Wheat- Root System Influenced by Application of Phosphate Solubilizing Bacteria and Mycorrhizal Fungi under Different Levels of Phosphorous Chemical Fertilizer

Document Type : Research Paper

Authors

1 Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam, Iran

2 Professor, Water and Soil Research Institute, Karaj, Iran

Abstract

Plant root system has an important role in crop production.It is well known that roots assist as an anchor to the plant and water and nutrients absorption which are necessary for plant survival and growth. In order to evaluate the effect of phosphate solubilizing bacteria and mycorrhizal fungi under different levels of phosphorous chemical fertilizer application, an  experiment was carried out in factorial arrangement using a completely randomized design with three replications at Agricultural Research Station of Ilam University in 2015. Experimental factors consisted of two dry land wheat cultivars (Keras­Sablan and (Saji) and chemical and biological fertilizers (1- without application of phosphorous, 2-100% phosphorous chemical fertilizer, 3- pseudomonas putida (strain 168), 4- Funeliformis mosseae, 5- P. putida + F. mosseae, 6- P. putida + F. mosseae + 50% of phosphorous  chemical fertilizer, 7- P. putida + 50% of phosphorous chemical fertilizer  and 8- F. mosseae + 50% of phosphorous  chemical fertilizer).  Results showed that fertilizer sources had significant and positive effect on root system in wheat cultivars and seminal roots number, nodal roots number, sub-nodal number, seminal roots length, nodal roots length and sub-nodal roots length, root length density, root specific density, root volume density and root area density increased significantly. Maximum root number and root length (13.3 and 397.2 cm), root length density (0.75 cm root/cm-3soil), root area (150.3 cm-2), root volume density (0.010 g root fresh weight) and root area density (166.7 cm-2/g) observed in Saji cultivar ×F. mosseae +50 % of phosphorous fertilizer   treatment but  the minimum root system characteristics detected in Keras Sablan cultivar× control treatment. 

Keywords

References

  1. ابریشم­چی، پ.، گنجعلی، ع. و ساکنی، ه.1391. بررسی صفات مورفولوژیک، میزان پرولین و فعالیت آنزیم­های آنتی­اکسیدان در ژنوتیپ­های نخود در شرایط تنش خشکی، نشریة پژوهش­های حبوبات ایران. 3 (2): 17-30.
  2. اخوان، س.، شعبانپو، م.ر و اصفهانی، م. 1391. اثر تراکم و بافت خاک بر رشد ریشه و اندام­های هوایی گندم، نشریه آب و خاک، 26 (3): 727-735. 
  3. اسماعیل­پور، ب.، وامانی، ا. 1393. بررسی تأثیر تلقیح با قارچ میکوریز بر رشد و جذب عناصر غذایی کاهو رقم "سیاهو" (Lactuca sativa L.). نشریه مدیریت خاک و تولید پایدار. 4 (2)، 49-68 .
  4. افشارنیا، م.، علی­اصغرزاده، ن.، حاجی بلند، ر.، ا وستان، ش و توسلی، ع. 1392. تأثیر کمبود روی بر رشد، درصد کلنیزاسیون میکوریزا ریشه و جذب روی، فسفر و آهن در گیاه ذرت، مجله پژوهش­های خاک. 27 (2): 149-158.
  5. امیری فارسانی، ف.، چرم، م و عنایتی ضمیر، ن. 1392. تأثیر کاربرد کودهای بیولوژیک و شیمیایی بر عملکرد گندم در دو نوع خاک در آزمایشی گلخانه­ای. نشریه آب و خاک. 27 (2): 441-451.
  6. پارسا مطلق، ب.، محمودی، س. سیاری زهان، م.ح. و نقیزاده، م. 1390. تأثیر قارچ میکوریزا و کود فسفر بر غلظت رنگیزه­های فتوسنتزی و عناصر غذایی لوبیا (Phaseolus vulgaris L.) در شرایط تنش شوری، نشریه بوم شناسی کشاورزی. 3 (2): 233-244.
  7. تدین، م.ر. و  امام، ی. 1386. اثر آبیاری تکمیلی و مقدار فراهمی آب بر عملکرد، اجزای عملکرد و برخی صفات فیزیولوژیک دو رقم گند دیم، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 11 (42)، 145-156.
  8. جیریایی، م.، فاتح، ا وآینه­بند، ا. 1393.پیامدهای کاربرد مجزا و توأم ریزموجودات آزوسپریلوم و میکوریزا بر عملکرد و اجزاء عملکرد ارقام گندم (Triticum spp) نواحی گرمسیری. نشریه بوم شناسی­کشاورزی. 6 (3): 520-528.
  9. حیدریان، م.ب.، رمضانی مژده ز. و ثامنی، ع. 1392. اثر نیتروژن و باکتری های زیستی بر عملکرد، غلظت وجذب کل عناصر غذایی شاخساره گندم، پژوهش­های خاک. 27 (2): 141-148.
  10. خزاعی، ح.ر.، ریاحی نیا، ش و عشقی زاده، ح.ر. 1393. تأثیر تنش رطوبتی بر توزیع و گسترش ریشه و بخش هوایی چهار ژنوتیپ تریتیکاله (Triticosecale wittimack). نشریه پژوهش­های زراعی ایران. 417-426.
  11. رحیم­زاده، س.، سهرابی، ی. حیدری، غ.  عیوضی، ع.   و طاهر حسینی، س.م. 1392. تأثیر کاربرد کودهای زیستی و شیمیایی بر جذب عناصر پر مصرف، کم مصرف و درصد اسانس در گیاه داروئی بادرشبو (Dracocephalum moldavica L.)، نشریه پژوهشهای زراعی ایران، 11 (1):  179-190.
  12. ساجدی، ن.ع. و رجالی، ف. 1390. تأثیر تنش خشکی،کاربرد روی و تلقیح میکوریز بر جذب عناصر کم مصرف در ذرت، مجله پژوهش­های خاک، 25 (2): 83-92.
  13. شعبان، م.، منصوری­فر، قبادی، س.م. و اشرفی پارچین، ر. 1390. اثر تنش خشکی و کود نیتروژن آغازگر بر خصوصیات ریشه و عملکرد چهار ژنوتیپ نخود (Cicer arietinum L.)، مجله به زراعی نهال و بذر،2-27 (4): 451-470.
  14. عامریان، م.ر.، یوسف ثانی، م. و کوچکی، ع.1393. تأثیر تلقیح با گونه­های میکوریزا و سطوح آبیاری بر خصوصیات رشد، عملکرد، کارایی مصرف آب و برخی صفات گیاه ذرت (Zea mays L.)، نشریه بوم شناسی کشاورزی. 6 (1): 152-161.
  15. عیدی زاده، خ.، مهدوی دامغانی، ع.ا، صباحی، ح و صوفی زاده س. 1389. اثرات کاربرد کودهای بیولوژیک در ترکیب با کود شیمیایی بر رشد ذرت (Zea mays L.) در شوشتر. نشریه بوم شناسی کشاورزی. 2: 292-301.
  16. فیضی­اصل، و.، فتوت، ا. آستارایی، ع. و و لکزیان، ا. 1393. تأثیر مقادیر و زمان مصرف نیتروژن بر برخی ویژگی­های ریشه ژنوتیپ­های مختلف گندم دیم، نشریه زراعت دیم ایران، 3 (1): 41-59.
  17. قبولی، م.، شهریاری، ف. سپهری، م. مرعشی، ح.  و حسینی­سالکده، ق. 1390. تأثیر قارچ اندوفیت Piriformospora indicaبر برخی خصوصیات جو  (Hordeum vulgare L.)در شرایط تنش خشکی، نشریه بوم شناسی کشاورزی. 3 (3): 328-336.
  18. گنجعلی، ع.، کافی، م. و باقری، ع. 1386. رهیافت­هایی از مطالعات ریشه در گیاه نخود (Cicer arietinum L.). علوم کشاوری ایران. 13 (1): 179-189.
  19. گنجعلی، ع.، کافی، م. و ثابت تیموری، م. 1389. تغییرات شاخص­های فیزیولوژیکی ریشه و اندام­های نخود در واکنش به تنش خشکی، تنش­های محیطی در علوم زراعی،3 (1): 35-45.
  20. ناصری، ر.، براری، م. زارع، م.ج. خاوازی، ک. و طهماسبی، ز. 1395.  الف. مطالعه سیستم ریشه بذری و نابجای ارقام گندم نان و دوروم، اکوفیزیولوژی گیاهان زراعی. 10 (2)، 477-492.
  21. ناصری، ر.، براری، م. زارع، م.ج. خاوازی، ک. و طهماسبی، ز. 1395. ب. اثر باکتری­های افزاینده رشد و قارچ میکوریزا بر صفات مهم زراعی دو رقم گندم در شرایط دیم، بوم شناسی کشاورزی. در دست چاپ. 
  22. ناصری، ر. 1395. تأثیر باکتری­های حل کننده فسفات و قارچ میکوریزا بر صفات مرفو-فیزیولو‍ژیک و عملکرد دو رقم گندم تحت شرایط دیم. رساله دکتری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام. 336 صفحه.
  23. Adesemoye, A.O. and Egamberdieva, D. 2013. Beneficial Effects of Plant Growth-Promoting Rhizobacteria on Improved Crop Production: Prospects for Developing Economies. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 45-63.
  24. Arraudeau, M.A. 1989. Breeding strategies for drought resistance. In Baker, FWG (ed.), Drought resistance in cereals. P: 101-116. CAB International.
  25. Askary, M., Mostajeran, A., Amooaghaei, R. and Mostajeran, M. 2009.  Influence of the coinoculation Azospiriilum brasilense and Rhizobium meliloti plus 2, 4-d on grain yield and NPK content of Triticum aestivum (cv. Baccros and Mahdavi). Pakistan Journal of Biological 5:296-307.
  26. Asrar, A.W.A. and Elhindi, K.M. 2011. Alleviation of drought stress of marigold (Tagetes erecta) plants by using arbuscular mycorrhizal fungi.Saudi Journal of Biological Sciences 18: 93–98.
  27. Auge, R.M., Duan, X. Ebel, R.C. and Stodola, A.J.W. 2001. Nonhydraulic signalling of soil drying in mycorrhizal maize. Planta 193: 74-82.
  28. Banerjee, M., Yesmin, R.L. and Vessey, J.L. 2006.  Plant-growth- promoting rhizobacteria as biofertilizers and biopesticides., pp. 137-181. In: Handbook of microbial biofertilizers. Ed., Rai, M., K., Food Production Press, U.S.A.
  29. Bauhus, J. and Messier, C. 1999. Evaluation of fine root length and diameter measurements obtained using RHIZO image analysis. Agronomy Journal 91:142–147.
  30. Berta, G., Sampo, S., Gamalero, E., Massa, N. and Lemanceau, P.2005.  Suppression of Rhizoctonia root-rot of tomato by Glomus mossae BEG12 and Pseudomonas fluorescens A6RI is associated with their effect on the pathogen growth and on the root morphogenesis. European Journal of Plant Pathology 111: 279–88.
  31. Caird, M.A., Richards, J.H. and Donovan, L.A. 2007. Night time stomatal conductance and transpiration in C3 and C4 plants. PlantPhysiology 143: 4–10.
  32. Davies, J.R., Olalde-Portugal, L.  Agvilera-Gomez, MJ.  Alvarao, R.C. Ferrera-cerrato, T. and Boutton, W. 2002. Alleviation of drought stress of chile ancho pepper (Capsicum annuum L CV Sanluis) with Arbuscular mycorrhiza indi gennus to Mexico. Scientia Horticulturoe 92: 342-359
  33. Eshghizadeh, H.R., Kafi, M. Nazami, A. and Khoshgoftarmanesh, A.H. 2012. Studies on the role of root morphology attribution in salt tolerance of blue-pani grass (Panicum antidotale Retz.) using artificial neural networks (ANN). Research on Crops13 (2): 534-544.
  34. Fagbola, O., Osonubi, O., Mulongox, K. and Odunfa, S.A. 2001. Effects of drought stress and arbuscular mycorrhiza on the growth of Gliricdia sepium (Jacq), Walp, Leucaenal leucocephala (Lam). De wit. In simulated eroded soil conditions. Mycorrhiza 11: 215–223.
  35. Ganjeali, A. and Kafi M. 2007. Genotypic differences for allometric relationships between root and shoot characteristics chickpea (Cicer arietinum L.). Pakistan Journal of Botany 39 (5): 1523-1531.
  36. Garnett, T., Conn, V. and Kaiser, B.N. 2009. Root based approaches to improving nitrogen use efficiency in plants. Plant, Cell and Environment 32:1272–1283.
  37. Gaur, A., Adholeya, A. and Mukergi, K.G. 2000. On farm production of VAM inoculums and vegetable crops in marginal soil amended with organic matter. Tropical Agriculture 77: 1. 21-26.
  38. Glick, B.R., Penrose, D. and Wenbo, M. 2001. Bacterial promotion of plant growth. Biotechnology Advance 19 (2): 135-138.
  39. Gupta, U.S. 1984. Crop improvement for drought resistance. Current Agriculture Journal 8: 1-15.
  40. Hajabbasi, M.A. 2001. Tillage Effects on soil compactness and wheat root morphology. Journal of Agricultural Science Technology 3: 67-77.
  41. Kashiwagi, J., Krishnamurty, L. Croouch, J.H. and Serraj, R. 2006. Variability of root length density and its contributions to seed yield in chickpea (Cicer arietinum L.) under terminal drought stress. Field Crops Research 95: 171-181.
  42. Khalvati, M. A., Mozafar, A. and Schmidhalter, V. 2005. Quantification of water uptake by arbuscular mycorrhizal hyphae and its significance for leaf growth water relations and gas exchange of barley subjected to drought stress. Plant Biology Stuttgart7 (6): 706-712.
  43. King, J., Gay, A. Sylvester-Bradley, R. Bingham, I. Foulkes, J. Gregory, P. and Robinson, D. 2003. Modeling cereal root systems for water and nitrogen capture: Towards an economic optimum. Annals of Botany 91: 383–390.
  44. Krishnamurthy,  L.  and Serraj, R. 2003. Root and shoot growth dynamics of some chickpea genotypes under two moisture levels. International Chickpea and Pigeonpea Newsletters 10: 24-28.
  45. Lucy, M., Reed, E. and Glick, B.R.2004. Applications of free living plant growth-promoting rhizobacteria.  Antonie van Leewenhoek 86: 1-25.
  46. Mahanta, D., Rai, R.K. Mishra, S.D. Raja, A. Purakayastha, T.J. and Varghese, E. 2014. Influence of phosphorus and biofertilizers on soybean and wheat root growth and properties. Field Crops Research 166: 1–9.
  47. Manoharan, P., Pandi, M., Shanmugaiah, V., Gomathinayagam, S. and Balasubramanian, N.2008. Effect of vesicular arbuscular mycorrhizal fungus on the physiology and biochemical changes of five different tree seedlings grown under nursery conditions. African journal of biotechnology 7 (19): 3431-3436.
  48. Manske, G.G.B., Luttger, A.B. Behl, R.K. and Vlek, P.L.G. 1995. Nutrient efficiency based on VA mycorrhiza (VAM) and total root length of wheat cultivars grown in India. Journal of Applied Botany 69: 108-110.
  49. Michele, A., Douglas, T and Frank, A. 2009. The effects of clipping and soil moisture on leaf and root morphology and root respiration in two temperate and two tropical grasses. Plant Ecology 200: 205-215.
  50. Musters, P.A.D. and Bouten, W. 2000. A method for identifying optimum strategies of measuring soil water contents for calibrating a root mater uptake model. Journal of Hydrology 227: 273-286.
  51. Pardo, A., Amato, M. and Chiaranda, F.Q. 2000. Relationships between soil structure, root distribution and water uptake of chickpea (Cicer arietinum L.). Plant growth and water distribution. European Journal of Agronomy 13: 39-45.
  52. Paula, P. and Pausas, J.G. 2011.  Root traits explain different foraging strategies between resprouting life histories. Oecologia  165: 321–331
  53. Pedersen, A., Zhang, K. Thorup-Kristensen, K.  and Jensen, L.S. 2009. Modeling diverse root density dynamics and deep nitrogen uptake–A simple approach. University of Warwick institutional repository, http://dx.doi.org/10.1007/s11104-009-0028-8.pages: 29.
  54. Robert, M., Auge, R.M., Heather, D., Carl, F., Sams, E.A. and Ghazala, N.2008.  Hydraulic conductance and water potential gradients in squash leaves showing mycorrhiza-induced increases in stomatal conductance.  Mycorrhiza 18: 115–121.
  55. Robin, A.H.K.,  Uddin, M.J. Afrin, S. and Paul, P.R. 2014. Genotypic variations in root traits of wheat varieties at phytomer level. Journal of Bangladesh Agricultural Univiversity 12 (1): 45–54.
  56. Russo, A., Felici, C. Toffanin, A. Gِtz, M. Collados, C. and Barea, J.M. 2005. Effect of Azospirillum inoculants on arbuscular mycorrhiza establishment in wheat and maize plants. Journal of Biology and Fertility of Soils 41: 301–309.
  57. Serraj, R., Krishnamurty, L. Kashiwagi, J. Kumar, J.K. Chandra, S. and Crouch, J.H. 2004. Variation in root traits of chickpea (Cicer aretinum L.) grown under terminal drought. Field Crops Research 88: 115-127.
  58. Shaharoona, B., Arshad, M., Zahir, Z.A. and Khalid, A. 2006. Performance of Pseudomonas spp. containing ACC deaminase for improving growth and yield of maize (Zea mays L.) in the presence of nitrogenous fertilizer. Soil Biology and Biochemistry 38:  (9): 2971-2975.
  59. Shaharoona, B., Naveed, M., Arshad, M. and Zahir, Z.A. 2008. Ferttilizer-dependent efficiency of Pseudomonas for improving growth, yield and nutrient use efficiency of wheat (Triticum aestivum L.).  Microbial Biotechnology 79: 147-155.
  60. Sharma, A.K. 2002. Biofertilizers for sustainable agriculture. 1sd edition. Jodhpur: agrobios, Indian, 456p.
  61. Singh, G., Sekhon, H.S. and Kolar, J.S. 2005.  Pulses. Agrotech Publishing Academy. Udaipur, India, 329 pp.
  62. Smith, S.E. and Read, D.J. 1997. Mycorrhizal Symbiosis 2nd Edition. Academic Press. USA 803 pp.
  63. Song, H. 2005. Effects of vam on host plant in condition of drought stress and its mechanisms. Electronic Journal of Biology 1 (3): 44-48.
  64. Spence, C. and Bais, H. 2015. Role of plant growth regulators as chemical signals in plant-microbe interactions:  a double edged sword. Current Opinion Plant Biology 27:52–58
  65. Subramanian, K.S., Bharathi, C. and Jegan, A. 2008. Response of maize to mycorrhizal colonization at varying levels of zinc and phosphorus. Biology and Fertility of Soils 45: 133–144.
  66. Tilak, K.V.B.R., Ranganayaki, N., Pal, K.K., De, R., Saxena, A.K., Shekhar Nautiyal, C., Mittal, S., Tripathi, A.K. and Johri, B.N.2005. Diversity of plant growth and soil health supporting bacteria. Current Science 89: 136-150.
  67. Vessey, J.K. and Buss, T.J. 2002. Bacillus cereus UW85 inoculation effects on growth, nodulation, and Naccumulation in grain Iegumes. Controlled-environment studies. Canadian Journal of Plant Science 82: 282-290.
  68. Wu, Y. and He, D. 2011 Advances in root hairs in Gramineae and Triticum aestivum. African Journal of Agricultural Research. 6 (5): 1047-1050.
Journal of Sol Biology
Volume 6, Issue 2
March 2019
Pages 137-155

Files

Share

How to cite

Statistics