تاثیر برخی اصلاح‌کننده‌های خاک توام با مایه‌زنی قارچ‌های همزیست ریشه بر رشد نهال‌های اکالیپتوس و فعالیت آنزیم فسفاتاز خاک

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد بیولوژی و بیوتکنولوژی خاک، گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد بیولوژی و بیوتکنولوژی خاک، گروه خاکشناسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

چکیده

سابقه و هدف: اکالیپتوس گیاهی صنعتی و اقتصادی که برای مصارفی مانند تولید چوب و فیبر کاربرد دارد و اغلب در جنوب کشور کشت می‌شود. رشد بیشتر نهال‌های اکالیپتوس در یک بازه زمانی مشخص، می‌تواند برای تولید‌کنندگان صرفه اقتصادی داشته باشد. لذا ارائه راهکارهایی مانند استفاده از اصلاح‌کننده‌های خاک و قارچ‌های همزیست ریشه به منظور رشد بهتر نهال‌های اکالیپتوس بسیار مهم می‌باشد. فسفر از جمله عناصر تغذیه ای بسیار مهم می‌باشد که در کشت اکالیپتوس مورد بی‌توجهی قرار گرفته است. در بسیاری از تحقیقات تاثیر مثبت کود سوپرفسفات‌تریپل و یا استفاده مستقیم از پودر آپاتیت در تامین فسفر گیاه در اکثر گیاهان دیده شده است. همچنین برخی اصلاح‌کننده‌های خاک مانند زئولیت به دلیل بهبود ویژگی‌های خاک و برخی کودهای زیستی مانند قارچ‌های همزیست ریشه بر میزان فسفر قابل جذب خاک و جذب فسفر به گیاه تاثیرگذارند. درباره اکالیپتوس و به ویژه در ایران کمتر به این موضوع پرداخته شده است. لذا این پژوهش با هدف بررسی تاثیر زئولیت، آپاتیت، سوپر فسفات تریپل و مایه‌زنی با قارچ‌های همزیست ریشه بر رشد نهال‌های اکالیپتوس و جذب فسفر و نیز بر برخی ویژگی‌های بیولوزیک خاک انجام شد.
مواد و روشها: در این پژوهش نهال‌های اکالیپتوس، گونه Eucalyptus camaldulensis، تهیه شده و پس از باز کردن گلدان خاک چسبیده به ریشه تا حد امکان زدوده شد و سپس نهال‌ها وزن شده و در گلدان جدید با اعمال تیمارها کشت شدند. تیمارها شامل اصلاح‌کننده‌ها (شاهد، سوپر فسفات تریپل 150 کیلو در هکتار، آپاتیت پنج درصد وزنی و زئولیت سه درصد وزنی) و مایه‌زنی با قارچ همزیست (بدون مایه‌زنی (شاهد)، مایه‌زنی با Glomus etunicatum و مایه‌زنی با Serendipita indica) به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار اعمال شده و گلدان‌ها در گلخانه نگهداری شد. پس از شش ماه، گیاهان برداشت شده و میزان افزایش رشد نهال‌ها و جذب فسفر به گیاه و نیز بر برخی ویژگی‌های خاک بررسی شد. کلروفیل گیاه، فسفر اولسن خاک، فعالیت آنزیم‌های فسفاتاز اسیدی و قلیایی (با استفاده از سوبسترای پارانیتروفنیل فسفات) و نیز کربن و فسفر زیتوده میکروبی اندازه‌گیری شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که کاربرد اصلاح‌کننده‌ها به طور میانگین سبب بهبود رشد گیاه (1/5 و 1/14 درصد افزایش وزن به‌ترتیب اندام هوایی و ریشه نسبت به شاهد) و کاربرد قارچ‌های همزیست نیز سبب افزایش رشد گیاه (1/2 و 4/5 درصد افزایش وزن به‌ترتیب اندام هوایی و ریشه نسبت به شاهد) شده و کاربرد اصلاح‌کننده توام با قارچ همزیست سبب افزایش کلروفیل برگ (میانگین 7/5 درصد افزایش نسبت به شاهد) و جذب بیشتر فسفر به اندام هوایی گیاه (2/46 درصد) شده و کربن زیتوده (9/13 درصد)، فسفر زیتوده خاک (7/15 درصد) و فسفر اولسن خاک (3/6 درصد) نیز بهبود معنی‌داری داشتند. فعالیت آنزیم‌های فسفاتاز اسیدی و قلیایی با کاربرد آپاتیت و سوپرفسفات تریپل (به‌طور میانگین 24/3 و 73/1 درصد به ترتیب برای فسفاتاز اسیدی و قلیایی) کاهش یافته اما با کاربرد زئولیت (78/3 و 99/1 درصد) افزایش چشمگیری داشت. کاربرد قارچ‌های همزیست باعث افزایش فعالیت آنزیم‌های فسفاتاز و نیز بهبود پارامترهای رشدی گیاه و بهبود ویژگی‌های بیولوژیک خاک شد اما برای اکثر پارامترهای مورد بررسی میان دو قارچ تفاوت معنی‌داری مشاهده نشد.
نتیجه‌گیری: استفاده از اصلاح‌کننده‌ها و کودهای زیستی (قارچ های همزیست) سبب افزایش رشد گیاه و بهبود ویژگی‌های خاک شد و برای زراعت اکالیپتوس قویاً توصیه می‌شود. از میان تیمارهای به کار برده شده، کاربرد زئولیت به همراه تلقیح با قارچ‌های همزیست بهترین پاسخ را به همراه داشت و برای رشد بهتر نهال‌های اکالیپتوس و بهبود ویژگی‌های خاک توصیه می‌گردد. استفاده از سوپرفسفات تریپل و آپاتیت نتایج مشابه در رشد نهال‌های اکالیپتوس داشت، پس در صورت نیاز به فسفر توصیه می‌شود از آپاتیت استفاده شود که آلودگی زیست محیطی کمتر و قیمت ارزانتر دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of application of soil amendments along with inoculation with root symbiotic fungi on the growth of eucalyptus seedlings and soil phosphatase enzyme activity

نویسندگان [English]

  • Roya Zalaghi 1
  • Maryam Kamalpour 2
1 Master's degree in Soil Biology and Biotechnology, Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
2 Graduate Master degree of soil biology and biotechnology, soil science group, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
چکیده [English]

Background and Objectives: Eucalyptus is an industrial and economic plant that is used for purposes such as wood and fiber production and is often cultivated in the south of the country. The faster and more rapid growth of eucalyptus seedlings in a period of time can be economically beneficial for producers. Therefore, it is very important to use of soil amendments and root symbiotic fungi for better growth of eucalyptus seedlings. Phosphorus is one of the very important nutritional elements that has been neglected in eucalyptus cultivation. In many studies, the positive effect of triple superphosphate or direct use of apatite powder in providing phosphorus to plants has been seen in most plants. Also, some soil amendments such as zeolite, due to improving soil properties, and some biofertilizers such as root symbiotic fungi, affect the amount of soil absorbable phosphorus and phosphorus uptake by the plant. Less attention has been paid to this issue regarding eucalyptus, especially in Iran. Therefore, this study aimed to investigate the effect of zeolite, apatite, triple superphosphate, and inoculation with root symbiotic fungi on eucalyptus seedling growth and phosphorus uptake, as well as on some biological properties of the soil.
Materials and Methods: In this study, eucalyptus seedlings, Eucalyptus camaldulensis species, were prepared and after opening the pot, the soil attached to the roots was removed as much as possible, and then the seedlings were weighed and planted in new pots with the treatments applied. The treatments included modifiers (control, triple superphosphate 150 kg ha-1, 5% apatite by weight and 3% zeolite by weight) and inoculation with symbiotic fungi (no inoculation (control), inoculation with Glomus etunicatum and inoculation with Serendipita indica) as a factorial experiment in a completely randomized design with three replications, and the pots were kept in a greenhouse. After six months, the plants were harvested and the rate of increase in seedling growth and phosphorus uptake by the plant, as well as some soil properties, were examined. Plant chlorophyll, soil Olsen phosphorus, acid and alkaline phosphatase enzyme activities (using paranitrophenyl phosphate substrate), as well as microbial biomass carbon and microbial biomass phosphorus were measured.
Results: The results showed that the application of modifiers improved plant growth on average (1.5 and 1.14 % increases in shoot and root weight, respectively, compared to the control), and the application of symbiotic fungi also increased plant growth (1.2 and 4.5 % increase in shoot and root weight, respectively, compared to the control). The application of modifiers combined with symbiotic fungi increased leaf chlorophyll (an average of 7.5 % increase compared to the control), phosphorus absorption by the plant shoot (46.2 %), microbial biomass carbon (13.9 %), microbial biomass phosphorus (15.7 %), and soil Olsen phosphorus (6.3 %). The activity of acid and alkaline phosphatase enzymes decreased with the application of apatite and triple superphosphate (on average 3.24 and 1.73 % for acid and alkaline phosphatase, respectively), but they increased significantly with the application of zeolite (3.78 and 1.99 percent). The use of symbiotic fungi increased the activity of phosphatase enzymes and also improved plant growth parameters and soil biological properties, but for most of the parameters, no significant difference was observed between the two fungi.
Conclusion: The use of triple superphosphate and apatite had similar results in the growth of eucalyptus seedlings, so if phosphorus is needed, it is recommended to use apatite, which has less environmental pollution and is cheaper. The use of zeolite along with inoculation with symbiotic fungi gave the best response and is recommended for better growth of eucalyptus seedlings and improvement of soil properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Apatite
  • triple superphosphate
  • zeolite
  • phosphorus solubilizing symbiotic fungus
  • acid and alkaline phosphatases

مراجع

1.Leon, M., Cornejo, G., Calderón, M., González-Carrión, E., & Florez, H. (2022). Effect of deforestation on climate change: A co-Integration and causality approach with time series. Sustainability. 14, 11303.
2.Teulieres, C., & Marque, C. (2007). Eucalyptus. biotechnology in agriculture and forestry, 60. In transgenic Crops V (ed. by Pua, E.C., & Davey, M.R.) Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
3.Messier, C., Bauhus, J., & Sousa-Silva, R. (2021). For the sake of resilience and multifunctionality, let’s diversify planted forests. Conservation Letters. e12829.
4.Goncalves, J. L. M., Stape, J. L., Laclau, J. P., Bouillet, J. P., & Ranger, J. (2008). Assessing the effects of early silvicultural management on long-term site productivity of fast growing eucalypt plantations: the Brazilian experience. Southern Forests: a Journal of Forest Science. 70 (2), 105-118.
5.Fernandez, J. Q. P., Dias, L. E., Barros, N. F., Novais, R. F., & Moraes, E. J. (2000). Productivity of Eucalyptus camaldulensis affected by rate and placement of two phosphorus fertilizers to a Brazilian Oxisol. Forest Ecology and Management. 127, 93-102.
6.Foltran, E. C., de Moraes Goncalves, J. L., Rocha, J. H. T., Bazani, J. H., Valduga, G. R., Rodrigues, M., Pavinato, P., Erro, J., & Garcia-Mina, J. M. (2019). Phosphorus pool responses under different P inorganic fertilizers for a Eucalyptus plantation in a loamy Oxisol. Forest Ecology and Management. 435, 170-179.
7.Khan, M. N., Mobin, M., Abbas, Z. K., & Alamri, S. A. (2018). Fertilizers and their contaminants in soils, surface and groundwater. In: Dominick, A., DellaSala, & Michael, I. Goldstein (eds.) The Encyclopedia of the Anthropocene. 5, 225-240.
8.Chu, S., Xian, L., Zhao, N., Lai, C., Yang, W., Wang, J., Long, M., Liao, D., Ouyang, J., Wang, Z., Jacobs, D. F., & Zeng, S. (2023). Combined addition of bagasse and zeolite stabilizes potentially toxic elements in sewage sludge compost and improves Eucalyptus urophylla seedling growth. Forest Ecology and Management. 539, 121003.
9.Hackman, J., Ozyhar, T., Chien, S. H., Hilty, F., Woodley, A., & Cook, R. L. (2022). Evaluation of synthetic hydroxyapatite as a potential phosphorus fertilizer for application in Forest plantations. Forest Science and Technology. 18 (3), 127-134.
10.Chen, M., Li, Z., Huang, P., Li, X., Qu, J., Yuan, W., & Zhang, Q. (2018). Mechanochemical transformation of apatite to phosphoric slow-release fertilizer and soluble phosphate. Process Safety and Environmental Protection. 114, 91-96.
11.Wang, L., Ji, B., Hu, Y., Liu, R., & Sun, W. (2017). A review on in situ phytoremediation of mine tailings. Chemosphere. 184, 594-600.
12.Gill, S. S., Gill, R., Trivedi, D. K., Anjum, N. A., Sharma, K. K., Ansari, M. W., Ansari, A. A., Johri, A. K., Prasad, R., Pereira, E., Varma, A., & Tuteja, N. (2016). Piriformospora indica: Potential and significance in plant stress tolerance. Frontiers in Microbiology. 7, 332.
13.Lukiwatid, D. R., & Simanungkalit, R. D. M. (2002). Dry matter yield, N and P uptake of soybean with Glomus manihotis and Bradyrhizobium japonicum. In timetable of international meeting on direct application of phosphorus rock and related technology–latest developments and practical experiences. International fertilizer development center muscle shoals (IFDC) USA Kuala Lumpur, Malaysia, 16-20 July.
14.Smith, S. E., & Smith, F. A. (2011). Roles of arbuscular mycorrhizas in plant nutrition and growth: New paradigms from cellular to ecosystem scales. Annual Review of Plant Biology. 62, 227-250.
15.Eldhuse, T. D., Swensen, B., Wickstrøm, T., & Gro., W. (2007). Organic acids in root exudates from Picea abies seedlings influenced by mycorrhiza and aluminum. Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 170, 645-648.
16.Richardson, A. E. 2001. Prospects for using soil microorganisms to improve the acquisition of phosphorus by plants. Functional Plant Biology. 28, 897-906.
17.Sardabi, H., Rahmani, A., Hamze, B., Assareh, M. H., & Ghorany, M. (2010). Impact of different Eucalypt species on forest soil properties in Guilan province. Iranian Journal of Forest and Poplar Research. 18, 1. [In Persian]
18.Hazem, M., Dabrowski, P., Cetner Magdalena, D., Samborska Izabela A., Lukasik, I., Brestic, M., Zivcak, M., Tomasz, H., Mojski, J., Kociel, H., & Panchal Balaji, M. (2017). A comparison between different chlorophyll content meters under nutrient deficiency conditions. Journal of Plant Nutrition. 40 (7), 1024-1034.
19.Gupta, P. K. (2004). Soil, plant, water and fertilizer analysis. Agrobios (India). 438p.
20.Cottenie, A. (1980). Soil and plant testing as a basis of fertilizer recommendations. 38, 2.
21.Olsen, S. R. (1954). Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate. United States Department of Agriculture, Washington.
22.Tabatabai, M. A., Weave, S., Angle, P., Bottomley, D., Bezdicek, S., Smith, A., Tabatabai R. W., & Wollum, A. (1994). Soil enzyme. Pp: 775-834. In: Weaver, R. W. et al., (Eds.) Methods in soil analysis, Part 2: Microbiological and biochemical properties. Soil Science Society of America, Madison, WI.
23.Jenkinson, D. S., & 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.
24.Brookes, P. C., Powlson, D. S., & Jenkinson, D. S. (1982). Measurement of microbial biomass phosphorus in soil. Soil Biology and Biochemistry. 14 (4), 319-329.
25.Kuo, S. (1996). Phosphorus. In: Sparks D.L. (ed.) Methods of soil analysis. Agronomy 9. ASA-SSSA, Madison, WI.
26.Nannipieri, P., Giagnoni, L., Landi, L., & Renella, G. (2011). Role of phosphatase enzymes, in: soil phosphorus in action. In: Bunemann, E.K. & Oberson, A.E.F. (Ed.). Biological Process in Soil Phosphorus Cycling. Heidelberg: Springer, pp. 215-243.
27.Zalaghi R., & Safari-Sinegani, A. A. (2014). The importance of different forms of Pb on diminishing biological activities in a calcareous soil. Chemistry and Ecology. 30 (5), 446-462.
28.Jamili, S., Zalaghi, R., & Mehdi Khanlou, K. (2024). Changes in microRNAs expression of flax (Linum usitatissimum L.) planted in a cadmium-contaminated soil following the inoculation with root symbiotic fungi. International. Journal of Phytoremediation. 26 (8), 1221-1230.
29.Liu, L., Gao, Z., Yang, Y., Gao, Y., Mahmood, M., Jiao, H., Wang, Z., & Liu, J. (2023). Long-term high-P fertilizer input shifts soil P cycle genes and microorganism communities in dryland wheat production systems. Agriculture, Ecosystems & Environment. 342, 108226.
30.Liu, J., Ma, Q., Hui, X., Ran, J., Ma, Q., Wang, X., & Wang, Z. (2020). Long-term high-P fertilizer input decreased the total bacterial diversity but not phoD-harboring bacteria in wheat rhizosphere soil with available-P deficiency. Soil Biology and Biochemistry. 149, 107918.
31.Shivakumara, M. N., Krishna Murthy, R., Subbarayappa, T. C., Chamegowda, M. N., Thimmegowda, C. T., & Muthuraju, R. (2019). Effect of Zeolite and Fertilizer Application on Soil Microbial Biomass and Enzyme Activity in Finger Millet. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 8 (11), 1939-1957.
32.Wahab, A., Muhammad, M., Munir, A., Abdi, G., Zaman, W., Ayaz, A., Khizar, C., & Reddy, S. P. P. (2023). Role of arbuscular mycorrhizal fungi in regulating growth, enhancing productivity, and potentially influencing ecosystems under abiotic and biotic stresses. Plants. 12173102.
33.Diaz-Urbano, M., Goicoechea, N., Velasco, P., & Poveda, J. (2023). Development of agricultural bio-inoculants based on mycorrhizal fungi and endophytic filamentous fungi: Co-inoculants for improve plant-physiological responses in sustainable agriculture. Biological Control. 182, 105223.
34.Yang, L., Zou, Y. N., Tian, Z. H., Wu, Q. S., & Kuca, K. (2021). Effects of beneficial endophytic fungal inoculants on plant growth and nutrient absorption of trifoliate orange seedlings. Scientia Horticulturae. 277, 109815.
35.Mohandas, S. (2012). Arbuscular mycorrhizal fungi benefit mango (Mangifera indica L.) plant growth in the field. Scientia Horticulturae. 143, 43-48.
36.Sahodaran, N. K., Arun, A. K., & Ray, J.G. (2019). Native arbuscular mycorrhizal fungal isolates (Funneliformis mosseae and Glomus microcarpum) improve plant height and nutritional status of banana plants. Experimental Agriculture. 55, 924-933.
37.Campos, P. M. S., Borie, F., Cornejo, P., Meier, S., Lopez-Raez, J. A., Lopez-Garcia, A., & Seguel, A. (2021). Wheat root trait plasticity, nutrient acquisition and growth responses are dependent on specific arbuscular mycorrhizal fungus and plant genotype interactions. Journal of Plant Physiology. 256, 153297.
38.Hou, L., Zhang, X., & Feng, G. (2021). Arbuscular mycorrhizal enhancement of phosphorus uptake and yields of maize under high planting density in the black soil region of China. Scientific Reports. 11, 1100.
39.Zheng, J., Chen, T., Chi, D., Xia, G., Wu, Q., Liu, G., Chen, W., Meng, W., Chen, Y., & Siddique, K. H. M. (2019). Influence of Zeolite and Phosphorus Applications on Water Use, P Uptake and Yield in Rice under Different Irrigation Managements. Agronomy.9L: 537.
40.Aainaa, N., Haruna, H., Ahmed, O., & AbMajid, N. M. (2018) Effects of clinoptilolite zeolite on phosphorus dynamics and yield of Zea Mays L. cultivated on an acid soil. Plos one.13, 9. e0204401.
41.Lancellotti, I., Toschi, T., & Passaglia, F. (2014). Release of agronomical nutrient from zeolitite substrate containing phosphatic waste. Chemistry in a sustainable society. 21, 13237-13242.
42.Sugito, T., Yoshida, K., Takebe, M., Shinano, T., & Toyota, K. (2010) Soil microbial biomass phosphorus as an indicator of phosphorus availability in a Gleyic Andosol. Soil Science and Plant Nutrition. 56, 390-398.
43.Ayaga, G., Todd, A., & Brookes, P. C. (2006). Enhanced biological cycling of phosphorus increases its availability to crops in low-input sub-Saharan farming systems. Soil Biology and Biochemistry. 38, 81-90.
44.Saini, V. K., Bhandari, S. C., & Tarafdar, J. C. (2004). Comparison of crop yield, soil microbial biomass C, N, and P, N-fixation, nodulation and mycorrhizal infection in inoculated and non-inoculated sorghum and chickpea crops. Field Crops Research. 89, 39-47.
45.Chen, G. C., He, Z. L., & Huang, C. Y. (2000). Microbial biomass phosphorus and its significance in predicting phosphorus availability in red soils. Communications in Soil Science and Plant Analysis. 31 (5-6), 655-667.
46.Hoseini, S. S., Zalaghi, R., Enayatizamir, N., & Feizian, M. (2024). The effect of sewage sludge application on soil phosphatase activity and nutrients uptake by maize plant inoculated with symbiotic fungi. Journal of Soil Management and Sustainable Production. 13 (14), 97-114. [In Persian]
47.Krutilina, V. S., Polyanskaya, S. M., Goncharova, N. A., & Letchamo, W. (2000). Effects of zeolite and phosphogypsum on growth, photosynthesis and uptake of Sr, Ca and Cd by barley and corn seedlings. Journal of Environmental Science and Health, Part A. 35 (1), 15-29.
48.Karami, S., Hadi, H., Tajbaksh, M., & Modarres-Sanavy, S. A. M. (2020). Effect of zeolite on nitrogen use efficiency and physiological and biomass traits of amaranth (Amaranthus hypochondriacus) under water-deficit stress conditions. Journal of Soil Science and Plant Nutrition. 20, 1427-1441.
49.Maghsoodi, M. R., Ghodszad, L., & Asgari Lajayer, B. (2020). Dilemma of hydroxyapatite nanoparticles as phosphorus fertilizer: Potentials, challenges and effects on plants. Environmental Technology & Innovation. 19, 100869.
50.El-Sherbeny, T. M. S., Mousa, A. M., & El-Sayed R. (2022). Use of mycorrhizal fungi and phosphorus fertilization to improve the yield of onion (Allium cepa L.) plant. Saudi Journal of Biological Sciences. 29 (1), 331-338.
پژوهش‌های علوم و فناوری چوب و جنگل
دوره 31، شماره 3
مهر 1403
صفحه 97-116

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار