اثر فیلترکیک، بیوچار و باکتری های محرک رشد به عنوان کودهای آلی و زیستی بر برخی شاخص های کیفی خاک و رشد گندم

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسیارشد گروه علوم خاک، دانشگاه شهید چمران اهواز

2 استاد گروه علوم خاک، دانشگاه شهید چمران اهواز

3 استادیار گروه علوم خاک، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

سابقه و هدف: با توجه به اثرات نامطلوب کاربرد کود‌های شیمیایی در دراز مدت و نیز کمبود مواد آلی در خاک‌های ایران، استفاده از کود‌های آلی اجتناب ناپذیر می باشد. بسیاری از بقایای گیاهی از جمله ضایعات نیشکر را می‌توان به بیوچار تبدیل کرد و به عنوان کود آلی در خاک استفاده نمود. همچنین فیلترکیک از محصولات جانبی تصفیه شکر است که به عنوان ماده آلی قابل استفاده می‌باشد. بنابراین پژوهش حاضر با هدف بررسی تاثیر کود‌های آلی بر برخی خصوصیات خاک و عملکرد گندم و بررسی بهترین ترکیب کود‌های آلی و باکتری‌های محرک بر رشد گندم انجام شد.
مواد و روش‌ها: این تحقیق در گلخانه در قالب طرح کاملاً تصادفی با آرایش فاکتوریل انجام شد. فاکتور‌های آزمایش شامل کود آلی در پنج سطح شاهد (Control)، فیلترکیک 20 تن در هکتار(F20)، فیلترکیک 40 تن در هکتار(F40)، بیوچار 36 تن در هکتار(B36)، بیوچار 72 تن در هکتار(B72) و باکتری در سه سطح (شاهد، Cloacae Enterobacter وPaenibacillus Lactis) صورت گرفت. پس از اعمال تیمار‌ها در گلدان‌های 5 کیلوگرمی، تعداد 10 بذر گندم رقم چمران در هر گلدان کشت شد. پس از پر شدن دانه، برداشت گیاه صورت گرفت و پس از شست و شو خشک گردید و وزن خشک دانه و غلظت فسفر در آن اندازه‌گیری شد. خصوصیات شیمیایی و بیولوژیکی خاک نیز شامل تنفس پایه و برانگیخته ،کربن آلی خاک، کربن زیتوده میکروبی، کربن قابل اکسید شدن با پرمنگنات، کربن محلول در آب سرد و داغ، EC ، pH و فسفر اولسن اندازه‌گیری شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد مایه‌زنی باکتری سبب کاهش مقدار هدایت الکتریکی و پ.هاش خاک نسبت به تیمار‌های بدون باکتری شده است بیشترین مقادیر تنفس پایه (0/75 میلی گرم بر کیلوگرم بر روز) ، فسفر خاک (7/35 میلی‌گرم بر کیلوگرم) و کربن آلی (13/1 درصد) در تیمار 40 تن در هکتار فیلترکیک مایه زنی‌شده با باکتری باسیلوس دیده شد که نسبت به تیمار شاهد افزایش قابل ملاحظه‌ای (به ترتیب 1/73 ، 108 و 118 درصد) داشته‌اند. بیشترین مقدار کربن زیتوده میکروبی (2/78 میلی‌گرم بر کیلوگرم) را تیمار 40 تن در هکتار فیلترکیک مایه‌زنی شده با باکتری انتروباکتر داشت که نسبت به تیمار شاهد بیش از دو برابر افزایش نشان داد. همچنین بیشترین مقدار کربن محلول در آب سرد (2707 میلی‌گرم در کیلوگرم)، کربن محلول در آب داغ (3596 میلی‌گرم در کیلوگرم) و کربن قابل اکسید شدن با پرمنگنات (173 میلی‌گرم در کیلوگرم) مربوط به تیمار 72 تن در هکتار بیوچار مایه‌زنی شده با باکتری انتروباکتر بود که به ترتیب 3/39، 263 و 0/70 درصد نسبت به تیمار شاهد افزایش داشتند. و بیشترین مقدار وزن خشک دانه (23/5 گرم در گلدان) و غلظت فسفر دانه (04/1 درصد) مربوط به تیمار 40 تن در هکتار فیلترکیک مایه‌زنی شده با باکتری باسیلوس بود که به ترتیب 6/44 و 5/43 درصد نسبت به شاهد افزایش داشته است.
نتیجه‌گیری: ویژگی‌های اندازه‌گیری شده به ویژه وزن خشک و عملکرد گیاه بیانگر عملکرد بهتر فیلترکیک نسبت به بیوچار می‌باشد. با وجود اینکه بیوچار در مقادیر وزنی بیشتری به کار برده شد، اما کاربرد فیلترکیک در افزایش فسفر اولسن خاک و کربن آلی خاک موثرتر بوده و برای بهبود شاخص‌های کیفی خاک توصیه می‌شود. همچنین نتایج نشان می‌دهد که باکتری باسیلوس عملکرد بهتری نسبت به باکتری انتروباکتر از خود نشان داده است و جمع نتایج تیمار 40 تن در هکتار فیلترکیک و مایه‌زنی با باکتری باسیلوس را توصیه می‌‌نماید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effects of application of filter cake, biochar and PGPR bacteria as organic- and bio-fertilizers on some soil quality indices and wheat growth

نویسندگان [English]

  • Sahereh Motileji 1
  • Ahmad Landi 2
  • Roya Zalaghi 3
1 Soil Science Department, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of ahvaz
2 Soil Science Department, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of ahvaz
3 Soil Science Department, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of ahvaz
چکیده [English]

Background and Objectives: Due to the undesirable effects of using long-term chemical fertilizers and the defection of organic matter in Iranian soils, it is necessary to use of organic fertilizers. Many of the plant remains, including sugar cane, can be transformed into biochars and used as organic fertilizers in the soil. Also, the filter cake is a component of the purification products of sugar that can be used as organic material. Therefore, the present study was conducted with the aim of investigate the effect of organic- and bio-fertilizers on some soil characteristics and wheat yield and to investigate the best combination of organic fertilizers and stimulating bacteria on wheat growth.

Materials and Methods: This research was done in greenhouse in a completely randomized design with factorial arrangement. Factors including organic fertilizer (control, filter cake as 20 (F20) and 40 ton ha-1 (F40), and biochar as 36 (B36) and 72 ton ha-1(B72)) and bacteria (control, Enterobacter Cloacae and Paenibacillus Lactis). Five kg pots were prepared and 10 grains of Chamran variety were cultivated. Harvest was carried out after grain filling and some soil properties such as basal and substrate-induced respirations (BR and SIR respectively), soil organic carbon (SOC), microbial biomass carbon (MBC), permanganate oxidable carbon (POC), cold and hot water soluble carbon (CWC and HWC), Olsen phosphorus and also the dry biomass of the plant grains and the amount of P of them were measured.

Results: The results showed that bacterial inoculation reduced the amount of electrical conductivity and pH in compared to non-inoculated treatments. The highest amount of BR (75.0 mg kg-1day-1), Olsen phosphorus (35.7 mg kg-1), and SOC (1.13%) were observed in the treatment of F40 inoculated with Bacillus and the highest amount of MBC (78.1 mg kg-1) was observed in soil treated with F40 inoculated with Enterobacter. Also, the highest amount of CWC (2706 mg kg-1), HWC (3596 mg kg-1) and POC (173 mg kg-1) were related to the treatment of B72 inoculated with Entrobacter. The highest amount of dry weight (5.23 g pot-1) and seed phosphorous amount (1.04 %) were related to F40 inoculated with Bacillus.

Conclusion: However biochar was applied to soil in higher weight; but, regarding with plant dry weight, soil olsen phosphorus and SOC, filter cake was more efficient and more proper to improve soil quality indices. Also, the results show that Bacillus had better effects than Enterobacter and it is recommendable to use the F40 as organic fertilizer and inoculation the soil with Bacillus for better growth of wheat.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Organic fertilizer
  • Bacillus
  • Enterobacter
  • Biological Properties
  • Plant

مراجع

 1.Abdollahi, L. 2005. Effect of increasing bagasse and filter cake as organic carbon, soil nutrient content, soil characteristics and sugar beet yield. Master thesis for Soil Science. Shahid Chamran University of Ahwaz. (In Persian)
2.Anderson, T.H., and Domsch, K.H. 1990. Application of eco-physiological quotients (qCO2 and qD) on microbial biomasses from soils of different cropping histories. Soil Biology and Biochemistry. 22: 2. 251-255.
3.Ashrafuzzaman, M., Akhtar, H.F., Razi, M.I., Anamul, M.D.H., Zahurul, M.I., Shahidullah, S.M., and Sariah, M. 2009. Efficiency of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) for the enhancement of rice growth. Afric. J. Biotechnol.
8: 7. 1247-1252. (In Persian)
4.Bizhanpour, H., Bahadori, F., Makvandi, M.A., and Ansari, M.S. 2010. Effect of Cake filter and Bagas on growth and yield of Sugarcane. National Conference on Water, Soil, Plant and Agricultural Mechanization, Islamic Azad University of Dezful. (In Persian)
5.Brookes, P.C., Heijnen, C.E., McGrath, S.P., and Vance, E.D. 1986. Soil microbial biomass estimates in soils contaminated with metals. Soil Biology and Biochemistry. 18: 4. 383-388.
6.Chantigny, M.H., Angers, D.A., Prévost, D., Simard, R.R., and Chalifour, F.P. 1999. Dynamics of soluble organic C and C mineralization in cultivated soils with varying N fertilization. Soil Biology and Biochemistry. 31: 4. 543-550.
7.Cui, L., Yan, J., Yang, Y., Li, L., Quan, G., Ding, C., Chen, T., Fu, Q., and Chang, A. 2013. Biochar for heavy metals in soil. Bioresources. 8: 5536-5548.
8.Culman, S.W., Snapp, S.S., Freeman, M.A., Schipanski. M.E., Beniston, J., Lal, R., Drinkwater, L.E., Franzluebbers, A.J., Glover, J.D., Grandy, A.S., Lee, J., Six, J., Maul, J.E., Mirksy, S.B., Spargo, J.T., and Wander, M.M. 2012. Permanganate oxidizable carbon reflects a processed soil fraction that is sensitive to management. Soil Sci. Soc. Amer. J. 76: 494-504.
9.Divband Hafshejani, L., Naseri, A., Hoshmand, A., Abbasi, F., and Soltani Mohammadi, A. 2017. Effect of sugarcane bagasse biochar application on chemical properties a sandy loam soil. J. Sci. Irrig. Engin. 40: 1. 63-72. (In Persian)
10.Elzobair, K.A., Stromberger, M.E., Ippolito, J.A., and Lentz, R.D. 2016. Contrasting effects of biochar versus manure on soil microbial communities and enzyme activities in an Aridisol. Chemosphere. 142: 145-152.
11.Ghani, A., Dexter, M., and Perrott, K.W. 2003. Hot-water extractable carbon in soils: a sensitive measurement for determining impacts of fertilisation, grazing and cultivation. Soil Biology and Biochemistry. 35: 9. 1231-1243.
12.Ghollarata, M., and Raiesi, F. 2007. The adverse effects of soil salinization on the growth of Trifolium alexandrinum L. and associated microbial and biochemical properties in a soil from Iran. Soil Biology and Biochemistry.39: 7. 1699-1702.
13.Gregorich, G., Beare, M.H., Stoklas,U., and St-Georges, P. 2003. Biodegradability of soluble organic matter in maize-cropped soils. Geoderma. 113: 3. 237-252.
14.Haynes, R.J. 2005. Labile organic matter fractions as central components of the quality of agricultural soils: an overview. Advances in Agronomy.85: 221-268.
15.Herbert, B.E., and Bertsch, P.M. 1995. Characterization of dissolved and colloidal organic matter in soil solutions: A review. P 63-88, In: J.M. Kelley and W.W. McFee (eds.), Carbon Forms and Functions in Forest Soils. Soil Science Society of America, Madison, Wisconsin.
16.Hoffman, J., Bezchlebova, J., Dusek, L., Dolezal, L., Holoubek, I., Andel, P., Ansorgova, A., and Maly, S. 2003. Novel approach to monitoring of the soil biological quality. Environment International. 28: 771-778.
17.Jarak, M., Protio, R., Jankovio, S., and Colo, J. 2006. Response of wheat to Azotobacter- Actinomycet inoculation and nitrogen fertilizers. Romanian Agriculture Research. 23: 37-41.
18.Jat, R.S., and Ahlawat, I.P.S. 2006. Direct and residual effect of vermicompost, biofertilizers and phosphorus on soil nutrient dynamics and productivity of chickpea-fodder maize sequence. J. Sust. Agric.28: 1. 41-54.
19.Jenkinson, D.S., and Powelson, D.S. 1976. The effect of biocidal treatments of metabolism in soil: A method for measuring soil biomass. Soil Biology and Biochemistry. 8: 209-213.
20.Juan, F.L. 1989. Application of Filter Muds to Sugarcane Soils. Huastecas Expriment Station, CD. Valles, S.L.P., Mexico, 
21.Kasim, W.A., Osman, M.E., Omar, M.N., El-Daim, I.A.A., Bejai, S., and Meijer, J. 2013. Control of drought stress in wheat using plant-growth-promoting bacteria. J. Plant Growth Regul. 32: 1. 122-130.
22.Khan, M.S., Zaidi, A., and Wani, P.A. 2007. Role of phosphate-solubilizing microorganisms in sustainable agriculture- a review. Agronomy for Sustainable Development. 27: 1. 29-43.
23.Major, J., Lehmann, J., Rondon, M., and Goodale, C. 2010. Fate of soil‐applied black carbon: downward migration, leaching and soil respiration. Global Change Biology. 16: 4. 1366-1379.
24.Marinari, S., Masciandaro, G., Ceccanti, B., and Grego, S. 2000. Influence of organic and mineral fertilisers on soil biological and physical properties. Bioresource Technology. 72: 1. 9-17.
25.Masto, R.E., Kumar, S., Rout, T.K., Sarkar, P., George, J., and Ram, L.C. 2013. Biochar from water hyacinth (Eichornia crassipes) and its impact on soil biological activity. Catena. 111: 64-71.
26.Mazraeh, M. 2018. Effect of some growth promoting bacteria on carbon component of soil under wheat and corn crop rotation (Rhizobax). Master thesis for Soil Science. Shahid Chamran University of Ahwaz. (In Persian)
27.Mazzarino, M.J., Szott, L., and Jimenez, M. 1993. Dynamics of soil total C and N, microbial biomass, and water-soluble C in tropical agroecosystems. Soil Biology and Biochemistry. 25: 2. 205-214.
28.Mirahmadi, H., and Safari, A.A. 2003. The effect of lead contamination on basal and Subestrat Induced respiration soil, In: Proceedings of Congress on Soil and stable environment in Karaj, Buali-Sina University, Hamedan, Iran. (In Persian)
29.Monjezi, H., Moradi Talavat, M., Seyadat, S.A., Kochak zade, A., and Hamdi, H. 2014. Effect of application of sugarcane filter muds, chemical and biological fertilizers on canola grain yield and quality and some soil properties. J. Crop Agric. 2: 445-457. (In Persian)
30.Nahidan, S., and Noorbakhsh, F. 2009. The impact of the history of Organic Carbon management on soil biological Properties. Articles of the eleventh Iranian Soil Science Congress. Pp: 85-86. (In Persian)
31.Nelson, D.W., and Sommers, L.E. 1982. Total carbon, organic carbon and organic matter. P 539-579, In: A.L. Page, R.H. Miller and D.R. Keeney, (eds.) Methods of soil analysis. Part 2 Chemical and Microbiological Properties, ASA and SSSA, Medison, Wisconsin.
32.Nigussie, A., Kissi, E., Misganaw, M., and Ambaw, G. 2012. Effect of biochar application on soil properties and nutrient uptake of lettuces (Lactuca sativa) grown in chromium polluted soils. Amer.-Euras. J. Agric. Environ. Sci. 12: 3. 369-376.
33.Oberson, A., Friesen, D.K., Rao, I.M., Buhler, S., and Frossard, E. 2001. Phosphorus transformations in an Oxisol under contrasting land- use systems: the role of the soil microbial biomass. Plant Soil. 237: 197-210.
34.Olsen, S.R., and Sommers, L.E. 1982. Phosphorus. P 403-430, In: A.L. Page, R.H., Miller, and D.R. Keeney (eds). Methods of Soil Analysis, Part 2. ASA and SSSA, Medison, Wisconsin.
مجله مدیریت خاک و تولید پایدار
دوره 9، شماره 1
فروردین 1398
صفحه 151-162

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار