نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور،‌سازمان تحقیقات ، آموزش و ترویج کشاورزی ، تهران ، ایران

2 موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع ایران ،سازمان تحقیقات ، آموزش و ترویج کشاورزی ، تهران، ایران

3 موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع ایران ،سازمان تحقیقات ، آموزش و ترویج کشاورزی ، تهران، ایران.

4 عضو هیئت علمی مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور

چکیده

کاهش وسعت رویشگاه های بلوط نشان دهنده لزوم احیای رویشگاه های تخریب شده آن می باشد. در این تحقیق اثر باکتری های محلول کننده فسفات بر زنده مانی، رشد و وضعیت تغذیه‌ای دو گونه برودار و وی ول بررسی شد. بذرها پس از مایه زنی با باکتری های محلول کننده فسفات، بر اساس آزمایش فاکتوریل، در قالب طرح کاملاً تصادفی با دو عامل گونه بلوط و باکتری در سه تکرار و 16 بذر در هر تکرار در گلخانه کاشته شدند. آنالیز آماری نشان داد که اثر معنی دار گونه بلوط باعث میزان بالاتر رشد طولی،‌ قطری، وزن خشک برگ، فسفر ریشه و ساقه، منیزیوم و منگنز ریشه، ساقه و برگ، و آهن در برگ نونهال های وی ول شود. اما درصد وزن خشک ساقه و میزان آهن در ریشه و ساقه نونهال های برودار بیشتر بود. اثر معنی‌دار باکتری بر پارامترهای اندازه‌گیری شده و مقایسه میانگین‌ها نشان دهنده میزان بالاتر رشد طولی، قطری و وزن خشک ریشه، ساقه و برگ نونهال های تلقیح شده با سودوموناس و باسیلوس بود. بعلاوه مقایسه میانگین ها نشان داد که میزان فسفر در ریشه، ساقه و برگ و نیز آهن در ریشه و ساقه نونهال هایی بیشتر است که با سودموناس مایه زنی شده اند. مایه زنی با باسیلوس نیز باعث افزایش میزان آهن در هر سه اندام گیاهی گردید. کارایی بالاتر سودوموناس و باسیلوس در افزایش معنی دار رشد و بهبود وضعیت تغذیه ای باعث می شود که باسیلوس و سودوموناس کاندیداهای مناسبی برای احیای رویشگاه های تخریب یافته بلوط باشند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of phosphate solubilizing bacteria on growth and nutritional status of oak seedlings

نویسندگان [English]

  • Maryam Teimouri 1
  • Mohammad Hossein Sadegzadeh Hallaj 2
  • Tahere Alizadeh 3
  • Mohammad Matinizadeh 4

1 Research Institute of Forests and Rangelands, Agriculture, Research, Education and Extension Organization (AREEO) ,Tehran, I.R. Iran

2 Research Institute of Forests and Rangelands, Agriculture, Research, Education and Extension Organization (AREEO) ,Tehran

3 Research Institute of Forests and Rangelands, Agriculture, Research, Education and Extension Organization (AREEO) ,Tehran, I.R. Iran

4 Research Institute of forests and Rangelands

چکیده [English]

The decline of area of oak forest shows the necessity of reclamation of disturbed oak habitats. The aim of this study was to determine the effect of phosphate solubilizing bacteria on survival,, growth and nutritional status in Quercus brantii Lindl. and Q. libanii Oliv. The collected seeds were sowed after inoculation by phosphate solubilizing bacteria in greenhouse. The experiment was conducted in a factorial based on randomized complete block design with two main factor including oak species and bacteria with three replication and sixteen seeds for each replication. The significant effect of oak species caused higher value of height growth, collar diameter, leaves dry matter percentage, amount of phosphorous in root and shoot and also magnesium, iron and manganese in root, shoot and leaves of Q.libanii seedlings. However, Q. brantii seedlings had more shoot dry matter and iron amount in root and shoots. The significant effect of bacteria and mean comparison indicated higher value of height growth, collar diameter, and root, shoot and leaves dry matter in seedlings which inoculated by Pseudomonas and Bacillus isolates. Mean comparison showed the more value of phosphorous in root, shoot and leaves , and iron of root and shoot in seedlings which inoculated by Pseudomonas isolates. Inoculation by Bacillus isolated increased iron amount in root, shoot and leaves, too. The Pseudomonas and Bacillus had better efficiency in improving growth and nutritional status of oak seedling, making them suitable candidates in rehabilitation of degraded oak habitats.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bacteria
  • Growth
  • Nutritional status
  • oak
  • Phosphate

تأثیر باکتری­های محلول کننده فسفات بر رشد و وضعیت تغذیه­ای نونهال­های بلوط

مریم تیموری*، محمد­حسین صادق­زاده­ حلاج، طاهره علیزاده و محمد متینی­زاده

ایران، تهران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، موسسه تحقیقات جنگل­ها و مراتع کشور

تاریخ دریافت: 17/5/97                تاریخ پذیرش: 1/10/97

چکیده

در سال­های اخیر از وسعت رویشگاه­های بلوط بدلایل مختلف کاسته شده است که نشان­دهنده لزوم احیای رویشگاه­های تخریب­شده آن با استفاده از برنامه­های نهالکاری می­باشد. هدف از این تحقیق بررسی اثرات باکتری­های محلول­کننده فسفات معدنی جدا شده از خاک نواحی رویشی زاگرس بر زنده­مانی، رشد و وضعیت عناصر غذایی پرمصرف و کم­مصرف دو گونه برودار و وی­ول بوده است. باکتری­های محلول­کننده فسفات از خاک منطقه ریزوسفری درختان برودار و وی­ول در ایستگاه گاران استان کردستان جداسازی و با استفاده از آزمون­های بیوشیمیایی در سطح جنس شناسایی شدند. بذرهای جمع­آوری شده پس از مایه­زنی در گلخانه براساس آزمایش فاکتوریل و در قالب طرح کاملاً تصادفی با دو عامل گونه بلوط (در دو سطح) و جنس باکتری (در پنج سطح)، در سه تکرار و 16 بذر در هر تکرار کاشته شدند. آنالیز آماری داده­ها نشان داد که اثر گونه بلوط و باکتری بر زنده­مانی گونه­ها معنی­دار نیست. نتایج نشان داد اثر گونه بلوط بر رشد طولی، رشد قطری، درصد وزن خشک ساقه و برگ، فسفر ریشه و ساقه و میزان منیزیم، آهن و منگنز در ریشه، ساقه و برگ معنی­دار بوده است. مقایسه میانگین­ها نشان داد میزان رشد طولی،‌ رشد قطری، وزن خشک برگ، فسفر ریشه و ساقه، منیزیوم و منگنز ریشه، ساقه و برگ، و آهن در برگ نونهال­های وی­ول بیش از نونهال­های برودار بود. اما درصد وزن خشک ساقه و میزان آهن در ریشه و ساقه نونهال­های برودار بیش از وی­ول بود. اثر باکتری بر رشد طولی، رشد قطری و وزن خشک ریشه، ساقه و برگ معنی­دار بود به نحوی که مقایسه میانگین­ها نشان دهنده میزان بالاتر این خصوصیات در نونهال­های تلقیح شده با سودوموناس و باسیلوس بود. بعلاوه اثر باکتری­های مایه-زنی شده بر میزان فسفر و آهن در اندام­های مختلف گیاهی معنی­دار بود. مقایسه میانگین­ها نشان داد میزان فسفر در ریشه، ساقه و برگ و نیز آهن در ریشه و ساقه نونهال­هایی بیشتر است که با سودموناس مایه­زنی شده­اند. مایه­زنی با باسیلوس نیز باعث افزایش میزان آهن در هر سه اندام گیاهی گردید. کارایی بالاتر سودوموناس و باسیلوس در افزایش معنی­دار رشد و بهبود وضعیت تغذیه­ای در مقایسه با باکتری­های دیگر و کنترل باعث می­شود که سودوموناس و باسیلوس کاندیداهای مناسبی برای احیای رویشگاه­های تخریب­یافته بلوط باشند.

واژه‌های کلیدی: باکتری محلول کننده فسفات، بلوط، رشد، عناصر پرمصرف، عناصر کم­مصرف

* نویسنده مسئول، تلفن: 9-444787272-021، پست الکترونیکی: mteimouri@rifr-ac.ir

مقدمه

 

جنس بلوط (Quercus) ازنظر تعداد گونه، پراکنش جغرافیایی، اهمیت اکولوژیک، جایگاه زیست­محیطی و اقتصادی یکی از مهم­ترین جنس‌های خانواده راش (Fagaceae) محسوب می‌شود. ناحیه رویشی زاگرس وسیع‌ترین رویشگاه گونه‌های مختلف بلوط در ایران بوده و بلوط‌ها حدود 70 درصد تیپ گونه‌های جنگلی زاگرس را تشکیل می­دهند (5). باتوجه به پراکندگی گونه‌های جنس بلوط در سطح وسیعی از کشور و حضور آنها در اقلیم‌ها و شرایط آب و هوایی مختلف، گونه‌های این جنس از اهمیت خاصی برخوردار هستند. به دلیل رشد جمعیت در قرن اخیر، نیاز جنگل‌نشینان به سوخت، تأمین منبع غذایی برای دام‌ها،‌ توسعه اراضی زراعی، احداث جاده و راه، خطوط انتقال برق و تلفن، توسعه شهرها، فعالیت‌‌های صنعتی و نیز آفات و بیماری‌ها مساحت جنگل‌های بلوط در حال کاهش است (4). از طرف دیگر رشد کم جنس بلوط، تغییر اقلیم و پدیده گرم شدن کره زمین و شیوع ریزگردها نیز به این مشکلات افزوده است و باعث آسیب جدی به درختان بلوط در ناحیه رویشی زاگرس شده است. باتوجه به عوامل فوق، احیا و حفاظت از رویشگاه‌های طبیعی بلوط از اولویت بالایی برخوردار است.

گیاهان جهت تکمیل چرخه زندگی خود و همچنین رشد و نمو مناسب، به حداقل 16 عنصر نیاز دارند. این عناصر به‌عنوان عناصر ضروری برای گیاهان شناخته می­شوند. عناصر مورد نیاز گیاهان به دو گروه پرمصرف (کربن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم و گوگرد) و کم­مصرف (آهن، منگنز، روی، بر، مس، مولیبدن و کلر) تقسیم‌بندی می­شوند. در اثر کمبود هریک از این عناصر، رشد و نمو گیاه با اختلال مواجه شده و در مورد محصولات کشاورزی کمیت و کیفیت محصول کاهش می­یابد. از میان این 16عنصر حیاتی، اکسیژن، هیدروژن و کربن به‌طور عمده از طریق هوا جذب می­گردند. عناصر باقیمانده ازجمله نیتروژن، فسفر، پتاسیم، آهن، روی و منگنز، باید از طریق مختلف در اختیار گیاه قرار گیرند. فسفر دومین عنصر پرمصرف مورد نیاز برای رشد گیاهان پس از نیتروژن است و کمبود آن به‌ویژه در مراحل اولیه رشد می­تواند باعث کاهش رشد کلی گیاه گردد. فسفر به‌عنوان یک عنصر در ساختمان اسیدهای نوکلئیک و نیز پروتئین­ها وجود دارد. نقش متابولیک فسفر انتقال انرژی در گیاهان بوده و از این طریق به‌طور غیرمستقیم بر رشد و عملکرد گیاهان تأثیر می‌گذارد. کمبود فسفر یکی از مهمترین عوامل محدود کننده رشد در خاک­های اسیدی و قلیایی مناطق معتدله و نیز استوایی است و از طرف دیگر بین میزان فسفر خاک و جذب سایر عناصر توسط گیاهان رابطه وجود دارد (21). ریزوباکترهای افزایش دهنده رشد گیاهان (PGPR= Plant Growth Promoting Rhizobacteria)، گروهی از باکتری­های مفید خاک هستند که با کلنیزه شدن در اطراف ریشه گیاهان و از طریق مکانیسم­های مستقیم مانند تثبیت نیتروژن،‌ انحلال مواد معدنی، تولید هورمون­های گیاهی و مکانیسم­های غیرمستقیم مانند ممانعت از رشد عوامل بیماری­زا قادرند رشد گیاهان را افزایش دهند (23). یک گروه مهم از این باکتری­ها، باکتری­های محلول کننده فسفات نام دارند که به انحلال فسفات نامحلول خاک و جذب آن توسط گیاهان کمک می­کنند. استفاده از این باکتری­ها در کشاورزی و نیز جنگل­کاری در حال افزایش است زیرا باعث می­شود که کاربرد کودهای شیمیایی، آفت­کش­ها و مواد شیمیایی کاهش یابد. باکتری­های افزایش دهنده رشد قادرند باعث بهبود کیفیت خاک و بهره­وری جنگل­ها و درختان کاشته­شده در نهالستان­ها شوند (20). مطالعات زیادی در زمینه بهبود شرایط تغذیه­ای نونهال­ها بدنبال تلقیح PGPR در برنامه­های جنگل­کاری وجود ندارد. تلقیح PGPR همراه با کود­دهی باعث افزایش وزن خشک و جذب عناصر در نونهال­هایFraxinus americana در نهالستان گردیده است (25). آهنگر و همکارانش (6) نیز افزایش رشد و جذب عناصر (N, P, K) را در نهال­های Pinus wallichiana بدنبال تلقیح با PGPR گزارش کرده­اند. دومنیک و همکارانش (19) افزایش رشد مشاهده شده در نونهال­های Q. ilexبدنبال تلقیح باPGPR را ناشی از بهبود جذب مواد غذایی می­دانند. ثابت شده است تلقیح PGPR و بهبود جذب عناصر غذایی باعث افزایش مقاومت به تنش آبی و در نتیجه منجر به افزایش استقرار و زنده­مانی نهال­های  Q. cocciferaدر نواحی مدیترانه­ای شده است (29).

باتوجه به اهمیت فسفر در رشد گیاهان، دراین پژوهش اثرات باکتری­های محلول کننده فسفات بر زنده­مانی، رشد طولی و قطری،‌ وزن خشک و میزان فسفر،‌ آهن، منیزیوم و منگنز دو گونه بلوط ایرانی و وی­ول در شرایط گلخانه­ای بررسی شد.

مواد و روشها

منطقه مورد مطالعه: مساحت ایستگاه گاران 128 هکتار بوده و در استان کردستان، شهرستان مریوان (کیلومتر 8 جاده مریوان-سقز)، در طول´1746 شمالی و عرض´3235 شرقی قراردارد. میانگین بارندگی سالانه منطقه 5/861 میلی‌متر است. متوسط دمای سالانه از 3/0- در دی‌ماه تا 6/25 درجه سانتی­گراد در مردادماه نوسان دارد. اقلیم منطقه نیز براساس روش دومارتن (با ضریب خشکی 38) مرطوب می­‌باشد (3).

نمونه‌برداری، جداسازی و شناسایی باکتری‌های محلول‌­کننده فسفات: نمونه‌برداری از خاک ریزوسفری درختان برودار (Q. brantii Lindl) و وی‌ول (Q. libanii Oliv) در ایستگاه تحقیقاتی گاران در فصل بهار انجام و نمونه­ها در دمای 4 درجه سانتی‌گراد به آزمایشگاه منتقل شدند. نمونه‌های خاک ریزوسفری مربوط به دو گونه برودار و وی‌ول بطور جداگانه باهم مخلوط شدند و در آزمایشات بعدی به‌عنوان نمونه خاک شاخص هرگونه مورد استفاده قرارگرفتند. جداسازی باکتری‌های محلول ‌کننده فسفات پس از رقیق‌سازی نمونه‌های خاک، در محیط کشت حاوی تری­‌فسفات کلسیم (32) صورت گرفت. باکتری‌های محلول‌ کننده فسفات در محیط‌ کشت‌ نوترینت‌ آگار (MERCK) خالص‌‌سازی‌ و با استفاده از رنگ­آمیزی گرم و آزمون‌های بیوشیمیایی (کاتالاز، اکسیداز،‌OF glucose، حرکت،MR-VP، سیترات، احیای نیترات و تولید ایندول) شناسایی شدند (27).

فراهم کردن تیمارها: از باکتری­‎ها‎ی جدا­شده زادمایه دارای CFU/ml 108×3 باکتری با استفاده از استاندارد شماره 1 مک‌فارلند تهیه شد (27). بذرهای سالم از 5 پایه برودار و وی­ول در ایستگاه تحقیقاتی ‌گاران جمع‌آوری و به آزمایشگاه منتقل و تا زمان کاشت در دمای 4 درجه سانتی‌گراد نگهداری شدند. بذرهای سالم استریل شده با زادمایه آماده شده از باکتری‌های Pseudomonas، Azotobacter، Bacillus و Actinobacillus به مدت یک شب مایه­زنی شدند. بذرهای شاهد با بافر فسفات نمکی استریل تیمار شدند. بذرهای تیمار شده در گلدان­های پلاستیکی به ابعاد 30×15 سانتی­متر، پرشده با خاک استریل (5/2 کیلوگرم) متشکل از خاک‌برگ کاملاً پوسیده سرند شده، ماسه و خاک زراعی (به نسبت مساوی) کاشته شدند. برای هر تیمار باکتریایی چهل‌وهشت بذر در قالب سه تکرار شانزده ‌تایی کاشته شد. آزمایش به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با دو عامل گونه بلوط (برودار و وی­ول) و جنس باکتری (ازتوباکتر، اکتینوباسیلوس، باسیلوس، سودوموناس و کنترل) انجام شد. در پایان فصل رویش نونهال‌های زنده‌­مانده شمارش شدند. قطر یقه و طول ساقه نونهال‌ها پس از برداشت به ترتیب بوسیله کولیس دیجیتال و خط‌کش اندازه‌گیری شد. درصد وزن خشک اندام‌ها پس از قرار دادن نمونه‌ها به مدت 48 ساعت در آون با دمای 70 درجه سانتی‌گراد، محاسبه شد (1). برای استخراج و اندازه­گیری عناصر پرمصرف (فسفر و منیزیوم) و کم­مصرف (آهن و منگنز) از روش سوزاندن خشک (Dry Ashing) و ترکیب با اسیدکلریدریک 2 مولار استفاده شد (1). مقدار فسفر موجود در اندام­های گیاهی با روش وانادات-مولیبدات (روش زرد) و با استفاده از اسپکتروفتومتر اندازه­گیری شد. دراین روش غلظت کمپلکس زرد رنگ تولید شده توسط یون­های ارتوفسفات، پس از اضافه کردن محلول مولیبدات و وانادات در محیط اسیدی در طول‌موج 470 نانومتر اندازه­گیری می­شود. مقادیر عناصر منیزیوم، منگنز و آهن با کمک دستگاه جذب اتمی (Phoenix-896) اندازه‌گیری شدند (1).

آنالیز آماری دادهها: پس از بررسی‌های اولیه و استخراج آمار‌های توصیفی، بازسازی و یا حذف داده‌های پرت، کلیه متغیرها بوسیله تجزیه واریانس دوطرفه مورد بررسی قرارگرفته و باقی‌مانده‌های مدل بوسیله آزمون اندرسون دارلینگ به‌منظور تبعیت از توزیع نرمال مورد آزمون قرارگرفته و همگنی واریانس‌ها نیز بوسیله آزمون لون بررسی شد. مقایسه میانگین‌ها بوسیله آزمون Tukey در سطح اطمینان 95 درصد انجام گرفت. کلیه مراحل تجزیه آماری با استفاده از نرم‌افزار 3.17 Minitab انجام و هیستوگرام‌ها بوسیله Excel رسم شدند.

 

نتایج

در جدول1، نتایج تجزیه واریانس زنده‌مانی، رشد طولی و قطری نونهال‌های دو گونه برودار و وی‌ول آورده شده است. همان‌طور که مشاهده می‌‌شود، اثر عامل­های گونه بلوط، جنس باکتری و اثر متقابل آنها بر زنده‌مانی نونهال‌ها معنی‌دار نبوده است. در حالیکه اثر عامل گونه بلوط و جنس باکتری به ترتیب در سطح 1 درصد و 5 درصد بر رشد طولی و قطری نونهال­ها معنی­دار بوده است (جدول 1).

 

جدول 1- نتایج آنالیز واریانس (مقدار F) اثر گونه بلوط و جنس باکتری بر خصوصیات رشدی و وزن خشک اندام­های مختلف

منبع تغییرات

درجه

آزادی

زنده‌مانی

رشد

طولی

رشد

قطری

وزن خشک

ریشه

وزن خشک

ساقه

وزن خشک

برگ

گونه بلوط

1

14/0ns

**33/17

**472/64

ns3/0

**96/1803

**40/6353

جنس باکتری

4

ns7/0

*24/5

**3/17

**88/4524

**08/3672

**51/1334

گونه بلوط× جنس باکتری

4

ns.67/0

ns84/0

*268/3

ns73/1

**01/43

**48/372

** و * به ترتیب نشان‌دهنده معنی‌داری در سطح ۹۹ و ۹۵ درصد اطمینان و ns نشان‌دهنده عدم معنی‌داری

 

اثر واکنش متقابل گونه بلوط و جنس باکتری فقط بر رشد قطری نونهال­ها در سطح 5 درصد معنی­دار بوده است. مقایسه میانگین داده­های مربوط به رشد طولی و قطری نشان داد که رشد طولی و قطری نو­نهال­های وی­ول بیش از نونهال­های برودار و اثر افزایشی باکتری سودوموناس در رشد طولی و قطری بیش از سایر تیمارهای میکروبی و کنترل بوده است (جداول 2و 3). بیشترین میزان رویش قطری در نونهال­های وی‌ول تیمار شده با باکتری‌های سودوموناس مشاهده شد (شکل 1).

 

شکل 1- اثر متقابل گونه بلوط و جنس باکتری بر رشد قطری نونهال­های برودار و وی­ول در گلخانه

جدول 2- مقایسه میانگین‌های اثر گونه‌ بلوط بر متغیرهای رشد طولی و قطری نونهال‌ها*

گونه بلوط

رشد طولی (سانتی‌متر)

رشد قطری (میلی‌متر)

برودار

b75/6

b47/2

وی­ول

a54/8

a92/3

*حروف متفاوت نشان‌دهنده قرارگرفتن در گروه‌‌های متفاوت است.

 

جدول 3- مقایسه میانگین‌های اثر جنس باکتری بر متغیرهای رشد طولی و قطری نونهال‌های بلوط*

تیمار باکتری

رشد طولی (سانتی‌متر)

رشد قطری (میلی‌متر)

Azotobacter spp.

54/7b

74/2b

Actinobacillus spp.

1/7b

72/2 b

Bacillus spp.

7/7b

75/2b

Pseudomonas spp.

22/8a

02/3a

شاهد

37/6c

12/2 c

*حروف متفاوت نشان‌دهنده قرارگرفتن در گروه‌‌های متفاوت است.

آنالیز واریانس داده­های مربوط به وزن خشک ریشه، ساقه و برگ نشان داد که اثر گونه بلوط بر وزن خشک ساقه و برگ در سطح 1 درصد معنی­دار بوده است در حالی که اثر جنس باکتری و نیز اثر متقابل گونه بلوط و جنس باکتری بر وزن خشک ریشه، ساقه و برگ در سطح 1 درصد معنی­دار بوده است (جدول1). مقایسه میانگین داده­های مربوط به وزن خشک نشان داد که ریشه،‌ ساقه و برگ نونهال­های تلقیح شده با باسیلوس و سودوموناس وزن خشک بیشتری داشتند (جدول 4). بعلاوه وزن خشک برگ و ساقه به ترتیب در گونه برودار و وی­ول بالاتر است (جدول 4). اثر متقابل گونه بلوط و جنس باکتری نیز باعث شد که بیشترین وزن خشک ساقه و برگ به ترتیب در گونه برودار و وی­ول مایه­زنی شده با باسیلوس و سودوموناس مشاهده شود (شکل 2).

در جدول 5 آنالیز واریانس داده­های مربوط به عناصر فسفر، منیزیوم، ‌آهن و منگنز در اندام­های مختلف گیاهی آورده شده است. اثر نوع گونه‌ بلوط،‌ جنس باکتری و اثرات متقابل آن دو بر میزان عناصر مختلف در اندام­های مختلف گیاهی متفاوت است. مقایسه میانگین عناصر در دو گونه بلوط نشان داد که میزان فسفر و آهن در ریشه برودار و نیز میزان آهن در ساقه برودار بیش از مقادیر آنها در وی­ول است اما میزان فسفر در ساقه،‌ آهن موجود در برگ و نیز میزان منیزیوم و منگنز در هر سه اندام گیاهی گونه وی­ول بیش از گونه برودار است (جدول 6). عملکرد باکتری سودوموناس باعث افزایش میزان فسفر در هر سه اندام گیاهی و نیز آهن در ریشه و ساقه در مقایسه با سایر باکتری­ها و کنترل شده است.

اما باسیلوس عملکرد افزایشی بهتری در مورد آهن برگ خود از نشان داده است (جدول 7). واکنش متقابل بین گونه بلوط و جنس باکتری نیز سبب شد که میزان فسفر در ریشه و ساقه گونه وی­ول مایه­زنی شده با سودوموناس بیشتر باشد (شکل3).

 

جدول 4- مقایسه میانگین­های اثر گونه بلوط و جنس باکتری بر درصد وزن خشک اندام­های مختلف گیاهی

تیمار

 

ریشه

ساقه

برگ

گونه بلوط

برودار

55/63a

98/56 a

43/32b

وی­ول

21/64a

59/50b

56/46a

 

Actinobacillus spp.

70/42b

39/46b

31/34b

 

Azotobacter spp.

72/42b

54/46b

98/33b

جنس باکتری

Bacillus spp.  

93/74a

11/65a

29/47a

 

Pseudomonas spp.  

95/74a

79/64a

55/47a

 

Control

87/42b

09/46b

33/34b

حروف متفاوت نشان­دهنده قرار گرفتن در گروه‌بندی متفاوت است

 

شکل 2- اثر متقابل گونه بلوط و جنس باکتری بر درصد وزن خشک برگ (الف) و ساقه (ب) نونهال­های برودار و وی­ول


 

شکل 3- اثر متقابل گونه بلوط و جنس باکتری بر میزان فسفر (mg/100) ریشه (الف) و برگ (ب) در نونهال­های برودار و وی­ول


بحث و نتیجه­گیری

با بهره­برداری‎ها‎ی بی­رویه به‌تدریج از مساحت جنگل‎ها‎ی مناطق رویشی مختلف کاسته شده و تجدید حیات دراین جنگل‎ها‎ به مخاطره افتاده است که اهمیت لزوم تولید نهال­هایی باکیفیت و سرعت رشد بالاتر را به‌منظور استفاده در برنامه­های احیای مناطق تخریب شده نشان می­دهد. دراین مطالعه باتوجه به اهمیت فسفر در رشد گیاهان (دومین عنصر مورد نیاز برای رشد پس از نیتروژن) اثر باکتری­های محلول کننده فسفات بر زنده­مانی،‌ رشد و وضعیت تغذیه­ای نونهال­های دو گونه بلوط ایرانی و وی­ول در شرایط گلخانه­ای بررسی شد. نتایج این پژوهش نشان می­دهد که تأثیر حاصل از باکتری­های مایه­زنی شده به غیر از زنده­مانی (فاقد اثر معنی­دار) به گونه بلوط مورد مطالعه و نیز جنس باکتری مایه­زنی شده بستگی دارد. محققان مختلف هم بر اساس یافته­های خود به این نتیجه رسیده­اند که اثر باکتری­های محرک رشد به سویه باکتریایی و جمعیت آنها،‌ ژنوتیپ گیاه، ترکیب گیاه–باکتری، نوع پارامترهای بررسی شده و شرایط محیطی بستگی دارد (8، 11و 31). افزایش ارتفاع و قطر یقه بدنبال مایه­زنی باکتری­های محرک رشد در بسیاری گونه­ها توسط محققان مختلف گزارش‌شده است (13 و 26) که با یافته­های ما در مورد افزایش ارتفاع و قطر مطابقت دارد. اگرچه مواردی نیز گزارش‌شده است که بدنبال مایه­زنی با باکتری­های محرک رشد افزایشی در رشد طولی و یا قطر یقه مشاهده نشده است که بستگی به خصوصیات گونه گیاهی و نیز سویه باکتری مورد استفاده دارد (10، 16و 18). به نظر می­رسد که افزایش رشد طولی و قطری در ارتباط با مکانیسم­های مستقیم افزایش رشد توسط ریزوباکتر­ها است که با تولید هورمون­های گیاهی و جذب توسط ریشه، باعث افزایش رشد طولی و یا قطری می­شوند (14). پاسخ دو گونه برودار و بلوط ایرانی به مایه­زنی­های انجام شده متفاوت بود به نحوی که رشد طولی، رشد قطری و وزن خشک برگ گونه وی­ول بیش از گونه برودار بود. این امر می­تواند ناشی از تفاوت در ساختار ریشه­ای، قدرت بالاتر جذب مواد غذایی و یا سرعت رشد ذاتی بالاتر گونه وی­ول باشد. اما وزن خشک ساقه­ها در گونه برودار بیشتر بود. بهبودی مصمم و همکاران (2) در ارتباط با مقایسه اثرات نتایج همزیستی میکوریزی بر سه گونه بلوط به نتایج جالبی دست یافتند که با برخی از یافته­های ما به‌ویژه در مورد بالاتر بودن وزن خشک ساقه­ها در گونه برودار مطابقت دارد. مطالعه انجام شده توسط گارسیا و همکارانش (22) نیز نشان­دهنده افزایش برخی از خصوصیات رشدی مانند افزایش وزن خشک ساقه در Quercus ilex و Pinus pinea بود که با یافته­های ما در مورد افزایش درصد وزن خشک برودار مطابقت دارد.

تأثیر متفاوت باکتری­ها نیز بر عناصر تغذیه­ای می­تواند ناشی از توانایی­های متفاوت آنها باشد. غربالگری اولیه باکتری­ها براساس توانایی آنها در انحلال فسفات بوده است، نتایج نشان دهنده افزایش فسفر در ریشه و ساقه در نونهال­ها بود که با توجه به توانایی انحلال فسفات قابل پیش­بینی بود. گزارش­های متعددی از افزایش میزان فسفر بدنبال مایه­زنی بذر گونه­های مختلف گیاهی با باکتری­های محلول کننده فسفات وجود دارد (17و 33). یو و همکاران (35) در سال 2011 با تلقیح باکتری­های محلول­کننده فسفات رابطه مثبتی بین مایه­زنی این باکتری­ها و فسفر ریشه در گردو گزارش کرده­اند. اما توانایی باکتری­ها در انحلال فسفات متفاوت است و احتمال دارد در شرایط آزمایشگاهی توانایی آنها در انحلال فسفات تغییر کرده، کاهش یا افزایش یابد (15). تفاوت مشاهده شده در بین گونه­ها و کارایی بالاتر سودوموناس ممکن است در ارتباط با تفاوت در میزان تولید اسیدهای آلی و کارایی انحلال فسفات باشد (12).

عملکرد بهتر سودوموناس و باسیلوس بر میزان آهن با یافته­های بنیزری و همکارانش (9)، علی پور و سبحانی‍پور (7) و دلشادی و همکاران (16) مطابقت دارد. سودوموناس­ها ازجمله باکتری­های شناخته شده مفید در خاک هستند که قادرند با تولید سیدروفور به قابل‌جذب شدن آهن موجود در خاک و در نتیجه جذب آن توسط گیاهان کمک نمایند و مانع از کمبود آهن که می­تواند بر رشد گیاهان در مراحل اولیه رشد تأثیر منفی داشته باشند، شود (34). گزارش­هایی از اثر افزایشی باسیلوس در قابل‌جذب کردن آهن نیز وجود دارد (34). مطالعات انجام شده توسط دومینگز- نونز و همکاران (20) نیز نشان­دهنده افزایش میزان عناصر غذایی از جمله منیزیم بدنبال مایه­زنی با Pseudomonas fluorescens در Pinus halepensis است که با یافته­های ما مطابقت دارد. افزایش منیزیم بدلیل نقش­های متعدد آن در فیزیولوژی گیاه و به‌ویژه ساختمان کلروفیل می­تواند در سرسبزی و شادابی نونهال­ها مؤثر باشد. برخی از تفاوت­های مشاهده شده در میزان عناصر غذایی می­تواند به غلظت سایر عناصر خاک نیز ارتباط داشته باشد. لیو و همکاران (24) نشان داده­اند که میزان عناصر غذایی موجود در نهال­های میکوریزی ازجمله روی، منگنز و آهن به غلظت فسفر بستگی دارد بنابراین ممکن است دلیل بالا بودن غلظت برخی عناصر کم­مصرف عملکرد بهتر باکتری محلول کننده فسفات در محیط باشد که با افزایش غلظت فسفر به جذب بهتر سایر عناصر نیز کمک کرده است. توانایی متفاوت باکتری­ها در تولید اسیدهای آلی به هنگام متابولیسم و نیز وجود منابع آلی حاوی عناصر غذایی در خاک در تعیین میزان عناصر در اندام گیاهی نقش دارد.

با توجه به اثرات مختلف باکتری­های استفاده شده و نتایج بدست آمده،‌ به نظر می­‌رسد که باکتری‌های سودوموناس و باسیلوس عملکرد بهتری در مقایسه با دو باکتری دیگر یعنی ازتوباکتر و اکتینوباسیلوس در افزایش رشد داشته‌اند. سودموناس‌ها ازجمله باکتری‌های شناخته شده مفید در خاک هستند و گزارش‌های متعددی در مورد عملکرد مثبت آنها در افزایش رشد گونه‌های مختلف گیاهی وجود دارد (33). کارایی بالاتر سودوموناس و باسیلوس این احتمال را مطرح می­کند که برای رسیدن به نتیجه مطلوب بهتر است مخلوطی از باکتری­ها برای مایه­زنی گونه­های بلوط استفاده شوند تا شرایط ازنظر تأمین همه عناصر پر­مصرف و کم­مصرف مورد نیاز نونهال­ها برای رشد و استقرار، مناسب باشد. در مورد استفاده از مایه­زنی همزمان مخلوطی از دو یا چند باکتری باید بااحتیاط بیشتری عمل کرد زیرا باوجود اثبات اثرات هم­افزایی در مایه­زنی گیاهان در بسیاری از مطالعات،‌ بدلیل وجود نتایج متضاد امکان دارد نتایج حاصله با پیش­بینی­ها متناسب نباشد.

1- امامی، ع.، 1375. روش­های تجزیه گیاه، انتشارات موسسه تحقیقات خاک و آب، 128 ص.
2- بهبودی مصمم، س. ز.، ذوالفقاری، ر. و سی­سخت­نژاد، م.، 1393. بررسی تاثیر قارچ میکوریز بر میزان جذب عناصر غذایی اندام­های مختلف سه گونه بلوط زاگرس، دومین همایش ملی منابع طبیعی ایران با محوریت علوم جنگل، 27-28 فروردین، دانشگاه کردستان، سنندج.
3- پور­ هاشمی،‌ م.، 1395. مطالعه و بهبود ساختار جنگل‌های شاخه­زاد بلوط در مریوان، انتشارات موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، 94 ص.
4- عابدینی، ر.، پورطهماسی، ک.، غضنفری، ه.، و کریمی، ع. ن.، 1389. تأثیر شاخه‌بری‌های شدید در قالب گلازنی بر رویش شعاعی درختان وی‌ول (Quercus libanii Oliv..) در جنگل‌های اطراف بانه، تحقیقات جنگل و صنوبر ایران، 18(4)، صفحات 568-556.
5- نادری شهاب، م.، 1391. بلوط­های ایران، انتشارات آزاد پیما، تهران.
 
6- Ahangar, M. A., Dar, G. H., and Bhat, Z. A., 2012. Growth response and nutrient uptake of blue Pine (Pinus wallichiana) seedlings inoculated with rhizosphere microorganisms under temperate nursery conditions. Annals of Forest Research, 55, PP: 217–222.
7- Alipour, Z. T., and Sobhanipour, A., 2012. The effect of Thiobacillus and Pseudomonas fluorescent inoculation on maize growth and Fe uptake. Annals of Biological Research, 3, PP: 1661-1666.
8- Aslantas¸ R., Cakmakc, R., and Sahin, F., 2007. Effect of plant growth promoting rhizobacteria on young apple tree growth and fruit yield under orchard conditions, Scientia Horticulturae, 111, PP: 371–377.
9- Benizri, E., baudoin, E., and Guckert, A., 2001. Root colonization by inoculated plant growth promoting rhizobacteria, Biocontrol Science and Technology, 11, PP: 557-574.
10- Bianco, C., and Defez, R., 2010. Improvement of phosphate solubilization andMedicago plant yield by an indole-3-acetic acid-overproducing strain of Sinorhizobium meliloti, Applied and Environmental Microbiology, 76, PP: 4626–4632. 
11- Çakmakç, R., Erat, M., Erdoğan, U., and Dönmez, M. F., 2007. The influence of plant growth-promoting rhizobacteria on growth and enzyme activities in wheat and spinach plants. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 170, PP: 288-295.
12- Chen, W., Yang, F., Zhang. L., and Wang, J. 2016. Organic acid secretion and phosphate solubilizing efficiency of Pseudomonas sp. PSB12: Effects of phosphorus forms and carbon sources. Geomicrobiology Journal, 33: 870-877.
13- Chanway, C. P., 1997. Inoculation of tree roots with PGPR soil bacteria: an emerging technology for reforestation. Forest Science, 43, PP: 99-112.
14- Cook, N. C., Bellstedt, D. U., and Jacobs, G., 2001. Endogenous cytokinin distribution patterns at budburst in Granny Smith and Braeburn apple shoots in relation to bud growth. Scientia Horticulturae, 87, PP: 53–63.
15- De Freitas, J. R., Banerjee, M. R., and Germida, J. J., 1997. Phosphate solubilizing rhizobacteria enhance the growth and yield but not phosphorus uptake of canola (Brassica napus L). Biology and Fertility of Soils, 24, PP: 358-364.
16- Delshadi, S., Ebrahimi, M., and Shirmohammadi, E., 2017. Influence of plant-growth-promoting bacteria on germination, growth and nutrients’ uptake of Onobrychis sativa L. under drought stress, Journal of Plant Interactions, 12, PP: 200-208.
17- Dey, R., Pal, K. K., Bhatt, D. M., and Chauhan, S. M., 2004. Growth promotion and yield enhancement of peanut (Arachis hypogaea L.) by application of plant growth-promoting rhizobacteria. Microbiological Research, 159, PP: 371-394.
18- Dobbelaere, S., Vanderleyden, J., and Okon, Y., 2003. Plant growth promoting effects of diazotrophs in the rhizosphere. Critical Reviews in Plant Sciences, 22, PP: 107-149.
19- Domenech, J., Ramos-Solano, B., Probanza, A., Lucas-Garcia, J. A., Colo, J. J., and Gutiérrez -Man˜ero, F. J., 2004. Bacillus spp, and Pisolithus tinctorius effects on Quercus ilex ssp, ballota: a study on tree growth, rhizosphere community structure and mycorrhizal infection. Forest Ecology and Management, 194, PP: 293–303.
20- Domínguez-Núñez, J. A., Muñóz, D., Cruz, A., and Saiz de Omeñaca, J. A., 2013. Effects of Pseudomonas fluorescens on the water parameters of mycorrhizal and non-mycorrhizal seedlings of Pinus halepensis. Agronomy, 3, PP: 571-582.
21- Fageria, V. D., 2001. Nutrient interactions in crop plants. Journal of Plant Nutrition, 24, 8, PP: 1269-1290.
22- Garcia, J. A. L., Domenech, J., Santamaria, C., Camacho, M., Daza, A., and Manero, F. J. G., 2004. Growth of forest plants (pine and holm-oak) inoculated with rhizobacteria: Relationship with microbial community structure and biological activity of its rhizosphere. Environmental and Experimental Botany, 52, PP: 239-251.
23- Glick, B. R., 1995. The enhancement of plant growth by free-living bacteria. Canadian Journal of Microbiology, 41, PP: 109-117.
24- Liu, A., Hamel, C., Hamilton, R. I., Ma, B. L., and Smith, D. L., 2000. Acquisition of Cu, Zn, Mn and Fe by mycorrhizal maize (Zea mays L) grown in soil at different P and micronutrient levels. Mycorrhiza, 9, PP: 331-336.
25- Liu, F., Xing, S., Ma, H., Du, Z., and Ma, B., 2013. Plant growth promoting rhizobacteria affect the growth and nutrient uptake of Fraxinus americana container seedlings. Applied Microbial Biotechnology, 97, PP: 4617–4625.
26- Mafia, R. G., Alfenas, A. C., Ferreira, E. M., Binoti, D. H. B., Mafia, G. M. V., and Mounteer, A. H. 2009. Root colonization and interaction among growth promoting rhizobacteria isolates and eucalypts species. Revista Árvore, 33, PP: 1-9.
27- MacFadine, J. F., 1980. Biochemical tests for identification of medical bacteria. Second edition. Warley Press, Inc, U.S.A.
28- Rincón, A., Valladares, F., Gimeno, T. E., and Pueyo, J. J., 2008. Water stress responses of two Mediterranean tree species influenced by native soil microorganisms and inoculation with a plant growth promoting rhizobacterium. Tree Physiology, 28, PP: 1693–1701.
29-Rodríguez, H, and Fraga, R., 1999. Phosphate solubilizing bacteria and their role in plant growth promotion. Biotechnology Advances, 17, PP: 319-339.
30- Şahin, F., Çakmakçı, R., and Kantar, F., 2004. Sugar beet and barley yields in relation to inoculation with N2-fixing and phosphate solubilizing bacteria, Plant and Soil, 265, PP: 123- 129.
31- Sperber, J. I., 1958. The incidence of apatite-solubilizing organisms in the rhizosphere and soil. Australian Journal of Agricultural Research, 9, PP: 778–781.
32- Walpola, B. C., and Yoon, M. H., 2013. Phosphate solubilizing bacteria: Assessment of their effect on growth promotion and phosphorous uptake of mung bean (Vigna radiata [L.] R. Wilczek), Chilean Journal of Agricultural Research, 73, PP: 275-281.
33- Wei, C. J., Quan, Y. Y., and Zheng S. J., 2014. An underground tale: contribution of microbial activity to plant iron acquisition via ecological processes. Annals Botany, 113, PP: 7–18.
34- Yu, X., Liu, X., Zhu, T. H., Liu, G. H., and Mao, C., 2011. Isolation and characterization of phosphate-solubilizing bacteria from walnut and their effect on growth and phosphorus mobilization. Biology and Fertility of Soils, 47, PP: 437-446.