Document Type : Research Paper
Authors
1 Faculty of Agriculture, Shahrood University of Technology (SUT), Iran.
2 Associate Professor, Department of Agriculture, Faculty of Agriculture, Shahrood University of Technology (SUT), Iran.
3 Department of Agronomy, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
4 Genetics and Agricultural Biotechnology Institute of Tabarestan & Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
Abstract
Keywords
مقدمه
گسترش عرصههای طبیعی شور به دلیل تغییرات اقلیمی ناشی از گرم شدن کره زمین بواسطه تغییر در میزان بارندگی و افزایش دما، امری مشهود است (رحیمیان و همکاران 2013). تنش شوری همچون سایر تنشهای غیرزنده خسارات قابل ملاحظهای بر رشد و نمو به ویژه عملکرد محصول بسیاری از گیاهان از جمله گیاهان روغنی ایجاد میکند (نگرائو و همکاران 2017). در ایران در بسیاری از اراضی مشکل شوری و عدم زهکشی مناسب اراضی دیده میشود. با وقوع کم آبی در سالهای اخیر نه تنها حجم آب کم شده بلکه کیفیت آن نیز تغییر یافته و شورتر شده است (دانینگ و همکاران 2007).
کلزا (Brassica napus L.) از جمله محصولات زراعی صنعتی است که تحت تأثیر تنش شوری قرار میگیرد. سطح زیر کشت این گیاه در کشور بالغ بر 191251 هکتار با تولید 329843 تن میباشد که میانگین عملکرد در شرایط دیم و آبی آن 1636 کیلوگرم در هکتار میباشد (بینام 2019). براساس آخرین آمار و اطلاعات، مصرف سرانه روغن در کشور 16 کیلوگرم است که با در نظر گرفتن جمعیت 80 میلیونی کشور سالانه بیش از یک میلیون تن روغن مورد نیاز است.
پتاسیم هفتمین عنصر موجود در پوسته زمین است که سهم لیتوسفر (سنگ کره) از آن 5/2 درصد میباشد (آرچانا و همکاران 2013). این عنصر با حد بحرانی 200 میلیگرم بر کیلوگرم برای خاکهای زیر کشت کلزا (کیت و نلسون 1971)، یکی از عناصر ضروری رشد گیاه بوده که اهمیت آن در کشاورزی به خوبی شناخته شده است (اسپارک و هانگ 1985). این عنصر نقش مهمی در رشد و نمو گیاهان، فعالسازی آنزیمها، افزایش فتوسنتز، تنظیم روزنهها، انتقال قند و نشاسته، جذب نیتروژن و سنتز پروتئین دارد (بخشنده و همکاران 2017). پتاسیم علاوه بر ضرورت در متابولیسم گیاه، کیفیت محصول را با افزایش وزن دانه و تقویت ریشه و ساقه بهبود بخشیده و همچنین سبب افزایش مقاومت گیاه به آفات، بیماریها و تنشها میگردد (هان و لی 2005).
با توجه به افزایش سهم کودهای شیمیایی در آلودگیهای زیستمحیطی، استفاده از کودهای زیستی در جهت بهبود تأمین عناصر غذایی برای رسیدن به کشاورزی پایدار امری اجتنابپذیر است (پارک و همکاران 2010). کودهای زیستی، حاوی فرمولاسیونی از ریزجانداران زنده (باکتریها و قارچهای سودمند) یا متابولیتهای تولیدی آنها میباشند که از طریق روشهایی همانند تثبیت نیتروژن، انحلال فسفات، رهاسازی یون پتاسیم، تأمین آهن و دیگر عناصر به بهبود تغذیه گیاه کمک نموده و علاوه بر آن با کاهش بیماریها (سید و همکاران 2019)، بهبود ساختمان خاک و سایر اثرات مفید (چو و همکاران 2019) باعث تحریک بیشتر رشد گیاه شده و افزایش کمیّت و کیفیت محصول را به دنبال دارند (باندیوپادیای و همکاران 2017، سریخان و انصاری 2015). پژوهشگران گزارش کردند که زیاد بودن نسبتهای پتاسیم به سدیم در گیاه تحت شرایط شور به عنوان یکی از راههای مقاومت در برابر تنش محسوب میشود (اشرف و اروج 2006). ریزجانداران قادرند کانیهای سیلیکاتی حاوی پتاسیم همچون میکا را به فرم محلول درآورده و عناصری چون پتاسیم، فسفر، آهن، روی و سیلیسیم را آزاد کنند که در این میان باکتریها از اهمّیت بیشتری برخوردارند (بخشنده و همکاران 2017، پارما و سیندهو 2013). از این باکتریها که به باکتریهای حلکننده سیلیکات (Silicate dissolving bacteria) معروفند، کود زیستی پتاسیم تهیه میگردد (صادقی و همکاران 2014). در واقع، این ریزجانداران نقش مهمی در تغییر و تبدیل مواد از شکل غیرقابل دسترس به شکل قابل دسترس برای گیاهان ایفا میکنند، بهطوریکه به واسطه فعالیت آنها مقدار مواد در دسترس و مغذی در خاک افزایش یافته و در نهایت سبب افزایش تولید و بهبود کیفیت محصولات کشاورزی میشود (کشاورز و همکاران 2013).
نتایج مطالعات در گیاه کلزا نشان داد که تنش شوری موجب کاهش صفات جوانهزنی (بخشنده و جمالی 2020) سطح برگ و افزایش قند محلول و پرولین (شریف و همکاران 2017)، کاهش تعداد غلاف یا خورجین و وزن هزار دانه (احمدزاده و همکاران 2015)، کاهش کلروفیل a و b و افزایش میزان پرولین (جان و همکاران 2016)، کاهش در تعداد، سطح برگ و زیست توده (نگارو و همکاران 2017) و کاهش در عملکرد دانه و ارتفاع بوته (اخیانی و همکاران 2009) شده است. البته دامنه خسارت شوری به مقدار شوری و نوع خاک، مدت زمان شوری، مرحله رشدی گیاه و نوع ژنوتیپها بستگی دارد (هو و همکاران 2017). یعقوبی و همکاران (2017) گزارش دادند که تلقیح گیاه برنج با باکتریهای حلکننده پتاسیم موجب افزایش جذب پتاسیم و عملکرد دانه شده است. بخشنده و همکاران (2017 و 2018) بیان کردند که باکتریهای حلکننده پتاسیم و فسفر بر رشد برنج اثرگذار بوده و میتوانند از آنها به عنوان کودهای زیستی تجاری بهره برد. رحیمزاده و همکاران (2013) در مطالعه فعالیت باکتریهای حلکننده سیلیکات در ریزوسفر کلزا، کاهش اسیدیته ریزوسفر و افزایش آزادسازی پتاسیم ساختمانی از کانی گلوکونیت را گزارش نمودند. گیاهان در حضور باکتریهای حلکننده سیلیکات با افزایش فعالیتهای آنتیاکسیدانی همچون سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، کاتالاز (CAT) و پرکسیداز (POD)، با اثرات خسارتزای ناشی از تنش شوری مقابله میکنند (رحمان و همکاران 2019، سوری و همکاران 2018). بنابراین، هدف از اجرای پژوهش حاضر، بررسی تأثیر باکتریهای حلکننده پتاسیم بههمراه مقادیر مختلف کود سولفات پتاسیم بر ویژگیهای کمّی و آنزیمی گیاه کلزا رقم زراعی هایولا 50 در خاک شور در نظر گرفته شد.
مواد و روشها
جهت بررسی اثر باکتریهای حلکننده پتاسیم بر خصوصیات عملکردی و آنزیمی گیاه کلزا (رقم اصلاح شده هایولا50)، آزمایشی به صورت کرتهای خردشده در قالب طرح پایه بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در خاک شور منطقه گهرباران میاندورود (شوری 04/4 دسیزیمنس بر متر) با آب و هوای معتدل (جدول 1)، در سال زراعی98-1397 انجام گردید. نمونهبرداری خاک قبل از کاشت از عمق صفر تا 30 سانتیمتر انجام گرفت. عملیات تهیه زمین شامل شخم اولیه با گاوآهن برگردان دار و دو دیسک عمود برهم انجام شد. کود فسفر از نوع سوپر فسفات تریپل (25 کیلوگرم در هکتار) و بخش اول کود نیتروژنه از منبع اوره به مقدار 50 کیلوگرم در هکتار (حسب نتایج آزمون خاک مطابق جدول 2) قبل از کشت به خاک مزرعه اضافه شد. فاکتورهای مورد مطالعه شامل جدایه باکتری در پنج سطح (شاهد بدون باکتری، باکتری Pantoea agglomerans (میزان حلکنندگی پتاسیم3/35 میکروگرم در میلیلیتر، محل جداسازی مازندران، میزان تولید اکسین 3/3 میکروگرم در میلیلیتر)، باکتری Rahnella aquatilis (میزان حلکنندگی پتاسیم 0/76 میکروگرم در میلیلیتر، محل جداسازی مازندران، میزان تولید اکسین7/6 میکروگرم در میلیلیتر)، ترکیب دو باکتری Pantoea agglomerans و Rahnella aquatilis و کود زیستی تجاری حلکننده پتاسیم بارور 2 شامل باکتریهایPseudomonas koreensis وPseudomonas vancouverensis) و کود شیمیایی پتاسیم از منبع سولفات پتاسیم (44 درصد K2O) در هفت سطح (شاهد بدون کود، 25، 50، 75، 100، 125 و 150 کیلوگرم در هکتار) بودند. باکتریهای Pantoea agglomerans و Rahnella aquatilis از پژوهشکده ژنتیک و زیستفناوری کشاورزی طبرستان وابسته به دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری تهیه گردید. ابتدا کود شیمیایی پتاسیم برای هر کرت اصلی به صورت جداگانه و بر اساس میزان در نظر گرفته شده با خاک مخلوط و سپس پودر کود زیستی با جمعیت 107 کلونی به صورت بذرمال (بذرها با اسپری کردن آب مقطر کمی مرطوب شده بودند) استفاده گردید.
جدول 1- دادههای هواشناسی مناطق مورد آزمایش در طول دوره رشد گیاه کلزا
پارامترها |
دمای حداقل |
دمای حداکثر |
دمای متوسط |
|
متوسط رطوبت نسبی |
مجموع بارش |
مجموع ساعات آفتابی |
ماهها |
oC |
|
% |
mm |
|||
آبان |
4/11 |
2/20 |
8/15 |
|
79 |
4/31 |
6/159 |
آذر |
5/8 |
9/15 |
86 |
|
86 |
3/73 |
5/116 |
دی |
1/5 |
8/13 |
5/9 |
|
83 |
4/136 |
7/131 |
بهمن |
6/5 |
13 |
3/9 |
|
85 |
1/83 |
3/145 |
اسفند |
2/7 |
1/15 |
2/11 |
|
83 |
4/152 |
1/175 |
فروردین |
11 |
8/16 |
9/13 |
|
86 |
4/44 |
9/120 |
اردیبهشت |
4/15 |
6/23 |
5/19 |
|
78 |
4/75 |
1/254 |
جدول 2- مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاک شور محل اجرای تحقیق (عمق 30-0 سانتیمتری)
بافت خاک
|
|
سیلت |
رس |
شن |
|
pH |
|
EC (dS.m-1) |
|
N (%) |
|
S |
P |
K |
Na |
Fe |
Zn |
|
|
|
% |
|
|
|
|
mg. kg-1 |
|||||||||||
رسی لومی تا شنی رسی لومی |
|
42 |
33 |
25 |
|
7/7 |
|
04/4 |
|
1/0 |
|
25 |
12/4 |
7/170 |
84 |
2/7 |
9/2 |
|
فاصله بین کرتهای اصلی 50 سانتیمتر و فاصله بین کرتهای فرعی 30 سانتیمتر تعیین گردید. بذرها در 6 و 7 آبان ماه کشت و آب مورد نیاز از طریق باران تأمین گردید. در هر کرت 9 ردیف با فاصله 50 سانتیمتر بین ردیف در نظر گرفته شد. در زمان داشت شوری خاک از طریق تهیه عصاره اشباع برآورد گردید. در پایان فصل زراعی، صفاتی نظیر عملکرد دانه (برداشت یک متر مربع و تبدیل به کیلوگرم در هکتار)، عملکرد بیولوژیک و میزان روغن دانه اندازهگیری شد.
میزان جذب عنصر سدیم و پتاسیم به روش شعلهسنجی (والینگ و همکاران 1989) از طریق دستگاه فلیمفتومتر در خاک و اندامهای هوایی (ساقه + برگ) و دانه کلزا در هر تیمار به تفکیک اندازهگیری گردید. برای تعیین میزان روغن از دستگاه سوکسله استفاده شد (دیکاسترو و همکاران 1998).
میزان آنزیمهای آنتیاکسیدان نظیر کاتالاز (CAT) (سینگ و همکاران 2010)، پراکسیداز (POX) (رانیری و همکاران 2000) و سوپراکسید دیسموتاز (SOD) (ناکانو و اسد 1981) بهترتیب در طول موجهای 240، 460 و560 نانومتر با روش اسپکتروفتومتری تعیین گردید. جهت استخراج آنزیمهای موردنظر، 5/0 گرم از نمونههای برگی توزین و در پنج میلیلیتر از بافر فسفات سرد 100 میلیمولار (5/7pH=) محتوی EDTA 4/0 میلیمولار، آسکوربات سه میلیمولار، پلی وینیل پیرولیدین پنج درصد(وزنی-حجمی) اضافه شد. نمونههای هموژن شده در 15000 دور در دقیقه و دمای چهار درجه سانتیگراد به مدت 15 دقیقه سانتریفیوژ شدند. سوپرناتانت حاصل جهت اندازهگیری فعالیت آنزیمهای آنتیاکسیدان استفاده شد (اسفندیاری و همکاران 2007). به منظور توصیف روند تغییرات صفات مرتبط با ویژگیهای کمّی و آنزیمی کلزا در مقابل سطوح مختلف کود سولفات پتاسیم و تعیین مقدار بهینه مصرف کود برای دستیابی به حداکثر عملکردها از یک معادله رگرسیون دوتکهای به شرح ذیل استفاده شد(دراپر و اسمیت 1981):
{رابطه 1} x ≤ x0 اگر y = a + bx
x > x0 اگر y = a + bx0
که در این رابطه، a عرض از مبدأ، b شیب خط رگرسیونی به ازای افزایش هر کیلوگرم مصرف کود پتاسیم و x0 نقطه چرخش یا مقدار مصرف کود پتاسیم برای رسیدن به حداکثر یا حداقل (برای آنزیمها) مقدار هر یک از صفات مورد مطالعه هستند. علاوه بر این، از معادله ساده خطی درجه اول (y=a+bx) و درجه دوم (y=a+bx+cx2) نیز برای توصیف روند تغییرات در صفات SOD و CAT استفاده گردید (دراپر و اسمیت 1981). برای تجزیه و تحلیل دادهها از نرمافزار آماری SAS نسخه 4/9، و برای ترسیم شکلها از نرمافزار سیگماپلات نسخه 12 و میانگینها نیز با روش حداقل تفاوت معنیدار (LSD) در سطح احتمال پنج درصد مقایسه شدند.
نتایج و بحث
نتایج تجزیه واریانس صفات کمّی، آنزیمی و میزان سدیم و پتاسیم گیاه کلزا در خاک شور تحت شرایط سطوح مختلف کود سولفات پتاسیم و تلقیح با باکتریهای حلکننده پتاسیم نشان داد که صفاتی همچون عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک، عملکرد روغن، آنزیمهای CAT[1]، GPX[2]، SOD[3]، پتاسیم و سدیم دانه، پتاسیم و سدیم ساقه به طور معنیداری تحت تأثیر اثرات اصلی هر دو سطوح کود پتاسیم و تلقیح با باکتریهای حلکننده پتاسیم و همچنین تنها صفت پتاسیم ساقه تحت تأثیر تیمارهای کودی پتاسه قرار گرفت. علاوه بر این، اثرات متقابل در صفات عملکرد دانه، عملکرد روغن، آنزیم SOD و سدیم ساقه معنیدار بود (جدول 3 و 4).
مقایسه میانگین صفات کمّی و آنزیمی گیاه کلزا نشان داد که کمترین عملکرد دانه کلزا متعلق به تیمار عدم مصرف کود پتاسه بوده که با سایر تیمارها اختلاف معنیداری داشت (جدول 5). با مصرف کود پتاسیم از صفر تا 125 کیلوگرم در هکتار، مقدار تمامی صفات زراعی و سدیم و پتاسیم دانه و ساقه به طور معنیداری نسبت به شاهد افزایش یافت. تیمار 125 کیلوگرم کود پتاسه با افزایش 4/25 درصدی نسبت به شاهد، بیشترین عملکرد دانه (3240 کیلوگرم در هکتار) را به خود اختصاص داد. البته با تیمار کودی 100، اختلاف معنیداری نداشت. بهمنیار و سودائیمشایی (2010) گزارش دادند که مصرف کود پتاسیم به
جدول 3- تجزیه واریانس صفات کمّی و آنزیمی گیاه کلزا در خاک شور تحت شرایط سطوح مختلف کود سولفات پتاسیم و تلقیح با باکتریهای حلکننده پتاسیم
منابع تغییر |
درجه آزادی |
عملکرد دانه |
عملکرد بیولوژیک |
عملکرد روغن |
کاتالاز |
گلوتامین پرواکسیداز |
سوپراکسید دیسموتاز |
بلوک |
2 |
**9571637 |
**16784208 |
**2501969 |
**11/0 |
**24/0 |
**1/1 |
کود پتاسیم |
6 |
**838690 |
*4383036 |
**268862 |
**12/0 |
**44/0 |
**11/0 |
خطای اصلی |
12 |
48509 |
1664202 |
14140 |
02/0 |
024/0 |
09/0 |
باکتریها |
4 |
**3871004 |
**24408164 |
**839472 |
**04/0 |
**23/0 |
**5/0 |
کود × باکتری |
24 |
**61767 |
468437 |
**12482 |
001/0 |
004/0 |
**01/0 |
خطای فرعی |
56 |
17033 |
1635121 |
9285 |
01/0 |
022/0 |
008/0 |
ضریب تغییرات |
- |
8 |
6/13 |
61/9 |
25 |
6/16 |
1/6 |
**معنیداری در سطح احتمال یک درصد می باشد.
جدول 4- تجزیه واریانس میزان پتاسیم و سدیم دانه و ساقه کلزا در خاک شور تحت شرایط سطوح مختلف کود سولفات پتاسیم و تلقیح با باکتریهای حلکننده پتاسیم
منابع تغییر |
درجه آزادی |
پتاسیم دانه |
سدیم دانه |
نسبت پتاسیم به سدیم دانه |
پتاسیم ساقه |
سدیم ساقه |
نسبت پتاسیم به سدیم ساقه |
بلوک |
2 |
**13/44 |
**77/1 |
**68/2 |
**64/78 |
**12/2 |
**30/54 |
کود پتاسیم |
6 |
**35/3 |
**58/0 |
06/0 |
**38/1 |
*37/0 |
84/0 |
خطای اصلی |
12 |
*61/0 |
15/0 |
16/0 |
52/0 |
09/0 |
57/0 |
باکتریها |
4 |
**26/12 |
**13/1 |
11/0 |
**13/6 |
4/0 |
22/0 |
کود × باکتری |
24 |
05/0 |
02/0 |
03/0 |
04/0 |
**00/0 |
04/0 |
خطای فرعی |
56 |
11/0 |
09/0 |
09/0 |
1/0 |
09/0 |
47/0 |
ضریب تغییرات |
- |
75/3 |
72/8 |
11/9 |
07/4 |
5/13 |
6/14 |
* و ** معنیداری در سطح احتمال پنج و یک درصد می باشد.
تنهایی بر صفاتی از قبیل تعداد دانه در خوشه، تعداد دانه پوک در خوشه، عملکرد شلتوک، عملکرد زیستی و شاخص برداشت برنج تأثیر معنیداری داشت. با توجه به نتایج عملکرد دانه، بالطبع بیشترین عملکرد بیولوژیک (10168 کیلوگرم) نیز در مصرف 125 کیلوگرم کود سولفات پتاسیم محقق شد که با مصرف 50 کیلوگرم و بیشتر اختلاف معنیداری نداشت (جدول 5). بیشترین عملکرد روغن نیز در تیمار 125 کیلوگرم کود پتاسیم حاصل شد که با تیمار 100 و 150 کیلوگرم اختلاف معنیداری نداشت. شوری خاک با کاهش جذب عناصر غذایی و افزایش اکسیداتیو و تنشهای اسمزی سبب کاهش رشد و خصوصیات عملکردی کلزا میشود که با استفاده از تیمارهای باکتریایی میتوان اثرات شوری را کاهش داد (فرهنگیآبریز و همکاران 2020). بیشترین میزان آنزیمها در تیمار شاهد مشاهده شد که با افزایش سطح کودی، مقدار آنزیمها به تدریج کاهش یافت. بر اساس گزارشها، فعالیت بیشتر آنزیمها سبب تخفیف اثرات زیانبار شوری در گیاه میشود (رحمان و همکاران 2019، سوری و همکاران 2018) که با مصرف همزمان کودهای پتاسه و باکتریهای حلکننده پتاسیم، فعالیت آنزیمها نسبتاً کاهش مییابد. البته در مورد آنزیم GPX تغییر معنیداری مشاهده نشد. پرویز و همکاران، افزایش فعالیت آنزیمهای آنتی اکسیدانتی همچون CATو SOD در شرایط تنشهای شوری بالاتر را گزارش دادند و بیان کردند ژنوتیپهای متحمل دارای مقدار کمتری از این آنزیمها هستند (پرویز و همکاران 2020).
جدول 5- نتایج مقایسه میانگین صفات کمّی و آنزیمی گیاه کلزا در خاک شور تحت شرایط سطوح مختلف کود سولفات پتاسیم
تیمارهای کود پتاسه (kg.ha-1) |
عملکرد دانه (kg.ha-1) |
عملکرد بیولوژیک (kg.ha-1) |
عملکرد روغن دانه (kg.ha-1) |
کاتالاز |
گلوتامین پرواکسیداز |
سوپراکسید دیسموتاز |
0 |
2583 e |
8645 c |
797 d |
57/0 a |
2/1 a |
61/1 a |
25 |
2745 (3/6+) de |
8969 (7/3+) bc |
872 (4/9+) cd |
44/0 (8/22-) b |
1/1 (3/8-) a |
57/1 (5/2-) ab |
50 |
2846 (2/10+) cd |
9286 (4/7+) abc |
940 (9/17+) c |
39/0 (6/31-) bc |
87/0 (5/27-) b |
53/1 (5-) bc |
75 |
2968 (9/14+) bc |
9497 (8/9+) abc |
1051 (9/31+) b |
39/0 (6/31-) bc |
83/0 (8/30-) b |
47/1 (7/8-) cd |
100 |
3109 (4/20+) ab |
9723 (5/12+) ab |
1117 (1/40+) ab |
35/0 (6/38-) bc |
8/0 (3/33-) b |
44/1 (6/10-) d |
125 |
3240 (4/25+) a |
10168 (6/17+) a |
1146 (8/43+) a |
31/0 (6/45-) c |
76/0 (7/36-) b |
45/1 (9/9-) d |
150 |
3146 (6/21+) a |
9956 (2/15+) a |
1096(5/37+) ab |
3/0 (4/47-) c |
77/0 (8/35-) b |
36/1 (5/15-) e |
حروف مشترک در هر ستون نشاندهندۀ عدم اختلاف معنیدار از لحاظ آماری در سطح احتمال پنج درصد میباشد. اعداد داخل پرانتز بیانگر درصد افزایش (+) یا کاهش (-) هر یک از تیمارها نسبت به تیمار شاهد است.
نتایج مقایسه میانگین میزان پتاسیم و سدیم دانه و ساقه کلزا نشان داد که در شرایط شوری خاک، با افزایش مصرف کود پتاسه از صفر به 125 کیلوگرم در هکتار، 3/12 درصد افزایش یافت، البته با مصرف بیشتر تا 150 کیلوگرم، قابلیت جذب پتاسیم در دانه کاهش نشان داد (جدول 6). بیشترین میزان سدیم دانه نیز در تیمار کودی 125 مشاهده شد که با تیمار کودی 50 کیلوگرم اختلاف معنیداری نداشته است. بیشترین میزان پتاسیم و همچنین سدیم ساقه در تیمار کودی 125 کیلوگرم سولفات پتاسیم مشاهده که بهترتیب 6/8 و 2/19 درصد نسبت به تیمار شاهد افزایش معنیدار داشته است. یعقوبی خانقاهی (2018) اظهار داشت که تلقیح گیاه با باکتریهای بومی حلکننده پتاسیم میتواند موجب بهبود جذب عناصری همچون پتاسیم، نیتروژن و فسفر توسط گیاه، افزایش کارایی مصرف عناصر غذایی و انتقال مجدد آنها به دانه، بهبود کارایی سیستم فتوسنتزی و کاهش مصرف کود شیمیایی پتاسیمی در تولید محصول برنج گردد. ثقفی و همکاران (2018) سویههای Rhizobium به عنوان افزاینده رشد گیاهی بر ویژگیهای مورفو– فیزیولوژیکی گیاه کلزا در شرایط تنش شوری را کارا و اثربخش بیان نمودند.
نتایج مقایسه میانگین صفات کمّی و آنزیمی گیاه کلزا در خاک شور تحت شرایط سطوح مختلف تلقیح با باکتریهای حلکننده پتاسیم (جدول 7) نشان داد که بیشترین میزان عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک و عملکرد روغن کلزا در تیمار ترکیب دو باکتری Pantoea agglomerans و Rahnella aquatilis مشاهده گردید که به ترتیب 46، 9/33 و 2/71 درصد افزایش در مقایسه با عدم مصرف باکتری داشتند. بنابراین با کاربرد همزمان این دو باکتری امکان افزایش عملکرد دانه و روغن در شرایط خاک شور محقق خواهد شد. ترکیب دو باکتری P. agglomerans و R. aquatilis به عنوان بهترین تیمار، موجب کاهش معنیدار آنزیمهای CAT، GPX و SOD به ترتیب به مقدار 7/26، 3/28 و 3/25 درصد نسبت به شاهد شد. در مطالعه محمدیکشکا و همکاران (2017) تعداد دانه در سنبله و وزن دانه در سنبله گندم رقم میلان در زمان کاربرد روش بذرمال باکتری Enterobacter sp به ترتیب با 5/31 و 4/27 نسبت به شاهد افزایش یافت. میزان همه آنزیمها نیز با مصرف باکتریها به طور معنیداری نسبت به تیمار شاهد کاهش نشان داد که البته بین باکتریها تفاوت معنیداری مشاهده نشد.
جدول 6- نتایج مقایسه میانگین میزان پتاسیم و سدیم دانه و ساقه کلزا در خاک شور تحت شرایط سطوح مختلف کود سولفات پتاسیم
تیمارهای کود پتاسه (kg.ha-1) |
پتاسیم دانه |
سدیم دانه |
نسبت پتاسیم به سدیم دانه |
پتاسیم ساقه |
سدیم ساقه |
نسبت پتاسیم به سدیم ساقه |
0 |
52/10 e |
08/3 c |
42/3 a |
45/9 e |
03/2 c |
83/4 ab |
25 |
8/10 (7/2+) d |
21/3 (2/4+) bc |
37/3 (5/1-) a |
(2/2+) 66/9de |
15/2 (9/5+) bc |
(1/4-) 63/4ab |
50 |
13/11 (8/5+) c |
33/3 (1/8+) abc |
35/3 (2-) a |
(4/4+) 87/9cd |
03/2 (0) c |
(5/4+) 05/5a |
75 |
29/11 (3/7+) c |
50/3 (6/13+) ab |
24/3 (3/5-) a |
(1/5+) 93/9bc |
15/2 (9/5+) bc |
(2/1-) 77/4ab |
100 |
68/11 (11+) ab |
56/3 (6/15+) a |
32/3 (9/2-) a |
(14/7+) 15/10ab |
38/2 (2/17+) ab |
(9/8-) 4/4b |
125 |
81/11 (3/12+) a |
57/3 (9/15+) a |
35/3 (2-) a |
(6/8+) 26/10a |
42/2 (2/19+) a |
(7/8-) 41/4b |
150 |
55/11 (8/9+) b |
56/3 (6/15+) a |
26/3 (7/4-) a |
(2/8+) 23/10a |
29/2 (8/12+) ab |
(4/5-) 57/4ab |
حروف مشترک در هر ستون نشاندهندۀ عدم اختلاف معنیدار از لحاظ آماری در سطح احتمال پنج درصد میباشد. اعداد داخل پرانتز نیز بیانگر درصد افزایش (+) یا کاهش (-) هر یک از تیمارها نسبت به تیمار شاهد است.
جدول 7- نتایج مقایسه میانگین صفات کمّی و آنزیمی گیاه کلزا در خاک شور تحت شرایط سطوح مختلف تلقیح با باکتریهای حلکننده پتاسیم
تیمارهای تلقیح با باکتری |
عملکرد دانه (kg.ha-1) |
عملکرد بیولوژیک (kg.ha-1) |
عملکرد روغن دانه (kg.ha-1) |
کاتالاز |
گلوتامین پرواکسیداز |
سوپراکسید دیسموتاز |
B |
2404 c |
8128 c |
743 d |
45/0 a |
06/1 a |
66/1 a |
R |
3232 (5/34+) a |
10190 (4/25+) a |
1113 (8/49+) b |
38/0 (5/15-) b |
88/0 (17-) b |
49/1 (2/10-) b |
P |
2791 (1/16+) b |
9048 (3/11+) b |
929 (25) c |
41/0 (9/8-) bc |
92/0 (2/13-) b |
54/1 (2/7-) b |
R*P |
3509 (46+) a |
10881 (9/33+) a |
1272 (2/71+) a |
33/0 (7/26-) bc |
76/0 (3/28-) c |
24/1 (3/25-) c |
S |
2804 (6/16+) b |
9071 (6/11+) c |
955(5/28+) c |
39/0 (3/13-) bc |
89/0 (16-) b |
52/1 (4/8-) b |
حروف مشترک در هر ستون نشاندهندۀ عدم اختلاف معنیدار از لحاظ آماری در سطح احتمال پنج درصد میباشد. اعداد داخل پرانتز نیز بیانگر درصد افزایش (+) یا کاهش (-) هر یک از تیمارها نسبت به تیمار شاهد است. B: شاهد، R: باکتری Rahnella aquatilis، P: باکتری Pantoea agglomerans، R*P: ترکیب همزمان دو باکتری Pantoea agglomerans و Rahnella aquatilis و S: کود زیستی تجاری حلکننده پتاسیم بارور 2
مشابه با نتایج عملکرد، میزان پتاسیم و سدیم دانه و همچنین پتاسیم و سدیم ساقه در شرایط استفاده از ترکیب دو باکتری Pantoea agglomerans و Rahnella aquatilis به بیشترین مقدار خود رسیده و با تیمار عدم مصرف باکتری و سایر تیمارها اختلاف معنیداری داشته است (جدول 8). در گزارشی تلقیح گیاهچه برنج با باکتری Enterobacter sp. موجب افزایش ماده خشک کل و پتاسیم جذب شده در برگ، ساقه و ریشه به ترتیب با 3/65، 2/69، 9/52 و 50 درصد نسبت به شاهد شد (بخشنده و همکاران 2017). واکنش دو تیمار باکتری Pantoea agglomerans و باکتری Rahnella aquatilis به صورت مجزا، در رابطه با تغییرات میزان پتاسیم و سدیم دانه و ساقه مشابه یکدیگر بوده و اختلافی با هم نداشتند که البته با تیمار عدم مصرف باکتری اختلاف معنیداری داشتند. بخشنده و همکاران (2019) پیشنهاد دادند که ترکیب تلفیقی باکتری، باعث بهبود اجزای عملکرد و جذب پتاسیم توسط گیاه میشود.
جدول 8- نتایج مقایسه میانگین میزان پتاسیم و سدیم دانه و ساقه کلزا در خاک شور تحت شرایط سطوح مختلف تلقیح با باکتریهای حلکننده پتاسیم
تیمارهای تلقیح با باکتری |
پتاسیم دانه |
سدیم دانه |
نسبت پتاسیم به سدیم دانه |
پتاسیم ساقه |
سدیم ساقه |
نسبت پتاسیم به سدیم ساقه |
B |
02/10 c |
08/3 c |
25/3 a |
04/9 a |
01/2 c |
64/4 a |
R |
49/11 (5/14+) b |
46/3 (3/12+) b |
35/3 (1/3+) a |
(1/11+) 05/10b |
23/2 (9/10+) ab |
(8/0+) 68/4a |
P |
33/11 (1/13+) b |
34/3 (4/8+) b |
43/3 (5/5+) a |
(5/11+) 08/10b |
18/2 (5/8+) bc |
(9/3+) 82/4a |
R*P |
12/12 (21+) a |
73/3 (1/21+) a |
27/3 (6/0+) a |
(1/16+) 5/10a |
39/2 (9/18+) a |
(1/2-) 54/4a |
S |
31/11 (9/12+) b |
40/3 (4/10+) b |
34/3 (8/2+) a |
(8/10+) 02/10b |
23/2 (9/10+) ab |
(2/0+) 65/4a |
حروف مشترک در هر ستون نشاندهندۀ عدم اختلاف معنیدار از لحاظ آماری در سطح احتمال پنج درصد میباشد. اعداد داخل پرانتز نیز بیانگر درصد افزایش (+) یا کاهش (-) هر یک از تیمارها نسبت به تیمار شاهد است. . B: شاهد، R: باکتری Rahnella aquatilis، P: باکتری Pantoea agglomerans، R*P: ترکیب همزمان دو باکتری Pantoea agglomerans و Rahnella aquatilis و S: کود زیستی تجاری حلکننده پتاسیم بارور 2
نتایج حاصل از تجزیه رگرسیون نشان داد که مقدار افزایش عملکرد بیولوژیک به ازای هر کیلوگرم افزایش مصرف کود پتاسیم در تیمارهای شاهد (بدون استفاده از باکتری)، باکتری Pantoea agglomerans، باکتری Rahnella aquatilis، ترکیب دو باکتری Pantoea agglomerans و Rahnella aquatilis و کود زیستی تجاری حلکننده پتاسیم بهترتیب 51/4، 01/9، 11/19، 32/20 و 89/4 برآورد گردید. علاوه بر این، مقادیر اولیه (ضریب a) این صفت نیز در زمان حضور ریزجانداران افزاینده رشد، بالاتر از تیمار شاهد بوده است. بیشترین عملکرد بیولوژیک با 39/39 درصد افزایش نسبت به شاهد با کاربرد همزمان دو باکتری حاصل گردید. بیشترین مقدار عملکرد بیولوژیک در تیمار ترکیبی دو باکتری مشاهده گردید که باعث افزایش 39 درصد عملکرد بیولوژیک نسبت به تیمار شاهد شد. بیشترین مقدار افزایش عملکرد دانه به ازای هر کیلوگرم مصرف کود پتاسیم متعلق به تیمار ترکیبی دو باکتری (38/8 کیلوگرم عملکرد دانه در کیلوگرم کود پتاسیم در هکتار) بود که با افزایش 1325 کیلوگرم عملکرد دانه در هکتار (موجب 06/51 درصد عملکرد بیشتر نسبت به تیمار شاهد (3920 کیلوگرم در هکتار) شد. بالاترین عملکرد روغن نیز با کاربرد همزمان دو باکتری به همراه مصرف 100 کیلوگرم در هکتار کود پتاسیم مشاهده گردید (9/73 درصد عملکرد روغن بیشتر در مقایسه با تیمار شاهد) نتایج تجزیه رگرسیون مربوط به آنزیمها نشان داد که تمامی آنزیمها در تیمار تلفیق دو باکتری بیشترین کاهش را داشته است بطوری که میزان کاتالاز، سوپراکسید دیسموتاز و پراکسیداز در تیمار تلقیح ترکیبی دو باکتری، بهترتیب 03/27، 82/22 و 19/47 درصد در مقایسه با تیمار شاهد کاهش داشتند . همچنین میزان عناصر پتاسیم و سدیم در دانه و ساقه در تیمار تلقیح ترکیبی دو باکتری بهترتیب با 85/17، 09/14، 06/24 و 16/19 درصد در مقایسه با تیمار شاهد افزایش نشان داده است (جدول 9 و شکل 1).
جدول 9- پارامترهای تخمینزده شده توسط مدلهای دوتکهای و خطی برازش داده شده به صفات مورد مطالعه در سطوح مختلف کود سولفات پتاسیم برای هر یک از روشهای تلقیح با باکتریها
صفات |
روش تلقیح |
† |
a ± se |
b ± se |
X0 ± se |
حداکثر مقدار |
R2 |
عملکرد بیولوژیک |
B |
- |
9/257±4/7789 |
86/2±51/4 |
- |
98/8465 |
33/0 |
R |
55/8+ |
77/55±3/8455 |
91/0±01/9 |
71/8±2/105 |
(39/11+) 25/9403 |
98/0 |
|
P |
4/13+ |
9/129±9/8837 |
1/2±11/19 |
90/10±6/122 |
(06/32+) 67/11180 |
98/0 |
|
RP |
9/21+ |
2/117±2/9498 |
92/1±32/20 |
66/8±3/113 |
(39/39+) 17/11799 |
98/0 |
|
S |
9/11+ |
61/60±2/8717 |
08/0±89/4 |
12/21±0/125 |
(20/10+) 11/9239 |
93/0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
عملکرد دانه |
B |
- |
78/26±6/2112 |
44/0±30/4 |
25/9±3/112 |
00/2595 |
98/0 |
R |
5/24+ |
35/12±2/2630 |
25/0±38/2 |
48/9±3/111 |
(58/11+) 5/2895 |
98/0 |
|
P |
6/26+ |
33/37±4/2675 |
61/0±83/7 |
53/7±6/120 |
(50/39+) 0/3620 |
99/0 |
|
RP |
4/38+ |
16/55±8/2925 |
92/0±38/8 |
43/10±6/118 |
(06/51+) 0/3920 |
98/0 |
|
S |
3/24+ |
85/17±3/2627 |
38/0±77/2 |
24/10±38/98 |
(75/11+) 0/2900 |
98/0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
عملکرد روغن
|
B |
- |
99/9±2/583 |
16/0±50/2 |
41/5±1/100 |
91/833 |
99/0 |
R |
0/34+ |
04/20±0/782 |
43/0±46/2 |
76/11±84/89 |
(28/20+) 05/1003 |
95/0 |
|
P |
0/41+ |
77/16±3/821 |
27/0±16/4 |
18/6±8/116 |
(84/56+) 87/1307 |
99/0 |
|
RP |
0/63+ |
04/34±0/952 |
72/0±98/4 |
06/11±0/100 |
(89/73+) 10/1450 |
97/0 |
|
S |
0/40+ |
13/19±2/819 |
41/0±40/2 |
52/10±19/82 |
(92/21+) 68/1016 |
95/0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CAT |
B |
- |
02/0±64/0 |
- |
000004/0±00002/0 |
37/0 |
97/0 |
R |
-014.00 |
21/0±55/0 |
- |
000004/0±00004/0 |
(51/13-) 32/0 |
95/0 |
|
P |
0/17- |
03/0±53/0 |
- |
000005/0±00008/0 |
(32/24+) 46/0 |
93/0 |
|
RP |
0/28- |
03/0±46/0 |
- |
000006/0±00001/0 |
(03/27-) 27/0 |
85/0 |
|
S |
0/17- |
03/0±53/0 |
- |
000006/0±00007/0 |
(92/18-) 30/0 |
91/0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
SOD |
B |
- |
05/0±83/1 |
- |
- |
49/1 |
72/0 |
R |
09/0- |
04/0±66/1 |
- |
- |
(37/5-) 41/1 |
74/0 |
|
P |
0/13- |
00/0±59/1 |
- |
- |
(71/6-) 39/1 |
99/0 |
|
RP |
0/27- |
00/0±33/1 |
- |
- |
(82/22-) 15/1 |
98/0 |
|
S |
0/12- |
01/0±60/1 |
- |
- |
(36/3-) 44/1 |
96/0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
GPX |
B |
- |
04/0±44/1 |
- |
74/7±64/77 |
89/0 |
96/0 |
R |
0/15 |
03/0±22/1 |
- |
09/7±94/77 |
(24/11-) 79/0 |
97/0 |
|
P |
0/19- |
03/0±17/1 |
- |
27/5±71/57 |
(24/11-) 79/0 |
98/0 |
|
RP |
0/13- |
03/0±01/1 |
- |
69/10±46/88 |
(19/47-) 47/0 |
95/0 |
|
S |
0/20- |
03/0±15/1 |
- |
33/7±19/78 |
(36/12-) 78/0 |
97/0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
پتاسیم دانه |
B |
- |
17/0±16/9 |
003/0±01/0 |
94/19±4/112 |
59/10 |
91/0 |
R |
0/16+ |
07/0±68/10 |
001/0±01/0 |
57/9±0/100 |
(39/10+) 69/10 |
97/0 |
|
P |
0/18 |
13/0±83/10 |
002/0±009/0 |
26/19±0/107 |
(28/12+) 89/11 |
90/0 |
|
RP |
0/25 |
14/0±43/11 |
003/0±01/0 |
58/21±0/100 |
(85/17+) 48/12 |
91/0 |
|
S |
0/15+ |
08/0±54/10 |
0001/0±01/0 |
76/9±3/102 |
(95/10+) 75/11 |
97/0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
پتاسیم ساقه |
B |
- |
15/0±48/8 |
002/0±008/0 |
82/31±4/122 |
44/9 |
84/0 |
R |
0/14+ |
03/0±63/9 |
0005/0±0007/0 |
34/6±4/103 |
(53/9+) 34/10 |
99/0 |
|
P |
0/14+ |
06/0±72/9 |
001/0±005/0 |
76/21±0/125 |
(11/9+) 30/10 |
92/0 |
|
RP |
0/19+ |
09/0±09/10 |
002/0±006/0 |
73/24±09/115 |
(09/14+) 77/10 |
88/0 |
|
S |
0/12+ |
06/0±46/9 |
001/0±008/0 |
04/11±0/108 |
(85/9+) 37/10 |
96/0 |
|
سدیم دانه |
B |
- |
01/0±90/2 |
0002/0±003/0 |
08/9±7/111 |
20/3 |
98/0 |
R |
0/4+ |
03/0±02/3 |
0009/0±006/0 |
50/8±11/74 |
(12/8+) 46/3 |
98/0 |
|
P |
0/4+ |
06/0±02/3 |
001/0±008/0 |
43/9±46/76 |
(81/7+) 45/3 |
94/0 |
|
RP |
0/15+ |
03/0±33/3 |
06/0±008/0 |
47/4±58/81 |
(06/24+) 97/3 |
99/0 |
|
S |
0/5+ |
04/0±06/3 |
0008/0±006/0 |
85/9±25/88 |
(56/11+) 57/3 |
96/0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
سدیم ساقه |
B |
- |
06/0±83/1 |
001/0±002/0 |
3/42±0/125 |
14/2 |
- |
R |
0/4+ |
08/0±99/1 |
001/0±003/0 |
83/47±9/121 |
(88/8+) 33/2 |
- |
|
P |
0/12+ |
07/0±06/2 |
001/0±002/0 |
32/44±4/115 |
(81/9+) 35/2 |
- |
|
RP |
0/15+ |
09/0±11/2 |
001/0±003/0 |
13/38±7/115 |
(16/19+) 55/2 |
- |
|
S |
0/12+ |
07/0±06/2 |
001/0±002/0 |
17/47±2/115 |
(35/9+) 34/2 |
- |
† اعداد داخل پرانتز بیانگر درصد افزایش (+) یا کاهش (-) هر یک از تیمارها نسبت به تیمار شاهد است.
* حداکثر مقادیر برآورد شده توسط معادله بر اساس ضرائب ارائه شده در جدول میباشد. B: شاهد، R: باکتری Rahnella aquatilis، P: باکتری Pantoea agglomerans، R*P: ترکیب همزمان دو باکتری Pantoea agglomerans و Rahnella aquatilis و S: کود زیستی تجاری حلکننده پتاسیم بارور 2
(a) عملکرد روغن |
(b)عملکرد روغن |
||
شکل 1- تأثیر تلقیح با باکتریهای مختلف در سطوح مختلف کود سولفات پتاسیم بر صفات عملکرد دانه (a)، عملکرد روغن (b)، SOD (c) و سدیم ساقه (d) در کلزا. B: بدون استفاده از باکتری، P: مصرف باکتری Pantoea agglomerans ، R: مصرف باکتری Rahnella aquatilis، RP: مصرف ترکیب همزمان دو باکتری Pantoea agglomerans و Rahnella aquatilis و S: مصرف کود زیستی تجاری حلکننده پتاسیم بارور 2 (شامل باکتریهایPseudomonas koreensis وPseudomonas vancouverensis).
|
نتیجهگیری
نتایج نشان میدهد که ویژگیهای کمّی گیاه کلزا همچون عملکرد دانه، عملکرد بیولوژیک و عملکرد روغن با افزایش میزان کود پتاسه در شرایط خاک شور (4 تا 5 دسیزیمنس بر متر) افزایش مییابد که میتوان از این کود جهت کاهش اثرات زیانبار شوری خاک و ارتقاء عملکرد گیاه بهره برد. شوری خاک از طریق کاهش جذب مواد غذایی و افزایش تنش اکسیداتیو و تنشهای اسمزی در گیاهان سبب کاهش رشد میشود. همچنین با کاربرد باکتریهای افزاینده رشد نیز بهبود وضعیت عملکردی کلزا نیز محسوس بود. کاربرد توام باکتریها و کود پتاسه در عملکرد دانه و عملکرد روغن بسیار معنیدار بود. این تیمارها محتوای پتاسیم دانه و اسمولیتهای سازگار را ارتقاء داده و منجر به افزایش زیستتوده و ویژگیهای عملکردی گیاه در شرایط شوری خاک میشود. طبق نتایج تجزیه رگرسیون، ترکیب دو باکتری P. agglomerans و R. aquatilis علاوه بر کاهش مصرف کود پتاسیم به مقدار 14 کیلوگرم در هکتار (12 درصد)، عملکرد دانه به میزان 305 کیلوگرم در هکتار (75/11 درصد) و عملکرد روغن به میزان 19/616 کیلوگرم در هکتار (89/73 درصد) در مقایسه با شاهد افزایش داشت که از آن میتوان در زراعت پایدار کلزا استفاده نمود بنابراین با کاربرد همزمان این دو باکتری امکان افزایش عملکرد دانه و روغن و بهبود شرایط رشدی کلزا از طریق افزایش دسترسی به مواد غذایی ضروری همچون پتاسیم در شرایط خاک شور محقق خواهد شد.
سپاسگزاری
بدینوسیله از ریاست محترم دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری و ریاست محترم پژوهشکده ژنتیک و زیستفناوری کشاورزی طبرستان به خاطر در اختیار قرار دادن امکانات مزرعهای و آزمایشگاهی، کمال سپاسگزاری به عمل میآید.
[1] Catalase
[2] Glutathione peroxidase
[3] Superoxide dismutase