تأثیر کابرد باکتری‌های حل‌کننده ترکیبات نامحلول روی و پودر لاستیک بر رشد و محتوای روی و آهن در گیاه ذرت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری علوم خاک، دانشگاه ولی عصر رفسنجان

2 استادیار دانشگاه ولی عصر رفسنجان

3 دانشیار دانشگاه ولی عصر رفسنجان

4 پژوهشگر دانشگاه استرالیای جنوبی

چکیده

لاستیک‌‌های ماشین حاوی مقادیر قابل‌توجهی عنصر روی هستند، از این رو، ضایعات لاستیک می‌توانند منبع بالقوه روی برای گیاهان باشند. مطالعه حاضر جهت بررسی اثر سویه‌های سودوموناس حل‌کننده ترکیبات‌نامحلول روی و پودر ضایعات‌لاستیک بر رشد و تغذیه ذرت اجرا شد. نتایج مطالعه آزمایشگاهی نشان داد که 12 جدایه قادر به انحلال روی موجود در پودر‌لاستیک در محیط مایع بودند. در همین راستا pH محیط حاوی باکتری A2 نسبت به شاهد کاهش 66 درصدی را نشان داد. پژوهش گلدانی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار در بستر کشت شن‌استریل انجام شد. فاکتورها شامل باکتری‌‌‌‌‌‌های سودوموناس در شش سطح ‌(بدون تلقیح‌ (C) و تلقیح با پنج سویه سودوموناس ‌(B1 تا B5)) و تیمار روی از منبع پودر لاستیک در چهار سطح 0‌ (C)، 100‌ (T1)، 200 ‌(T2) و 300 ‌(T3) میلی‌گرم ‌در‌کیلوگرم روی ‌(به ترتیب معادل 0، 9، 18 و 27 گرم پودر لاستیک در کیلوگرم شن) بود. نتایج نشان داد که اثرات اصلی تیمارها بر پارامترهای کلروفیل‌ فلورسانس ‌(Fv/Fm)، شاخص سبزینگی ‌(SPAD)، شاخص کارایی دستگاه فتوسنتزی‌ (PI) و وزن خشک اندام‌هوایی معنی‌دار شد. با کاربرد سویه‌‌های باکتری و افزایش در میزان پودر لاستیک، میزان هر یک از این پارامترها افزایش معنی‌دار یافت. کاربرد سطح T3 لاستیک به همراه تلقیح با تمامی جدایه‌ها باعث افزایش پارامترها (به ترتیب افزایش 1/33، 1/02 و 1/28 برابری در مقدار SPAD، Fv/Fm و PI) در مقایسه با تیمار شاهد شد. وزن خشک ریشه و غلظت روی در اندام‌هوایی و ریشه ذرت تحت تاثیر اثر متقابل تیمار‌ها قرار‌گرفت. بیشترین مقدار وزن خشک ریشه گیاه در تیمار B3+T3‌ (افزایش 2/14 برابری نسبت به شاهد) مشاهده‌ شد. غلظت روی در اندام‌هوایی در تیمار B4+T3 بیشترین مقدار را داشته که افزایش معنی‌دار و 20 برابری نسبت به شاهد داشت. بیشترین غلظت روی در ریشه در حضور سویه‌های B3 و  B2در سطح T3 پودر لاستیک بود که به ترتیب 25 و 22 برابر نسبت به شاهد افزایش معنی‌دار داشت. بیشترین میزان غلظت آهن در اندام‌هوایی و ریشه گیاه مربوط به کاربرد سطح T3 پودر لاستیک به ترتیب با مقدار 28/3 و30/7 میلی‌گرم ‌در‌ کیلوگرم وزن خشک بود. همچنین، سویه‌های باکتری باعث افزایش معنی‌دار غلظت آهن اندام‌هوایی نسبت به شاهد شدند ولی تفاوت معنی‌داری بین سویه‌ها مشاهده نشد. در نهایت می‌توان نتیجه گرفت که استفاده از پودر لاستیک تلقیح شده با جدایه‌های باکتری می‌تواند تاثیر زیادی در رشد و بهبود عملکرد گیاه داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of zinc-solubilizing bacteria and waste tire rubber powder on the growth and Zn and Fe concentrations of corn plant

نویسندگان [English]

  • azar nasirzadeh 1
  • payman abbaszadeh dahaji 2
  • mohsen hamidpour 3
  • Abdolreza Akhgar 3
  • Khalil Kariman 4
1 Department of Soil Sciences, Vali-e-Asr University of Rafsanjan
2 Department of Soil Sciences, Vali-e-Asr University of Rafsanjan
3 Department of Soil Sciences, Vali-e-Asr University of Rafsanjan
4 UWA School of Agriculture and Environment, The University of Western Australia, Perth, WA 6009, Australia
چکیده [English]

Waste tire rubber (WTR) contain significant amounts of zinc ‌(Zn) and they are potential sources of Zn for plants. This study was carried out to investigate the effect of Zn-dissolving Pseudomonas isolates and WTR on growth characteristics and Zn and Fe concentrations of the corn plant. An experiment was conducted in a completely randomized design with factorial arrangement with three replications in a sterile sand‌-culture in green house condition. The experimental factors include Pseudomonas bacteria at six levels (without inoculation (C) and inoculation with five isolates (B1 to B5)) and Zn treatment from the WTR source at four levels of 0 (C), 100 (T1), 200 (T2) and‌ 300 (T3) mg Zn per kg‌ (equivalent to 0, 9, 18 and‌ 27‌ g WTR per kg of sand respectively). The results showed that the main effects of the treatments on Photosynthetic performance index, chlorophyll content of leaves, Chlorophyll fluorescence and shoot dry weight were significant. The amount of each of these parameters increased in all bacterial and WTR treatments. The use of WTR (18 g/kg) along with inoculation of isolates increased all measured parameters compared to the control. Root dry weight and zinc concentration in shoots and roots, were affected by the interaction of treatments. The highest amount of plant dry weight was observed in B3+T3 treatment (2.14 fold increase compared to the control (. The concentration of zinc in the plant shoots was the highest in the B4+T3 treatment, which was 20 times higher than the control. The highest concentration of zinc in the root was observed in the presence of isolates B3‌ and ‌B2 in WTR (18 g/kg) treatment which was 25 ‌and ‌22 times higher than the control, respectively. The highest concentration of iron in the shoots and roots of the plant was related to the WTR (18 g/kg) treatment with the amount of 28.3 and 30.7 mg kg-1, respectively. The bacterial isolates increased the iron concentration of shoot compared to the control, but no significant difference was observed between the isolates.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Zn-dissolving bacteria
  • Tire waste powder
  • Growth parameters
  • Nutrients

مراجع

  1. فلاح، ع. ر. بشارتی، ح.، مقایسه تأثیر باکتری های حل کننده فسفات ماده آلی و سوپر فسفات تریپل در عملکرد گندم. مجموعه مقالات یازدهمین کنگره علوم خاک ایران، گرگان.
  2. Adachi, K. and Tainosho, Y. 2004. Characterization of heavy metal particles embedded in tire dust. Environment International 30: 1009-1017.
  3. Alloway, B.J. 2008. Zinc in soils and crop nutrition. International Zinc Association, Brussels, Belgium.
  4. Anzai, Y. H. Kim, J. Y. Park, H. Wakabayashi and H. Oyaizu. 2000. Phylogenetic affiliation of the pseudomonads based on 16S rRNA sequence. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 50:1563-1589.
  5. Asadollahzadeh, M. J. Khoshgoftarmanesh, A.H. Chaney, R. L. 2019. Ability of sulfur-oxidising bacteria to hasten degradation of ground rubber particles in soil for release of zinc as a fertiliser to correct deficiency in wheat. Crop and Pasture Science 70; 26-35.
  6. Azarmi, F. Mozaffari, V. Hamidpour, M. Abbaszadeh-Dahaji, P. 2016. Interactive effect of fluorescent pseudomonads rhizobacteria and Zn on the growth, chemical composition, and water relations of pistachio (pistacia vera l.) seedlings under NaCl stress. Communications in Soil Science and Plant Analysis 8: 955–972
  7. Calatayud, A. and Barreno, E. 2004. Response to ozone in two lettuce varieties on chlorophyll a fluorescence, photosynthetic pigments and lipid peroxidation. Plant Physiology and Biochemistry 42: 549-555.
  8. Chaney, R. L. 2007. Effect of ground rubber vs. ZnSO4 on spinach accumulation of Cd from Cd-mineralized California soil. Proceedings of the Water Environment Federation207: 993-993.
  9. Chapman, H. D. 1965. Cation exchange capacity. In: Black, C. A. (Ed.), Methods of Soil analysis. Part 2. American Society of Agronomy Madison Wisconsin 891-900.
  10. Chengalroyen, M.D. Dabbs, E. 2013. The biodegradation of latex rubber: a mini review. J Polym Environ, 21: 874–880.
  11. Dang, H. K. Li, R. Q. Sun, Y. H. Zhang X. W. Li, Y.-M. 2010. Absorption, accumulation and distribution of zinc in highly-yielding winter wheat. Agricultural Sciences in China 9: 965-973.
  12. El-Bassi, L. H. Iwasaki, H. Oku, N. Shinzato and T. Matsui. 2010. Biotransformation of benzothiazole derivatives by the Pseudomonas putida strain HKT554. Chemosphere. 81: 109-113.
  13. Fasim, F. Ahmed, N. Parsons, R. Gadd, G. M. 2002. Solubilization of zinc salts by a bacterium isolated from the air environment of a tannery. FEMS Microbiology Letters 213: 1–6.
  14. Giere, R. LaFree, S. T. Carleton, L. E. Tishmack, J. K. 2004. Environmental impact of energy recovery from waste tyres. In: Gieré R, Stille P (eds) Energy, waste, and the environment: a geochemical perspective. vol. 236, special publications. Geol Soc London 475–498.
  15. Haroune, N. B. Combourieu, P. Besse, M. Sancelme, A. Kloepfer, T. Reemtsma, H. De Wever A. M. Delort. 2004. Metabolism of 2-mercaptobenzothiazole by Rhodococcus rhodochrous. Applied and Environmental Microbiology 70: 6315-6319.
  16. Hoagland, D. R. Arnon, D. I. 1950. The Water-Culture Method for Growing Plants without Soil. Circular. California Agricultural Experiment Station 347.
  17. Holst, O. Stenberg, B. Christiansson, M. 1998. Biotechnological possibilities for waste tyre-rubber treatment. Biodegradation 9: 301–310.
  18. Izumi, Y. Ohshiro, T. Ogino, H. Hine, Y. Shimao, M. 1994. Selective desulfurization of dibenzothiophene by Rhodococcus erythropolis D-1. Applied and Environmental Microbiology 60: 223-226.
  19. Jiang, G. Zhao, S. Luo, J. Wang, Y. Zhou, Q. 2010. Devulcanization effect of natural rubber crumb by thiobacillus thioparus. Synthetic Rubber Manufacturing Industry in China 33: 449-453.
  20. Khoshgoftarmanesh, A. H. Behzadan, H. Z. SanaeiOstovar, A. Chaney, R. L. 2012. Bacterial inoculation speeds zinc release from ground tire rubber used as Zn fertilizer for corn and sunflower in a calcareous soil. Plant Soil 361: 71-81.
  21. Khoshgoftarmanesh, A. H. SanaeiOstovar, A. Sadrarhami, A. Chaney, R. 2013. Effect of tire rubber ash and zinc sulfate on yield and grain zinc and cadmium concentrations of different zinc-deficiency tolerance wheat cultivars under field conditions. European Journal of Agronomy 49: 42-49.
  22. Kinoshita, T. Yamaguchi, K. Akita, S. Nii, S. Kawaizumi, F. Takahashi, K. 2005. Hydrometallurgical recovery of zinc from ashes of automobile tire wastes. Chemosphere 59: 1105-1111.
  23. Marqués, S. and J. L. Ramos. 1993. Transcriptional control of the Pseudomonas putida TOL plasmid catabolic pathways. Molecular Biology 9: 923-929.
  24. Newman, S. E. and Meneley. J. C. 2006. Adaptation of waste tire rubber for green house media and zinc fertilizer. Final Report, Colorado School of Mines, Golden, Co 80401-3852.
  25. O’Sullivan, D. J. and O’Gara, F. 1992. Traits of Pseudomonas fluorescens spp. Involved insuppression of plant root pathogens. Microbiological Reviews, 56: 662-676.
  26. Patten, C. L. and Glick, B. R. 2002. Role of Pseudomonas putida indole acetic acid in development of the host plant root system. Applied and Environmental Microbiology. 68: 3795-3801.
  27. Rai, P. K. 2008. Heavy metal pollution in aquatic ecosystems and its phytoremediation using wetland plants: an ecosustainable approach. International journal of phytoremediation, 10:133-160.
  28. Saravanan, V. S. Subramoniam, S. R. Raj, S. A. 2004. Assessing in vitro solubilization potential of different zinc solubilizing bacterial (ZSB) isolates. Brazilian Journal of Microbiology 35 :121-125.
  29. Sena J´unior, D. G. 2005. Utilizac¸ ˜ao de t´ecnicas de vis˜ao artificial para ajuste da adubac¸ ˜ao nitrogenada em trigo. [Nitrogen recommendation in wheat usingmachine vision techniques]. Thesis, Universidade Federal Universidade Federal de Viçosa
  30. Shafigh, M. Hamidpour, M. Abbaszadeh-Dahaji, P. Mozafari, V. Furrer, G. 2019. Bioavailability of Zn from Layered Double Hydroxides: The effects of plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR). Applied Clay Science 182: 105–283.
  31. Shahab, S. and Ahmed, N. 2008. Effect of various parameters on the efficiency of zinc phosphate solubilization by indigenous bacterial isolates. African Journal of Biotechnology, 7: 1543-1549.
  32. Smolders, E. and Degryse, F. 2002. Fate and effect of zinc from tire debrisin soil. Environmental Science and Technology 36: 3706-3710.
  33. Soltani, A. 2004. Chlorophyll Fluorescence and Its Application. Internal Press University of Agricultural Science and Natural Resource, Gorgan, Iran.
  34. Sundra, B. Natarajam, V. Hari, K. 2002. Influence of phosphorus solubilizing bacteria on the changes in soil available phosphorus and sugarcane and sugar yields. Field Crops Research, 77: 43-49.
  35. Taheri, S. Khoshgoftarmanesh, A. H. Shariatmadari, H. Chaney, R. L. 2011. Kinetics of zinc release from ground tire rubber and rubber ash in a calcareous soil as alternatives to Zn fertilizers. Plant Soil 341: 89-97.
  36. Vyas, P. and Gulati, A. 2009. Organic acid production in vitro and plant growth promotion in maize under controlled environment by phosphate-solubilizing fluorescent Pseudomonas. BMC Microbiology, 22: 9-174.
  37. Zheo, G. Q. Ma, B. L. Ren, S. Z. 2007. Growth, gas exchang, chlorophyll fluorescence, and ion content of naked oat in response to salinity. Crop Science, 41: 123-131.
زیست شناسی خاک
دوره 11، شماره 1
شهریور 1402
صفحه 63-83

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار