
32.Rezaei, F. 2010. Weathering of minerals in clay and silt fraction of corn rhizosphere. M.Sc.
Thesis. Gorgan University of Agricultural Science and Natural Resources.
33.Sheng, X.F., Zhao, F., He, L.Y., Qiu, G., and Chen, L. 2008. Isolation and characterization
of silicate mineral solubilizing Bacillus globisporus Q12 from the surfacees of weathered
feldspar. Can. J. Microbiol. 54: 1064-1068.
34.Soltani, A., Torabi, B., Ghaleshi, S., and Zeinali, E. 2010. Analysis yield constraints with
comparative performance analysis (CPA) method in Gorgan. Research Report 89-3-265.
Gorgan University of Agricultural Science and Natural Resources, Iran.
35.Stefano, M., Leonard, M., Rimi, L.F., and Ziliotto, U. 2013. Phosphorus and potassium
fertilizer effects on alfalfa and soil in a non-limited soil. Agron. J. l05: 1613-1618.
36.Sugumaran, P., and Janarthanam, B. 2007. Solubilization of potassium containing minerals
by bacteria and their effect on plant growth. World J. Agric. Sci. 3: 350-355.
37.Tifac. 2001. Techno market survey on technologies for agricultural applications of
glauconite, a potash mineral, 242p.
38.Tifac. 2009. Technologies for agricultural applications of glauconite a potash mineral.
39.Tri Candra, S., and Laily, M. 2016. Solubilization of potassium containing mineral by
microorganisms from sugarcane rhizosphere. Agriculture and Agricultural Science Procedia.
9: 108-117.
40.Wakeel, A., Gul, M., and Sanaullah, M. 2013. Potassium dynamics in three alluvial soils
differing in clay contents. Emir. J. Food Agric. 25: 39-44.
41.Weber, J., Karczewska, A., Drozd, J., Licznar, M., Licznar, S., Jamroz, E., and Kocowicz, A.
2007. Agricultural and ecological aspects of a sandy soil as affected by the application of
municipal solid waste composts. Soil Biology and Biochemistry. 39: 1294-1302.
42.Zabihi, H., Savaghebi, G., Khavazi, K., Ganjali, A., and Miransari, M. 2011. Pseudomonas
bacteria and phosphorous fertilization, affecting wheat (Triticum aestivum L.) yield and P
uptake under greenhouse and field conditions. Acta Physiologiae Plantarum. 33: 145-152.
43.Zaller, J.G. 2007. Vermicompost as a substitute for peat in potting media: Effects on
germination, biomass allocation, yields and fruit quality of three tomato varieties. Scientia
Horticulturae. 112: 191-199.
44.Zhang, C., and Kong, F. 2014. Isolation and identification of potassium-solubilizing bacteria
from tobacco rhizospheric soil and their effect on tobacco plants. Applied Soil Ecology.
82: 18-25.