تاثیر باکتری های تثبیت کننده نیتروژن بر عملکرد و برخی عناصر غذایی پر مصرف در دو رقم جو

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد ، گروه اگرواکولوژی، دانشگاه شیراز

2 دانشیار ، گروه اگرواکولوژی، دانشگاه شیراز،

3 دانشیار، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشگاه شیراز

4 استادیار ، گروه اگرواکولوژی، دانشگاه شیراز

چکیده

سابقه و هدف: نحوه مدیریت مصرف نیتروژن به‌عنوان یکی از مهمترین عتاصر غذایی و چالش‌های کاربرد آن در مزارع مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. به‌دلیل مقدار پایین نیتروژن در خاک‌های مناطق خشک و نیمه خشک و همچنین اثرات سوء زیست محیطی حاصل از مصرف بی‌رویه کودهای شیمیایی نیتروژن دار، نقش تثبیت کننده‌های زیستی نیتروژن بسیار مهم است. برخی پژوهش‌ها درباره نحوه استفاده از باکتری‌های تثبیت کننده نیتروژن و تاثیرات آن‌ها بر افزایش عملکرد گیاهان مختلف انجام شده است. هدف از انجام این پژوهش بررسی نقش باکتری‌های تثبیت کننده نیتروژن (ازتوباکتر و آزوسپیریلوم) بر عملکرد و غلظت برخی عناصر غذایی پر مصرف ارقام جو می‌باشد.
مواد و روش‌ها: آزمایش به صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک‌های کاملا تصادفی در 3 تکرار در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی داراب، دانشگاه شیراز روی دو رقم جو در فصل زراعی 1396-97 انجام شد. تیمارهای آزمایش شامل ارقام جو زهک و نیمروز و منابع تامین نیتروژن نیز در شش سطح شامل شاهد (بدون استفاده از کود)، تلقیح بذر با ازتوباکتر کروکوکوم ((Azotobacter chroococcum، تلقیح بذر با آزوسپیریلوم لیپوفروم ((Azospirillum lipoferum، تلقیح بذر با ازتوباکتر و آزوسپیریلوم به‌صورت همراه، تلقیح بذر با ازتوباکتر و آزوسپیریلوم همراه با 100 کیلوگرم اوره درهکتار به‌عنوان منبع تامین نیتروژن و استفاده از 200 کیلوگرم اوره در هکتار به‌عنوان منبع تامین نیتروژن به‌تنهایی بودند. پس از برداشت به‌روش دستی عملکرد و اجزای عملکرد و نیز میزان عناصر نیتروژن، پتاسیم و فسفر دانه اندازه گیری شد.
یافته ها: نتایج نشان داد در رقم نیمروز استفاده از ترکیب ازتوباکتر همراه با آزوسپیریلوم و تلفیق آن با 100 کیلوگرم اوره، ارتفاع گیاه و تعداد سنبله در متر مربع را به‌ترتیب 74/9 و 18 درصد نسبت به شاهد افزایش می‌دهد. همچنین کاربرد ازتوباکتر و آزوسپیریلوم همراه با 100 کیلوگرم اوره در هکتار 18 درصد وزن هزاردانه را افزایش داد. افزایش 27/27 درصدی عملکرد زیست توده نسبت به شاهد نیز در تیمار استفاده از هر دو باکتری به‌صورت تلفیقی مشاهده شد. استفاده از ترکیب ازتوباکتر و آزوسپیریلوم و 100 کیلوگرم اوره در هکتار به‌ترتیب باعث افزایش 40 و 33/21 درصدی عملکرد دانه رقم زهک و رقم نیمروز نسبت به شاهد شد. تیمار کود تلفیقی ازتوباکتر و آزوسپیریلوم همراه با 100 کیلوگرم اوره درهکتار منجر به افزایش 6/21 درصدی میزان نیتروژن دانه جو گردید. تلقیح بذرها با آزوسپیریلوم در رقم زهک 58/9 درصد و تلقیح بذرهای رقم نیمروز با ازتوباکتر و آزوسپیریلوم به‌صورت همراه، 30 درصد میزان فسفر دانه را نسبت به شاهد افزایش داد. در نهایت تلقیح بذرهای رقم زهک با آزوسپیریلوم 58/42 درصد و تلقیح بذرهای رقم نیمروز با ترکیب ازتوباکتر و آزوسپیریلوم 74/61 درصد میزان پتاسیم دانه را افزایش داد.
نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از ترکیب باکتری‌های تثبیت کننده نیتروژن ازتوباکتر و آزوسپیریلوم به همراه 100 کیلوگرم کود اوره می‌تواند میزان کود مصرفی را تا 50 درصد کاهش دهد و وزن هزار دانه، درصد نیتروژن دانه و عملکرد دانه را نیز بهبود ببخشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of nitrogen-fixing bacteria on yield and some macronutrients of two barley cultivars

نویسندگان [English]

  • Farhad DolKhani 1
  • Ehsan Bijanzadeh 2
  • Hamid Reza Boostani 3
  • Ali Behpouri 4
1 Shiraz University
2 Shiraz University
3 Shiraz University
4 ُاهقشظ ,دهرثقسهفغ
چکیده [English]

Background and purpose: How to manage nitrogen consumption as one of the most important nutrients and challenges of its application in farms has been noticed by researchers. Due to low soil nitrogen content in the arid and semi-arid regions, as well as the adverse environmental effects of excessive use of nitrogen fertilizers, the role of nitrogen fixing-bacteria is very important. Some research has been done about how to use nitrogen fixing-bacteria and their effects on increasing the yield of various plants. The goal of this study was to investigate the role of nitrogen fixing-bacteria application (Azotobacter and Azospirillum) on the yield and concentration of some macro-nutrients in barley cultivars.
Materials and Methods: The experiment was conducted as factorial experiment in a completely randomized block design with three replications in research field of Agriculture College and Natural Resources of Darab, Shiraz University during 2017-2018 growing season. Experimental treatments included two barley cultivars (Zehak and Nimroz) and nitrogen source at six levels including control (no fertilizer applied), Azotobacter (Azotobacter chroococcum (seed inoculation alone, Azospirillum (Azospirillum lipoferum) seed inoculation alone, combination of Azotobacter with Azospirillum, combination of Azotobacter with Azospirillum with 100 kg/ha urea nitrogen source, and use of 200 kg urea nitrogen source alone. After harvesting manually, yield and yield components and the amount of nitrogen, phosphorus and potassium nutrients of seed were measured in the laboratory and data analyzed by SAS software.
Results: The results showed that in Nimroz cultivar inoculation of seeds with each of Azotobacter and Azospirillum along with 100 kg urea application increased plant height and spike number per square meter by 9.74 and 18 % compared to control, respectively. Also, application of Azotobacter and Azospirillum with 100 kg urea 1000-kernel weight increased 18%. Increasing of 27.27% in biomass was observed in application of two bacteria together. The combination of Azotobacter and Azospirillum with 100 kg urea increased 40% and 21.33% grain yield of Zehak and Nimroz cultivars compared to control, respectively. Combined Azotobacter and Azospirillum with 100 kg urea treatment resulted in 21.6% increase in grain nitrogen content of barley. Seed inoculation of Zehak with Azospirillum and seed inoculation of Nimrooz with Azotobacter and Azospirillum together increased 9.58% and 30% of seed phosphorus compared to control, respectively. Finally, seed inoculation of Zehak with Azospirillum and seed inoculation of Nimrooz with Azotobacter and Azospirillum increased 42.58% and 61.74% of seed potassium.
Conclusion: The results of the present study showed that the use of nitrogen-fixing bacteria Azotobacter and Azospirillum with 100 kg urea decreased nitrogen fertilizer demand up to 50% and increased 1000- grain weight, nitrogen content and yield of barley.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Azotobacter
  • Azospirillum
  • Zehak
  • Nimroz
  • Seed nitrogen

مراجع

1.Alizadeh, O., Alizadeh, A., and Aryana, L. 2010. Optimizing of nitrogen and phosphorus consumption in sustainable agriculture of corn using mycorrhiza and vermicompost. Agricultural new findings Journal. 3: 3. 303-316.
2.Amiri, A., Tohidi, A., Javaheri, M., and Mohamadinejad, G.H. 2010. Effect of planting date, variety and Azotobacter
on wheat in the Bardsir region. Journal of Crops Improvement. 12: 1. 11-19.(In Persian)
3.Amo Agaii, R.A., Mostajeran, A., and Emtiyazi, G. 2003. Effect of Azospirillum on some growth and yield indices of three wheat cultivars. Journal of Agriculture and Natural Resources. 82: 127-139.
4.Bacilio, M., Rodríguez, H., Hernandez J-Pablo, M., and Bashan, Y. 2004. Mitigation of salt stress in wheat seedlings by a gfp-tagged Azospirillum lipoferum. Biology and Fertility of Soil. 40: 188-193.
5.Cakmakci, R., Donmez, M.F., and Erdogan, U. 2007. The effect of plant growth promoting rhizobacteria on barley seedling growth, nutrient uptake, some soil properties and bacterial counts. Turkish Journal of Agriculture. 31: 189-199.
6.Dehmordeh, M., Khmer, M., and Hamed Vasghrborn, A. 2012. Effect of Azospirillum and Azotobacter bacteria on yield and cow manure at different levels of the atmosphere. Iranian Journal of Field Crop Science. 45: 1. 72-65.(In Persian)
7.Dofing, S.M., and Knight, C.W.1992. Alternative model for path analysis of small grain yield. Crop Science.32: 487-489.
8.Emam, Y., Salimi Koochi, S., and Shekoofa, A. 2009. Effect of nitrogen levels on grain yield and yield components of wheat (Triticum aestivum L.) under irrigation and rainfed conditions. Iranian Journal of Field Crops Research. 7: 323-324.
9.Hassan Abadi, T.M., Ardakani, F., Rejali, F., and Paknejad, A. 2012. Effect of Nitrogen fixation and solubilization phosphate inoculation on yield and nitrogen uptake indices barley (Hordeum vulgar L), under different levels of nitrogen. Journal of Agronomy and Plant Breeding. 8: 3. 161-174.
10.Hekmalipour, S., and Seyed Sharif, R. 2011. Influence of plant density and nitrogen fertilizer levels on yield, fertilizer use efficiency and maize growth. Journal of Agricultural Knowledge. 2: 3. 25-13.
11.Hosseini, R., Galeshi, S., Soltani, A., and Kalateh, M. 2011. The effect of nitrogen on yield and yield component in modern and old wheat cultivars. Electronic Journal of Crop Production,4: 1. 187-199. (In Persian)
12.Jagnow, G., Hoeflich, G., and Hoffman, K.H. 1991. Inoculation of non-symbiotic rhizosphere bacteria: Possibilities of increasing and stabilizing yields. Agnew Botanik. 65: 97-126.
13.Jahan, M., Koocheki, A., and Nasiri Mahalaty, M. 2007. Growth, photosynthesis and yield of corn in response to mycorrhiza and nitrogen fixing bacteria in conventional and ecologic agro-ecosystems. Agronomy Research Journal. 5:
14.Kandil, A., Badawi, M., EL-Moursy, S., and Abdou, M. 2004. Effect of planting dates, nitrogen levels and
bio- fertilization treatments on growth attributes of sugar beet (Beta vulgaris L.). Basic and Applied Sciences. 5: 227-237.
15.Khayat, S.H., Mojadam, M., and Alavi Fazel, M. 2014. Effect of nitrogen rates on grain yield and nitrogen use efficiency of durum wheat genotypes in Khouzestan. Crop Physiology Journal. 6: 103-113. (In Persian)
16.Khosravi, H. 2015. Application of biological fertilizers in cereal farming. Proceedings of the Necessity of Biological Fertilizer Production in the Country. Soil and Water Research Institute of Iran. Pp: 25-29.
17.Koutroubasa, S.D., and Ntanos, D.A. 2003. Genotypic differences for grain yield and nitrogen utilization in India and Japonica rice under Mediterranean conditions. Field Crops Research.83: 251-260.
18.Mannan, M., Bhuiya, M., Hossain, H. and Akhand, M. 2010. Optimization of nitrogen rate for aromatic Basmati rice (Oriza sativa L.). Bangladesh Journal of Agricultural Research, 35: 157-165.
19.Mohajer Milani, P.C., and Kalhor, M. 2007. Investigation of Azotobacter and Azospirillum inoculum on barley and wheat yield, 10th Iranian Soil Science Congress, Karaj.
20.Mirzakani, M., Ardakani, M., Ayeneband, A., Shiranirad, A., and Rejal, F. 2008. Effect of  aztobacter and mycorrhizal inoculation on nitrogen and phosphorus levels on component and yield oil of safflower. Breeding Research, 6: 75-87. (In Persian)
21.Mohtadi, M., Mirhadi, M.J., Chraty, A. and Bahadori, M. 2016. Investigation of the effects of biofertilizers containing asymptomatic nitrogen fixing and phosphate solubilizing bacteria on qualitative and quantitative traits of wheat. Iranian Journal of Field Crops Research, 13: 4. 700-714. (In Persian)
22.Mousavi, S., Faizian, L., and Ahmadi, A.A. 2009. The effect of nitrogen fertilizer application on growth process of irrigated wheat in Lorestan. Journal of Soil Research. 23: 2. 135-147.
23.Omidi, H., Cashi A.H., Golzad, A., Torabi, H., and Fotokian, A.D. 2010. Effect of nitrogen chemical and biological fertilizer on quantitative and qualitative yield of Saffron (Crocus sativus L.). Medicinal Plants. 1: 1. 98-109.
24.Pole Ahmad, S., and Haddad. 2011. Study of silicon effects on antioxidant enzyme activities and osmotic adjustment of alent aneler drought stress. Czech Journal of Genetic and plant breeding. 47: 17-27.
25.Rajaee, S., Alikhani, H., and Risie, F. 2007. Growth simulator effects of azotobacter strains on growth, yield and nutrient uptake in wheat. Journal of Water and Soil Science. 41: 285-296.
26.Rashid, M., Khalili, S., Ayub, N.,Alam, S., and Latif, F. 2004.Organic Acids production solubilizing by phosphate solubilizing microorganisms (PSM) under in vitro condition.Pakistan Journal of Biological Science. 7: 187-196.
27.Sabir, S., Asghar, H.N., Kashif, S.U.R., Khan, M.Y., and Akhtar, M.J. 2013. Synergistic effect of plant growth promoting rhizobacteria and kinetin on maize. Journal of Animal and Plant Sciences, 23: 6. 1750-1756.
28.Sebti, M., Movahedi Naeini, S.A., Ghorbani Nasrabadi, R., Roshani, G.H., Shahriari, Gh., and Movahedi, M. 2009. A suitable soil plant available potassium extractant for a loess soil with illite dominance in clay fraction and the effects of Azotobacter and illite dominance in clay fraction and the effects of Azotobacter and vermicompost on wheat yield, potassium uptake and tissue concentration. Journal of Plant Production, 16: 4. 59-75. (In Persian with English abstract)
‎29.Sengar, S., Wade, L., Baghel, S., Singh, R., and Singh, G. 2000. Effect of nutrient management on rice in rain
fed low land of southeast Madhya Pradesh. Indian Journal of Agronomy. 45: 2. 315-322.
30.Shalan, M.N. 2005. Influence of biofertilizers and chicken manure on growth yield and seeds quality of (Nigella Sativa) Plants. Egyptian Journal of Agricultural Research. 83: 811-828.
31.Sharma, A.K. 2003. Biofertilizers for sustainable agriculture. Agro bios, India. Inculation on some growth parameters and N content of wheat, sorghum and panicum. Plant and Soil. 61: 65-77.
32.Shata, S.M., Mahmoud, A., and Siam,S. 2007. Improving calcareous soil productivity by integrated effect of intercropping and fertilizer. Research Journal of Agriculture and Biological Science. 3: 733-739.
33.Somassgaran, P., and Hobben, H.1994. Handbook for legume-rhizobium. New York. Springer Pub. 254p.
34.Tohidi Moghadam, H.R., Ghoushchi, R.F., Hamidi, A., and Kasraee, P. 2008. Effect of bio fertilizer application on qualitative and quantitative characteristics of soybean (Wiliams variety). Journal of Sustainable Agriculture and Production Science, 4: 2. 205-216. (In Persian with English abstract)
35.Zaidi, S. 2003. Inoculation with Bradyrhizobium japonicum and fluorescent Pseudomonas to control Rhizoctonia solani in soybean [Glycine max L. merr]. Annals of Agricultural Research. 24: 151-153.
مجله مدیریت خاک و تولید پایدار
دوره 11، شماره 1
خرداد 1400
صفحه 117-132

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار