Effects of Biological Fertilizers on Yield, growth Indices and Concentration of Macronutrients in Tomato under Cadmium Stress

Document Type : Research Paper

Authors

1 MSc. Student, University of Zanjan

2 Professor, niversity of Zanjan

10.22092/sbj.2014.128414

Abstract

Cadmium is a toxic and non essential element for plants and its high concentration in soil can reduce  yield quantity and quality of the agricultural crops. In order to evaluate the effects of biological fertilizers on yield, growth indices and  macro nutrients contents of  shoot and root of tomato under cadmium stress, a factorial experiment with completely randomized design was conducted. Factors investigated were levels of soil cadmium and the kinds of biological fertilizers used to inoculate tomato plant. Six levels of soil cadmium  0,5,10,20,40 and 80 mg Cd/kg soil and two combinations of biological fertilizers  plus the control (without fertilizer) comprised the experimental treatments.. First combination (M1) was Azotobacter bacteria+mycorrhizal fungi (VAM) +Azospirillum bacteria and the second combination (M2) included plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) + Azospirillum + mycorrhizal fungi (VAM). The results showed that application of biological fertilizers increased yield, growth indices and concentration of macronutrients(…) in root and aerial part of the tomato plant when compared with the control. The second combination of the biological fertilizer (M2) was more effective in this respect than the first one (M1). The yield and growth indices of tomato plant decreased as the levels of soil cadmium increased. I Inoculation of tomato plant with biological fertilizers decreased the harmful effect of cadmium.

Keywords

References

  1. اردکانی، م .1379 . بررسی کارایی کودهای بیولوژیک در زراعت پایدار گندم . رساله دکتری دانشگاه آزاد اسلامی. واحد علوم و تحقیقات. ص: 85-89.
  2. اردکانی، م. ر. ثانی، ب. نور محمدی، ق. خسروی، ه. و فرح بخش، ا. 1386. مقایسه کارایی تلقیح کودهای زیستی روی بازدهی تولید و عملکرد سویا. مجموعه مقالات دومین همایش ملی کشاورزی بوم شناختی ایران. 25-26مهرماه1386 – گرگان. ص: 3347-3334.
  3. حمیدی، آ. اصغرزاده، ا. چوکان، ر. دهقان شعار، م. قلاوند، ا. و ملکوتی، م.ج. 1389. تأثیر کاربرد باکتری­های افزاینده رشد گیاه (PGPR) بر تسهیم ماده خشک و برخی ویژگی­های رشد ذرت در شرایط گلخانه. مجله پژوهش­های علوم خاک وآب. 24 (1): 55-67.
  4. خرمدل، س.، کوچکی، ع.، نصیری محلاتی، م. و قربانی، ر. 1387. اثر کاربرد کودهای بیولوژیک بر شاخص­های رشدی سیاهدانه . مجله پژوهش­های زراعی ایران. 6 (2): 293-285.
  5. دیانی، ل . و ف . رئیسی. ۱۳۸۵. اثر سطوح مختلف کادمیم بر پویایی نیتروژن در یک خاک مرتعی. مجموعه مقالات همایش خاک، محیط زیست و توسعه پایدار. ص: ۱۱۱- 112.
  6. رحیمی، ل. علی اصغرزاده، ن. و اوستان، ش. 1390. اثر سویه های بومی ازتوباکتر کروکوکوم بر رشد، جذب نیتروژن و فسفر گیاه گندم درشرایط گلخانه­ای. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، سال پانزدهم، شماره پنجاه و هشتم. ص:159-171.
  7. سلطانی، ف. کاشی، ع. و بابالار، م. 1385. اثر محلول­های غذایی مختلف روی فاکتورهای رشد و درصد عناصر برگ دو رقم خیار گلخانه­ای در بستر پرلیت. مجله علوم کشاورزی ایران. 16 (9): ٣٨١‐٣٨٧.
  8. سپهوند، م.1386. کلش سوزی مزارع گندم و جو، تهدیدی جدی برای منابع خاک و محیط زیست، اولین همایش ملی حفاظت محیط زیست و توسعه پایدار روستایی. ص: 4-1.
  9. عقیقی شاهوردی کندی، م.توبه، ا. عباسی شاه مرسی، ف. و صنایعی،س.1389. تاثیر محرکهای رشد (PGPR) بر روی صفات مورفولوژیکی و اجزای عملکرد دو رقم گلرنگ .سومین سمینار بین المللی دانه­های روغنی و روغن­های خوراکی. تهران دیماه 1389 .ص: 196 .
  10. علی احیایی، م. و بهبهانی زاده، ع. ا. 1372. شرح روش­های تجزیه شیمیایی خاک، موسسه تحقیقات خاک و آب، 1(893).
  11. یعقوب زاده، ف. ارادتمند، د. و یوسفی راد، م. 1390. مقایسه دو گیاه آفتابگردان و ذرت در گیاه پالایی کادمیم از خاک. اولین کنگره ملی علوم و فناوریهای نوین کشاورزی دانشگاه زنجان،19الی21شهریور1390. ص: 1-4.
  12. Azcon, R. and El-Atrash, F. 1997. Influence of Arbuscular mycorrhizae and phosphorus fertilization on growth , nodulation and fixation (N15) in Medicago sativa at four salinity levels. Biology and Fertility of Soils, 24: 81-86.
  13. Baker, A. J. M., McGrath, S. P., Sidoli, C. M. D. and Reeves, R. D. 1994. The possibility of in situ heavy metal decontamination of polluted soils using crops of metal-accumulating plants. Resources, Conservation and Recycling. 11:41-49.
  14. Baldani, V. L. D. and Alvarez, M. A. B. 1987.Establishment inoculated Azospirillum in the rhizosphere and in roots of field grown wheat and sorghum. Plant Soil. 90: 35-45.
  15. Bashan, Y. and Holguin, G. 1997. Azospirillum-plant relationships: environmental and physiological advances microbial (1990-1996). Canadian Journal of Microbiology, 43: 103-121.
  16. Basu, M., Bhadoria, P. B. S. and Mahapatra, S. C. 2008.Growth, nitrogen fixation, yield and kernel quality of peanut in response to lime, organic and inorganic fertilizer levels. Bioresource Technology, 99: 4675-4683
  17. Bolan, N. S., Adriano, B. C. and Mani, P. A. 2003. Immobilization and phyto availibility of cadmium in variable charge soils. II. Effect of lime addition. Plant and Soil, 251: 187 - 198.
  18. Bun – Ya, M., Nishimura, M., Harashima, S. and Oshima, Y. 1991. The PHO 84 gene of saccharomyces cerevisiae encodes an inorganic phosphate transporter. Molecular and Cellular Biology, 11:3229 – 3238.
  19. Dennis, T. 2000. A report of the uptake of metal from fertilizer. J. Environ. Qual. 33:497-504.
  20. Dusek, L. 1995.The effect of cadmium on the activity of nitrifying populations in two different grassland soils. Plant Soil, 177: 45-53.
  21. Facchinelli, A., Sacchi, E. and Mallen, L. 2001. Multivariate statistical and GIS-based approach to identify heavy metal source in soils. Environmental pollution, 114: 313 - 324.
  22. Fu, J., Zhou, Q., Liu, J., Liu, W., Wang, Th., Zhang, Q. and Jiang, G. 2008. High levels of heavy metals in rice (Oryza sativa L.) from a typical E-waste recycling in south east China and its potential risk to human health, Chemosphere, 71: 1269-1275
  23. Glick, B. R., Penrose, D. M. and Li, J. A. 2002. Model for the lowering of plant ethylene concentrations by plant growth promoting bacteria. Journal of Theoretical Biology, 190: 63–68.
  24. Govindarajulu, M., Pfeffer, P., Jin, H., Abubacker, J., Douds, D. D., Allen, J. W., Bucking, H., Lammers, P. J. and Shachar – hil, Y. 2005. Nitrogen transfer in the arbuscular mycorrhizal symbiosis. Nature, 435: 819 – 823.
  25. Haghiri, F., 1974. Cadmium uptake by plants. Journal of Environmental Quality. 2: 93-96.
  26. Hamurcu, M., ozcan, M. M., Dursun, N. and Gezgin, S. 2010.Mineral and heavy metal levels some of fruit group at the roadside, Food and Chemical Toxiclogy, 48: 1767 - 1770.
  27. Hedge, D. M. 1988. Effect of irrigation and nitrogen fertilization on yield, quality, nutrient uptake and water use of onion (Allium cepa L.). Singapore Journal of Primary Industries, 16: 111-123.
  28. Karlidag, H., Esitken, A., Metin, T. and Fikrettin, S. 2007. Effects of root inoculation of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) on yield, growth and nutrient element contents of leaves of apple. Scientia Horticulturae, 114: 16–20
  29. Liu, A., Harnel, C., Hamilton, R.I., Ma, B. L. and Smith, D. L. 2000. Acquisition of Cu, Zn, Mn and Fe by mycorrhizal maize (Zea mays L.) grown in soil at different P and micronutrient levels, Mycorrhiza. 9(6): 331-336
  30. Marschner, H. and Dell, B. 1994. Nutrient uptake in mycorrhizai symbiosis. Plant and Soil, 159:89–102.
  31. McLaughlin, M. J., Parker, D. R. and Clarke, J. M. 1999. Metals and micronutrients. Food Safety Field Crops Research. 60: 143-163.
  32. Mirsal, I. A. 2008.Soil Pollution. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. Germany: 115 - 172.
  33. Premsekhar, M. and Rajashree, V. 2009. Influence of bio-fertilizers on the growth characters, yield attributes, yield and quality of tomato. American-Eurasian Journal of Sustainable Agriculture, 3(1): 68-70.
  34. Rajkumar, M. and H. Freitas. 2008. Effects of inoculation of plant-growth promoting bacteria on Ni uptake by Indian mustard. Bioresource Technology, 99: 3491–3498.
  35. Sakia, S. P., Jain, V., Khetarpal, S. and Aravid, S. 2007. Dinitrogen fixation activity of Azospirillum brasilence in maize (zea mays). Current Science, 93(9): 188-195.
  36. Sanhita-Gupta, D., Dilp, K., Arora, K. D. and Srivastava, K. 1995. Growth promotion of tomato plants by rhizobacteria and imposition of energy stress on rhizoctonia solani. Soil Biology Biochemistry, 27:1051-1058.
  37. Siddiqui, Z. A. 2004. Effects of plant growth promoting bacteria and composed organic fertilizers on the reproduction of meloidogyne incognita and tomato growth. Bioresources Technology, 95: 223-227.
  38. Siqueria, J.O., Pereira, M. A. M., Simao, J. B. P. and Moreira, F. M. S.1999. Effect of formononetin on mycorrhiza colonization and growth corn in soil with excess of heavy metals. Revista Brasilierade Fisiologia Vegetal.23(3):561-567.
  39. Sun, Y., Zhou, Q., Xie, X. and Liu, R. 2010. Spatial, sources and risk assessment of heavy metal contamination of urban soils in typical regions of Shenyang, China. Journal of Hazardous Materials, 174: 455 - 462.
  40. Zahir, A. Z., Asghar, H. N. Akhtar, M. J. Arshad, M. 2005. Precursor ( L-tryptophan)- Inoculum (Azotobacter) Interaction for Improving Yield and nitrogen uptake of maize. Journal of plant nutrition, 28 (5): 805-817.
  41. Zhang, F. C., Hamel Kianmehr., H. and Smith, D. L. 1995. Root zone temperature and soybean (Glycin max L.) vesicular arbuscular mycorrhizae development and interactions with the nitrogen fixing symbiosis. Environmental and Experimental Botany, 35: 287 – 298.
  42. Zhang, Q. and Jiang, G. 2008.High levels of heavy metals in rice (Oryza sativa L.) from a typical E-waste recycling in southeast China and its potential risk to human health, Chemosphere, 71: 1269-1275.
  43. Y. G., Christie, P. and Laidlaw, A. S. 2001.Uptake of Zn by arbuscular mycorrhizal white clover from Zn-contaminated soil.Chemosphere , 42: 193- 199.
Journal of Sol Biology
Volume 1, Issue 2
February 2014
Pages 145-157

Files

Share

How to cite

Statistics