بررسی تأثیر قارچهای میکوریز آربسکولار بر جذب عناصر غذایی و عملکرد ذرت در شرایط تنش تراکم خاک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری خاکشناسی از دانشگاه تربیت مدرس

2 استادیار خاکشناسی دانشگاه تربیت مدرس

3 استادیار پژوهشی موسسه تحقیقات خاک و آب

4 استاد خاکشناسی دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

استفاده مداوم از وسایل مکانیکی در مزرعه موجب متراکم شدن خاک می‌گردد. تراکم بوجود آمده اثرات فراوان و طولانی مدتی بر خواص فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک بر جای می‌گذارد و در صورت عدم استفاده از روشهای مناسب مدیریت مزرعه، تغییر ویژگیهای فیزیکی خاک و بخصوص تخریب تدریجی ساختمان خاک را در پی دارد. از جمله اثرات نامطلوب تراکم تغییر عمق رشد و توسعه ریشه می‌باشد که این خود بر میزان جذب آب و عناصر غذایی توسط گیاهان و در نتیجه بر میزان انرژی و کود مصرف شده در اراضی زراعی و نهایتاً بر شرایط زیست محیطی و اقتصادی تأثیرات نامطلوبی را بر جای خواهد گذاشت. کاهش جذب عناصر غذایی ناشی از تراکم خاک، کاهش رشد گیاه و در نتیجه کاهش میزان محصول را در پی دارد. یکی از روشهای کاهش اثرات نامطلوب تراکم خاک استفاده از روشهای بیولوژیک همچون استفاده از قارچهای همزیست با ریشه (قارچهای میکوریزآربسکولار) می‌باشد. براین مبنا پژوهشی بااستفاده از گونه‌های مختلف قارچهای میکوریزآربسکولار به منظور کاهش اثرات تنش تراکم بر میزان جذب عناصر غذایی و در نتیجه میزان محصول در گیاه ذرت و در شرایط مزرعه‌ای در طی دوسال به مرحله اجراء در آمد. در آزمایش‌های مربوطه که در مزرعه تحقیقاتی مؤسسه تحقیقات خاک و آب واقع در مشکین دشت کرج انجام گرفت در سال اول، از سه سطح تراکم و سه گونه قارچ میکوریز آربسکولار در چهار تکرار استفاده گردید. با توجه به نتایج بدست آمده در سال اول، برای سال دوم ضمن استفاده از همان گونه‌های قارچ در سال اول به تیمارهای تراکم خاک یک سطح تراکم نیز اضافه گردید. در رطوبتهای مشخص وبا استفاده از نفوذ سنج (penetrometer)، میزان مقاومت خاک برای تیمارهای مختلف تراکم اندازه‌گیری گردید. جرم حجمی خاک نیز برای تیمارهای مختلف تراکم اندازه‌گیری شد. ارتفاع گیاه، وزن تازه و خشک برگها[1]و میزان محصول ذرت به همراه غلظت عناصر ازت، فسفر، پتاسیم، آهن، منگنز، روی و مس در برگهای ذرت برای تیمارهای مختلف اندازه‌گیری گردید. نتایج نشان داد که تیمارهای مختلف تراکم ایجاد شده از نظر آماری دارای تفاوت معنی‌داری بودند. میکوریزآربسکولار به صورت معنی‌داری سبب افزایش فاکتورهای مربوط به رشد ذرت و میزان محصول گردید. جذب عناصر در سطوح مختلف تراکم در تیمارهای حاوی میکوریزآربسکولار افزایش یافت اگرچه با افزایش تراکم از میزان تأثیر میکوریز آربسکولار کاسته شد. براین اساس می‌توان نتیجه گرفت که برقراری رابطه همزیستی میکوریزی مؤثر ازطریق افزایش جذب عناصر غذایی در گیاه ذرت سبب افزایش میزان محصول می‌گردد و بیشترین تأثیر برای کاهش تنش تراکم خاک بر رشد گیاه در سطوح متوسط تراکم می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluating the Effects of Arbuscular Mycorrhizae on Nutrient Uptake and Corn Yield in A Compacted Soil

نویسندگان [English]

  • M. Miransari 1
  • H. A. Bahrami 2
  • F. Rejali 3
  • M. J. Malakouti 4
1 This paper is taken from a Ph.D. thesis in soils, Tarbiat Modares University. Ph.D. in Soil Science
3 Professor at Soil and Water Research Institute
4 Professor of Soil Science, Tarbiat Modares University, respectively.
چکیده [English]

The continuous use of agricultural machinery in the field results in soil compaction with many long term effects on the physical and chemical properties of the soil and in the case of improper field management may alter and deteriorate soil physical properties. For example the alteration of root depth that results from soil compaction influences water and nutrient uptake as well as the amount of energy and fertilizer used in crop production and eventually affects the environmental conditions, soil fertility and economic returns because soil compaction reduces nutrient uptake and hence decreases plant yields. Biological methods that employ symbiotic fungi (arbuscular mycorrhizae, AM) may be considered to reduce the stressful effects of soil compaction on plant growth. Based on these considerations two years of field experiments were conducted using different species of arbuscular mycorrhiza to reduce the effects of soil compaction on corn nutrient uptake and yield. The experiments were conducted in the research field of Soil and Water Research Institute in Meshkin-Dasht, Karaj using three levels of compaction (in the first year) and three species of arbuscular mycorrhiza in four replicates. In the second year, with regard to the first year’s results, an extra level of compaction was added. Using a penetrometer, soil resistance for different soil compaction treatments at certain soil moistures was measured. Soil bulk density was also measured. Corn height, leaf fresh and dry weights and corn yield as well as concentrations of N, P, K, Fe, Mn, Zn and Cu in corn leaf were measured. The results demonstrated that compaction treatments were significantly different. AM treatments significantly increased corn growth parameters and yield. In AM treatments nutrient uptake increased at different levels of soil compaction, though the effectiveness of AM decreased with increasing compaction. It may be concluded that, through increasing nutrient uptake, AM decreases the stressful effects of soil compaction on corn growth resulting in increased corn yield, and this 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil compaction
  • Arbusccular mycorrhizae
  • Nutrient uptake
  • Corn (Zea mays L.)

مراجع

  1. رجالی، ف. 1382. تهیه مایه تلقیح قارچهای میکوریز آربسکولار به روش درون شیشه ای و بررسی اثرآن در افزایش جذب عناصر غذایی در گیاه گندم با تنش خشکی. رساله نامه دکتری دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس.
  2. رضایی، ل. 1382. اثر همزیستی سه گانه مایکوریزا-ریزوبیوم-لگوم در افزایش جذب عناصر غذایی و مقاومت به خشکی در گیاه یونجه تحت تنش رطوبتی. پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات.
  3. شیرانی، ا., ع. علیزاده، هاشمی دزفولی. 1379. بررسی اثر قارچ میکوریز وسیکولار-آربسکولار، فسفر و تنش خشکی برکارایی جذب عناصر غذایی در گیاه گندم. نشریه علمی پژوهشی نهال وبذر جلد 16 شماره 3. ص 327 تا 349. موسسه
  4. تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر.
  5. شیرانی، ا., ع. علیزاده، هاشمی دزفولی. 1379. بررسی قارچ میکوریز وسیکولار-آربسکولار،باکتری Bradyrhizobium japonicum و فسفر بر کارایی جذب برخی از عناصر غذایی در سویا. نشریه علمی پژوهشی نهال وبذر. جلد 16. شماره 2. ص. 172تا 191، موسسه تحقیقات اصلاح و تهیه نهال وبذر.
  6. علی اصغرزاده، ن. 1379. بررسی پراکنش و تراکم جمعیت قارچهای میکوریز آربسکولار در خاکهای شور دشت تبریز و تعیین اثرات تلقیح آنها در بهبود تحمل پیاز و جو به تنش شوری. پایان نامه دکتری دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران.
  7. Al-Adawi, S. S. and R. Reeder. 1996. Compaciton and subsoiling effects on corn and soybean yields and soil physical properties. Trans. ASAE, 39: 1641-1649.
  8. Amora-Lazcano, E., M. M. Vazquez, R. Azcon. Response of nitrogen transforming microorganisms to arbuscular mycorrhizal fungi. Biology and Fertility of Soils, 27: 65-70.
  9. Amora-Lazcano, R. and R. Azcon. 1997. Response of sulfur cycling microorganisms to arbuscular mycorrhizal fungi in the rhizosphere of maize. Applied Soil Ecology, 6: 217-222.
  10. Amora-Lazcano, E., M. M. Vazquez, R. Azcon. Response of nitrogen transforming microorganisms to arbuscular mycorrhizal fungi. Biology and Fertility of Soils, 27: 65-70.
  11. Berta, G., A. Trotta, A. Fusconi, J. E. Hooker, M. Munro, D. Arkinson, M. Giovannetti, S. Morini, P. Furtuna, B. Tisserant, V. Gianinazzi-Pearson, S. Gianiniazzi. 1995. Arbuscular mycorrhizal induced changes to plant growth and root system morphology in Prunus cerasifera. Tree Physiology, 15: 281-293.
  12. Boone, F. R., J.Bouma, and L. A. de Smet. 1978. A case study on the effect of compaction on potato growth in a loamy sand soil. I. Physical measurements and rooting patterns. Netherland Journal of Agricultural Sciences, 26: 405-420.
  13. Bouwman, L. A., Arts B.M. (2000). Effects of soil compaction on the relationships between nematodes, grass production and soil physical properties. Applied Soil Ecology, 14: 213–222.
  14. Brundett, M. C., D. A. Jasper, N. Ashwath. 1999. Glomalean mycorrhizal fungi from tropical Australia II. The effect of nutrinet levels and host species on the isolation of fungi. Mycorrhiza, 8: 315-321.
  15. Chen, B., Chrisite, P., Li, X. 2001. A modified glass bead compartment cultivation system for studies on nutrient and trace metal uptake by arbuscular mycorrhiza. Chemosphre, 42: 185-192.
  16. Clark, R. B. 1997. Arbuscular mycorrhizal adaptation, spore germination, root colonization, and host plant growth and mineral acquisition at low pH. Plant and Soil, 192: 15-22.
  17. Clark, R. B. and S. K. Zeto. 2000. Mineral acquisition by arbuscular mycorrhizal plants. Journal of Plant Nutrition. 23: 867-902.
  18. Grant, C. A., G.A. Petersond, C. A. Campbell. 2002. Nutrient Considerations for Diversified Cropping Systems in the Northern Great Plains. Agronomy Journal, 94:186-198.
  19. Gupta, M. L., K. K. Janardhanan. Mycorrhizal association of Glomus aggregatuom with palmarosa enhances growth and biomass. Plant and Soil, 131: 261-263.
  20. Faber, B. A., R. J. Zasoski, R. G. Burau, K. Uriu. 1990. Zinc uptake by corn as affected by vesicular arbuscular mycorrhizae. Plant and Soil, 129: 121-130.
  21. Feldmann, F. and Idczak, E. (1992). Inoculum production of vesicular arbuscular mycorrhizal fungi for use in tropical nurseries. Methods in Microbiology, pp. 339-357. Volume 24. Academic Press Limited.
  22. Hakansson, I., W. B. Voorhees. 1998. Soil Compaction. In Lal, R., W.H. Blum, C. Valentine, B.A. Stewart (Eds.), Methods for Assessment of Soil Degradation. CRC Press, Boca Raton, FL, pp. 167-179.
  23. Horn, R., H. Domzal, Anna Slowinska-Jurkiewicz and C. van Ouwerkerk. 1995. Soil compaction processes and their effects on the structure of arable soils and environment. Soil and Tillage Research, 35: 23-36.
  24. Ishaq, M., M. Ibrahim, A. Hassan, M. Saeed, R. Lal. 2001. Subsoil compaction effects on crops in Punjab, Pakistan. II. Root growth and nutrient uptake of wheat and sorghum. Soil Tillage research. 60: 153-161.
  25. Jensen, L. S., D. J. McQueen and T. G. Shepherd. 1996. Effects of soil compaction on N-mineralization and microbial-C and –N. I. Field measurements. Soil and Tillage Research, 38: 175-188.
  26. Kuchenbuch, R. and K. T. Ingram. 2004. Effects of soil bulk density on seminal and lateral roots of young maize plants (Zea mays). Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 167 (2) 229-235.
  27. Mahaveer, P. S., Singh, R., Adholeya, A. 2000. Laboratory manual for basic techniques in arbuscular mycorrhizal research. Center for Mycorrhizal Research, Tata Energy Research Institute, New Dehli.
  28. Marschener, H. 1995. Mineral Nutrition of Higher Plants, second ed., Academic Press, London.
  29. Marschener, H. and B. Dell. 1994. Nutrient uptake in mycorrhizal symbiosis. Plant and Soil. 159: 89-102.
  30. Miransari M., H. A. Bahrami, M. J. Malakouti, D. Smith, F. Rejali. Proceedings of the 4th International Iran and Russia Conference “Agriculture and Natural Resources”.
  31. Nadian, H., Smith, S. , Alston, A. M., Murray, R. S. 1996. The effects of soil compaction on growth and P uptake by Trifolium subterraneum: Interactions with mycorrhizal colonisation. Plant and Soil, 182(1): 39-49.
  32. Nadian, H. S. E. Smith, A. M. Alston and R. S. Murray. 1997. Effects of soil compaction on plant growth, phosphorous uptake and morphological characteristics of vesicular-arbuscular mycorrhizal colonization of Trifolium New Phytologist, 135: 303-311.
  33. Nadian H., S. E. Smith, A. M. Alston, R. S. Murray and B. D. Siebert .1998. Effects of soil compaction on phosphorus uptake and growth of Trifolium subterraneum colonized by four species of vesicular–arbuscular mycorrhizal fungi Cambridge Journals Online. 140: 155-165.
  34. O’Sullivan, M. F., Simota. C. (1995). Modelling the environmental impacts of soil compaction: a review. Soil and Tillage Research, 35: 69-84.
  35. Sanchez-Giron, V., Andreu, E., Hernanz, J. L. (1998). Response of five types of soil to simulated compaction in the form of confined uniaxial compression tests. Soil and Tillage Research, 48:37-50.
  36. Sas Institute Inc. 1990. SAS/STAT user’s guide. Version 6. Fourth Edition. Statistical Analysis Institiute Inc., Cary North Carolina.
  37. Sood S. G. 2003. Chemotactic response of plant-growth-promoting bacteria towards roots of vesicular-arbuscular mycorrhizal tomato plants. FEMS Microbiology Ecology, 45(3): 219-227.
  38. Steel, R. G. D. and J. H. 1980. Principles and procedures of statistics: A biometrical approach. Second edition, McGraw-Hill Book Company.
  39. Strandberg, M., M. Johanson. Uptake of nutrients in Calluna vulgaris seed plants grown with and without mycorrhiza. Forest Ecology and Management, 114: 129-135.
  40. Subramanian, K. S. and C. Charest. 1999. Acquisition of N by external hyphae of an arbuscular mycorrhizal fungus and its impact on physiological responses in maize under drought-stressed and well-watered conditions. Mycorrhiza, 9: 69-75.
  41. Sylvia, D. 2003. http://dmsylvia.ifas.ufl.edu/mycorrhiza.htm. University of Florida, U.S.A.
  42. Sylvia, D. M., and S. E. Williams. 1992. Vesicular-arbuscular mycorrhizae and environmental stresses. In Mycorrhiza in Sustainable Agriculture. G. Bethlenfalvay and R. Linderman (eds). Special Publication Number 54, American Society of Agronomy, Madison, WI. Pp. 101-124.
  43. Toshihiro Aono, Maldonado-Mendoza, I. E, Dewbre, G. R., Harrison, M. J. and Saito, M. 2004. Expression of alkaline phosphatase genes in arbuscular mycorrrhizas. New phytologist. 162: 525-534.
پژوهش های خاک
دوره 20، شماره 1
خرداد 1385
صفحه 101-115

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار