نوع مقاله : علمی پژوهشی - بقولات

نویسندگان

• اکبر علی وردی ¹
• سمیرا کرمی ²

¹ گروه زراعت و اصلاح نباتات دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا همدان

² گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

گوار با برخی از سویه‌های باکتری‌ برادی ‌ریزوبیوم رابطه همزیستی ضعیفی تشکیل می‌دهد. بنابراین، دست‌یابی به یک همزیستی قوی‌تر در گوار حائز اهمیت است. در گیاهان لگوم‌ که گوار شامل آنها نمی‌شود نشان داده شده است که همزیستی گیاهان لگوم با ریزوبیوم با کاربرد سیلیکات‌ها در خاک به واسطه جذب سیلیس بهبود می‌یابد و موجب بهبود عملکرد می‌شود. از آنجایی که تولید سیلیکات‌ها در صنعت پُرهزینه است، اخیراً، تمرکز مطالعات به توانایی باکتری‌های حل‌کننده سیلیکات‌ در خاک معطوف است. در برخی گیاهان زراعی، تلقیح خاک با باکتری حل‌کننده سیلیکات‌ها‌ موجب حل شدن سیلیکات‌های موجود در خاک شده و جذب بهتر سیلیس و حتی دیگر عناصر غذایی، را به دنبال داشته است. در پژوهش حاضر تاثیرپذیری همزیستی گیاه گوار با ریزوبیوم از کاربرد خاکی انواع سیلیکات‌ها (سدیم، پتاسیم، کلسیم و منیزیم) و تلقیح خاک با باکتری حل‌کننده سیلیکات‌ را مورد بررسی قرار گرفت. این پژوهش به صورت گلدانی در محوطه دانشگاه بوعلی سینا در 1401 به صورت فاکتوریل دو عاملی (2×5) بر پایه طرح کاملاً تصادفی با 10 تکرار انجام گرفت. عامل اول شامل نوع سیلیکات در پنج سطح شامل شاهد، سیلیکات سدیم، سیلیکات پتاسیم، سیلیکات کلسیم و سیلیکات منیزیم بود. سیلیکات‌ها به میزان 100 میلی‌گرم در هر کیلوگرم خاک بکار رفتند. عامل دوم شامل تلقیح خاک با مایه تجاری باکتری حل‌کننده سیلیکات در دو سطح صفر و 10 میلی‌لیتر در هر کیلوگرم خاک بود. شصت روز پس از کاشت، گیاهان نیمی از تکرارهای آزمایش برای اندازه‌گیری وزن خشک اندام هوایی و ریشه، تعداد و وزن خشک گره، محتوی نیتروژن اندام هوایی و ریشه و محتوی سیلیس اندام هوایی برداشت شدند. هنگامی که 80 درصد غلاف‌ها قهوه‌ای شدند، گیاهان نیمه دیگر از تکرارهای آزمایش برای اندازه‌گیری وزن 100 دانه، عملکرد دانه در بوته و محتوای صمغ دانه برداشت شدند. نتایج نشان داد که بجز محتوای صمغ بذر، سایر صفات تحت تاثیر اثر اصلی و متقابل بین عوامل مورد بررسی قرار گرفتند. تحت شرایط عدم کاربرد سیلیکات‌ها، وزن خشک ریشه و وزن 100 دانه گوار تحت تاثیر تلقیح خاک با باکتری حل‌کننده سیلیکات قرار نگرفت. تلقیح خاک با باکتری حل‌کننده سیلیکات تحت شرایط عدم کاربرد سیلیکات‌ها موجب افزایش تعداد گره (34 درصد)، وزن خشک گره (75 درصد)، وزن خشک اندام هوایی (42 درصد)، محتوای سیلیس (16 درصد)، محتوای نیتروژن اندام هوایی (15 درصد)، محتوای نیتروژن ریشه (41 درصد) و عملکرد دانه در بوته (25 درصد) شد. تحت شرایط عدم تلقیح خاک با باکتری حل کننده سیلیکات، کاربرد تمامی انواع سیلیکات‌ها به طور معنی‌دار و به میزان برابر از نظر آماری محتوای سیلیس اندام هوایی گوار را افزایش داد. همچنین، با کاربرد توام هر کدام از سیلیکات-ها و تلقیح خاک با باکتری حل کننده سیلیکات محتوای سیلیس اندام هوایی گوار به میزان بیشتری در مقایسه با کاربرد به تنهایی آنها افزایش پیدا کرد. بیشترین محتوی سیلیس (1/550 میلی‌گرم در کیلوگرم ماده خشک) در تیمار کاربرد سیلیکات پتاسیم توام با تلقیح خاک با باکتری حل کننده سیلیکات مشاهده شد. وجود اثر هم‌افزایی کاربرد سیلیکات‌ها‌ و باکتری حل‌کننده آنها بر ویژگی‌های مورد بررسی در گوار مشاهده شد که می‌توان باعث کاربرد موثرتر سیلیکات‌ها در مزارع گردد. اگرچه کاربرد سیلیکات‌ها‌ و باکتری حل‌کننده آنها بر محتوای صمغ بذر گوار تأثیری نداشت، ولی برآیند افزایش عملکرد دانه در بوته افزایش تولید صمغ در هر بوته است.

کلیدواژه‌ها

• گالاکتومانان
• همزیستی
• تثبیت زیستی نیتروژن

موضوعات

• A: بقولات

عنوان مقاله [English]

Effect of silicates and their dissolving bacteria on growth and yield of guar (Cyamopsis tetragonoloba (L.) Taub.)

نویسنده [English]

• Samira Karami ²

¹

² Department Plant Production and Genetics, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran

چکیده [English]

Introduction

Guar can form a symbiotic relationship with some strains of bradyrhizobium bacteria but in a weak way. Therefore, achieving a stronger symbiosis in the guar is important. Previous studies in some legumes, which do not include guar, show that the legume-bacterium symbiosis can be improved by applying silicates in the soil due to the uptake of silicon, which results in an improved yield. Since the production of silicates is expensive in the industry, recently, some studies focused on the ability of silicate-dissolving bacteria to dissolve silicates present or applied in the soil. Previous studies in some crops show that the soil inoculated with silicate-dissolving bacteria dissolves silicates present and used in the soil, resulting in an improved yield due to the better uptake of silicon and even other nutrients. The present study aimed to investigate the affectability of guar-bacterium symbiosis from soil application of various silicates (Na2SiO3, K2SiO3, Ca2SiO3, and Mg2SiO3) and soil inoculation with silicate-dissolving bacteria.



Materials and Methods

A pot experiment was performed on the campus of Bu-Ali Sina University in 2022 as a two-factor factorial (2×5) based on a completely randomized design with 10 replications. The first factor included the silicate type in five levels: control, Na2SiO3, K2SiO3, Ca2SiO3, and Mg2SiO3. Silicates were used at 100 mg/kg of soil. The second factor included soil inoculation with a commercial silicate-dissolving bacteria in two levels: 0 and 10 ml/kg of soil. Sixty days after planting, plants of half replications were harvested to measure shoot and root dry weight, nodule number and dry weight, shoot and root nitrogen content, and shoot silicon content. When 80% of the pods turned brown, plants of the other half replications were harvested to measure 100-seed weight, seed yield per plant, and seed gum content.



Results and Discussion

Based on our observations, guar seedlings grew faster in the pots treated with silicates. Except for seed gum content, other traits were affected by simple and interaction effects between factors. When silicates were not used, the root dry weight and 100-seed weight of guar were not affected by silicate-dissolving bacteria. While it increased the nodule number (34%), nodule dry weight (75%), shoot dry weight (42%), silicon content (16%), shoot nitrogen content (15%), root nitrogen content (41%), and seed yield per plant (25%). When the soil was not inoculated with silicate-dissolving bacteria, the application of all silicates significantly and equally increased silicon content in the guar’s shoot. Also, the co-combined application of silicates and silicate-dissolving bacteria resulted in greater silicon content in guar’s shoot. The highest silicon content (550.1 mg/kg of dry weight) was observed with K2SiO3 + silicate-dissolving bacteria.



Conclusion

The existence of a synergistic effect of the use of silicates and their dissolving bacteria on the investigated traits of guar was observed, which can cause more effective use of silicates in farms. Although the application of silicates and their dissolving bacteria did not affect the seed gum content, the result of increasing the seed yield per plant is the increase in gum production per plant.

کلیدواژه‌ها [English]

• Galactomannan
• symbiosis
• biological nitrogen fixation