بررسی آزادسازی پتاسیم و تغییرات کانی‌های میکا در نتیجه تلقیح میکروبی

آب و خاک

مقاله 3، دوره 31، شماره 3 - شماره پیاپی 53، شهریور 1396، صفحه 900-914   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v31i3.55976

نویسندگان

محمدرضا ساریخانی^{* 1}؛ امید مدنی²؛ شاهین اوستان²

¹تبریز

²دانشگاه تبریز

چکیده

پتاسیم یکی از عناصر غذایی ضروری پرمصرف برای رشد و توسعه سیستم‌های زنده محسوب می‌شود. کاربرد و استفاده ریزجانداران خاک یکی از راه‌های افزایش تامین این عناصر و رشد محصول می‌باشند. برخی از باکتری‌ها در رهاسازی پتاسیم از منابع معدنی کارایی لازم را دارا می‌باشند و در سال‌های اخیر توجه به باکتری‌های آزادکننده پتاسیم با هدف تهیه کودهای زیستی بیشتر شده است. در این مطالعه توان چندین جدایه باکتری در آزادسازی پتاسیم از کانی‌های میکا در شرایط درون-شیشه‌ای بررسی شد. برای این منظور در یک آزمایش انکوباسیون میکروبی توانایی آزادسازی پتاسیم توسط پنج جدایه (S6-6، S10-3، S14-3، S19-1 و S21-1) متعلق به جنس سودوموناس ارزیابی شد. در این آزمایش به دلیل استفاده از کانی میکا و تری‌کلسیم فسفات در محیط کشت الکساندروف، آزادسازی پتاسیم و فسفر به صورت همزمان در فواصل زمانی پنج روز در طول آزمایش اندازه‌گیری شد. این آزمایش با در نظر گرفتن فاکتورهای باکتری (شامل 5 جدایه باکتری و یک نمونه شاهد بدون باکتری) و کانی میکا (شامل بیوتیت و موسکویت) به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار به اجرا درآمد. رهاسازی پتاسیم از منابع کانی‌های پتاسیم‌دار موسکویت و بیوتیت در حضور منبع فسفر نامحلول تری‌کلسیم فسفات بررسی شد. انحلال فسفر از منبع تری‌کلسیم‌فسفات توسط باکتریها به روش آمونیم-وانادات-مولیبدات از طریق اسپکتروفتومتری تعیین شد و پتاسیم آزادشده در محلول از طریق فلیم‌فتومتر اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که پتاسیم و فسفر محلول در محیط کشت تلقیح شده با باکتری‌های فوق به طور معنی‌داری افزایش یافت و مقدار پتاسیم آزاد شده توسط جدایه‌ها از این محیط بین 17/2 تا 23/3 میلی‌گرم در گرم به دست آمد و بیشترین مقدار پتاسیم آزاد شده مربوط به سویه S14-3 بود که نسبت به شاهد بدون باکتری 85/48 درصد افزایش نشان داد و با سایر جدایه‌ها تفاوت معنی‌داری داشت. در آنالیز XRD کانی موسکویت (تیمار شده با منیزیم) در حضور تیمار S14-3، پیک 5/19 انگسترم به‌دست آمد که می‌تواند مربوط به تخلیه فضای بین لایه‌ای و پر شدن آن توسط یک‌سری از متابولیت‌های باکتریایی باشد. چنین به نظر می‌رسد که تخلیه پتاسیم از کانی‌ها رخ داده است و آزمایشات تکمیلی بیشتر برای تایید این موضوع لازم است. افزایش آزادسازی پتاسیم از کانی‌های پتاسیم و انحلال فسفر از تری‌کلسیم فسفات شاید در نتیجه تولید و آزادسازی اسیدهای آلی از باکتریها باشد.

کلیدواژه‌ها

باکتری‌های آزاد کننده پتاسیم؛ بیوتیت؛ هوادیدگی زیستی؛ XRD

مراجع

1- Balogh-Brunstad Z., Keller C.K., Dickinson J.T., Stevens F., Li, C.Y., and Bormann B.T. 2008. Biotite weathering and nutrient uptake by ectomycorrhizal fungus, Suillus tomentosus, in liquid-culture experiments. Geochimica et Cosmochimica Acta, 72: 2601–2618.

2- Chiang Y.M., Rafael M.S., Monballiu A., Ghyselbrecht K., Johan A.M., MariaLaura T.M., Gerven T.V., and Boudewijn M. 2013. Effects of bioleaching on the chemical, mineralogical and morphological properties of natural and waste-derived alkaline materials. Minerals Engineering, 48:116–125.

3- Farshadirad A., Dordipour E., and Khormali F. 2013. Kinetic of non-exchangeable potassium release with CaCl2 from soils and its components. Journal of Soil Management and Sustainable Production, 3(1): 113-129.

4- Feigenbaum S.R., Edelston E., and shainberg I. 1981. Release rate of K and structural cations from micas to ion exchange in dilute solution. Soil Science Society of America Journal, 45: 501-506

5- Goldstein A.H., Rogers R.D., Mead G. 1993. Mining by microbe. Biology and Technology. 11: 1250–1254.

6- Halder A.K., Mishra A.K., Bhattacharya P., and Chakrabarty P.K. 1990. Solubilization of inorganic phosphate by Rhizobium. Indian Journal of Microbiology, 30: 311-314.

7- Hopf J., Langenhorst F., Pollok K., Merten D., and Kothe E. 2008. Influence of microorganisms on biotite dissolution: An experimental approach. Chemie der Erde, 69: 45–56.

8- Hosseinpur A. 1999. Study Potassium Fixation, The quantity of intensity and the rate of non-exchangeable Potassium In soils of Iran. PhD thesis soil. College of Agriculture, Isfahan University of Technology. 223 pages.

9- Huang P.M., and Song S.K. 1988. Dynamic of potassium release from potassium- bearing minerals as influenced by oxalic and citric acids Siol. Soil Science Society of America Journal, 52: 383 -390.

10- Jung I., Park D.H., and Park K. 2002. A study of the growth condition and solubilization of phosphate from hydroyapatite by pantoea agglomerans. Biotechnology Bioprecess Enginiering, 7: 201-2015.

11- Keshavarzzarjani J., Aliasgharzad N., and Oustan SH. 2013. Effects of Six Strains of Potassium Releasing Bacteria on Growth and Potassium Uptake of Tomato Plant. Journal of Soil and Water, 23(2): 245- 255.

12- Lian B., Fu P.Q., Mo D.M., Liu C.Q. 2002. A comprehensive review of the mechanism of potassium releasing by silicate bacteria. Acta Mineralogica Sinica, 22: 179–183.

13- Liu W., Xu X., Wu X., Yang Q., Luo Y., and Christie P. 2006. Decomposition of silicate minerals by Bacillus mucilaginosus in liquid culture. Environmental Geochemistry and Health, 28:133–140.

14- Lopes-Assad M.L., Avansini SH., Erler G., Marcia Maria Rosa. M.M., Carvalho J.R.P., and Ceccato-Antonini, S.R. 2010. Rock powder solubilization by Aspergillus niger as a source of potassium for agroecological systems. World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World, 219-221.

15- Mahdizade shahri H., Mossavi M.H., and Ghorbani H. 2010. Mineralogical study of soils formed on Aghajari formation in Masjed Soleiman and Castle eunuch. Journal of Islamic Azad University, 20(77): 151-172.

16- Malboobi M.A., Owlia P., Behbahani M., Sarokhani E., Moradi S., Yakhchali B., Deljou A., and Morabbi Heravi K. 2009. Solubilization of organic and inorganic phosphates by three highly efficient soil bacterial isolates. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 25: 1471–1477.

17- Martin W.H., and Sparks D.L. 1985. On the behavior of nonexchangeable potassium in soils. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 16: 133-162.

18- Mojallali H., and Weed, S.B. 1978. Weathering of micas by mycorrhizal soybean plants. Soil Science of American Journal, 42: 367-372.

19- Muller B., and Defago G.V. 2006. Interaction between the bacterium Pseudomonas fluorescens and vermiculite: Effects on chemical, mineralogical, and mechanical properties of vermiculite. Journal of geophysical research, vol. 111, G02017.

20- Muller B. 2009. Impact of the bacterium Pseudomonas fluorescens and its genetic derivatives on vermiculite: Effects on trace metals contents and clay mineralogical properties. Geoderma, 153:94-103.

21- Norouzi S., and Khademi H. 2009. Potassium release from muscovite and phlogopite as influenced by selected

22- organic acids. Journal of Water and Soil, 23(1): 263-273.

23- Prajapati K.B., and Modi H.A. 2012. Isolation and characterition of potassium solubilizing bacteria from ceramic Industry soil.CIBTech Journal of Microbiology, 1 (2-3): 8-14.

24- Rahimzadeh N., Olamaei M., Khormali F., Dordipour E., and Amini A. 2013. The effect of silicate dissolving bacteria on potassium release from glauconite in Canola (Brassica napus) rhizosphere. Journal of Soil Management and Sustainable Production, 3(2): 169-185.

25- Rodrıguez H., and Fraga R. 1999. Phosphate solubilizing bacteria and their role in plant growth promotion. Biotechnology Advances, 17: 319 –339.

26- Russel E.W. 1961. Soil Conditions and Plant Growth. Longman. London. 1014 pages

27- Ruzhen J., and Yuhong P. 2010. Preliminary Study on Phosphate Solubilization and K-releasing Abilities of Rhizobium tropici Martinez-Romero et al. Strains from Woody Legumes. World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World. 104-107.

28- Sheldrick W.F. 1985. World potassium reserves. P: 3-29. In. R.D. Munson. (Ed.), Potassium in Agriculture. ASA, CSSA, SSSA, Madison, WI.

29- Salajegheh Tezerji F., Sarcheshmehpour M., and Mohammadi H. 2014. Investigation of mycorrhizal colonization of Pistachio (Pistacia vera) seedlings in Kerman province and evaluation of some isolates via greenhouse experiment. Journal of Soil Management and Sustainable Production, 4(3): 113-133.

30- Sarikhani M.R., Ebrahimi M., Oustan Sh. and Aliasgharzad N. 2013. Application of Potassium Solubilizing Bacteria a Promising Approach in Sustainable Agriculture - Increasing of potassium releasing from k-containing minerals in presence of insoluble phosphate. The 1st International Conference on Environmental Crises and its Solutions. 13-14 Ferruary 2013. Islamic azad university, Khozestan, Kish, Iran.

31- Sarikhani M.R., and Aliasgharzad N. 2005. Effect of inoculation of arbuscular mycorrhizal fungi on potassium uptake and yield of potatoes. Ninth Congress of Soil Science. September, Tehran, Iran.

32- Sparks D.L., and Huang P.M. 1985. Physical chemistry of soil potassium. In: Munson RD (Ed.), Potassium in Agriculture. Amatuer Softball Association (ASA), pp: 201–276.

33- Sugumaran P., and Janarthanam B. 2007. Solubilization of potassium containing minerals by bacteria and their effect on plant growth. World Journal of Agriculture Sciences, 3(3): 350-335.

34- Zarabi M., Jalali M., and Mahdavi hajiloii SH. 2006. Rapid release and absorption of the non-exchangeable Potassium investigated using Malic acid in some soils of Hamadan state. Journal of Agricultural Sciences, 37(6): 951-964.