افزایش دسترسی فسفر و تغییر پاسخ‌های بیوشیمیایی خاک با کاربرد اسید هیومیک و مایه زنی استرپتومایسس

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

• نیلوفر خلیلی ¹
• رضا قربانی نصرآبادی ¹
• مجتبی بارانی مطلق ¹
• رضا خدادادی ²

¹ گروه آموزشی علوم خاک، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

² گروه علوم خاک، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی ومنابع طبیعی گرگان

10.22067/jsw.2025.90227.1442

چکیده

اکتینوباکتری‌ها از جمله گروه‌های میکروبی خاکزی بوده که دارای توانمندی آزادسازی فسفر از منابع کم محلول فسفر هستند و منجر به بهبود رشد گیاه می گردند. از طرفی اسیدهیومیک به عنوان یک ترکیب آلی محرک رشد نقش مهمی در تقویت حاصلخیزی و جامعه زیستی خاک دارد، که کاربرد تلفیقی آن‌ها سبب افزایش کارایی مصرف کودها به ویژه کودهای فسفره خواهد شد. بر این اساس هدف از پژوهش حاضر، تعیین میزان حل‌کنندگی فسفر توسط جدایه‌های اکتینوباکتری در زمان‌های مختلف انکوباسیون و بررسی اثر افزودن اسیدهیومیک بر میزان حلالیت فسفر توسط جدایه‌های اکتینوباکتری در شرایط آزمایشگاهی و نیز پایش تاثیر جدایه اکتینوباکتری منتخب و اسیدهیومیک در سطوح مختلف کودی فسفر بر میزان فسفر قابل دسترس خاک، فسفر گیاه و برخی خصوصیات بیوشیمیایی خاک بود. در این پژوهش تعداد پنج جدایه اکتینوباکتری مورد غربالگری قرار گرفتند. سپس اثر زمان انکوباسیون و کاربرد اسیدهیومیک بر توانمندی حلالیت فسفات جدایه‌های اکتینوباکتری مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی اثر جدایه اکتینوباکتریایی برتر منتخب و اثر متقابل آن با سطوح مختلف فسفر و کاربرد اسیدهیومیک، آزمایش گلدانی بصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با فاکتورهای آزمایش شامل: منبع معدنی فسفر در سه سطح فسفر از منبع مونوآمونیوم فسفات (شاهد، 20 کیلوگرم فسفر خالص در هکتار، 40 کیلوگرم فسفر خالص در هکتار)، مایه‌زنی اکتینوباکتری در دو سطح (شاهد، مایه زنی با جدایه منتخب)، کاربرد اسیدهیومیک در دو سطح (شاهد، کاربرد 2 میلی گرم در کیلوگرم) در سه تکرار بر روی گیاه ذرت رقم سینگل کراس 704 صورت گرفت. در پایان آزمایش، مقدار فسفر قابل دسترس خاک و گیاه و همچنین پاسخ‌های بیوشیمیایی خاک اندازه‌گیری شد. بر اساس نتایج به دست آمده از این پژوهش، کاربرد اسیدهیومیک سبب افزایش میزان زیست توده میکروبی و افزایش آزادسازی فسفر به وسیله جدایه‌های اکتینوباکتری در شرایط آزمایشگاهی گردید. با افزایش زمان انکوباسیون از 7 به 14 روز میزان حلالیت فسفر روند افزایشی داشت. بررسی نتایج نشان داد که بیشترین میزان فسفر قابل دسترس خاک مربوط به کاربرد تلفیقی سطح بالای فسفر (40 میلی گرم در کیلوگرم) به همراه کاربرد اسیدهیومیک و مایه زنی استرپتومایسس بوده است. بررسی میزان فسفر زیست توده میکروبی نشان داد که بیش‌ترین میزان آن مربوط به تیمار کاربرد تلفیقی بالاترین سطح کود فسفره و اسیدهیومیک بوده است. براساس نتایج حاصل از این پژوهش در رابطه با آنزیم‌های فسفاتاز، کاربرد تلفیقی تیمار استرپتومایسس، اسیدهیومیک و فسفر سبب افزایش میزان این آنزیم‌ها گردید. همچنین، نتایج تنفس میکروبی خاک نشان داد که تیمار تلفیقی استرپتومایسس و بالاترین سطح کود فسفره، سبب افزایش میزان تنفس میکروبی در خاک گردید. کاربرد تلفیقی مایه زنی استرپتومایسس و اسیدهیومیک در فراهمی فسفر قابل دسترس خاک موثر بوده و سبب افزایش محتوای فسفر گیاه گردید. بر اساس نتایج این پژوهش، کاربرد همزمان اسیدهیومیک و مایه زنی استرپتومایسس منجر به افزایش قابلیت دسترسی فسفر خاک و محتوای فسفر گیاه گردیده و همچنین منجر به بهبود پاسخ‌های بیوشیمیایی خاک گردید.

کلیدواژه‌ها

• اکتینوباکتری
• تنفس میکروبی
• فسفاتاز
• فسفر زیست توده میکروبی

موضوعات

• علوم خاک

عنوان مقاله [English]

Enhancing Phosphorus Availability and Altering Soil Biochemical Responses Through Humic Acid Application and Streptomyces Inoculation

نویسندگان [English]

• nilofar khalili ¹
• reza ghorbaninasrabadi ¹
• mojtaba baranimotlagh ¹
• reza khodadadi ²

¹ soil science

² Soil Science College of Soil & Water. University College of Agriculture. Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources,Gorgan, Iran

چکیده [English]

Background and Objectives: Actinobacteria are one of the most abundant microbial groups in soil and play a crucial role in preserving ecosystems. They are among the soil microbial groups capable of releasing phosphorus from low-soluble or insoluble phosphorus sources, which enhances plant growth. Their application in agricultural systems is recognized as an environmentally friendly strategy to limit the negative effects of chemical inputs and enhance the availability of nutrients, especially phosphorus, in the rhizosphere. Additionally, humic acid, as an organic growth stimulant, plays an important role in improving soil fertility and biological communities, and its combined use with actinobacteria increases the efficiency of fertilizer use, particularly phosphorus-based fertilizers. Therefore, the aim of this research is to screen the phosphorus solubilization potential of actinobacteria isolates at different incubation times, investigate the effect of adding humic acid on the phosphorus solubilization capacity actinobacteria isolates under laboratory conditions, and monitor the impact of selected actinobacteriun isolate and humic acid, at various phosphorus fertilizer levels, on soil phosphorus content, plant phosphorus uptake, and some biochemical properties of the soil.

Materials and Methods: In this study, five actinobacteria isolates, collected and purified from various agricultural, orchard, and rangeland ecosystems of Golestan Province, were screened. Based on their morphological characteristics. These strains were utilized for screening purposes. To prepare fresh cultures of the actinobacteria isolates, they were subcultured on solid yeast extract-malt extract agar medium. The effects of incubation time and the application of humic acid on the phosphate solubilization ability of the actinobacteria isolates were then investigated. This experiment was conducted in a factorial arrangement within a completely randomized design, with the following factors. To examine the effect of the selected superior actinobacterium isolate and its interaction with different phosphorus levels and humic acid application, a factorial pot experiment was conducted in a completely randomized design. The experimental factors included a mineral phosphorus source at three levels (control, 20 kg, and 40 kg of phosphorus per hectare from monoammonium phosphate), Streptomyces inoculation at two levels (control and inoculation with the selected isolate), and humic acid application at two levels (control and 2 mg per kg). The experiment was carried out on maize (Single Cross 704) with three replications. For seed preparation, a sufficient number of healthy maize seeds were selected and surface sterilized by immersing them in alcohol for 30 seconds. They were then placed in 5% sodium hypochlorite for 2 to 3 minutes, followed by rinsing eight times with sterile distilled water. To prepare the microbial inoculum, the selected superior isolate was grown in yeast extract-malt extract medium at an appropriate (107 CFU/mL). The seeds were then placed in pots, and one milliliter of the Streptomyces suspension was applied to the seeds for inoculation. At the end of the experiment, the phosphorus content in the soil and plant, as well as the soil biochemical responses were measured.

Results: Based on the results obtained from this study, the application of humic acid led to an increase in microbial biomass and enhanced phosphorus release by actinobacteria isolates under laboratory conditions. As the incubation period extended from 7 to 14 days, the solubility of phosphate showed an increasing trend. The results showed that the highest phosphorus content in the soil was associated with the combined application of a high phosphorus level (40 mg per kg) along with humic acid and Streptomyces inoculation. Analysis of microbial biomass phosphorus revealed that the highest level was related to the treatment combining the highest level of phosphorus fertilizer and humic acid. According to the findings related to phosphatase enzymes, the combined application of the Streptomyces treatment, humic acid, and phosphorus resulted in an increase in the levels of these enzymes. Additionally, the results of microbial respiration in the soil indicated that the combined treatment of Streptomyces and the highest level of phosphorus fertilizer enhanced microbial respiration in the soil. The phosphorus content in the plants under the combined treatments of Streptomyces, humic acid, and phosphorus showed that the integration of Streptomyces inoculation and humic acid was effective in improving soil phosphorus availability and led to an increase in the phosphorus content of the plants. The results of this study show that inoculation with the selected Streptomyces isolate, along with the combined application of humic acid, enhanced the efficiency of phosphorus fertilizer utilization, making it more readily available to the plant

Conclusion: Based on the results of this study, the simultaneous application of humic acid and Streptomyces inoculation led to an increase in the availability of phosphorus in the soil and the phosphorus content in the plants, as well as an improvement in the biochemical responses of the soil. However, field experiments are necessary to confirm its effectiveness.

کلیدواژه‌ها [English]

• Actinobacterium
• microbial respiration. Phosphatase
• microbial biomass phosphorus