دوماهنامه

ارزیابی نقش باکتری‌های محرک رشد گیاه در بهبود محتوای عناصر غذایی و کاهش تجمع نیترات در اسفناج

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

2 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ملاثانی، ایران

10.22067/jsw.2026.98889.1544
چکیده
این پژوهش با هدف بررسی کارایی باکتری‌های محرک رشد گیاه در بهبود ویژگی‌های اسفناج، به‌صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی در گلخانه انجام شد. تیمارها شامل دو سطح کود NPK (100درصد مقدار توصیه‌شده و 7۰ درصد آن) و چهار سطح مایه‌زنی میکروبی (بدون باکتری، Pseudomonas putida ، Phytobacter diazotrophicus و مخلوط دو باکتری) بودند. شاخص‌هایی مانند مقدار نیتروژن، فسفر، پتاسیم، آهن، کلروفیل کل، نیترات و فعالیت آنزیم نیترات رداکتاز اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که اثر متقابل کود و مایه‌زنی بر تمامی صفات اندازه‌گیری شده معنی‌دار بود. بیشترین وزن تر برگ در هر دو سطح 100 و 70 درصد مقدار توصیه شده کود، همراه با مایه‌زنی مخلوط دو باکتری به دست آمد که به‌ترتیب ۱٫7و 2٫2برابر بیشتر از تیمارهای متناظر بدون مایه‌زنی باکتری بود. مصرف 100 درصد مقدار توصیه شده کود همراه با مایه‌زنی مخلوط دو باکتری، در مقایسه با تیمار متناظر بدون مایه‌زنی، موجب افزایش محتوای نیتروژن (۶2 درصد)، فسفر (۲۳ درصد)، پتاسیم (51 درصد) و آهن (32 درصد) برگ شد. پس از این تیمار، بیشترین مقادیر این عناصر در تیمار 70 درصد مقدار توصیه شده کود همراه با مخلوط دو باکتری مشاهده شد. مقدار کلروفیل کل با کاهش مصرف کود کاهش یافت، اما مایه‌زنی باکتری این کاهش را جبران کرد، به طوری‌که در تیمارهای تلقیح شده با باکتری، تفاوت معنی‌داری با تیمار مصرف 100 درصد مقدار توصیه شده کود مشاهده نشد. بیشترین مقدار کلروفیل در تیمار 100 درصد مقدار توصیه‌شده کود همراه با مایه‌زنی مخلوط دو باکتری بدست آمد که 34 درصد بیشتر از تیمار متناظر بدون مایه‌زنی بود. بیشترین مقدار نیترات برگ (mg kg-1 6123) در تیمار مصرف 100 درصد مقدار توصیه شده کود و بدون مایه‌زنی باکتری ثبت شد. کمترین مقدار نیترات برگ در تیمار 70 درصد مقدار توصیه شده کود همراه با مخلوط دو باکتری اندازه‌گیری شد که نسبت به تیمار متناظر بدون مایه‌زنی باکتری، کاهش ۲۵ درصدی داشت. بیشترین فعالیت آنزیم نیترات رداکتاز در تیمار 70 درصد مقدار توصیه شده کود همراه با مایه‌زنی مخلوط دو باکتری اندازه‌گیری شد که در مقایسه با تیمار متناظر بدون مایه‌زنی باکتری، 47 درصد افزایش نشان داد. به‌طور کلی، کاربرد مخلوط Pseudomonas putida و Phytobacter diazotrophicus همراه با 70 درصد مقدار توصیه‌شده کود NPK، پس از انجام بررسی‌های بیشتر، می‌تواند به‌عنوان راهکاری مناسب برای کاهش 30 درصدی مصرف کود شیمیایی، بدون افت چشمگیر عملکرد و با بهبود کیفیت تغذیه‌ای اسفناج، پیشنهاد شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation of the role of plant growth-promoting bacteria in improving nutrient content and reducing nitrate accumulation in spinach

نویسندگان English

naeimeh enayatizamir 1
Nafiseh Rangzan 2
Mahnaz Mokfi 1
1 Department of Soil Science, Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
2 Department of Soil Science, Agricultural Sciences and Natural Resources University of Khuzestan, Mollasani, Iran
چکیده English

Introduction

The heavy reliance on chemical N-P-K fertilizers in intensive vegetable farming has raised significant environmental and health concerns. Nitrate accumulation in leafy greens, especially spinach, is a major food safety challenge. Nitrate is directly linked to nitrogen metabolism and accumulates in plant tissue when its uptake exceeds the plant's capacity to use it for growth and protein synthesis. Plant growth-promoting bacteria (PGPB) offer a sustainable alternative by enhancing nutrient bioavailability through mechanisms such as phosphate solubilization, nitrogen fixation, and siderophore production. Growth-promoting bacteria prevent nitrate accumulation in leaves by improving nitrogen uptake and transport. While the efficacy of PGPB is well-documented in cereal crops, their potential to mitigate the negative effects of reduced fertilization in high-demand vegetables like spinach remains under-explored.

Materials and Methods

This study aimed to evaluate the efficiency of PGPB in improving spinach characteristics under greenhouse conditions using a factorial experiment based on a completely randomized design. The treatments consisted of two levels of N-P-K fertilizer (100% of recommended rate and 70% of the recommended rate) and four levels of microbial inoculation (no bacteria, Pseudomonas putida, Phytobacter diazotrophicus, and a mix of both). The experiment was conducted in 3 kg pots. Six seeds were sown 1 cm below the soil surface and one milliliter of each strain was inoculated under each seed. The soil moisture of the pots was maintained at approximately 75% of field capacity moisture by weight during the experiment. After two weeks, the plants were thinned to three plants. The plants were harvested 50 days after planting. Parameters including leaf nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), iron (Fe), chlorophyll content, nitrate concentration, and nitrate reductase enzyme activity were measured.



Results

The results showed that the interaction effect of fertilizer level and bacterial inoculation was significant for all measured traits. Microbial inoculation, particularly the mix of bacteria, effectively compensated for the yield loss caused by the 30% reduction in chemical fertilizer. The highest leaf fresh weight was obtained in both the 100% and 70% recommended NPK fertilizer treatments when plants were inoculated with the combined bacterial consortium, representing 1.7- and 2.2-fold increases, respectively, compared with the corresponding non-inoculated treatments. Application of 100% of the recommended NPK fertilizer in combination with the mixed bacterial inoculum increased leaf nitrogen (62%), phosphorus (23%), potassium (51%), and iron (32%) contents compared with the corresponding non-inoculated treatment. The second-highest contents of these nutrients were observed in the treatment receiving 70% of the recommended fertilizer rate together with the mixed bacterial inoculum. Total chlorophyll content declined with reduced fertilizer application; however, bacterial inoculation compensated for this reduction, such that no significant difference was observed between the inoculated treatments and the treatment receiving 100% of the recommended fertilizer rate. The highest total chlorophyll content was measured in the treatment receiving 100% of the recommended fertilizer rate together with the mixed bacterial inoculum,

which was 34% higher than the corresponding non-inoculated treatment. The highest leaf nitrate content (6123 mg kg⁻¹) was recorded in the treatment receiving 100% of the recommended fertilizer rate without bacterial inoculation. The lowest leaf nitrate content was measured in the treatment receiving 70% of the recommended fertilizer rate combined with the mixed bacterial inoculum, representing a 25% reduction compared with the corresponding non-inoculated treatment. The highest nitrate reductase activity was measured in the treatment receiving 70% of the recommended fertilizer rate together with the mixed bacterial inoculum, showing a 47% increase compared with the corresponding non-inoculated treatment. There was a negative correlation between nitrate content in the leaf and nitrate reductase activity. The results indicated that chlorophyll content was positively correlated with the contents of nitrogen, phosphorus, potassium, and iron, as well as with nitrate reductase activity. Plant fresh weight was also positively correlated with chlorophyll content, the contents of nitrogen, phosphorus, potassium, and iron, and the activity of nitrate reductase.





Conclusion

Overall, these findings suggest that the combined application of Pseudomonas putida and Phytobacter diazotrophicus with 70% of the recommended NPK fertilizer rate may represent a promising strategy to reduce chemical fertilizer use by 30% without substantial yield loss, while enhancing the nutritional quality of spinach. Nevertheless, further validation under field conditions and diverse environmental settings is required before this approach can be recommended for widespread agricultural use.

کلیدواژه‌ها English

Biofertilizer
Iron
Nitrate
Nitrate reductase
Phosphorus
ارسال نظر در مورد این مقاله
نام را وارد کنید.
نشانی پست الکترونیکی را به درستی وارد کنید.
وابستگی سازمانی را به درستی وارد کنید.
توضیحات را وارد کنید (حداقل 50 حرف)
CAPTCHA Image
شناسه امنیتی را به درستی وارد کنید.

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 24 مرداد 1405

  • تاریخ دریافت 03 خرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 28 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 24 مرداد 1405
  • تاریخ اولین انتشار 24 مرداد 1405