مقاله کودهای بیولوژیک ازته و فسفاته 59 ص (docx) 58 صفحه
دسته بندی : تحقیق
نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحات: 58 صفحه
قسمتی از متن Word (.docx) :
2359025-803275
دانشگاه آزاد اسلامی
واحد کرج
دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی
موضوع :
کودهای بیولوژیک ازته و فسفاته
تاثیر كودهای بيولوژيك نقش عناصر غذايی در رشد و كيفيت گياهان زينتی تاريخچه كودهاي بيولوژيك (كودهاي ميكروبي) در دهه گذشته به دليل مصرف كودهاي شيميايي اثرات زيست محيطي متعددي از جمله انواع آلودگي‌هاي آب و خاك و مشكلاتي در خصوص سلامتي انسان و ديگر موجودات زنده به وجود آمد. سياست كشاورزي پايدار و توسعه پايدار كشاورزي، متخصصين را بر آن داشت كه هر چه بيشتر از موجودات زنده خاك در جهت تأمين نيازهاي غذايي گياه كمك بگيرند و بدين‌سان بود كه توليد كود بيولوژيك آغاز شد. البته مصرف كودهاي بيولوژيك قدمت بسيار طولاني دارد. توليدكنندگان محصولات براي تقويت زمين‌هاي كشاورزي، گياه تيره‌اي به نام لگومينوز را كشت مي‌كردند و معتقد بودند كه با كشت آن حاصلخيزي خاك افزايش پيدا مي‌كند. در نوشته‌هاي تاريخي كاشت گياه شبدر، باقلاي مصري و ... براي تقويت خاكها گزارش شده است. كود بيولوژيك مواد نگهدارنده‌ي ميكرو ارگانيزم‌هاي مفيد خاك مي‌باشند كه به طور متراكم و با تعداد بسيار زياد در يك محيط كشت توليد شده‌اند. معمولاً به صورت بسته‌بندي قابل مصرف در اراضي كشاورزي‌اند. هدف از مصرف كودهاي بيولوژيك، تقويت حاصلخيزي خاك و تأمين نيازهاي غذايي گياه است، گر چه ممكن است اثرات مفيد ديگري داشته باشند. نخستين كود بيولوژيك با نام تجارتي نيتراژين توليد شد كه در اواخر قرن نوزدهم مورد استفاده قرار گرفت و از آن تاريخ به بعد ساير كودهاي بيولوژيك ساخته شدند. ارگانيزم‌هايي كه در توليد كودهاي بيولوژيك مورد استفاده قرار مي‌گيرند عمدتاً از خاك جداسازي مي‌شوند. در شرايط آزمايشگاه در محيط‌هاي كشت مخصوص تكثير و پرورش پيدا مي‌كنند و بعد به صورت پودرهاي بسته‌بندي شده و آماده، مصرف مي‌شوند. انواع كودهاي بيولوژيك مهمترين كودهاي بيولوژيك عبارتند از: 1) تثبيت كننده ازت هوا؛ 2) قارچهاي ميكوريزي، كه با ريشه بعضي از گياهان ايجاد همزيستي كرده و اثرات مفيدي ايجاد مي‌كند؛ 3) ميكرو ارگانيزم‌هاي حل كننده فسفات، كه فسفات نا محلول خاك را به فسفر محلول و قابل جذب گياه تبديل مي‌كنند؛ 4) اكسيد كننده گوگرد (تيو باسيلوس)، كودي كه داراي باكتري تيو باسيلوس بوده و باعث اكسايش بيولوژيكي گوگرد مي‌شود؛ 5) كرم‌هاي خاكي، در توليد هوموس مورد استفاده قرار مي‌گيرند و نوعي كود كمپوست به نام ورمي كمپوست(Wermy compost) توليد مي‌كنند. تثبيت كننده‌هاي ازت كار اصلي تثبيت‌كننده‌هاي ازت، تثبيت ازت هوا و تبديل آن به ازت معدني قابل استفاده براي گياه است. هواي اطراف ما 0.79 گاز ازت دارد ولي گياهان قادر به استفاده از آن نيستند لذا اين ازت بايد به ازت معدني تبديل شود. تثبيت يا در كارخانه‌هاي كود سازي با صنعت پتروشيمي با هزينه و انرژي بسيار زياد صورت مي‌گيرد و يا بدون هزينه به وسيله موجودات ذره‌بيني خاك كه كار كارخانه‌هاي كود سازي را انجام مي‌دهند، صورت مي‌گيرد. تثبيت ازت به سه صورت انجام مي‌گيرد كه به شرح ذيل است: 1) آزاد يا غير همزيست (ازتو باكتر)؛ كود ميكروبي كه به اين روش تهيه شده كود ازتو باكتري است و در شرايطي كه كمبود آن وجود داشته باشد، به خاك اضافه مي‌شود؛ 2) همزيستي (ريزوبيوم)؛ باكتري به نام ريزوبيوم روي ريشه گياهان خانواده گلومينوز ايجاد غده يا گره مي‌كند. گياهاني مانند يونجه، شبدر، نخود، لوبيا، عدس و ماش تثبيت كننده‌هاي مهم ازت به روش همزيستي مي‌باشند. باكتري ريزوبيوم در داخل غده يا گره توليد شده بر روي ريشه گياه، ازت هوا را مي‌گيرد و آن را تثبيت و به NH3 تبديل مي‌كند. NH3 توليدي، هم مورد استفاده خود باكتري و هم مورد استفاده گياه ميزبان قرار مي‌گيرد. مقدار تثبيت به روش همزيستي بسته به نوع باكتري و گياه ميزبان دارد. به طور متوسط از اين طريق، تثبيت ازت مي‌تواند بين 200 تا 300 كيلوگرم در هكتار، انجام پذيرد. انواع گياهان تثبيت كننده ازت و نوع گونه ريزوبيوم نام ميزبانگونه ريزوبيومميزان تثبيتنخود - باقلا ريزوبيوم لگو مينوزاردم300-200 كيلوگرم درهكتارشبدر ريزوبيوم تريفوليلوبيا ريزوبيوم فازئولييونجه ريزوبيوم مليلوتيباقلاي مصري ريزوبيوم لوپينيسويا ريزوبيوم ژاپنيكوم 3) همياري (ازوسپيريليوم)؛ باكتري به نام ازوسپيريليوم به صورت همياري با ريشه گياهان خانواده غلات مثل گندم، ازت هوا را تثبيت مي‌كند. اهميت تثبيت ازت در اين است كه بدون آلودگي زيست محيطي، بدون نياز به صرف هزينه و انرژي مي‌توانيم كود ازته داشته باشيم. كود ازته تقويت خوبي براي حاصلخيزي خاك به شمار مي‌رود و لذا با توجه به مشكلاتي كه كودهاي شيميايي دارند، امروزه مصرف كودهاي بيولوژيك مورد توجه خاص قرار گرفته‌اند.
نقش عناصر غذايی در رشد و كيفيت گياهان زينتی ازت ازت مهمترين عامل محدود كننده تغذيه‌اي در رشد و توليد گياهان است. به خصوص در مناطق خشك و نيمه خشك مثل شرايط كشور ايران كه مواد آلي خاك كم مي‌باشد و در نتيجه فقر ازت عامل محدود كننده‌ي مهمي است. ازت در خاك - آلي؛ - معدني؛ - عنصري. ازت آلي نمي‌تواند مستقيم مورد استفاده گياه قرار بگيرد. ازت آلي بايد طي فرايند معدني شدن به ازت معدني تبديل شود تا قابل جذب براي گياه باشد. در فرايند معدني شدن يا مينراليزيشن (Mineralization) باكتريهاي خاك مهمترين نقش را ايفا مي‌كنند، يكي از وظايف مهم اين باكتريها معدني كردن ازت آلي است. ازت عنصري توسط تثبيت كننده‌هاي ازت تبديل به ازت معدني شده و قابل استفاده براي گياه مي‌شوند. منابع تأمين ازت خاك - مواد آلي خاك؛ - كودهاي شيميايي؛ - تثبيت كننده‌هاي بيولوژيك؛ - نيترات موجود در آب؛ - باران‌هاي اسيدي. البته توجه داشته باشيد كه نيترات در آب آبياري وجود دارد و باران‌هاي اسيدي معمولاً در مناطق صنعتي و شهرهاي بزرگ ريزش دارند. البته ازت هوا منبع اصلي انواع ازت مي‌باشد. جذب ازت توسط گياه به صورت - يونهاي آمونيوم يا + NH4 - يون نيترات يا - NO3 - مولكول اوره CO(NH2)2 است. ازت به هر صورتي كه توسط گياه جذب شود در داخل گياه توسط جريان احياء به اسيدهاي آمينه و سپس پروتئين تبديل مي‌شود و نقش خودش را در فيزيولوژي گياه ايفا مي‌كند. نقش ازت در گياه بيشترين تأثير ازت در رشد رويشي گياه مي‌باشد. يعني ازت رشد شاخه و برگ گياه را زياد مي‌كند و همچنين گياهاني كه از ازت كافي برخوردارند رشد سبزينه‌اي خيلي خوبي دارند. ازت به عنوان جزئي از مولكول كلروفيل در گياه و يا ساختمان پروتئين و آنزيم‌هاي گياهي نقش بسيار مهمي دارد. بدين صورت كه هر مولكول كلروفيل داراي 4 اتم ازت است. كلروفيل در گياهان آلي و سبز در عمل فتوسنتز نقش بسزايي دارد. ازت در ساختمان DNA و RNA شركت دارد كه اين دو از تركيب‌هاي مهم در گياهان هستند. اثرات كمبود ازت كمبود ازت باعث كاهش رشد عمومي و كلي گياه مي‌شود. با توجه به اينكه ازت جزئي از ساختمان كلروفيل است، بر اثر كمبود، كلروفيل خوب ساخته نمي‌شود و برگ‌هاي گياه زرد مي‌شوند. برگ‌هاي زرد شده گياه ابتدا در برگ‌هاي قديمي و مسن آن مشاهده مي‌شوند. علائم كمبود ازت در گياهان زينتي مثل گل سرخ، بگونيا، ميخك، شمعداني و ميمون ديده مي‌شود. براي مثال در گل ميخك وقتي ازت ناكافي باشد برگ‌هاي كوچك، ساقه‌هاي كوتاه و ميان گره‌هاي كوتاه ديده مي‌شود و تعداد غنچه و گل هم كم و محدود است. بدين معني كه كمبود ازت در رشد و كيفيت محصول اختلال ايجاد مي‌كند.راهنماي تشخيص كمبود ازت در گياهان گياهان زينتيعلائم اصلي براي تشخيص كمبودگل سرخبرگ‌ها سبز روشن و سپس زرد مي‌شوند، غنچه‌ها خيلي كوچك و كمرنگ مي‌باشندبگونيابرگ‌ها به رنگ قرمز آجري درمي‌آيند، گياه كوتاه و تعداد گل محدود استميخكبرگ‌ها كوچك ساقه كوتاه با ميان‌گره كوتاه، تعداد غنچه و گل محدود مي‌باشدمينابرگ‌ها زرد، برگ‌هاي پير خشك مي‌شوند، ساقه چوبي با ميان گره‌هاي كوتاهسينه رزبرگ‌ها زرد با ظاهر زنگ زده، برگ‌ها پس از خشك شدن هم‌چنان روي ساقه باقي مي‌مانند، غنچه‌ها كوچك بوده و خيلي به كندي رشد مي‌كنندشمعدانيبرگ‌ها سبز روشن با حلقه مشخص قرمز برنزي نزديك وسط برگ، برگ‌هاي پير به رنگ قرمز خوشرنگ با حلقه قرمز مايل به زرد نزديك دم‌برگ، برگ‌ها پس از خشك شدن مدتي روي ساقه باقي مي‌مانند، گل نمي‌دهند. ميمونبرگ‌ها سبز روشن، زرد بين رگ‌برگ‌ها، برگ‌هاي پير به رنگ زرد مايل به آجري درآمده و سپس خشك مي‌شوند.مصرف زياد ازت براي خود گياه مشكل ايجاد نمي‌كند اما در گياهاني كه خوراكي هستند بر اثر مصرف زياد ازت تجمع نيترات در گياه حاصل مي‌شود. بدين صورت كه نيترات احياء نشده در گياه، تجمع پيدا كرده و براي انسان مشكل ايجاد مي‌كند، بطوريكه حتي مي‌تواند سرطان‌زا باشد. مصرف زياد ازت مشكلاتي غير مستقيم براي گياه ايجاد مي‌كند و حساسيت گياهان را به آفات و بيماري‌هاي قارچي افزايش مي‌دهد. گياهان با مصرف زياد ازت مقاومت خود را در برابر سرما از دست داده و گل‌ها و شكوفه‌هاي آنها از بين رفته يا دچار سرمازدگي مي‌شوند. غلظت مناسب ازت غلظت ازت در گياهان مختلف، متفاوت است. به عنوان مثال در گل گلايول غلظت مناسب 3 تا 5.5 درصد است. يعني غلظت بيش از 5.5% زيادي ازت و كمتر از 3% كمبود ازت، در نظر گرفته مي‌شود. غلظت مناسب ازت در برگ تعدادي از گل‌ها و گياهان زينتي نوع گلدرصد ازت برگزمان نمونه‌برداريگلايول5.5 - 3برگ‌هاي كامل قبل از برداشتگل داودي5.5 - 3چهارمين برگ از انتها شروع جوانه گلگل سرخ5 - 3برگ‌هاي كامل – شروع گل دهيميخك2.5 - 2.3برگ‌هاي كامل – شروع گل دهي
گزارش فعاليت محققان كشور در زمينه توليد كود بيولوژيك ازته
كود بيولوژيك ازته يكي از اقسام كودهاي بيولوژيك است كه در صورت توليد و مصرف آن در داخل كشور، مزاياي زيادي براي كشور به‌وجود خواهد آمد. مهندس سيامك عليزاده، عضو هيأت علمي پژوهشكدة بيوتكنولوژي كشاورزي و محقق توليد كودبيولوژيك ازته در اين پژوهشكده، در مطلب زير، ضمن بيان اهميت و كاربردهاي كود بيولوژيك ازته، فعاليت‌هاي انجام گرفته در اين خصوص را مورد بررسي قرار داده است:
تعاريف
امروزه با توجه به ايجاد آلودگي‌هاي زيست‌محيطي و بهداشتي كه از مصرف كودهاي شيميايي حاصل مي‌شود،توليد و مصرف كودهاي بيولوژيك (Biofertilizer) به‌عنوان مهمترين رويكرد در زمينه بيوتكنولوژي خاك به‌شمار رفته و مورد توجه سرمايه‌گذاران بخش كشاورزي در سطح جهان قرار گرفته است.اي مفيد خاكزي به منظور توليد بهينه محصول است كه اين هدف از طريق بهبود كيفيت خاك و رعايت بهداشت و ايمني محيط‌زيست، با بهره‌گيري از بيوتكنولوژي تأمين مي‌شود. توليد و كاربرد كودهاي بيولوژيك يكي از مؤلفه‌هاي اساسي در بيوتكنولوژي خاك و به تبع آن مديريت تلفيقي تغذيه گياه محسوب مي‌شود. به‌طور كلي، كود بيولوژيك، تراكم زيادي از يك يا چند نوع ارگانيزم مفيد خاكزي و يا مواد متابوليك اين موجودات است كه با يك مادة نگهدارنده همراه است و صرفاً به‌منظور تأمين عناصر غذايي مورد نياز گياه، توليد مي‌شود.
تاريخچه‌اي در خصوص انواع كودها
ميزان توليد محصول، با ميزان عرضه عناصر معدني و بعضاً آلي خاك كه براي آنها قابل استفاده باشد، متناسب است. از ديرباز بشر به اهميت نقش عناصر معدني و آلي در رشد گياه و توليد محصول پي‌برده بود. بعد از جنگ دوم جهاني، مهمترين اين عناصر (ازت، فسفر و پتاسيم)، به صورت كودهاي سنتزي شيميايي با هدف افزايش توليد محصولات كشاورزي، مورد استفاده قرار گرفتند. كاربرد روزافزون كودهاي شيميايي باعث بروز خسارات جبران‌ناپذير زيست‌محيطي، بهداشتي و اقتصادي شده است. كاربرد كودهاي شيميايي ازته بواسطة برجاي ماندن آنها در طبيعت، باعث آلودگي آب و خاك شده و از اين طريق باعث ايجاد بيماري‌هاي مختلفي از قبيل سرطان و متهموگلوبينا در انسان مي‌شوند.
از طرفي توليد هر كيلوگرم كود شيميايي ازته، مستلزم مصرف 2200 كيلوكالري انرژي است. اين مقدار انرژي عموما از منابع نفتي و در صنايع پتروشيمي تأمين مي‌گردد. اين معايب كودهاي شيميايي باعث شد كه توليد كودهاي بيولوژيك مورد توجه جدي قرار گيرد.
اهميت اقتصادي كودهاي شيميايي
مصرف كودهاي شيميايي ازته در قارة آسيا از 5/1 ميليون تن در سال 1961 به 47 ميليون تن در سال 1996 رسيد و بر اساس پيش‌بيني‌هاي انجام شده، در سال 2010 اين مقدار به 75 ميليون تن خواهد رسيد. اين آمار خود مؤيد بازار گسترده كود شيميايي ازته و فرآورده‌هاي جانشين آن است. با توجه به اهميت كودهاي شيميايي در توليد غذا كه در حوزة امنيت ملي از اهميت ويژه‌اي برخوردار مي‌باشد، نياز و بازار مصرف اين فرآورده، از گستردگي خاصي در كشور برخوردار است. شوراي اقتصاد، به استناد بند 5 تبصرة 5 قانون بودجه سال 1381 و همچنين بند ب مادة 37 قانون وصول برخي از درآمدهاي دولت و مصرف آن در موارد معين، مجوز تهية كودهاي شيميايي را در سال 1381 به ميزان 3 ميليون و 211 هزار تن صادر نموده است. از اين رقم، 2 ميليون و 472 هزار تن آن از طريق توليدات داخلي و 739 هزار تن، از محل واردات، تأمين شده است.
بر اساس همين مصوبة شوراي اقتصاد، مبلغ 103 ميليارد و 400 ميليون تومان از محل بودجة رديف 503621 و مبلغ 56 ميليارد و 30 ميليون تومان از محل رديف 503021، جمعاً 159 ميليارد و 430 ميليون تومان به‌عنوان يارانه تأمين كودهاي شيميايي، تخصيص يافته است. براي محاسبة بهتر هزينه‌هاي تهيه و تأمين كودهاي شيميايي، بايد به هزينه‌هاي بخش حمل و نقل و نگهداري و توزيع آن نيز توجه نمود كه بر اساس مطالعات انجام شده، معمولاً 50 درصد هزينة تهيه اين كودها را شامل مي‌شود. بر اساس مصوبة شوراي اقتصاد، هزينه‌هاي جنبي تدارك و توزيع كودهاي شيميايي، توسط سازمان مديريت و برنامه‌ريزي و با هماهنگي سازمان حمايت از مصرف‌كنندگان و توليدكنندگان و شركت خدمات حمايتي برآورد و تأمين مي‌گردد. با در نظر گرفتن اين مورد، تهيه و توزيع كودهاي شيميايي در سال 1381 بالغ بر 239 ميليارد و 145 ميليون تومان براي دولت هزينه دربر داشته است. اين مبلغ در سال 1378، 83 ميليارد و 100 ميليون تومان اعلام شده است.
علاوه بر اين موارد، توليد كودهاي شيميايي به‌ويژه كودهاي ازته، از حمايت‌هاي مالي در صنايع بالادست هم برخوردار است. به‌عنوان مثال، در سال 1380 نرخ تعرفة گاز مصرفي براي مصارف تجاري و عمومي 133 ريال، صنعتي 115 و براي مجتمع‌هاي پتروشيمي توليدكنندة كود اوره 22 ريال بوده است.
اهميت توليد كود بيولوژيك به صورت بومي
با توجه به سازگاري ميكروارگانيزم‌ها با شرايط محيطي و اقليمي زيستگاه خود، استفاده از باكتريهاي خارجي كه از مناطقي با ويژگي‌هاي متفاوت نسبت به شرايط اقليمي كشور به‌دست آمده‌اند، جهت توليد كود بيولوژيك و استفاده از آنها در شرايط اقليمي كشور، مسلماً از كارايي لازم برخوردار نخواهد بود. بنابراين، استفاده از باكتريهاي بومي كه با شرايط خاك و اقليم كشور سازگار هستند، براي توليد كود بيولوژيك از ارزش ويژه‌اي برخوردار است.
صرفه‌جويي اقتصادي كاربرد كودهاي بيولوژيك
بر اساس گزارشات و مشاهدات موجود، كاربرد كود بيولوژيك باعث كاهش مصرف كود شيميايي حداقل تا مقدار 30 درصد مي‌گردد. با احتساب ارزان‌ترين قيمت اوره در بازار جهاني (185 دلار در هر تن فله-توليد اندونزي) و همچنين با فرض حداقل صرفه‌جويي 30 درصدي در نياز به كود شيميايي، جايگزين نمودن كود بيولوژيك به جاي آن، مزاياي اقتصادي مناسبي را براي كشاورزان و كشور به همراه دارد. به‌عنوان مثال، استفاده از كود بيولوژيك (با قيمت 3500 تومان در كيلو) در مزارع غلات با متوسط مصرف 200 كيلوگرم اوره در هكتار توأم با احتساب هزينه‌هاي حمل و نقل، حدود 8970 تومان در هكتار صرفه‌جويي به‌دنبال خواهد داشت. در سطح 4 ميليون هكتار زمين‌هاي زيركشت غلات، اين صرفه‌جويي حدود 35 ميليارد تومان در سال (بر اساس قيمتهاي سال 81) خواهد بود.
همچنين كاربرد حجم كمتري از كود بيولوژيك (تا 30درصد مقدار كودهاي شيميايي)، به‌تنهايي مي‌تواند تأثير به‌سزايي در كاهش هزينه‌هاي حمل و نقل، انبار‌داري و توزيع داشته باشد.
ساير مزاياي ناشي از كاربرد كودهاي بيولوژيك
علاوه بر صرفه‌جويي فوق، توليد و مصرف كودهاي بيولوژيك مي‌تواند مزاياي زير را براي كشور به‌دنبال داشته باشد:
- حفظ و توسعة باروري خاك (Soil Productivity) به‌موازات افزايش حاصلخيزي خاك (Soil Fertility).
- جلوگيري از ايجاد آلودگي خاك و منابع آب‌هاي سطحي و زيرزميني ناشي از تركيبات باقيماندة كودهاي شيميايي.
- جلوگيري از توسعه بيماري‌هاي ناشي از مصرف آب و محصولات آلوده به تركيبات ازته‌اي كه در اثر كاربرد كودهاي شيميايي به‌ويژه كودهاي ازته ايجاد مي‌شوند. سرطان‌هاي دستگاه گوارش و متهموگلوبينيا از اين دسته بيماري‌ها به‌شمار مي‌روند.
روند تحقيقات انجام شده در زمينه توليد كود بيولوژيك ازته
در سال 1373، قابليت دو نوع كود بيولوژيك ازته توليدشده در كشور ويتنام مورد ارزيابي قرار گرفت. در اين بررسي، ابتدا باكتريها در آزمايشگاه كشت شدند و از نظر تثبيت ازت، مورد آزمايش قرار گرفتند. نتايج بدست آمده از اين آزمايش‌ها، مبين توليد آمونيم در محيط‌هاي كشت بود. به‌منظور بررسي تأثير كودهاي فوقالذكر بر روي گياه برنج، بر اساس دستورالعمل كارخانة توليدكننده، ريشه نشاءهاي برنج با اين نوع كود تلقيح‌شده، نشاءها داخل گلدان كاشته و گلدان‌ها در مزرعه قرار داده شدند. بعد از حدود 45 روز هيچگونه اختلاف معنيداري بين نشاهاي تلقيح شده و تيمار شاهد مشاهده نشد. عدم تأثير اين نوع كود را ميتوان به صورت زير بيان كرد:
كودهاي بيولوژيك مورد بررسي، از منبع باكتريهاي هميار تثبيت‌كننده ازت بومي كشور ويتنام جدا شده بودند. اين باكتريها با شرايط اقليمي مناطق حاره، سازگار بوده و بنابراين از نظر رقابت با ساير موجودات خاك و همچنين از نظر وجود دشمنان طبيعي، با شرايط منطقهاي كه از آن جدا شده‌اند، به تعادل رسيدهاند. با توجه به اين مسايل نميتوان انتظار داشت كه باكتريهاي مذكور در شرايط اقليمي نواحي حاشيه خزر نيز استقرار يافته و فعال باشند.
در سال 1374، جداسازي باكتريهاي هميار تثبيت‌كنندة ازت از بافت ريشة برنج بينام (بومي ايران) انجام شد. همچنين در اين طرح بهترين روش ضدعفوني سطح ريشه و نحوة توزيع جمعيت اين باكتريها بر روي ريشه مورد ارزيابي قرار گرفت. بر اساس نتايج به‌دست آمده، از مجموع 43 باكتري جداسازي‌شده، 16 باكتري قابليت تثبيت ازت را از خود نشان دادند. بيشترين توزيع جمعيت باكتريهاي مورد بررسي در ريشههاي كوچك مشاهده شد. پس از آن، در سال 1375 باكتريهاي هميار تثبيت‌كنندة ازت از رايزوسفر ريشه برنج بينام جدا شد. براي انجام اين بررسي، غير از نمونهگيري از رايزوسفر، بقيه مراحل مشابه طرح قبل انجام شد. در نتيجة اجراي اين طرح، از 84 باكتري خالص به‌دست آمده، 32 نمونه قابليت تثبيت ازت را در محيط‌هاي مايع فاقد ازت داشتند. در ادامة اين بررسيها، در سال 1376 تنوع باكتريهاي تثبيت‌كنندة ازت در شرايط اقليمي مختلف استان گيلان مورد بررسي قرار گرفت. نمونهبرداريها از مناطق اقليمي مختلف استان انجام شد. در نتيجة اين بررسي، 46 باكتري كه قابليت تثبيت ازت را در رايزوسفر ريشه برنج بينام داشتند، جداسازي شدند. در سال 1377 باكتريهاي هميار تثبيت‌كنندة ازت، جداسازي و در حد جنس شناسايي شدند. سپس راندمان تثبيت ازت در آنها به روش ARA تعيين گرديد.
در سال 1379، طي اجراي طرحي تحقيقاتي، 5 سويه از باكتريهاي فوق كه داراي بيشترين فعاليت تثبيت بيولوژيك ازت بودند، در شرايط كنترل‌شده، به ريشة دو رقم برنج تلقيح و عكسالعمل گياه نسبت به تلقيح اين باكتريها مورد بررسي قرار گرفت. اين آزمايش به‌صورت گلداني، در فايتوترون و در خاك استريل انجام شد.
در سال 1381، مناسبترين فرمولاسيون جهت توليد كود بيولوژيك از منبع باكتريهايي كه در آزمايشات قبلي انتخاب شده بودند، تعيين شد و به دنبال آن كود بيولوژيك توليد شده با رايزوباكترهايي كه از منابع خارجي تهيه شده بودند، مورد مقايسه قرار گرفتند.
نتايج به‌دست آمده از اين مطالعه حاكي از كارايي مناسب سويه‌هاي بومي جدا شده از شاليزارهاي كشور نسبت به گونههاي استاندارد خارجي رايزوباكترهاي پيش‌برنده رشد بود. تجزيه‌هاي آماري نشان داد كه استفاده از سويه‌هاي بومي در مقايسه با انواع خارجي آن باعث افزايش ارتفاع بوته، تعداد پنجه و عملكرد گياهان مي‌شود.
در سال 1381 موثرترين رايزوباكترهاي جداشدة بومي بر روي گياهان ذرت، خيار، گوجهفرنگي، سير و گندم در شرايط آزمايشگاهي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج اين مطالعات مبين تأثير مناسب سويه‌هاي رايزوباكترهاي بومي در افزايش وزن خشك گياهان مورد آزمايش بود. مرحلة پس از اين آزمايش‌ها، انجام مطالعات مزرعه‌اي در شرايط طبيعي است كه در دستور كار قرار دارند.
ضرورت تولید و کاربرد كود های فسفاته بيولوژيكي در افزایش عملکرد گیاهان زراعی
چكيده
حفظ محیط زیست و دستیابی به توسعه پایدار یکی از مباحث اصلی است که با اجرای طرح های جامع اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی در سرلوحه برنامه کشورهای مختلف جهان از جمله کشور ما قرار گرفته است. با تو جه به واردات سالانه 500 هزار تن کود فسفاته و اثرات نامطلوب مصرف بی رویه این گروه از کود ها، که سبب بهم خوردن تعادل عناصر غذايي، كاهش عملكرد محصول، تنزل كيفيت محصول ( كاهش پروتئين گندم ) ازدياد بار منفي خاك، و آلودگي آبها به فسفر و بروز پديده اتروفيكاسيون...می گردد. بنابرین پیدا کردن روشی که بتواند از مصرف بیش از حد آن بکاهد، ضروری به نظر می رسد. دراین راستا لزوم توجه به سیستم های بیولوژیک خصوصاً کود های بیولوژیکی برای تأمین بخشی از نیاز های کودی گیاهان بیش از پیش احساس می شود. مطالعات انجام گرفته در مورد بکار گیری میکرو ارگانیسم های حل کننده فسفات حاكي از كارائي بالاي برخي از ميكروارگانيسم ها در افزايش قابليت جذب فسفر است. بطوریکه اين ميكروارگانيسم ها از انواع ساپروفيت بوده و قادر هستند در منطقه ريزوسفر فعاليت نموده و با كمك ترشحات ريشه، تركيبات نامحلول فسفات، نظیر تري كلسيم فسفات را به صورت محلول و قابل جذب گياه درآورند. بهترين باكتريهاي حل كننده فسفات از جنس هاي پسودوموناس و باسيلوس و از قارچها، جنس هاي آسپرژيلوس و پنيسيليوم مي باشند. اين ميكروارگانيسم ها، با اكسيداسيون ناقص قندها و مواد پلي ساكاريدي كه توسط ريشه گياه ترشح مي شوند، اسيدهاي آلي مانند اسيد گلوكونيك، اسيد اگزاليك و اسيد سيتريك توليد مي کنند که اين اسيدهاي آلي با كاهش واكنش خاك در منطقه محدوده ريزوسفر مانع غير فعال شدن فسفر مي گردد. نتايج حاصل از مصرف كود بیولوژیکی فسفاته در مقايسه با كودهاي سوپر فسفات تريپل در مورد ذرت ، سويا و گندم مؤيد اثرات رضايت بخش اين كودها مي باشد بطوريكه مشخص گردیده کاربرد كود ميكروبي فسفاته نه تنها بازده جذب كود را بالا مي برد، بلكه باعث افزايش قابل ملاحضه عملكرد نيز مي گردد.
واژه های کلیدی : كود بيولوژيكي فسفاته، تركيبات نامحلول فسفات، عملكرد، جذب فسفر
مقدمه
فسفر از عناصر اصلي مورد نياز گياه بوده و يكي از مهمترين عناصر در توليد محصول مي باشد اين عنصر در ساختمان هسته و غشاي سلولي نقش ويژه دارد. فسفر در بافت هاي گياهي بسيار اندك (حدود 2/ درصد) بوده و تقریباً یک دهم میزان ازت و یا پتاسیم می باشد. در فقدان همین میزان اندک فسفر و کم شدن مقدار آن، فعل و انفعالات سوخت و ساز، نظير تبديل قند به نشاسته متوقف شده و نهايتاً در اثر تجمع مواد قندي، رنگدانه آنتوسيانين در برگ تشكيل مي شود(1).اين عنصر در تشكيل بذر نيز نقش اساسي داشته و به تعداد زياد در ميوه و بذر يافت مي شود. مع الوصف، مقدار فسفر قابل استفاده در سیستم زراعي مناطق خشك و نيمه خشك در مقايسه با مناطق مرطوب كمتر عامل محدود كننده توليد به شمار مي رود. اين در حالي است كه مصرف كودهاي فسفاته در كشور بيش از نياز گياهان بوده و در بسياري از موارد، زيادي مصرف اين نهاده مسائل عديده اي را به وجود آورده است (2). طبق آمار موجود ، مصرف كود سوپر فسفات تريپل در ايران در سال 1324 ، 100تن بوده است (3) كه طبق آمار اعلام شده توسط شركت خدمات كشاورزي در سال 1371 ، ميزان كود فسفات آمونيوم ( DAD) توزيع شده در كشور به 1049055 تن رسيده است (2). نتايج تحقيقات نشان مي دهد كه افزايش مصرف كودهاي فسفر طي اين سالها ، نه تنها عملكرد محصولات زراعي را چندان افزايش نداده بلكه در نتيجه برهم زدن تعادل عناصر غذائي، كاهش محصول را نيز در مواردي باعث شده است (2). در حالي كه در كشورهاي پيشرفته نسبت ( N) ، فسفر ( P2O5) و پتاسيم (K2O) به ترتيب 100و 50 و 40 است ، اين نسبت در ايران بسيار نا متعادل و تقريبا 100، 80 و 5 بوده و هميشه در مصرف كود بيشتر به كودهاي فسفاته توجه شده است (3). مصرف بي رويه كودهاي فسفاته، گذشته از هزينه هاي ارزي گزاف خريد كود از خارج كشور، اثرات زيانباري نيز دارد. از جمله اين اثرات مي توان به مسموميت فسفري ناشي از جذب بيش از حد فسفر معدني و بالا رفتن غلظت آن در بافت هاي گياهي و بهم خوردن تعادل عناصر غذايي، كاهش عملكرد محصول، تجمع بور در گياه در حد سمي، كاهش جذب مس ، غير متحرك شدن آهن در خاك، ممانعت از جذب آهن توسط ريشه ، مختل كردن متابوليسم روي درون گياه، كاهش ميكروريزايي شدن ريشه ، آلودگي خاك به كادميوم، تنزل كيفيت محصول ( كاهش پروتئين گندم ) ازدياد بار منفي خاك ، و آلودگي آبها به فسفر و بروز پديده اتروفيكاسيون را نام برد (2) توجه به مسائل عديده ذكر شده، تجديد نظر در استفاده از كودهاي فسفاته و بكار بردن روشهاي نوين مانند استفاده از كودهاي بيولوژيك ضروري به نظر مي رسد. كودهاي بيولوژيك، مواد نگه دارنده اي با انبوه متراكم يك يا چند نوع ارگانيسم مفيد خاكزي و يا بصورت فرآورده متابوليك اين موجودات مي باشند كه صرفاً به منظور تأمين عناصر غذايي مورد نياز گياه توليد مي شوند (2). در سالهاي اخير، مطالعات گسترده اي در كشورهاي مختلف در اين باره صورت گرفته است و نتايج حاصله حاكي از كارائي بالائي برخي ميكروارگانسيم ها در افزايش قابليت جذب فسفر است. اين ميكروارگانسيم ها ، از انواع ساپرفيت هستند كه قادرند در منطقه ريزوسفر فعاليت نموده و با كمك ترشحات ريشه، تركيبات نامحلول فسفات، مانند تري كلسيم فسفات را بصورت محلول و قابل جذب گياه درآورند (4).
شکل های مختلف فسفر در خاک
فسفر در خاک به دو شکل آلی و معدنی یافت می شود. بخش آلی آن در هوموس و مواد آلی و قسمت معدنی آن به صورت ترکیباتی با کلسیم (در خاکهای آهکی). آهن و آلو مینیوم (در خاکهای اسیدی ) و سایر فلزات همراه است. این مواد به مقداری کم در آب حل می شوند. فسفات ها با رسها نیز ترکیب شده و بدین ترتیب نیز فسفر از حالت محلول خارج می گردد. به جزء در خاکهای آلی، مقدار فسفر معدنی در خاکها همواره بیشتر از فسفر آلی است. با این حال، میزان فسفر آلی در افق های سطحی خا کهای معدنی معمولاً بیش از زیرین است. علت این امر، انباشته شدن مواد آلی در بخش های بالایی نیمرخ خاک می باشد(1). بطورکلی فسفر در خاک را می توان به چهار دسته تقسیم کرد:
- فسفری که به صورت یو نها و ترکیبات محلول در خاک یافت می شود.
- فسفری که جذب سطوح مواد معدنی خاک شده است.
- فسفری که به صورت بلوری ویا بی شکل در مواد معدنی خاک موجود است.
- فسفری که جزئی از مواد آلی خاک بوده و حتی در شرایطی می تواند تا 50 درصد از فسفر کل خاک را شامل شود این فسفر یکی از اجزاء تشکیل دهنده مواد آلی خاک است.
فسفر آلي در خاك
فسفر آلي تركيب بسيار پايداري از فسفر بوده كه در خاكهاي با pH اسيدي و يا داراي مواد آلي و ازت زياد مانند مراتع دائمي، فراوان يافت مي شود. بخش آلي فسفر بيشتر منشاء ميكروبي داشته و حاوي تركيبات سلولي آنها مي باشد. مقدار فسفر آلي در خاكهای متغير بوده و 20 تا 80 درصد كل فسفر خاكها سطحي را تشكيل مي دهد. در كشاورزي ارگانيك ، فسفر آلي حائز اهميت بوده و آزاد شدن فسفر از بخش آلي بسيار مهم است. همچنين فسفر آلي در تشكيل هوموس نيز دخالت داشته بطوريكه براي تشكيل آن نسبت حدود 200-100 لازم مي باشد (7)
فاكتورهاي موثر در ميزان فسفر آلي خاك
1- بافت خاك : خاك با رس زياد مواد آلي زيادي دارند
2- زهكش : خاكهاي با زهكش ضعيف داراي مقادير زيادي فسفر آلي مي باشند
3- pH خاك : با كاهش pH فسفر آلي افزايش مي يابد
4- مقدار فسفر مواد مادري
5- مقدار گوگرد خاك : باعث افزايش فسفر آلي مي شود
6- نوع ميكروارگانيسم : كه در نسبت معدني شدن و آلي شدن فسفر موثر هستند
فسفر آلي قبل از استفاده توسط گياه بايستي بوسيله آنزيمي بنام فسفاتاز( كه بعداً در مورد آن توضيح داده خواهد شد ) معدني شده و به يونهاي فسفات محلول تبديل مي گردد. اين فرايند بوسيله خصوصيات فيزيكي و شيميايي خاك وفعاليتهاي ميكروارگانيسم ها كنترل مي‌شود(7)
عوامل موثر در معدني شدن فسفر عبارتند از :
1- شرايط خاك ، شامل pH ، درجه حرارت و رطوبت
2- نوع فسفر اضافه شده : مثل كودهاي شيميايي بقاياي گياهي و حيواني
3- وضعيت فسفر خاكها : شامل فسفر معدني و آلي قابل عصاره گيري و وضعيت برگشت پذيري فسفر
4- نوع و ميزان كشت و كار : مثلا كشت مرتع باعث معدني شدن فسفر آلي مي شود.
فسفر ميكروبي
فسفر ميكروبي به فسفري گفته مي شود كه در اثر تيمار ميكروب كش[1]با كلروفرم نسبت به تيمار شاهد ( بدون از بين بردن ميكروارگانيسم ها ) آزاد مي شود . جرم توده ميكروبي در 10 سانتي متر اول خاكهاي كشاورزي ممكن است به 10-1 درصد فسفر كل يا 100-10 كيلوگرم در هكتار كه معادل يا بيشتر از فسفر موجود در مواد گياهي در حال رشد در خاك است برسد.
هنوز ميزان تأثير فسفر ميكروبي در ذخيره فسفر قابل دسترس معلوم نيست. فسفات موجود در سلولهاي ميكروبي در حال تجزيه ممكن است به آساني براي ريشه گياهان قابل دسترس نباشد. فسفر ميكروبي به شدت تحت تأثير ميزان رطوبت درجه حرارت، كشت و كار و قابليت دسترسي كربن قابل معدني شدن است. آزمايش نشان داده است كه مقدار فسفر ميكروبي خاك در اثر اضافه كردن كربن و ازت در طول مدت هفت روز به 9% تا 7/7 برابر شاهد مي رسد. شخم عميق كود سبز با افزايش دادن كربن و ازت در خاك باعث افزايش جرم توده ميكروبي و نتيجتاً فسفر ميكروبي مي گردد (7).
فسفر قابل دسترسي براي گياه
شكل قابل جذب فسفر بيشتر بصورت و به ندرت بوده كه فراواني نسبي اين دو با pH كنترل مي شود. آزمايش نشان داده است كه بيش از 50 درصد كل فسفر محلول، ذخيره فسفر قابل دسترس كم شده و سرعت تخليه آن بستگي به عوامل زير دارد(7).
1- مقدار فسفرقابل استفاده و خاصيت بافري خاك[2]: منظور از خاصيت بافري يعني توانايي خاك براي ثابت نگهداشتن غلظت فسفردر محلول خاك بوده و خاكهاي با قدرت بافري زياد فسفر را كندتر به محلول خاك وارد مي كند
2- مرفولوژي ريشه : شامل طول ريشه ، فراواني ريشه هاي موئين سرعت رشد ريشه و حجم كل خاك اشغال شده بوسيله ريشه
3- سينتيك جذب فسفر بوسيله گياه
فسفاتاز
نام عمومي فسفاتاز به گروه وسيعي از آنزيم ها گفته مي شود كه باعث هيدروليز استرهاي فسفر مي شوند. اتحاديه بين المللي بيوشيمي این آنزيم ها را به 5 دسته تقسيم كرده است :
1- Phosphoric monoster Hydrolyses
2- Phosphoric diester Hydrolyses
3- Triphosphoric monoester Hydrohysel
4- آنزيم هاي عمل كننده روي فسفريل بدون آب
5- آنزيم هاي عمل كننده روي پيوند P-N مثل فسفرآميلاز
فسفو منو استرها كه شامل فسفاتاز اسيدي ( ارتوفسفريك منواسترفسفوهيدرولاز ) و فسفاتاز قليائي (ارتوفسفريك منو استر فسفوهيدرولاز) مي باشند بطور وسيع مورد مطالعه قرار گرفته اند، علت نام گذاري اسيدي يا قليايي اين آنزيم ها ، بخاطر فعاليت اپتيمم آنها در اين شرايط است. با توجه به اهميت اين آنزيم ها در معدني شدن فسفر آلي و تغذيه گياه مطالعات زيادي روي فسفومنواسترلاز ها انجام شده است اما بيشترين تمركز روي فسفاتاز اسيدي شده است. لذا در بررسي هاي آنزيم شناسي و بيوشيمي خاك جايگاه ويژه اي دارد. فرمول عمومي واكنش كاتاليز شده بوسيله فسفاتاز اسيدي يا قليايي بصورت زير مي باشد .
يكي از جالبترين خصوصيات فسفاتاز اسيدي و قليايي اختصاصی [3] بودن آنهاست. بيشتر اطلاعات قابل دسترسي در خاك مربوط به فسفاتاز اسيدي است. تاكنون هيدروليز phenyl phosphate, glycerophosphate و P-Nitriphenol و phosphate در خاكها گزارش شده است (8)
محققين ثابت كرده اند كه در خاكهاي اسيدي ، فسفاتاز اسيدي و در خاكهاي قليايي فسفاتاز قليايي غالبند. رابطه معكوس بين pH خاك و فعاليت فسفاتاز اسيدي نشان مي دهد كه يا مقاومت اين آنزيم به pH بالا كم بوده يا ميزان توليد آن بوسيله ميكروارگانيسم ها در اين pH كم مي باشد به نظر مي رسد كه فسفاتاز قليايي تماماً بوسيله ميكروارگانيسم ها توليد مي شود زيرا گياهان فسفاتاز قليايي ترشح نمي كنند (8)
فسفر معدنی خاک
گیاهان فسفر را عمدتاٌ به صورت یو ن های ارتو فسفات اولیه جذب می کنند. هر چند غلظت این یو نها در محلول خاک همواره ناچیز است، اما نگهداری همین غلظت اندک فسفر برای رشد گیاهان اهمیتی فراوان دارد. مقدار فسفر مصرفی گیاهان 5/4 تا 5/22 کیلو گرم در هکتار در سال است باعنایت به فراوانی آهک و پایین بودن غلظت فسفات محلول در خاکهای ایران، فسفات موجود در محلول خاک می بایست دائماً تجدید شود وگرنه برای رشد خود دچار مشکل خواهد گردید.
ترکیبات فسفر معدنی در خاک
بطور کلی، فسفاتهای معدنی خاک را می توان در دو گروه فسفات های کلسیم و فسفا تهای آهن و آلومینیوم قرار داد.از آنجا که فسفات های کلسیم در شرایط ایران اهمیت فراوان دارند، در این مبحث به بررسی این گروه از ترکیبات میپردازیم. جدول1 ترکیبات مختلف فسفات کلسیم و قابلیت انحلال آنها را نشان می دهد. متاسفانه مقدار فسفاتهای کلسیم با حلالیت زیاد(منو کلسیم فسفات) در شرایط طبیعی بسیار ناچیز است. این مواد تنها در مدتی کوتاه پس از مصرف کود های شیمیایی فسفاته در خاک پدید می آیند و سپس به سرعت به فسفاتهای کلسیم با حلالیت کمتر (تری کلسیم فسفات) تبدیل می شوند.
جدول 1 ترکیبات مختلف فسفات کلسیم و قابلیت انحلال آنها
ردیفنام ترکیبفرمول شیمیاییقابلیت انحلال1منوکلسیم فسفاتCa(H2 Po4)2زیاد2دی کلسیم فسفاتCa HPo43تری کلسیم فسفاتCa(Po4)24اکسید آپاتیتCa(Po4)2 Cao5هیدروکسید آپاتیتCa(Po4)2 Ca(oH)26کربنات آپاتیتCa(Po4)2 CaCo37فلوئور آپاتیتCa(Po4)2 CaF2کم
عوامل موثر بر قابلیت جذب فسفر معدنی در خاک
قابلیت جذب فسفر تحت تأثیر عواملی متعدد است. از آن جا که این عوامل به صورت غیر مستقل و همراه یکدیگر اثر خود را اعمال می کنند، تفکیک ومطالعهّ موردی آنها غیر عملی است. با این وجود برای سهولت کار این موضوع تحت عنوان های زیر بررسی می شود.
1- اثر pH خاک : شکل های مخلف فسفر در یک محلول ساده شامل ,H3P04 , می باشد. توزیع فراوانی این گونه ها بستگی به pH دارد که به صورت رابطه ساده زیر نمایش داده می شود:
اگر یون های آهن، آلومینیوم،کلسیم ومنیزیم در محیط واکنش وجود داشته باشد، در شرایط اسیدی، فسفاتهای نامحلول آهن وآلومینیوم و در pH بازی، فسفات های نامحلول فسفات های نامحلول فسفات کلسیم رسوب می نماید. همان گونه که پیشتر نیز گفته شد، اصولاً فسفر حساسترین عنصر غذایی نسبت به pH می باشد. دامنه pH خاکهای زراعی بین 4 تا 8 و گاهی 9 در نوسان است در pH
کمتر از 5/5، یون های آهن وآلومینیوم با فسفات ترکیب شده وبه صورت رسوبات نامحلول فسفات های آهن و آلومینیوم در می آیند. در pH بالاتر از 7 که عموماً یو نهای کلسیم و منیزیم وجود دارند، ترکیبات نامحلول فسفات کلسیم و منیزیم وجود دارند، ترکیبات نامحلول فسفات کلسیم به وجود می آیند. مطالعات نشان داده که بهترین pH برای جذب فسفر به وسیه گیاه 5/6 است. در کشور ما، خاکهای با چنین واکنشی گسترش چندانی ندارد. بالا بودن pH در اکثر خاکها ایران نه تنها قابلیت جذب فسفر را تحت تأ ثیر قرار می دهد بلکه جذب عناصر کم مصرف مانند آهن و ردی را دچار اشکال می نماید(1).
2- اثر مواد آلی : به زیر خاک کردن کود های دامی و سبز و افزودن هر گونه مواد آلی به قابلیت جدب فسفر به وسیله گیاه می افزاید. دلایل این امر میتواند به صورت زیر خلاصه نمود:
- ترکیب گاز کربنیک تولید شده از تجزیه مواد آلی با آبّ تولید اسید کربنیک مینماید. این اسید در خاک های اهکی، حلالیت ترکیبات فیفاتی را افزایش مداده وبدین ترتیب قابلیت جذب آنها فزونی می یابد.
- بر اثر تجزیه مواد آلی، ترکیبات مختلف فسفوهومیک که با سهولتی بیشتر جذب گیاه می شوند به وجود می آیند.
- یون هومات جایگزین فسفات های جذب سطحی شده گردیده، یون اخیر آزاد و قابل جذب گیاه می شود.
- هوموس، سطوح ذرات اکسید های آهن وآلومینیوم وکربنات کلسیمرا پوشانده واز ظرفیت تثبیت فسفات خاک می کاهد.
- ایجاد پوشش مواد آلی بر خاک دانه ها باعث کاهش انرژی جذب فسفات گشته واز ظرفیت جذب آن می کاهد.
3- اثر کو های ازتی:در مورد اثر کود های ازتی بر قابلیت جذب فسفر در خاک، مطالعات فراوانی صورت گرفته است. همهّ این پژوهش ها نشان داد که با افزودن کود های ازتی به خاک، جذب فسفر به وسیله گیاه افزایش پیدا می یابد.
ضرورت کاربرد ميكروارگانسيم هاي موثر در حلاليت فسفاتها و مکانیسم عمل آنها
به دلیل حساسیت بیش از حد فسفر به تغییرات pH بویژه در خاکهای آهکی، مقدار فسفر قابل دسترس در خاکهای ایران، حتی با مصرف بیش از حد کود های فسفاتی، نمی تواند چندان زیاد باشد به علت عدم پویایی فسفر در خاک، پیش بینی نیاز گیاهان به کود فسفاتی، برای رسیدن به عملکردی معین، بسیار دشوار است. مقدار کود فسفاتی مورد نیاز برای هر محصول، بستگی به نوع خاک، مقدار فسفر قابل استفاده خاک، پیشینه مصرف کود های فسفاتی، شرایط اقلیمی منطقه، عملکرد مورد انتظار و مقدار دیگر عناصر غذایی موجود در خاک دارد.با مصرف سالیانه کود های فسفاتی، ذخایر فسفر قابل استفاده در خاک افزایش می یابد. پس از رسیدن به حدی معین دیگر گیاه به کود واکنش نشان نخواهد داد البته باید توجه داشت که بالا بردن سطح فسفر قابل استفاده همواره دستاورد ملموسی به دنبال نخواهد داشت یک آزمایش دراز مدت نشان داد که اضافه کردن بیشتر کود فسفاتی، هرچند که میزان فسفر قابل دسترس خاک را افزایش می دهد، اما در میزان برداشت فسفر به وسیله گیاه تأثیری ندارد.به عبارت دیگر هر چه فسفر قابل دسترس خاک بیشتر باشد برداشت گیاه بیشتر معطوف به این منبع بوده و از منبع غیر قابل دسترس کمتر استفاده می شود. ولی اگر فسفر قابل دسترس در سطح پایینی باشد، عکس این حالت رخ خواهد داد به هر حال در دراز مدت، برداشت گیاه از هر دو خاک(با فسفر قابل دسترس زیاد و کم) یکسان می باشد. مصرف زیادتر فسفر در این دخالت تنها هزینه تولید را افزایش خواهد داد. پس بنابرین ارائه راهکاری که بتواند ذخایر فسفر غیر قابل دسترس را به فسفر قابل دسترس تبدیل نماید بسیار مقرون به صرفه و با ارزش خواهد بود. مطالعات انجام گرفته در مورد بکار گیری میکرو ارگانیسم های حل کننده فسفات حاكي از كارائي بالائي برخي از ميكروارگانيسم ها در افزايش قابليت جذب فسفر است. بطوریکه اين ميكروارگانيسم ها از انواع ساپروفيت بوده و قادر هستند در منطقه ريزوسفر فعاليت نموده و با كمك ترشحات ريشه، تركيبات نامحلول فسفات، نظیر تري كلسيم فسفات را به صورت محلول و قابل جذب گياه درآورند. مهمترین گروه از باكتري هاي خاك، باكتريهايي از جنس Pseudomonos و Bacillus و قارچ هاي وابسته به جنس Penicillium و Aspergillus قادر هستند تا فسفات هاي غير محلول در خاك را بفرم هاي محلول تبديل نمايند ( شکل1) عمل تبديل به وسيله ترشحات اسيدهاي آلي مانند اسيدهاي فوليك ، استيك ، پروپيونيك، لاكتيك، گليكوليك ، فوماريك و سوكسينيك انجام مي شود. نقش اين اسيدها ابتدا كاهش pH است و سپس پيوند موجود در فرمهاي فسفات را تجزيه مي كنند(جدول2).
برخي از هيدروكسي اسيدها ممكن است در اثر تركيب با كلسيم بصورت شلات درآمده و تأثير بسزايي را در افزايش و مصرف فسفاتها ايجاد مي نمايد(5)
جدول 2- بعضي از ميكروارگانسيم هاي حل كننده فسفات
منبعنام ميكروارگانسيمSingh and kapoor, 1999Clado & Porium herbaridm1Garnd and Gour 1991, RajealBacillus Ciculans2Rimetal; 1998; LaheurteEnterobacter agglomerans3Subba Roa , 1988Bacillus megaterium var pho&phaticum4Kunda and Gaur,1984P&eudomonas stiata5LLLmer and Schinner ,1995P&eudomonas sp6Gaind and Gour 1991Bacillus subtidis7Leyjal and Berthelin ,1989Agrobaelerium radio bacter8Subba Rao, 1988Bacillus polymaxa9Gaind and Gaur1991Aspergillus higer10Pefold ,2000Penicillium bilagi11Pen fold2000Penicillium radicum12Kucey 1983Aspergillus SPP13Kucey 1983, Lllmer and Schinner 1992Penicillium SPP14Banik and Day 1982Aspergillus fumigatus15Peixet al 2001Mesorhizobivm ciceri16Datta et al 1982Ba cillus Frmus17
واكنش گياهان زراعي به كاربرد ميكروارگانيسمها ي حل كننده فسفات
نتايج حاصل از مصرف كودهاي بیولوژیکی فسفاته در مقايسه با كودهاي سوپر فسفات تريپل درمورد ذرت، سويا وگندم مويد اثرات رضايت بخش اين كود مي باشد بطوري كه مشخص گرديده كود ميكروبي فسفاته، نه تنها بازده جذب كود را بالا مي برد بلكه باعث افزايش قابل ملاحظه عملكرد نيز مي گردد (4).
با مصرف كود ميكروبي فسفاته به جاي كودهاي شيميايي فسفاته درسطح 7 استان گندم خيزكشور، مشخص شده است كه كود فسفاته ميكروبي به راحتي قابل رقابت با كودهاي شيميايي فسفاته است و درضمن بطورمتوسط درسطح 7 استان ،576كيلوگرم در هکتار افزايش عملكرد دانه نسبت به كود شيميايي سوپرفسفات تريپل داشته است (5).
محاسبات اقتصادي براي ساخت كود ميكروبي فسفاته نشان مي دهد كه با درنظر گرفتن 600ريال براي هركيلو گرم كود سوپر فسفات تريپل ،كود ميكروبي فسفاته درهركيلوگرم حداقل 300ريال ارزانترتوليد مي شود. دراين بررسي اقتصادي كليه هزينه هاي توليد اعم ازمواد اوليه ،انرژي ونيروي كاردرنظرگرفته شده است (5)
درسال 1950محققين روسي مايه تلقيحي بنام فسفو باكترين از باكتري،Bacillus megaterium var phasphalicum توليد كردند 1958بطورتقريبي حدود 10ميليون هكتاراز اراضي روسيه با آن تلقيح گرديدند. گزارشات موجود حاكي ازآن بود كه تقريبا 50-70 درصد محصولات زراعي تلقيح شده ،فسفو باكترين به آن پاسخ ثبت نشان داده اند. افزايش عملكرد 80تا70درصد دراثر استفاده از اين مايه تلقيح نيزگزارش شده است بهترين نتايج درمورد سبزيجات مشاهده شد ولي نتايج خوبي نيزدرمورد سيب زميني وغلات ديده شد(9)
دريك موسسه تحقيقات كشاورزي هندي چندين تحقيق درمورد فسفوباكترين روي گندم، شبدر ،برسيم ،ذرت ،برنج انجام گرفت و نتايج آن نشان داد كه از 37 مزرعه 10 مزرعه افزايش معني داري داشته است (جدول 3).
جدول 3- نتایج تحقیق فسفو باکترین بر روی گیاهان مختلف در شرایط مزرعه ای
محلگياهتعداد آزمايشات درصد افزايش نسبت به شاهدتعداد آزمايشات معني دار شدهDelhiAllouial soilKarnalAllovialLmpergnatedPusaCalcareous soilبرسيمذرتگندمذرتشاليلگومUrid613211320-1030-2037-1614--19-164111NsNs1
تحقيقات درمورد فسفو با كترين ادامه يافت اما تا سال 1990 هيچ مايه تلقيح تجارتي توليد نشد تا زمانيكهPhilom Bios دركاناداي غربي Provide را به بازار عرضه كرد كه حاوي اسپورهاي قارچ Penicillium bilaji بود. اين ميكروارگانيسم ابتدا درسال 1983 درمركز تحقيقات كشاورزي و تغذيه كانادا جدا سازي شد. Provideاكنون درآئين نامه كودها و تغذيه كانادا براي استفاده در كشاورزي و باغباني ثبت شده است. P.bilajiيك قارچ حل كننده فسفات بوده كه با توليد اسيد سيتريك يا اگزاليك باعث حلاليت آن مي شود كه توليد نوع اسيد توسط آن بستگي به نوع محيط دارد در محيط مايع حاوي ساكارز و نيترات هر دو توليد مي شود. درمحيط با ازت كم، بيشتر اسيد سيتريك درحاليكه درمحيط با كربن كم بيشتر اسيد اگزاليك توليد مي شود. اسيد سيتريك هم در فاز رشد و هم سكون، ولي اگزاليك اسيد فقط درمرحله سكون توليد مي گردد(10) آسا و همكاران ثابت كردند كه در محيط مايع حاوي سنگ فسفات، براي افزايش حلاليت فسفات، وجود ازت به شكل آمونيوم ضروري است، آزمايش گلخانه اي كه در يك خاك آهكي با گياه گندم انجام شد ثابت كرد كه تلقيح آن با P.bilaji باعث افزايش وزن خشك گياه به مقدار 16 درصد و جذب فسفر به مقدار 14 درصد نسبت به شاهد مي شود (11). محققين با انجام آزمايش گلخانه اي روي گياه شلغم نشان دادند كه تلقيح خاك با P.bilaji در وزن خشك هوايي و غده شلغم تاثير نداشت ولي غلظت فسفر در قسمت هوايي و غده افزايش پيدا كرد. اضافه كردن سنگ فسفات فلوريدا به مقدار 20 ميلي گرم در كيلو گرم نتايج مشابهي مثل اضافه كردن همان مقدار منو فسفات آمونيوم داشت. اضافه كردن سنگ فسفات فلوريدا به تنهايي اثر خيلي كمي در جذب فسفر داشت جذب فسفر در تيمار تلقيح شده با P.bilaji برابر با تيمار كودي منو فسفات آمونيوم بدون تلقيح بود( 12) تحقيقات در مورد ميكرو ارگانسيم هاي حل كننده فسفات در نواحي مختلف جهان توسط محققان مختلف ادامه يافت Jones در سال 1991 جدايه هايي را كه قادر به حل كردن كانيهاي آهن و آلومينيوم حاوي فسفر بودند از خاك جدا كرد. محققين استراليايي ميكرو ارگانسيم هايي را كه در خاكهاي اسيدي تحت كشت گندم موثر بودند جدا سازي نمودند. محققين آفريقايي بيشتر اين ميكرو ارگانسيم هاي بومي را از خاك آفريقا جدا سازي كردند.
مطالعه محققين در اين مورد باعث توصيه مايه تلقيح هاي تجارتي زيادي گرديده است. در 35 مطالعه حدود بيش از 60 ميكروب ( بجزP.bilaii)گزارش شده كه قادرند كانيهاي فسفره را حل كنند كه از اين 35 مطالعه 13 گزارش آزمايشگاهي، 8 مطالعه درباره تاثير ميكرو ارگانسيم ها روي گياه در شن يا خاك سترون 8 مطالعه در خاك غير سترون و 6 مطالعه در آزمايشگاه مزرعه اي گزارش شده است. براي توليد يك مايه تلقيح ميكرو ارگانسيم هاي زيادي بايستي جدا سازي شده و ماده حامل متفاوتي استفاده شود براي افزايش كارايي آن بايد از نوع ميكروارگانسيم، رفتار آن و فاكتورهاي موثر در استفاده از آن اطلاع داشته باشيم. در اكثر موارد تعداد ميكروارگانسيم بكار رفته براي آزمايش مزرعه اي بايستي زياد باشد تا بتوان نتيجه درستي گرفت مطالعات آزمايشگاهي ممكن است پتانسيل يك ميكرو ارگانسيم را زياد نشان دهد ولي در خاك حاوي گياه ممكن است چنين نتيجه اي را نشان ندهد آزمايشات گلخانه اي در خاك يا شن استريل اثر ساير ميكرو ارگانسيم را در ريزوسفرگياه ناديده گرفته و لذا بطور دقيق نمي تواند آزمايشات مزرعه اي را پيش بيني نمايد. حتي آزمايشات گلخانه اي با خاك غير استريل نيز نمي تواند چنين نتايجي را بدست آورد . بعلت اينكه ريشه ها در خاك گلدان تمام سطح گلدان را اشغال مي كنند لذا افزايش حلاليت فسفر در گلدان بيشتر از مزرعه بوده و پاسخ گياه به تلقيح در گلدان بهتر از مزرعه خواهد بود براي انتخاب يك سويه به عنوان مايه تلقيح مناسب آزمايش مزرعه اي بايستي در چندين مكان با شرايط متفاوت و به مدت چندين سال انجام شود. اكثر مطالعات در مورد ميكرو ارگانسيم هاي حل كننده فسفر منجر به مايه تلقيح تجاري نمي شود زيرا محققين، مسائل تجاري ، بيولوژيكي ، كشاورزي، بازار يابي را در نظر نمي گيرند در اين مقاله سعي خواهيم كرد تجربياتي در زمينه محصول Provide را ذكر كرده و علل منجر نشدن تحقيقات به توليد مايع تلقيح فسفره را اشاره نمائيم.
1- مسائل بيولوژيكي
بيولوژي ميكروارگانسيم و عكس العمل آن در محيط بسيار پيچيده است . ميكرو ارگانسيم ، گياه و محيط همه در رشد گياه و عملكرد آن تاثير داشته و در نظر نگرفتن اين اثرات از رسيدن مايه تلقيح به مرحله تجاري جلوگيري مي كند اما با افزايش اطلاعات در زمينه ميكروارگانسيم ها و عوامل موثر در فعاليت آن موفقيت زيادي حاصل خواهد شد.
1-1- خاك ريز و سفري و غير ریزو سفري
ميكرو ارگانسيمي كه به عنوان مايع تلقيح حل كننده فسفات استفاده مي شود بايستي به اندازه كافي در ريز و سفر گياه وجود داشته باشد تا بتواند در گياه تاثير نمايد. فعاليت اين ميكروارگانسيم ها در ريز و سفر بيشتر از غيرريزوسفر بوده و تأثير آنها به جمعيتشان بستگي دارد . ميكروارگانسيم براي تأثير بايستي بتواند سطح ريشه را كلونيزه كرده و در آن مستقر شود، مخلوط كردن خاك با ميكروارگانسيم بخاطر اينكه خاك غير ريزوسفري توانايي محافظت ميكروارگانسيم زيادي را ندارد باعث افت تأثير خواهد شد.
1-2- كلونيزاسيون ريز وسفر
ميكروارگانيسمي كه در سطح ريشه قرار داده شده است بايد بتواند با ريشه در حال رشد كلونيزه شود. توانايي ميكروارگانيسم براي كلونيزاسيون ريشه به بيولوژي ميكروارگانيسم، قدرت رقابت آن با ساير ميكروبها ، خصوصيات ريشه گياه و خواص فيزيكي خاك و محيط بستگي دارد .
موفقيت يك ميكروارگانيسم ريز وسفري با افزايش سرعت رشد آن، توليد آنتي بيوتيك و مقاومت در برابر توليدات ساير ميكروارگانيسم ها افزايش مي يابد پيش بيني رقابت يك ميكروارگانيسم در ريز و سفر بر اساس اطلاعات تاكسونومي موجود مشكل است زيرا كلونيزه كننده هاي خوب ريز وسفري ممكن است از گروه هاي مختلف بوده و توانايي سويه هاي مختلف آنها نيز متفاوت باشد. گونه هاي مختلف باكتريها و قارچها توانايي متفاوت براي كلونيزه كردن سطح ريشه دارند. در كلونيزه كردن ريشه مقاومت ميكروارگانيسم نسبت به فعاليت آب نيز موثر است همچنين قابليت دسترسي آب در فعاليت قارچها و باكتريها موثر مي باشد زيرا آب در تبادل گازي، حل شدن مواد ، حركت ميكروارگانيسم، رشد و متابولسيم موثر است حتي در گونه هاي مختلف نياز به آب نيز متفاوت است .
خاك، محيط و گياه در توانايي ميكروارگانيسم براي كلونيزه كردن موثرند. حركت باكتريها با افزايش جمعيت آنها و حركت آب بيشتر مي شود با جريان آب به طرف پايين حركت باكتريها نيز زياد مي شود لذا آب ممكن است به گسترش آنها كمك كند. قارچها براي انتقال به حركت آب نياز ندارند اما قادرند از محل تلقيح به طرف ريشه رشد كنند. همچنين باكتريها واسپورهاي قارچ ممكن است به وسيله نوك ريشه همراه با رشد آن منتقل شوند. اندازه كلونيزاسيون ريشه را سرعت رشد نسبي ريشه و باكتريها تعيين مي كنند. ريز و سفر يك محيط غذايي براي ميكروارگانيسم ها بوده لذا جمعيت ميكروبي در آن بيشتر از غير ريز و سفر است اما ريز و سفر حاوي ساير ميكروارگانيسم ها نيز مي باشد كه با ميكروارگانيسم موجود در مايه تلقيح رقابت مي كند.
1-3- اعمال در ريز وسفر
ميكروارگانيسمي كه وارد ريزوسفر شده بايستي بطور موثري با حل كردن فسفر و قابل استفاده كردن آن براي گياه مفيد باشد . ميكروارگانيسم ها ي مختلف توانائيهاي متفاوتي براي حل كردن فسفر دارند و تحت شرايط مختلف بطور متفاوتي عمل مي كند بطوريكه با نيك و داي نتيجه گرفتند كه فسفر حل شده (P034) در محيط مايع حاوي 15 ميلي گرم تري كلسيم فسفات توسط :
Streptomyces sp., Aspergillus Candidus B.firmus B-7651 Bacillus firmus B-7650
به ترتيب برابر 5/297 ، 3/882، 0/49، 8/45، 0/29 ميكروگرم بوده و حلاليت فسفر در محيط حاوي و بسيار كمتر است ( 13)
گزارشات حاكي از آن است كه بيشتر حل كننده هاي فسفات بومي خاكهاي مصر اسپوردار و هوازي اند كه فراوانترين آنها Bacillus megaterium بوده و فعاليترين حل كننده هاي فسفر در بين ايزوله هاي جدا شده از خاكهاي تحت كشت ذرت خصوصياتي از قبيل متحرك ، كوتاه ، گرم منفي و ميله اي را دارا بوده و در ميان قارچها گرچه گروه هاي مختلفي قادر به حل كردن فسفر هستند ولي بطور عمومي اكسپرژيلوس و پني سيليوم از مهمترين آنها ست اگر چه قارچها اغلب حل كننده هاي موثري بوده اند ولي بيشتر ميكروارگانيسم ها ي مطالعه شده به عنوان مايه تلقيح ، باكتري بوده اند از نظر قدرت آزاد سازي فسفر توسط قارچها گزارشات متناقضي وجود دارد بطوريكه در يك آزمايش Aspergillus Sppتوانايي بيشتري از Penicillium داشته ولي در آزمايش ديگري قدرت حل كنندگي فسفر از سنگ فسفات توسط Aspergillus Spp بيشتر از دو گونه Aspergillus Spp گزارش شده است قارچ Penicillium bilaji جدا شده از خاكهاي كانادا در درجه حرارت پايين نتيجه خوبي داد لذا با توجه به اينكه در اين كشور خاك هنگام كاشت بذر سرد مي باشد. بنابراين اين گونه قارچ از كارايي مطلوبي بر خوردار خواهد بود.
براي ارزيابي ميكروارگانيسم ها در شرايط زندگي آنها انجام آزمايشات آزمايشگاهي كافي نيست زيرا اين آزمايشات به علت اينكه داراي سطح بالاتري از كربوهيدراتها نبوده و نوع و غلظت مواد مورد استفاده در محيط مايع با محيط ريز و سفري بسيار متفاوت بوده و سطوح كربوهيدرات در ريز و سفر بيشتر از غير ريز و سفري مي باشد. Shinner , lllmer در سال 1992 گزارش كردند كه حلاليت فسفر در محيطي كه كربن كمي دارد بيشتر مي باشد اين نتيجه آنها غير منتظره نبود زيرا شرايط زير اپتيمم براي رشد ممكن است براي توليد متابوليت هاي ثانويه و نتيجتاً حلاليت فسفر اپتيمم باشد اما هميشه يك سطح آستانه كربن براي حلاليت فسفر وجود دارد( 14 ) .
ميكروارگانيسم ها يي كه به عنوان مايه تلقيح انتخاب مي شوند بايستي بطور موثري در دامنه وسيعي از محيط ها بتوانند عمل نمايند ميكروارگانيسم ها ي متفاوت شرايط رشد اپتيمم مختلفي براي فعاليت دارند Asea و همكاران در سال 1988 اثر يونهاي آمونيوم را در فعاليت دو گونه پني سيليوم در محيط مايع حاوي سنگ فسفات بررسي كردند. براي افزايش حلاليت فسفر توسطPencillium bilaji ازت به شكل آمونيوم لازم بود. ولي اين قارچ چه آمونيوم باشد يا نباشد قادر به پايين آوردن pH محيط است ولي زمانيكه آمونيوم در محيط نباشد قادر به حل كردن فسفر نيست در حاليكه Pencillium fuscum فقط در محيط حاوي آمونيوم pH را كاهش مي دهد در محيط آمونيوم دار اضافه كردن اسيد كلروريك از نرمال و رساندن pH به همان مقدار pH تيمار تلقيح شده با Pencillium bilaji قادر نيست به اندازه اين تيمار فسفر را حل نمايد. اين نشان مي دهد كه مكانسيم آزاد سازي فسفر تنها كاهش pH نيست بلكه نوع متابوليت توليد شده بسيار موثر است ( جدول 4)
جدول 4- حداقل pH محلول و حداکثر فسفر محلول در اثر تلقیح با جدایه های پنی سیلیوم در محیط آمونیوم دار و بدون آن (Asea et al 1988)
جدایه پني سيليومحداقل pH محلولحداكثر غلظت فسفر حل شده (ميكروگرم در ميلي ليتر)فسفر محلول(ميلي گرم)فسفر محلول با اضافه كردن HCL 1/0 نرمال در هملان pH (ميليگرم) (1)فسفر قارچي فسفر اسيديP.bilajiP.fuscumP.bilajiP.fuscima 7/3a 7/3a 7/3a 7/3a 298b 203C 46d 7ba 402/1ba 2/10CA 5/2CA 4/0bB 5/4bB 6/1CA 1/2dB 1/02/34/62/17/6محيطامونيوم دارمحيط بدونامونيوم
(1)- بعد از ده روز معرض اسید قرار دادن
فعاليت حل كنندگي فسفات به ميزان اسيد توليد شده نيز بستگي دارد و تحت شرايط محدويت ازت ، اسيد اگزاليك كمتري توليد مي شود . لذا با توجه به اين اطلاعات نتيجه مي گيريم كه مطالعات انجام شده در محيط مايع،حلاليت فسفر را در اطراف ريشه و خاك منعكس نمي كند( 11).
2- مسائل كشاورزي
اگر ميكروارگانيسمي موجود در مایع تلقيح بتواند در شرايط آزمايشگاهي و گلخانه اي ريزوسفر را كلونيزه كرده و فسفر را حل نمايد تحت شرايط مزرعه اي نيز بايد آزمايش گردد. اين آزمايش بايستي در دامنه متفاوتي از خاك و شرايط اقليمي به مدت10- 5 سال بسته به نوع كشت انجام شود .تفسير نتايج مزرعه اي در مورد حلاليت فسفاتها نياز به توجه بيشتري دارد زيرا يك ميكروارگانيسمي كه در شرايط آزمايشگاهي قادر به آزاد كردن فسفر است ضرورتاً نمي تواند عملكرد گياهان را در اثر افزايش حلاليت فسفاتها افزايش دهد بعضي از محققين عقيده دارند كه افزايش رشد گياه در اثر استفاده از ميكروارگانيسم ها ي حل كننده فسفر ممكن است با مكانسيم هاي ديگري مثل توليد هورمونها انجام گيرد كه نتايج برخي از آزمون هاي آزمايشگاهي اين نظريه را تأييد مي كنند همچنين ميكروارگانيسم ها ممكن است موادي ترشح كنند كه فرايند جذب فسفر را تحريك كند، يا اينكه ميكروارگانيسم مي تواند نوع يا مقدار ترشحات ريشه را بطور غير مستقيم تغيير دهد بعضي از محققين افزايش عملكرد را به مجموعه اي از عوامل حلاليت فسفره توليد سيدروفوراكسين نسبت دادند ، بطور كلي ما در يك سيستم پيچيده اي مثل خاك نبايد انتظار داشته باشيم كه ميكروارگانيسم فقط با يك ميكانسيم در رشد گياه تاثير داشته باشد.
افزايش عملكرد در اثر حلاليت فسفر را مي توان با اندازه گيري ميزان جدب بوسيله گياه و مقايسه اثرات تلقيح با كودهاي فسفري تعيين كرد . در زمينه اثبات و مكانسيم موثرتر آزمايشاتي با استفاده از Penicillium bilaji انجام شده است. White lawدر سال 1997 نتيجه گرفت كه P.bilaji در محيط كشت مايع قادر به حل كردن فسفر مي باشد (15) همچنين وي در آزمايشات گلخانه اي با گندم نتيجه گرفت كه در اثر تلقيح گياه با اين قارچ باعث افزايش جذب فسفر به ميزان 10 درصد و عملكرد به مقدار 9 درصد گرديد در حاليكه در آزمايشات مزرعه اي جذب فسفر افزايش نيافته و فقط عملكرد به ميزان 14 درصد افزايش يافت لذا اين نشان مي دهد كه مكانسيم هاي ديگري غیر از حلاليت فسفات ممكن است در افزايش عملكرد موثر باشد (جدول 5).
جدول5 – تأثیر تلقیح (+) و عدم تلقیح(-) با P.radicumدر عملکرد و میزان پروتئین (گرم در متر مربع ) گندم تحت شرایط مزرعه ای ((Whitelaw et al
فسفر استفاده شده(كيلوگرم در هكتار)عملکرد (وزن دانه)پروتئين دانه-+-+05101520ميانگين2142593213313502952313063274134063373/214/258/327/309/376/286/229/295/317/405/375/32LSD(P=0/05)فسفاتP.radicumاثرات معني دار (مقادير P)فسفات(P)P.radicumP*p.radicum5736001/0028/0ns4/61/4001/0n.sn.s
2-1 فاكتور خاك
براي بررسي تأثير نوع خاك در حلاليت فسفر ، بايستي آزمايشات مزرعه اي چند ساله در مناطق مختلف انجام گيرد . محلهاي انتخاب شده بايستي شرايط محيطي متفاوتي داشته باشند نتايج حاصل از مايه تلقيح provide در كانادا حاكي از آن است كه اين مايه تلقيح در اكثر مناطق اين كشور مفيد بوده است . محققين استفاده از آن را در خاكهاي شني ( بيشتر از 85 درصد شن ) خاكهاي با مواد آلي بسيار زياد ( بيشتر از 14 درصد ) يا مزارعي كه در سالهاي قبل كود دامي زيادي دريافت كرده باشند توصيه نمي كنند زيرا فسفر در اين خاكها بيشتر بصورت آلي بوده در حاليكه pemcillium rad radicum بيشتر شكلهاي معدني فسفر را حل مي كند . لذا در اين گونه خاكها اثر كمي داشته يا بدون تأثير مي باشد . ضمنا در خاكهايي كه فسفر قابل دسترسي زيادي دارند نيز توصيه نمي شود زيرا زيادي فسفر باعث كاهش تأثير يا عدم آن خواهد شد.
2-2- نوع فسفات و قابليت دسترسي آن
قابليت دسترسي فسفر و همچنين انواع مختلف فسفر نامحلول در خاكها در كارايي ارگانيسم حل كننده فسفات موثر است . محققين قارچهايي را يافتند كه در حلاليت فسفاتهاي آهن بطور فعالي موثر بوده در حاليكه در حلاليت فسفاتهاي كلسيم تأثيري نداشتند ، Banik و Dey در سال 1982 حلاليت فسفاتها را بوسيله ميكروارگانيسم ها بصورت زير گزارش داد .
ارگانيسم هايي را كه آنها استفاده كردند در بيشتر موارد فسفاتهاي آهن و آلومينيوم را بجز در مورد Aspergillus spp كه فسفاتهاي آلومينيوم را خيلي بيشتر از فسفاتهاي آهن حل كرد در بقيه موارد تفاوت حلاليت تقريبا يكسان بود (13).
2-3- گياه
ميكروارگانيسم موجود در مايه تلقيح براي زنده ماندن بايستي بتواند در ريزوسفر گياهان مختلف رشد كرده و بكار خود ادامه دهد گياهان تيره شب غلظت بالايي از تركيبات سمي را براي ميكروارگانيسم ها ترشح مي كنند و از كلونيزه شدن جلوگيري مي كنند به عنوان مثال قارچهاي ميكوريز ( VA) قادر به آلودگي ريشه گياه شلغم نيستند . يكي از دلائل آن اسيدي كردن خاك بوسيله ريشه اين گياه است كه به محلول شدن فسفاتهاي نامحلول و جذب فسفر كمك مي كند علاوه بر آن ريشه گياهان تيره شب موادي مانند كلوكوزي نيلات ترشح مي كنند كه ممكن است مانعي براي اين همياري باشد .
Pencillium bilaji قادر است هم ريشه شلغم و هم خردل را كلونيزه كرده و با اسيدي كردن محيط اطراف ريشه جذب را افزايش دهد و عملكرد اين گياهان را در شرايط گلخانه اي يا مزرعه اي افزايش دهد سود وموناس هاي فلورسنت توانايي متفاوتي براي استفاده از تركيبات آلي مختلف را دارند لذا گونه هاي مختلف گياهي جمعيت به خصوصي از اين با كتريها را در اطراف خود نگه مي دارند(12).
3- مسائل تجارتي
يك ارگانيسم كه در افزايش عملكرد يا جذب فسفر در مزرعه موثر است ممكن است هنوز منجر به مايه تلقيح تجارتي نشود اغلب ارگانيسم ها بخاطر هزينه زياد ، فرايند توليدشان به مرحله تجارتي نمي رسد . ارگانيسمي كه در مايه تلقيح تجارتي استفاده مي شود بايستي قادر به رشد در محيط هاي ارزان قيمت و قابل دسترسي به اندازه كافي و سريع بوده ، از نظر ژنتيكي پايدار باشد و در فرمولاسيون تجارتي زنده بماند و همچنين از نظر توليد و بسته بندي مقرون به صرفه بوده و با قيمت مناسبي به بازار عرضه شود.
3-1 پايداري ژنتيكي
ارگانيسم هاي بسيار موثر بعد از جداسازي از خاك يا ريشه ممكن است توانايي حل كنندگي فسفات يا كلونيزاسيون خود را در اثر كشت هاي متوالي از دست بدهند. Sperber در تحقيقات خود مشاهده نمود كه 30تا 40 درصد ميكروارگانيسم هاي ريزوسفري و 50 درصد جدايه هاي جداسازي شده از خاك توانايي حل كنندگي فسفر خود را در دومين كشت از دست دادند اين كاهش قدرت حل كنندگي يك مفهوم جدي براي مايه تلقيح بوده ولي هر ارگانيسمي چنين خاصيتي را ندارد . Kucey در سال 1983 گزارش داد كه 67 جدايه از 68 جدايه و 23 از 44 جدايه باكتريهايي قدرت حل كنندگي خودشان را در كشت مجدد حفظ نمودند (5)
3-2- توليد
بيشتر محققين درجه تأثير حل كننده هاي فسفر را مورد مطالعه قرار داده ولي خصوصيات رشد آنها را مطالعه نكرده و همچنين آساني توليد ارگانيسم ها را در مقياس بزرگ ، از نظر تجاري ارزيابي نمي كنند در حاليكه شركت هاي توليد كننده مايه تلقيح به يك راه اقتصادي براي توليد مقادير زياد مايه تلقيح كه حداقل آلودگي را داشته باشند نياز دارند . به نظر اغلب محققين چون ارگانيسم ها در آزمايشگاه داخل مواد ارزان قيمت و به آساني قابل دسترس در يك تكان دهنده به راحتي رشد مي كنند لذا توليد آن در سطح وسيع نيز آسان است در حاليكه پروسه توليد در مقياس وسيع بسيار مشكل مي باشد . نظر بعضي از محققين براين است كه در كنار آزمايشگاههاي محلي اتاقك كوچكي براي توليد مايه تلقيح ساخته شود تا كشاورزان محلي كه قادر به پرداخت قيمت بالا نيستند از آن استفاده كرده و دولت يا شركت ها نيز مي توانند مايه تلقيح خود را در اين مزارع ارزيابي نمايند . براي موثر بودن مايه تلقيح در شرايط مزرعه اي بايستي تعداد ميكروارگانيسم در مايه تلقيح به اندازه كافي بوده و مقدار كافي از مايه تلقيح استفاده شود . مديريت مزرعه در فاصله بين زمان تلقيح و كلونيزاسيون ريشه بسيار مهم بوده و در كارايي تلقيح موثر مي باشد .
3-3- فرمولاسيون
Kucey در سال 1987 پودر استخوان را براي فرمولاسيون تلقيح Penicillium bilaji گزارش داد. اين ماده بخاطر وجود گرد و خاك در آن نامرغوب بوده و در مقياس وسيع قابل توليد نيست . علاوه براين ، براي استفاده در كشاورزي (بذر ) و باغباني احتياج به دو فرمولاسيون مي باشد اعمال غير اصولي در مراحل توليد مايه تلقيح ممكن است باعث تغييرات فيزيولوژيكي در ميكروارگانيسم شده و در روند روش آن اثر كرده و باعث عدم موفقيت در تلقيح شود .
پيت يك ماده خوبي به عنوان مايه تلقيح مي باشد زيرا حاوي مواد آلي زياد و قدرت نگهداري آب بالايي است . محققين سه نوع حامل بنام مخلوط خاك و زغال ، كمپوست كاه شالي و سبوس گندم را براي باكتريها و قارچهاي حل كننده فسفات آزمايش كردند در اين آزمايش بهترين حامل براي باكتريها ، مخلوط خاك و زغال و براي قارچها سبوس گندم بود . حل كننده هاي فسفات مقاوم به حرارت مثل Aspergillus niger, Bacillus subtilis, Bacillus circulans نه تنها در حرارت (45-40 درجه سانتيگراد) زنده ماندند بلكه همچنين در رطوبت كم حامل نيز مقاومت زيادي داشتند.
منابع:
1. ملكوتي،م. (1372)حاصلخيزي خاكهاي مناطق خشك ونیمه خشک »مشكلات و راه حلها» انتشارات دانشگاه تربيت مدرس، تهران، ايران.
2.كريميان،ن. (1377) پيامدهاي زياده روي در مصرف كودهاي شيميايي فسفري، نشريه علمي پژوهشي خاك و آب، جلد 12، شماره4، موسسه تحقيقات خاك و آب، تهران،ايران.
3. ملكوتي،م.(1374) كشاورزي پايدار و افزايش عملكرد با بهينه سازي مصرف كود در ايران، نشر آموزش كشاورزي كرج، ايران.
4. صالح راستين، ن.(1377) كودهاي بيولوژيك، نشريه علمي پژوهشي خاك و آب،جلد 12، شماره 3، موسسه تحقيقات خاك و آب.تهران .ايران.
5. ملكوتي،م،ج و محمد مهدي طهراني(1377).مطالب درس تغذيه گياه در كلاس هاي آموزشي مديران كارشناسان و تكنسينهاي كشاورزي، موسسه تحقيقات خاك و آب،تهران. ايران.
6. Kucey, R.M.N.1983.Phisphate-Solubilizing bacteria and fungiin various cultivated and Virgin Alberta Soils. Canadian Journal of soil science 63:671-678.
7. Penflod.C.2000.Phosphours management in brood acre organic farming .C.2000. A report for the rural industries research and development corporation.
8. Tabatabai. M.A. 1982.Soil a Enzymes .In: page .A. L.Miller, R.H., Keeney , D.R. (eds). Methods of soil analysis part2. Chemical and microbiological properties .American society Agronomy Madison.PP.903-943.
9- Subba Roa, W.S.1988.Phosphate solubilzing microorganisms In: Biofertilizer in agriculture.pp.133-142.
10-Cunningham, J.E and C. Kuiack 1992. Production of citric and oxalic acids and Solubilization of calcium phosphate by penicillium bilaji.Applied and Environmental Microbiology 58:1451-1458.
11- Asea, P.E. A, R.M.N.Kuey and J.W.B.Stewart.1988 Inorganic phosphate Soubilization by two penicillium species in solution culture and soil. Soil Biology and Bio chemistry 20: 459-464.
12. Kucey, R.M.N and M.E. Leggett.1989. Lucreased yields and phosphorus uptake by westar canola (Brassica naous L.) Inoculated with a phosphate –Solubilizing isolate of penicillium bilaji.Camadian Journal of Soil Science 69:425-435.
13. Banik.S.and B.K.Dey 1982.Available phosphate contente of an alluvial soil as in fluenced by inoculation of some. Isolated phosphate-solubilizing micro-organisms.plant and soil 69:353-364.
14. Lllmer.P. And F. Schinner .1992.Solubilization of inorganic phosphate by microorganisms isolated from forest soils Biology and Biochemistry 24:389-395.
15. Whitelaw.M.A., T.Y.Harden and K.R. Helyar.1999. Phosphate solubilisation in solution culture by three soil fungus penicillium radicum. Soil Biology and Biochemistry 31:655-665.
