تاثیر تلقیح باکتریایی بر عناصر دانه و خاک کتان روغنی (Linum usitatissimum L.) تحت سطوح مختلف آبیاری

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زراعت-دانشکده کشورزی-دانشگاه شهرکرد-شهرکرد-ایران

2 گروه مهندسی زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: کتان روغنی گیاهی است که از روغن آن در صنایع مختلف استفاده می‌گردد. دانه‌های کتان دارای ترکیبات و اجزای فعال زیستی می‌باشند که سبب کاهش تشکیل کلون‌های سرطانی می‌گردند. خشکی یکی از عوامل کاهنده تولید محصول در بسیاری از نقاط دنیا می‌باشد. امروزه از تکنیک‌های فراوانی جهت افزایش تحمل گیاهان به خشکی استفاده می‌شود. یکی از این روش‌ها پیش‌تیمار بذور با باکتری‌های محرک رشد گیاه است. این باکتری‌ها از طریق مکانیسم‌هایی از جمله انحلال فسفات و پتاسیم، تثبیت نیتروژن، تولید سیدروفور و تنظیم کننده‌های رشد، تولید آنزیم‌های هیدرولیتیک و اگزو پلی‌ساکاریدها سبب افزایش تحمل و همچنین تولید گیاهان تحت شرایط تنش‌زا می‌گردند. از آنجا که تنش کم‌آبی یکی از موانع اصلی کاهش تولید در ایران محسوب می‌شود و از سویی دیگر استفاده از کودهای شیمیایی سبب آلودگی‌های زیست‌محیطی فراوانی می‌گردد، تحقیق فوق با هدف کاربرد و بررسی تاثیر کودهای بیولوژیک تحت کاربرد باکتری‌های محرک رشد بر تولید گیاه دانه روغنی کتان تحت تنش کمبود آب اجرا گردید.

مواد و روش‌ها: آزمایش به صورت کرت‌های خرد شده در قالب طرح پایه بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1394 در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه شهرکرد اجرا شد. فاکتورهای آزمایشی شامل آبیاری در سه سطح (آبیاری کامل، 75 و 50 درصد آبیاری کامل) و باکتری‌های محرک رشد در 7 سطح (عدم تلقیح باکتریایی، تلقیح با‌Bacillus amyloliquefaciens ، Bacillus sp strain1 ، Bacillus sp strain2، Azotobacter chroococcum، Pseudomonas putida و Azospirillium lipoferum) بودند. اعمال تنش‌ها از زمان شروع رشد طولی ساقه شروع شد. در مرحله رسیدگی عملکرد دانه و میزان عناصر فسفر، آهن و روی در بذر اندازه‌گیری شد. پس از برداشت محصول هدایت الکتریکی و اسیدیته خاک و میزان عناصر فسفر، آهن و روی در خاک نیز اندازه‌گیری گردید. تجزیه واریانس نتایج و همبستگی بین صفات با استفاده از نرم‌افزارSAS ، مقایسه میانگین‌ها به روش LSD و مقایسه میانگین‌ برهمکنش‌ها از روش برش‌دهی اثرات متقابل انجام شد.

یافته‌ها: طبق نتایج حاصل برهمکنش آبیاری و تلقیح باکتریایی بر عملکرد دانه، درصد فسفر و غلظت آهن و روی در دانه و هدایت الکتریکی خاک معنی‌دار بود. تیمارهای باکتریایی در هر سه سطح آبیاری از بیشترین میزان عملکرد دانه، درصد فسفر دانه، غلظت آهن و روی در دانه و هدایت الکتریکی خاک برخوردار بودند در صورتیکه تیمارهای شاهد کمترین مقادیر را نشان دادند. در بررسی اثرات اصلی تنش بر میزان عناصر در خاک، با افزایش خشکی میزان عناصر موجود در خاک از روند افزایشی برخوردار بودند. تیمارهای باکتریایی نیز عناصر کمتری نسبت به تیمارهای شاهد داشتند. در بین تیمارهای باکتریایی، تیمارهای Bacillus sp strain1 ، ‌Bacillus amyloliquefaciens و Azotobacter chroococcum، تاثیر بیشتری بر افزایش عملکرد و عناصر دانه داشند. همبستگی منفی ولی معنی‌داری بین درصد فسفر و غلظت آهن و منگنز در دانه با غلظت عناصر فسفر، آهن و روی در خاک مشاهده شد.

نتیجه‌گیری: استفاده از باکتری‌های محرک رشد گیاه با افزایش جذب عناصر غذایی از خاک می‌توانند در افزایش عملکرد دانه موثر باشند. در واقع باکتری‌های محرک رشد با جذب عناصر خاک و کمک به جذب آن توسط گیاه ممکن است سبب کاهش میزان عناصر در خاک شده و در نهایت در افزایش عملکرد موثر باشند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of bacterial inoculation on grain and soil nutrient elements of linseed (Linum usitatissimum L.) under different irrigation levels

نویسندگان [English]

  • Sanaz Rajabi Khamseh 1
  • Abdolrazagh Danesh Shahraki 2
1 Agronomy- faculty of agriculture- shahrekord university- shahrekord-Iran
2 Agronomy-agricultural faculty- shahrekord university
چکیده [English]

Abstract

Background and objectives: Oil of linseed are used in various industries. linseed seeds contain bioactive components which reduce formation of cancerous colonies. Drought is one of the factors that reduces the crop production in most part of the world. These days several techniques are used in order to increasing plants tolerance to drought. One of these methods is seed pretreatment with plant growth promoting bacteria. These bacteria through mechanisms such as phosphate and potassium dissolution, nitrogen fixation, production of siderophore and growth regulators, production of hydrolytic enzymes and exopolysacharides increase tolerance and yield of crops under stressful conditions. Since water deficit is one of the main limiting factor of production in Iran and the use of chemical fertilizers caused much environmental pollution, so this study was conducted to investigate the effect of bio fertilizers as plant growth promoting bacteria on linseed under water deficit condition.

Material and methods: This study was carried out in split plot experiment based on randomized complete block design with three replications in 2015 at the research farm of Shahrekord university. Factors were irrigation in three levels (full irrigation, 75 and 50 percentage of full irrigation) and bacteria in seven levels (control, Bacillus sp strain1, Bacillus sp strain2, Bacillus amyloliquefaciens, Azotobacter Chroococcum, Pseudomonas putida and Azospirillium lipoferum). Applying of stress began from stem elongation. In ripening stage, grain yield and amount of P, Fe and Zn nutrients in grain were measured. After crop harvesting EC, pH, P, Fe and Zn of soil also were measured. Analysis of variance and correlation between traits used by SAS software, means comparison by LSD and interaction were carried out by slicing.

Results: Interaction of irrigation and bacterial inoculation on grain yield, P percentage and concentrations of Fe and Zn in grain and soil EC were significant. Bacterial treatments in three irrigation levels showed the highest grain yield, P percentage in grain, concentrations of Fe and Zn in grain and soil EC while control treatments showed the lowest amount. Amount of nutrients in soil increased by increasing stress levels. Also, bacterial treatments had the lowest nutrients of soil in comparison with control treatment. Among bacterial treatments Bacillus sp strain1, Bacillus amyloliquefaciens and Azotobacter Chroococcum were more effective while Azospirillium lipoferum was not. Significant negative correlation between P percentage in grain and concentrations of Fe and Zn in grain with concentrations of P, Fe and Zn in soil was observed.

Conclusion: The use of plant growth promoting bacteria by increasing nutrients absorption from soil can increase grain yield. In fact, growth promoting bacteria by absorbing soil nutrients and contributing their absorption by plant may reduce the amount of soil nutrients.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Microorganisms
  • Nutrient Elements
  • Oil
  • PGPR
  • Production

مراجع

1.Amin Deldar, Z., Ehteshami, M.R., Shahdi Kumleh, A. and Khavazi, K. 2014. Effect of Pseudomonas bacteria on some chemical-biological characters of soil, yield and yield components oftwo wheat varieties. J. Crop Prod. Proc.4: 11. 149-159. (In Persian)
2.Bhattacharyya, P.N. and Jha, D.K. 2012. Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR): Emergence in Agriculture. World J. Microbiol. Biotechnol.28: 1327-1350.
3.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. Turk. J. Agric. For. 31: 189-199.
4.Cao, T., Fu, D., Liu, T., Guo, G. and Hu, Z. 2018. Phosphorus solubilizing and releasing bacteria screening from the rhizosphere in a natural wetland. Water. 10: 195. 1-17.
5.Caravaca, F., Alguacil, M.M., Herniandez, J.A. and Roldain, A. 2005. Involvement of antioxidant enzyme and nitrat reductase activities during water stress and recovery of mycorrhizal Myrtus communis and Phillyrea angustifolia plants. Plant Sci. 169: 191-197.
6.Chapman, H.D. and Pratt, P.F. 1961. Methods of analysis for soils, plants and water. 1st edition, Division of Agricultral Sciences, University of California, 309p.
7.Delfim, J., Schoebitz, M., Paulino, L., Hirzel, J. and Zagal, E. 2018. Phosphorus availability in wheat, in volcanic soils inoculated with phosphate-solubiling Bacillus thuringiensis. Sustainability.Pp: 1-25.
8.FAOSTAT. 2016. Production of crops: Linseed: Area har-vested and production (tonnes). Retrieved July, 2016 from http://faostat3.fao.org/ home/index.html.
9.Farshi, A., Siadat, H., Darbandi, S., Ansari, M., Kheirabi, J., Mir Lotfi, M., Salamat, A. and Sadat Miri, L.H. 2003. Management of irrigation water in field. 1st edition. 76: 178. (In Persian)
 10.Farooq, M., Basra, S.M.A., Tabassun, R. and Ahmad, N. 2006. Evaluation ofseed vigor enhancement techniqueson physiological and biochemical techniques on physiological basis in coars rice (Oryza sativa L.). Seed Sci. Technol. 34: 741-750.
11.Ghavami, N., Alikhani, H.A., Pourbabaei, A.A. and Besharati, H. 2016. Effects of two new siderophore producing rhizobacteria on growth and iron content of maize and canola plants. J. Plant Nutr. 2: 1. 736-746.
12.Golpayegani, A. and Gholami Tilebeni, H. 2011. Effect of biological fertilizers on biochemical and physiological parameters of basil (Ociumum basilicon L.) medicinal plant. JAEAES. 11: 3. 445-450.
13.Glick, B.R., Karaturovic, D. and Newell, P. 1995. A novel procedure for rapid isolation of plant growth-promoting rhizobacteria. Can J. Microbiol. 41: 533-536.
14.Glick, B.R., Penrose, M.D. and Li, J.A. 1998. Model for the lowering of plant ethylene concentration by plant growth-promoting bacteria. J. Theor. Biol.190: 63-8.
15.Hayat, R., Ali, S., Amara, U., Khalid, R. and Ahmed, I. 2010. Soil beneficial bacteria and their role in plant growth promotion. A review: Ann Microbiol.60: 4. 579-598.
16.Jamal, Q., Lee, Y.S., Jeon, H.D. and Kim, K.Y. 2016. Effect of plantgrowth promoting bacteria Bacillus amyloliquefaciens Y1 on soil properties, Pepper seedling growth, rhizosphere bacterial flora and soil enzymes. Plant Protect Sci. 54: 129-137.
17.Jones, J.B. 2001. Laboratory guide for conducting soil tests and plant analysis. Cereals Research of Community Press, 382p.
18.Kadkhodaei, A. and Ehsanzadeh, P. 2011. The relationship between grain yield and oil content of flax with leaf chlorophyll, proline and soluble carbohydrates amounts under different irrigation regimes. Iran. J. Crop Sci.42: 1. 125-131. (In Persian)
 19.Khajepour, M.R. 2004. Industrial Crops. Isfahan Technology University Press. 571p. (In Persian)
20.Khosravi, A., Zarei, M. and Ronaghi, A.M. 2018. Effect of PGPR, phosphate sources and vermicompost on growth and nutrients uptake by lettuce in a calcareous soil. J. Plant Nutr. 41: 1. 80-89.
21.Kumar Jha, C. and Saraf, M. 2015.Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR): A review. J. Agric. Res. Dev. 5: 2. 108-119.
22.Lucy, M., Reed, E. and Glick, B.R. 2004. Applications of free livingplant growth-promoting rhizobacteria. Antonie van Leewenhoek. 86: 1-25.
23.Ludvikova, M. and Griga, M.2015. Transgenic flax/linseed (Linum usitatissimum L.) expectations and reality. Czech J. Genet. Plant Breed.51: 4. 123-141.
24.Masciarelli, O., Llanes, A. and Luna, V.A. 2014. New PGPR co-inoculated with Bradyrhizobium japonicum enhances soybean nodulation. Microbiol. Res.169: 609-615.
25.Naderi, M.R. 2012. Effect of plant growth promoting rhizobacteria on phytoremediation of lead by sun flower in a Pb-bearing soil for long term.M.Sc. Thesis. University of Shahrekord. (In Persian)
26.Nair, A., Abraham, T.K. and Jaya,D.S. 2008. Studies on the changes in lipid peroxidation and antioxidants in drought stress induced Cowpea (Vigna unguiculata L.) varieties. J. Environ. Biol. 29: 689-691.
27.Naseri, R., Barary, M., Zarea, M.J., Khavazi, K. and Tahmasebi, A. 2017. Effect of plant growth promoting bacteria and mycorrhizal fungi on growth and yield of wheat under dryland conditions. J. Soil Biol. 5: 1. 49-66.(In Persian)
28.Nihorimbere, V. and Ongena, M. 2017. Isolation of plant growth promoting Bacillus strains with biocontrol activity in vitro. MRMBS. 5: 2. 13-21.
29.Neetu, N., Aggarwal, A., Tanwar, A. and Alpa, A. 2012. Influence of Arbuscular mycorrhiza fungi and Pseudomonas flurescens at different superphosphate levels on linseed (Linum usitatissimum L.) growth response.Chil J. Agric. Res. 72: 1. 237-243.
30.Olsen, S.R., Cole, C.V., Watanabe, F.S. and Dean, L.A. 1954. Estimation of Available P in Soils by Extractionwith NaHCO3. USDA Cir. 939. US Government Printing Office, Washington DC.
31.Paulucci, N.S., Gallarato, L., Reguera, Y.B., Vicario, J.C., Cesari, A.B., Garcia de Lema, M.B. and Dardanelli, M.S. 2015. Arachis hypogaea PGPR isolated from Argentine soil modifies its lipids components in response to temperature and salinity. Microbiol. Res. 173: 1-9.
32.Pindi, P.K., Sultana, T. and Vootla, P.K. 2014. Plant growth regulation ofBt-cotton through Bacillus species. Biotechnol. 4: 305-315.
33.Puente, M.E., Bashan, Y., Li, C.Y.and Lebsky, V.K. 2004. Microbial populations and activities in the rhizoplane of rock-weathering desert plants. I. Root colonization and weathering of igneous rocks. Plant Biol. 6: 629-642.
34.Rahdari, P. and Hpseini, S.M. 2012. Drought stress, a review. IJAPP.3: 443-446.
35.Rahimzadeh, S. and Pirzad, A.R. 2017. Microorganisms (AMF and PSB) interaction on linseed productivity under water deficit condition. Iran. J. Plant. Pro. 11: 2. 259-273.
36.Rajkumar, M., Ae, N., Prasad, M.N.V. and Freitas H. 2010. Potential of siderophore-producing bacteria for improving heavy metal phytoextraction. Trends Biotech. 28: 142-149.
37.Rasouli, M.H.S., Barin, M. and Jalili, F. 2008. The effect of PGPR inoculation on the growth of wheat. International Meeting on Soil Fertility, Land Management and Agroclimatology. Turkey. Pp: 891-898.
38.Reed, T.S. and Martens, D.C. 1996. Copper and Zink. P 703-722, In: D.L Spark. Methods of soil analysis. Part 3. Chemical methods, Soil Science of America and American Society Agronomy, Madison, Wisconsin, USA.
39.Rhoades, J.D. 1982. Soluble salts,P 167-179. In: Page, A.L. (ed.), Methodof soil analysis. Part 2. Chemicaland microbiological Properties. Agron Monograph. 9. 2nd ed. SSSA and ASA, Madison, WI.
40.Romero Perdomo, F., Abril, J., Camelo, M., Moreno Galvan, A., Pastrana, I., Rojas Tapias, D. and Bonilla, R.2017. Azotobacter chroococcum as a potentially useful bacterial biofertilizer for cotton (Gossypium hirsutum):Effect in reducing N fertilization. Revista Argentina De Microbiologia. 49: 4. 377-383.
41.Santora, M.V., Cappellari, L.R., Giordano, W. and Banchio, E. 2015. Plant growth-promoting effects of native Pseudomonas strains on Menth piprita (peppermint): An in vitro Study. Plant Biol. 17: 6. 1218-1226.
42.Saravanan, V., Madhaiyan, M. and Thangaraju, M. 2007. Solubilization of zinc compounds by the diazotrophic, plant growth promoting bacterium Gluconacetobacter diazotrophicus. Chemosphere. 66: 1794-1798.
43.Saravankumar, D., Kavino, M., Raguchander, T., Subbian, P. and Samiyappan, R. 2011. Plant growth promoting bacteria enhance water stress resistance in green gram plants. Acta Physiol Plant. 33: 203-209.
44.Seyed Sharifi, R., Ganbari, P., Khavazi, K. and Kamari, H. 2016. Studyof interaction between nitrogen and biofertilizers on yield, grain growth of wheat and fertilizer use efficiency. J. Soil Biol. 4: 1. 1-14. (In Persian)
45.Shaukat, M.F. 2013. Seed biopriming with Serratia plymuthica HRO-C48 for the control of Verticillium longisporum and Phoma lingam in Brassica napus L. spp. Oleifera. SLU. Swedish University of Agricultural Science. 22p.
46.Silska, G. 2017. Genetic resources of flax (Linum usitatissimum L.) as very rich source of α-linolenic acid. Herba Polonica. 63: 4. 26-33.
47.Soltani, E. and Soltani, A. 2015.Meta-analysis of seed priming effects on seed germination, seedling emergence and crop yield: Iranian studies. Int. J. Plant Prod. 9: 3. 413-432.
48.Sundara, B., Natarajan, V. and Hari,K. 2002. Influence of phosphorus solubilizing bacteria on the changes in soil available phosphorus and sugarcane and sugar yield. Field Crop Res.77: 43-49.
49.Turner, T.D., Mapiye, C., Aalhus, J.L., Beaulieu, A.D., Patience, J.F., Zijlstra, R.T. and Dugan, M.E. 2014. Flaxseed fed pork: n-3 fatty acid enrichment and contribution to dietary recommendations. Meat Sci. 96: 541-547.
50.Waling, I., Van Vark, W., Houba, V.J.G. and Van der Lee, J.J. 1989. Soil and plant analysis, a series of syllabi, Part 7, Plant Analysis Procedures. Wageningen Agriculture University.
51.Wang, T., Liu, M. and Li, H. 2014. Inoculation of phosphate solubilizing bacteria Bacillus thuringiensis B1 increases available phosphorus and growth of peanut in acidic soil. Acta Agri. Scandinavica B. 64: 252-259.
52.Vurukonda, S.S.K.P., Vardharajula, S., Shrivastava, M. and S.K.Z.A. 2016. Enhancement of drought stress tolerance in crops by plant growth promoting rhizobacteria. Micro Res. 184: 13-24.
پژوهش‌های تولید گیاهی
دوره 26، شماره 4
اسفند 1398
صفحه 191-207

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار