تأثیر تلفیقی کمپوست، بیوچار و تلقیح زیستی بر فعالیت آنزیمی و برخی شاخص‌های میکروبی خاک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد دانشگاه ارومیه

2 دانشگاه ارومیه

3 استادیار دانشگاه شهید چمران اهواز

4 استادیار دانشگاه ارومیه

چکیده

کاربرد بیوچار و کمپوست به همراه تلقیح زیستی می­تواند سبب بهبود خصوصیات میکروبیولوژیکی در خاک گردد. به منظور بررسی تأثیر تلفیقی کاربرد بیوچار، کمپوست بقایای هرس درختان سیب و تلقیح زیستی بر برخی شاخص­های میکروبیولوژیکی خاک، آزمایشی گلدانی بصورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با دو فاکتور منابع آلی (شاهد (بدون منابع آلی)، بیوچار و کمپوست) و تلقیح زیستی (شاهد (بدون تلقیح زیستی)، باکتری­های محرک رشد (Pseudomonace fluorescens, Pseudomonace putida, Pseudomonace aeruginose)، قارچ میکوریز آربوسکولار (Glomus versiform, Glomus fasciculatum ,Glomus intraradices) و قارچ اندوفیت Priformosphora indica))) با سه تکرار در شرایط گلخانه­ای انجام گرفت. در پایان دوره رشد گیاه ذرت (65 روز)، خصوصیاتی از جمله تنفس پایه (BR[1])، تنفس ناشی از سوبسترا (SIR[2])، کربن زیست توده میکروبی (MBC[3])، شاخص قابلیت دسترسی به کربن (CAI[4])، آنزیم­های فسفاتاز و اوره­آز در خاک اندازه­گیری شدند‌. نتایج نشان داد که افزودن منابع آلی و تلقیح زیستی به خاک باعث افزایش معنی­دار شاخص­های بیولوژیکی نسبت به تیمارهای فاقد مواد آلی و تلقیح زیستی شدند. بیشترین میزان تنفس پایه، تنفس ناشی از سوبسترا و شاخص­های CAI در تیمار کمپوست-باکتری محرک رشد مشاهده شد که به ترتیب 2/76، 3/33 و 4/77 درصد نسبت به تیمار شاهد (فاقد منابع آلی و تلقیح زیستی) افزایش یافتند. افزودن کمپوست و بیوچار سبب افزایش معنی­داری در میزان کربن زیست توده میکروبی و فعالیت آنزیم­های اوره­آز نسبت به تیمار شاهد (فاقد منابع آلی) گردیدند. کاربرد همزمان تیمارهای آلی و زیستی نیز سبب افزایش فعالیت آنزیم­های فسفاتاز قلیایی و اسیدی نسبت به تیمار شاهد گردید. به طور کلی کاربرد مواد آلی و تلقیح زیستی باعث بهبود خواص بیولوژیکی خاک گردید.
 
[1]. Bacterial respiration
[2]. Substrate-induced respiration
[3]. Microbial biomass carbon
[4]. Carbon availability index

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The effect of compost, biochar and bio-inoculant on enzymatic activity and some soil microbial indices

نویسندگان [English]

  • MirHassan Rasouli-Sadaghiani 1
  • Negar Rezaee Danesh 2
  • Neda Moradi 3
  • Mohsen Barin 4
1 Professor, Urmia University
2 Urmia university
3 Assistant professor, Shahid Chamran University of Ahvaz
4 Assistant professor, Urmia University
چکیده [English]

Application of biochar and compost with bio-inoculants can improve the microbiological properties of the soil. In order to investigate the effect of apple pruning wastes biochar, compost application and bio-inoculants on some biological properties of soil, a pot experiment was performed as a factorial in a completely randomized design with 2 factors: (1) organic resources (control (without organic resources), biochar and compost) and (2) bio-inoculants (control (without bio-inoculants), plant growth-promoting bacteria (Pseudomonace fluorescens, Stenotrophomonas putida, Pseudomonace aeruginose), arbuscular mycorrhizal fungus (Glomus versiform, Glomus fasciculatum ,Glomus intraradices) and endophytic fungus (Priformosphora indica) under greenhouse conditions with three replications. At the end of the corn growth period (65 days), some microbiological properties such as bacterial respiration (BR), substrate-induced respiration (SIR), microbial biomass carbon (MBC), microbial population, carbon availability index (CAI), phosphatase and urease enzymes activity were measured in soil. The results showed that the addition of organic resources and microbial inoculation to the soil caused a significant increase in biological parameters compared to treatments without organic matter and microbial inoculation. The highest levels of BR, SIR, CAI and microbial population were observed in compost- plant growth-promoting bacteria treatments, which increased by 76.2, 33.3, 77.4 and 85.8%, respectively, compared to the control treatment (without organic matter and bio-inoculants). Addition of compost and biochar significantly increased the MBC and the urease activity compared to the control treatment (no organic resources). Simultaneous application of organic and biological treatments also increased the activity of acid and alkaline phosphatase compared to the control treatment. Generally, the application of organic matter and microbial inoculation improves the soil biological properties.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fungus
  • Microbial biomass carbon
  • Organic matter
  • plant growth-promoting bacteria

مراجع

  1. احمدپور، س.ر.، بهمنیار، م.ع.، سالک گیلانی س. و فرقانی، ا. 1390. ارزیابی میزان فعالیت آنزیم های اوره آز و فسفاتاز قلیایی و تغییر بعضی خصوصیات شیمیایی در خاک تیمار شده با کمپوست و ورمی کمپوست تحت کشت ذرت. پژوهش­های خاک (علوم خاک و آب). جلد 25. صفحات 113 تا 123.
  2. زلقی، ر.، لیموچی، س. و قزلباش، غ.ر. 1398. مطالعه تجزیه باگاس نیشکر توسط قارچ فانروکیت کریزسپوریوم و تأثیر آن بر برخی ویژگی­های خاک. جمعیت علمی فن­آوری نیشکر ایران. دوره 45. صفحات 45 تا 51.
  3. طلوعی­داراب، ع. (1395). فعالیت آنزیم­های اوره­آز و فسفاتازهای اسیدی و قلیایی در خاک و بیوچار در کشت گلدانی ذرت تحت تنش کم آبی. پایان نامه کارشناسی ارشد دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، 87 صفحه.
  4. مرادی، ن.، رسولی صدقیانی، م.ح. و سپهر، ا. 1398. تاثیر بیوچارهای تولید شده از بقایای گیاهی (هرس درختان و کاه و کلش) بر برخی شاخص­های میکروبیولوژیکی در خاکهای آهکی. تحقیقات آب و خاک ایران. دوره 50. شماره 6. صفحات 1381تا 1394.
  5. واحدی، ر.، رسولی صدقیانی، م.ح. و برین، م. 1398. ارزیابی خصوصیات کیفی خاک آهکی تیمار شده با بیوچار و کمپوست در حضور باکتریهای محرک رشد گیاه. تحقیقات آب و خاک ایران. جلد 50. صفحات 259 تا 272.
  6. Alam, S., Khalil, S., Ayub, N. and Rashid, M. 2002. In vitro solubilization of inorganic phosphate by phosphate solubilizing microorganism (PSM) from maize rhizosphere. International Journal of Agricultural and Biological Engineering 4:454-458.
  7. Alef, K. and Nannipieri, P. 1995. Methods in Applied Soil Microbiology and Biochemistry. Academic Press, London.
  8. Anderson, J.P.E. 1982. Soil Respiration. p. 831-872. In: Page, A.L. et al. (eds) Methods of Soil Analysis. Part 2. 2nd ed. American Society of Agronomy, U.S.A.
  9. Cantrell, K.B., Hunt, P.G., Uchimiya, M., Novak, J.M. and Ro, K.S. 2012. Impact of pyrolysis temperature and manure source on physicochemical characteristics of biochar. Bioresource technology 107:419-428.
  10. Chen, Y.P., Rekha, P.D., Arunshen, A.B., Lai, W.A. and Young, C.C. 2006. Phosphate solubilizing bacteria from subtropical soil and their tricalcium phosphate solubilizing abilities. Applied Soil Ecology 34:33-41.
  11. Cheng, W., Coleman, D.C., Carroll C.R. and Hoffman, C.A. 1993. In situ measurements of root respiration and soluble carbon concentrations in the rhizosphere. Soil Biology & Biochemistry 25:1189-1196.
  12. El-Naggar, A., Lee, S.S., Rinklebe, J., Farooq, M., Song, H., Sarmah, A.K., immerman, A.R., Ahmad, M., Shaheen S.M. and Ok, Y.S. 2019. Biochar application to low fertility soils: a review of current status, and future prospects. Geoderma 337:536-554.
  13. Fierer, N. Schimel, J.P. and Holden, P.A. 2003. Variations in microbial community composition
    through two soil depth profiles. Soil Biology and Biochemistry 35:167–176.
  14. Herrick, J.E. 2000. Soil quality: an indicator of sustainable land management. Applied Soil Ecology 15:75-83.
  15. Islam, K.R. and Weil, R.R. 2000. Soil quality indicator properties in mid-Atlantic soils as influenced by conservation management. Journal of Soil and Water Conservation 55: 69-78.
  16. Jenkinson, D.S. and Ladd, J.N. 1981. Microbial biomass in soil: measurement and turnover. p. 415-417. In: Powl, E.A. and Ladd, J.N. (eds.) Soil biochemistry. Dekker, New York.
  17. Karhu, K., Tuomas, M.و Irina, B. and Kristiina, R. 2011. Biochar addition to agricultural soil increased CH4 uptake and water holding capacity–Results from a short–term pilot field study. Agriculture, Ecosystems & Environment 140:309–313.
  18. Lehmann, J. and Joseph, S. 2009. Biochar for environmental management, Earthscan publishing, London.
  19. Liu, X. Zheng, J. Zhang, D. Cheng, K. Zhou, H. Zhang, A. Li, L. Joseph, S. Smith, P. Crowley, D. Kuzyakov, Y. and Pan, G. 2016. Biochar has no effect on soil respiration across Chinese agricultural soils. Science of the Total Environment 554:259–265.
  20. Luo, Y., Durenkamp, M., De Nobili, M., Lin, Q., Devonshire, B.J. and Brookes, P.C. 2013. Microbial biomass growth, following incorporation of biochars produced at 350°C or 700°C, in a silty-clay loam soil of high and low pH. Soil Biology and Biochemistry 57:513-523.
  21. Mahajan, N.C., Mrunalini, K., Krishna Prasad, K.S., Naresh, R.K. and Sirisha, L. 2019. Soil Quality Indicators, Building Soil Organic Matter and Microbial Derived Inputs to Soil Organic Matter under Conservation Agriculture Ecosystem: A Review. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences 8(2):1859-1879.
  22. Marinari, S., Masciandaro, G., Cecanti, B. and Grego, S. 2000. Influnce of organic and mineral fertilisers on soil biological and physical properties. Bioresource Technology 72: 9–17.
  23. Mishra, R.R. 2007. Soil Microbiology, Published by CBS Publishers & Distributors Pvt. Ltd, 2000.
  24. Murphy, B. 2015. Key soil functional properties affected by soil organic matter - evidence from published literature. IOP Conference Series Earth and Environmental Science 25:012008.
  25. Rutigliano, F.A., Romano, M., Marzaioli, R., Baglivo, I., Baronti, S., Miglietta, F. and Castaldi, S. 2014. Effect of biochar addition on soil microbial community in a wheat crop. European Journal of Soil Biology 60: 9-15.
  26. Scotti, R., Bonanomi, G., Scelza, R., Zoina, A. and Rao, M.A. 2015. Organic amendments as sustainable tool to recovery fertility in intensive agricultural systems. Journal of Soil Science and Plant Nutrition 15:333–352.
  27. Singh, B., Camps-Arbestain, M. and Lehmann, J. 2017. Biochar: A Guide to Analytical Methods. Csiro Publishing. 320p.
  28. Singh, Y., Singh, B., Ladha, J.K., Khind, C.S., Gupta, R.K., Meelu, O.P. and Pasuquin, E. 2004. Long-term effects of organic inputs on yield and soil fertility in the rice-wheat. Soil Science Society of American Journal 68:84665853.
  29. Sparks, D.L. Page, A.L. Helmke, P.A. Loeppert, R.H. Soltanpour, P.N. Tabatabai, M.A. Johnston, C.T. and Sumner, M.E. 1996. Methods of soil analysis Part 3- Chemical methods. Soil Science Society of America Book Ser. 5, Madison, Wiscons in, USA, p. 1390.
  30. Tabatabai, M. 1982. Soil enzymes1. Methods of Soil Analysis. Part 2. PP. 903-947, Chemical and Microbiological Properties, Madison.
  31. Tabatabai, M.A. and Bremner, J.M. 1969. Use of pnitrophenyl phosphate for assay of soil phosphatase activity. Soil Biology and Biochemestry 1:301-307.
  32. Trupiano, D., Cocozza, C., Baronti, S., Amendola, C., Vaccari, F.P., Lustrato, G., Di Lonardo, S, Fantasma, F., Tognetti, R. and Scippa, G.S. 2017. The effects of biochar and its combination with compost on lettuce (Lactuca sativa) growth, soil properties, and soil microbial activity and abundance. International Journal of Agronomy 2017:3158207. https://doi. org/10.1155/2017/3158207
  33. Van Loon, L.C. 2007. Plant responses to plant growth-promoting rhizobacteria. European Journal of Plant Pathology 119:243–254.
  34. Varma, A., Bakshi, M. Lou, B. Hartmann, A. and Oelmueller, R. 2012. Piriformospora indica: A novel plant growth-promoting mycorrhizal fungus. Journal of Agricultural Research 1: 117-131.
  35. Vining, A. M. 2002. Bench scale compost reactors system and self-heading capabilities, MS, C. Thesis, Dept of civil and Enviromental Engineering, Texas A and M university. USA.
  36. Yu, H., Zou, W., Chen, J., Chen, H., Yu, Z., Huang, J., Tang, H., Wei, X. and Gao, B. 2019. Biochar amendment improves crop production in problem soils: A review. Journal of Environmental Management 232:8-21.
  37. Zaman, M. Matsushima, M. Chang, S. Inubushi, K. Nguyen, L. Goto, S. Kanek, O.F. and Yoneyama, T. 2004. Nitrogen mineralization, N2O production and soil microbiological prosperities as affected by long-term application of sewage sludge composts. Biology and Fertility of Soils 40:101-109.
  38. Zhao, R., Coles, N. and Wu, J. 2015. Carbon mineralization following additions of fresh and aged biochar to an infertile soil. Catena 125:183–
زیست شناسی خاک
دوره 9، شماره 2
آبان 1400
صفحه 141-154

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار