اثر باکتری محرک رشد گیاه بر غلظت و جذب عناصر پرمصرف به‌وسیله ذرت در یک خاک آهکی آلوده به کادمیم تحت تنش خشکی

آب و خاک

مقاله 9، دوره 30، شماره 4 - شماره پیاپی 48، مهر 1395، صفحه 1170-1179   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v30i4.44237

نویسندگان

شهرزاد کرمی¹؛ مهدی زارعی^{* 1}؛ جعفر یثربی²؛ نجفعلی کریمیان²؛ سید علی اکبر موسوی²

¹دانشگاه شیراز

²شیراز

چکیده

فلزات سنگین از جمله کادمیم به طور طبیعی در خاک‌ها وجود دارند اما مقدار آن‌ها می‌تواند بر اثر فعالیت‌های انسانی تغییر کند. مطالعه جذب و انباشت فلزات سنگین به‌وسیله گیاهان، به منظور جلوگیری از تهدید سلامت غذای انسان‌ها و حیوانات انجام می‌شود. باکتری‌های مفید خاک نقش مهمی در چرخه زیستی داشته و طی دهه‌های متمادی برای افزایش سلامت گیاه و افزایش حاصلخیزی خاک بکار گرفته شده‌اند. آزمایشی گلخانه-ای بصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. تیمارها شامل دو سطح باکتری (با و بدون باکتری)، چهار سطح کادمیم (٥، ١٠، ٢٠، و ٤٠ میلی‌گرم در کیلوگرم خاک)، و سه سطح تنش خشکی (بدون تنش، 80 و 65 درصد رطوبت ظرفیت مزرعه) بود. نتایج نشان داد که جذب عناصر پرمصرف در حالت بدون تنش خشکی و مایه زنی شده با باکتری و در سطوح پایین آلودگی کادمیم بیشترین مقدار بود و مایه زنی باکتری سبب افزایش جذب عناصر در تنش 80 درصد رطوبت ظرفیت مزرعه نسبت به حالت بدون مایه زنی شد. باکتری با کاهش اثرات منفی کادمیم و تنش خشکی سبب افزایش معنادار 7/8 درصدی وزن خشک اندام هوایی و جذب کل نیتروژن، پتاسیم و فسفر (به ترتیب به میزان 6/8، 6/13 و 5/6 درصد) بوسیله اندام هوایی ذرت شد. تنش خشکی سبب کاهش وزن خشک اندام هوایی، جذب کل عناصر پرمصرف، غلظت نیتروژن و پتاسیم در اندام هوایی ذرت و غلظت پتاسیم خاک شد. با افزایش سطوح کادمیم در تمامی تیمارها وزن خشک و جذب کل نیتروژن و پتاسیم به‌وسیله گیاه کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها

فلزات سنگین؛ عناصر پرمصرف؛ Micrococcus yunnanensis

مراجع

1- Abul Kashem M.D., and Kawai S. 2007. Alleviation of cadmium phytotoxicity by magnesium in Japanese mustard spinach, Soil Science and Plant Nutrition, 53: 246- 251.

2- Bagheri A.R. 2010. The effect of drought stress on yield, yield components and ion contents of four wheat cultivars, Plant Ecophysiology (Arsanjan Branch), 1(3): 15- 29. (In Persian with English abstract)

3- Bagheri A.R., and Heydari Sharifabad H. 2007. Effect of drought and salt stresses on yield, yield components, and ion content of hull-less barley (Hordeum sativum L.), Journal of New Agricultural Science (Modern Science of Sustainable Agriculture), 3(7): 1- 15. (In Persian with English abstract)

4- Benavides M.P., Gallego S.M., and Tomaro M.L. 2005. Cadmium toxicity in plants, Brazilian Journal of Plant Physiology, 17: 21– 34.

5- Bremner J.M. 1996. Nitrogen total. In: Methods of Soil Analysis. D. L. Sparks et al. (eds.) part III, 3rd ed. American Society of Agronomy. Inc., Madison, WI. PP: 1085- 1122.

6- Bruck H., Payne W.A., and Sattelmacher B. 2000. Effects of phosphorus and water supply on yield, tranpirational water-use efficiency, and carbon isotope discrimination of pearl millet, Crop Science, 40: 120-125.

7- Brune A., and Dietz K.J. 1995. A comparative analysis of element composition of roots and leaves of barley seedlings grown in the presence of toxic cadmium, molybdenum, nickel, and zinc concentrations, Journal of Plant Nutrition, 18: 853- 868.

8- Chapman H.D., and Pratt D.F. 1961. Methods of Analysis for Soil, Plant, and Water. University of California Deviation of Agricultural Science.

9- Dheri G.S., Brar M.S., and Malhi S.S. 2007. Influence of phosphorus application on growth and cadmium uptake of spinach in two cadmium-contaminated soils, Soil Science and Plant Nutrition, 170: 495- 499.

10- Gee G.W., and Bauder J.W. 1986. Particle size analysis, hydrometer method. In: Methods of Soil Analysis. D. L. Sparks et al. (eds.) part III, 3rd ed. American Society of Agronomy. Inc., Madison, WI. PP: 383- 411.

11- Idris R., Trifonova R., Puschenreiter M., Wenzel W.W., and Sessitsch A. 2004. Bacterial communities associated with flowering plants of the Ni hyperaccumulator Thlaspi goesingense, Applied and Environmental Microbiology, 70: 2667- 2677.

12- Kabata-Pendias A., and Pendias H. 2001. Cadmium. In: Trace Elements in Soils and Plants, 3rd ed. A. Kabata-Pendias and H. Pendias. (eds.). CRC Press. PP: 143- 157.

13- Karami Chame S., Siadat S.A., Bahamin S., Fathi A., and Rezapourian Ghahfarokhi F. 2012. Plant growth promoting bacteria as a way to cope with drought stress. The 3rd National Conference on agriculture and food science. Islamic Azad University, Fasa Branch. 6 December 2012, Fars, Iran. (In Persian).

14- Khan M.S., Zaidi A., Wani P.A., and Oves M. 2008. Role of plant growth promoting rhizobacteria in the remediation of metal contaminated soils. Environmental Chemistry Letters. 7(1): 1- 19.

15- Lindsay W.L., and Norvell W.A. 1978. Development of a DTPA test for zinc, iron, manganese and copper, Soil Science Society of America Journal, 42: 421- 428.

16- Lotfi E. 2011. Different forms of potassium and possibility of clay minerals change in soils being under Maize planting with drought stress, bacteria, and mycorrhiza fungus factors. M.Sc thesis in soil science, Shiraz University, Shiraz, Iran (In persian).

17- Malakouti M.J., Shahabi A.A., and Bazargan K. 2005. Potassium in agriculture: A nutrient-forgotton in Iran-but equal to nitrogen in the life-cycle of plant. Deputy, Horticultural Affairs, Ministry of Jihad-e-Agriculture. Sana Publication Co. Pp. 292. Tehran, Iran, (In Persian).

18- Malekzadeh E., Alikhani H.A., Savaghebi Firoozabadi G.R., and Zarei M. 2012. Bioremediation of cadmium-contaminated soil through cultivation of maize inoculated with plant growth–promoting rhizobacteria, Bioremediation Journal, 16(4): 204– 211.

19- Nelson D.W., and Sommers L.E. 1996. Total carbon, organic carbon, and organic matter. In: Methods of Soil Analysis. D. L. Sparks et al. (eds.) part III, 3rd ed. American Society of Agronomy. Inc., Madison, WI. PP: 961–1010.

20- Olsen S.R., Cole C.V., Watanabe F.S., and Dean L.A. 1954. Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate USDA Circ. No. 939.

21- Payne W.A., Hossner L.R., Onken A.B., and Wendt C.W. 1995. Nitrogen and phosphorus uptake in pearl millet and its relation to nutrient and transpiration efficiency, Agronomy Journal, 87: 425- 431.

22- Rhoades J.D. 1996. Salinity: Electrical conductivity and total dissolved solids. In: Methods of Soil Analysis. D. L. Sparks et al. (eds.) part III, 3rd ed. American Society of Agronomy. Inc., Madison, WI. PP: 417- 436.

23- Rodriguez H., Fraga R., Gonzalez T., and Bashan T. 2006. Genetics of phosphate solubilization and its potential applications for improving plant growth-promoting bacteria, Plant and Soil, 287:15– 21.

24- Safarzadeh S. 2012. Cadmium retention in soils and its uptake and translocation in some rice cultivars as affected by cadmium sulfate and cadmium-enriched sewage sludge application. Ph.D. Dissertation, Shiraz University, Shiraz, Iran.

25- Salehi M., Kochaki A.R., and Nasiri Mahallati M. 2003. Nitrogen and chlorophyll content as an indicator of drought stress of wheat, Iranian Field Crop Research, 1(2):199- 204 (In Persian with English abstract).

26- Shah K., and Dubey R.S. 1998. Cadmium suppresses phosphate level and inhibits the activity of phosphatases in growing rice seedlings. Journal of Agronomy and Crop Science. 180: 223- 231.

27- Sumner M.E., and Miller W.P. 1996. Cation exchange capacity and exchange coefficients. In: Methods of Soil Analysis. D. L. Sparks et al. (eds.) part III, 3rd ed. American Society of Agronomy. Inc., Madison, WI. PP: 1201- 1229.

28- Thomas G.W. 1996. Soil pH and soil acidity. In: Methods of Soil Analysis. D. L. Sparks et al. (eds.) part III, 3rd ed. American Society of Agronomy. Inc., Madison, WI. PP: 475- 490.

29- Yang M.J., Lin X.Y., and Yang X.E. 1998. Impact of cadmium on growth and nutrient accumulation of different plant species, Chinese Journal of Applied Ecology, 9: 89- 94.