اثر اسید هیومیک و مایه زنی جدایه‌های اکتینومایست برحلالیت فسفر در شرایط آزمایشگاهی و محتوای فسفر گیاه ذرت ((Zea mays

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آموزشی علوم خاک

2 هیات علمی گروه مهندسی علوم خاک، دانشکده آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

3 گروه مهندسی علوم خاک، دانشکده آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

چکیده

سابقه و هدف: اکتینومایست‌ها از جمله گروه‌های میکروبی پرجمعیت خاکزی بوده که اثرات مثبت زیادی در حفظ اکوسیستم دارند. فراهمی عناصر غذایی به ویژه فسفر در ریزوسفر گیاه که به دلایل مختلف، جذب آن برای گیاه دشوار است از جمله اثرات مثبت کاربرد اکتینومایست‌های محرک رشد می‌باشد. اسید هیومیک از جمله ترکیبات آلی محرک رشدی بوده که به واسطه نقش مهمی که در حاصلخیزی و تقویت جامعه زیستی خاک دارد سبب افزایش رشد و فعال‌سازی جمعیت موثر ریزجانداران خاکزی مستقر در رایزوسفر گیاه و همچنین کارایی مصرف کودهای فسفر می‌گردد. بر این اساس هدف از انجام این پژوهش: 1) غربالگری میزان حل-کنندگی فسفات جدایه‌های اکتینومایست در محیط‌های کشت مختلف 2) بررسی اثر افزودن اسید هیومیک در میزان غلظت فسفر محلول در محیط‌های کشت مختلف 3) ارزیابی اثر مایه‌زنی جدایه‌ی منتخب بر شاخص‌های رشدی، فیزیولوژیک و محتوای فسفر ذرت رقم سینگل کراس 704 در حضور اسید هیومیک و سطوح کود فسفر بود.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش تعداد 20 جدایه اکتینومایست که بر اساس ویژگی‌های ظاهری این باکتری از زیست بوم‌های مختلف زراعی و باغی استان گلستان جداسازی و خالص‌سازی‌ شده بودند، برای غربالگری استفاده شد. توانایی حلالیت فسفات جدایه‌های باکتریایی در محیط‌های کشت GA ، NBRIP و 3SMM در حضور اسید هیومیک تجاری با غلظت 05/0 درصد بررسی شد. این آزمایش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با فاکتورهای: جدایه باکتری (20 جدایه خالص‌سازی شده)، محیط کشت (سه محیط کشت مرسوم حلالیت فسفر)، اسید هیومیک (کاربرد و عدم کاربرد) در سه تکرار در شرایط آزمایشگاهی طرح‌ریزی گردید. ارزیابی گلدانی به منظور بررسی تاثیر جدایه اکتینومایست منتخب و اثرات متقابل آن با سطوح مختلف فسفر و کاربرد اسیدهیومیک تحت شرایط نور و دمای محیط انجام گرفت. این ارزیابی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی با تیمارهای آزمایشی مایه‌زنی اکتینومایست (شاهد، مایه زنی)، کود فسفر از منبع مونوآمونیوم فسفات (شاهد، 20 و 40 کیلوگرم فسفر خالص در هکتار)، اسیدهیومیک (شاهد، 2 میلی گرم در کیلوگرم) در سه تکرار بر روی گیاه ذرت رقم سینگل کراس 704 انجام شد.
یافته‌ها: بررسی نتایج غربالگری حلالیت فسفر در سه محیط‌ کشت متفاوت نشان داد که حلالیت در محیط کشت NBRIP از کارایی بیشتری برخوردار بوده به طوری‌که آزادسازی فسفر در جدایه‌های 47، 46، 79، 74، 24 افزایش قابل توجهی از خود نشان داد. پس از کاربرد اسید هیومیک در این محیط کشت، جدایه‌های مذکور انحلال فسفر از منبع تری کلسیم فسفات را به ترتیب 12/11، 06/118، 76/4 و 69/9 برابری افزایش دادند. بیشترین میزان حلالیت فسفر در جدایه 47 با کاربرد اسید هیومیک، به میزان 05/247 میلی‌گرم در لیتر به ثبت رسید. بنابراین، جدایه مذکور به عنوان جدایه برتر برای انجام آزمون گلدانی انتخاب شد. نتایج توالی‌یابی نشان داد که جدایه برتر بیشترین همولوژی را با گونه استرپتومایسس کارترئوسیس داشته و با شماره دسترسی KJ152149 در پایگاه NCBI ثبت گردید. نتایج پایش گلدانی نشان داد که بیشترین میزان زیست توده اندام هوایی (97/13 گرم در گلدان)، ریشه (2/8 گرم در گلدان) ارتفاع بوته (26/32 سانتی‌متر)، کلروفیل (87/32)، محتوای فسفر (23/0 درصد) مربوط به تیمار بهینه کاربرد تلفیقی سطح بالای فسفر (40 میلی گرم در کیلوگرم) به همراه اسید هیومیک و مایه زنی استرپتومایسس می‌باشد.
نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج این پژوهش مایه‌زنی با جدایه استرپتومایسس غربالگری شده و کاربرد تلفیقی آن با اسید هیومیک سبب بهبود کارایی مصرف کود فسفر و فراهمی آن برای گیاه گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of humic acid and inoculation of actinomycetes isolates on phosphorus solubilization in laboratory condition and phosphorus content in maize (Zea mays)

نویسندگان [English]

  • nilofar khalili 1
  • Reza Ghorbani Nasrabadi 2
  • mojtaba Baranimotlagh 2
  • Reza khodadadi 3
1 soil
2 Department of Soil Science College of Soil & Water. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources,Gorgan, Iran
3 Department of Soil Science College of Soil & Water. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources,Gorgan, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Actinomycetes are among the highly populated microbial groups in the soil, and they have significant positive effects on ecosystem preservation. Providing nutrients, especially phosphorus, in the plant rhizosphere, where its absorption is challenging for plants due to various reasons, is one of the positive effects of using growth-promoting actinomycetes. Humic acid is among the organic compounds that act as growth stimulants. Due to its significant role in soil fertility and the enhancement of soil microbial communities, it promotes the growth and activation of beneficial soil microorganisms residing in the rhizosphere of plants. It also improves the efficiency of phosphorus fertilizers. Therefore, the objectives of this study was as follows: 1) Screening the phosphate solubilization capacity of actinomycete isolates in various culture media, 2) investigating the effect of adding humic acid on soluble phosphorus concentration in different media culture, 3) evaluating the effect of inoculation with selected isolate on growth, physiological parameters, and phosphorus content of the maize variety 'Single Cross 704' in the presence of humic acid and different levels of phosphorus fertilizer.
Materials and methods: In this research, a total of 20 actinomycete strains were isolated and purified from various agricultural and horticultural ecosystems in Golestan province, based on their morphological characteristics. These strains were utilized for screening purposes. The phosphate solubilization ability of bacterial strains was assessed in GA, NBRIP, and SMM media culture in the presence of commercial humic acid at a concentration of 0.5%. This experiment was conducted in a factorial design within a completely randomized design, with the following factors: bacterial strain (20 purified strains), culture media (three common phosphorus solubilization media), and humic acid (application, non-application) with three replications under laboratory conditions. To evaluate the effects of a selected actinomycete isolate and its combined effects with different levels of phosphorus and the application of humic acid, a pot experiment was conducted under light and ambient temperature conditions in a completely randomized design with factorial treatments of actinomycete inoculation (control, inoculation), phosphorus fertilizer (control, 20 and 40 kg pure phosphorus per hectare), and humic acid with three replicates on Single Cross 704 maize plants.
Results: The screening results revealed that the NBRIP culture medium was more efficient for phosphorus release, and strains 47, 46, 79, 74, and 24 showed significant increases in phosphorus release. The application of humic acid resulted in an increase in the dissolution of tricalcium phosphate and the release of phosphorus by 11.12-, 118.06-, 4.76-, and 9.69-fold, respectively, in the NBRIP culture medium of the isolates mentioned. Isolate 47 exhibited the highest phosphorus solubility of 247.05 mg/litre with the addition of humic acid, and was selected as the superior isolate for the pot test. The sequencing results revealed that the superior isolate had the highest homology with the Streptomyces chartreusis isolate registered in the NCBI database with accession number KJ152149. The results of the pot experiment indicated that the optimal treatment was the combined application of high phosphorus content (40 mg/kg) together with humic acid and Streptomyces inoculation (P2B1H1), which resulted in the highest amount of shoot biomass (13.97 g per pot), root biomass (8.2 g per pot), plant height (32.26 cm), chlorophyll (32.87 SPAD numbers), and phosphorus content (0.23 percent).
Conclusion Based on the results of this study, inoculation with the screened streptomyces isolate and its combined application with humic acid improved the efficiency of phosphorus fertilizer utilization and provided it effectively for the plant.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Phosphorus release
  • humic acid
  • actinomycete
  • combined application