كاربرد و استفاده از كودهاي فسفره بيولوژيك و ميكرو ارگانيسمهاي حل كننده فسفات در كشاورزي پايدار(قسمت دوم)

در پست های قبلی در مورد كاربرد و استفاده از كودهاي فسفره بيولوژيك و ميكرو ارگانيسمهاي حل كننده فسفات در كشاورزي پايدار مقاله ای را ارائه دادیم در این پست به ادامه آن می پردازیم:

مكانيسم هاي گياهي در ارتباط با افزايش انحلال تركيب نامحلول فسفر
-1 تغيير ph ریزسفر
در ريزوسفر گونه هاي گياهي كارا از نظر فسفر، افزايش و يا كاهش مشاهده ph شده است . اين تغييرات به حضور تركيبات متفاوت نامحلول فسفر درخاك ،ارتباط داده شده است. انحلال فسفاتهاي كلسيم با كاهش phو انحلال فسفاتهاي آهن و آلومينيوم با افزايش ph، افزایش مي يابد. مكانيسم هاي گياهي در برابر pH مصرف كودهاي نيتروژني، تغيير phريزوسفر مي باشد . كودهاي آمونیومی باعث افزایش ph ریزوسفر می گردندتغییر ph ریزسفر در اثر ترشح اسيد هاي آلي هم مي تواند صورت بگيرد( 4).
2- افزايش ترشح اسيد هاي آلي
ترشح اسيد سيتريك در ريشه هاي غير ميكوريزي گياهان، تحت شرايط كمبود فسفر مشاهده شده است. با انتقال ژن توليد كننده اسيد هاي آلي به گياهان غير كارا از نظر ترشح اسيد، مي توان انحلال تركيبات نامحلول را افزايش داد. محققين با انتقال ژ ن سنتز كننده سيترات ازباكتري سودوموناس ائروجينوزا به داخل ريشه هاي تنباكو مشاهده كردند كه ريشه هاي گياه اسيد سيتريك ترشح مي كنند . ريشه هاي بعضي از گياهان (ذرت و كلزا ) انواع متفاوتي از قندها را به ريزوسفرترشح مي كنند . اين قندها توسط باكتريهاي ريزوسفري مصرف و به اسيد هاي آلي تبديل مي شوند . بنابراين دراثر اين ترشح، تغيير جمعيت ميكروبي و به دنبال آن افزايش تبديل قند به اسيد و افزايش انحلال تركيبات نامحلول فسفر اتفاق مي افتد( 4و 5 ).
-3 افزايش ترشح فسفاتازهاي برون سلولي
ترشح فسفاتازهاي اسيدي از ديواره سلولي ريشه هاي گياهي مي تواند در انحلال تركيبات آلي فسفر نقش داشته باشد . ترشح فسفاتاز از16 گونه گياهي تحت شرايط كمبود فسفر، باعث تبديل فسفر آلي به معدني شده است . ترشح RNAase نيز در پاسخ به كمبود فسفر گزارش شده است( 5 )
-4 وجود نقاط فعال در ديواره سلولي
در ديواره سلولي اپيدرم ريشه گياه بادام زميني مكانيسمي شناسايي شده است كه سبب انحلال فسفاتهاي Fe , AL نامحلول مي شود. ايوا و تاني( 1997 ) انحلال را به وجود نقاط فعال در ديواره سلولي اپيدرم نسبت داده اند . با اين وجود، هنوز به طور دقيق مشخص نيست كه اين واكنش در اثر چه چيزي است كه مي تواند فسفر را رها سازد( 1)

جداسازي
PSM ها ازخاكهاي ريزوسفري و غير ريزوسفري و محيطهاي ديگري مثل بقاياي سنگهاي فسفاته و محيطهاي آبي مثل درياها و … جد ا مي شوند. PSMها از نظر كارايي در حل فسفاتهاي محلول متفاوت هستند. جداسازي اوليه حل كننده هاي فسفات با استفاده از محيط سوسپانسيون شده با فسفاتهاي نامحلول مثل تري كلسيم فسفات انجام مي شود . به وجود آمدن منطقه روشن اطراف كلوني ارگانيسم ها نشان دهنده وجود ميكرو ارگانيسم هاي حل كننده فسفات است . گزارش شده كه گنجايش باكتريهاي جداساز ي شده درحل كردن فسفات بستگي به منطقه اوليه كلوني آنها دارد( 1).
ميكروارگانيسم هاي حل كننده فسفات
ميكرو ارگانيسم هاي حل كننده فسفات به گروهي از ميكرو ارگانيسم ها اطلاق مي شود كه به عنوان اجزاء مكمل چرخه فسفر ، قادرند از طريق مكانيسمهاي مختلف فسفر ر ا از منابع نامحلول آزاد كنند . اين ميكرو ارگانيسمها در همه محيطها وجود دارند ولي تعداد و ميزان فعاليتشان در شرايط مختلف متفاوت است( 2)
انواع :
بر اساس گزارشات قارچها، باكتريها، اكتينومايست ها، سيانوباكترها و مخمرها پتانسيل انحلال فسفات نامحلول خاك را دارند.قارچهاي حل كننده فسفات شامل جنس هايي از پني سيليوم ، فوزاريوم، اسكلروتيوم و آسپرژيلوس و قارچهاي وزيكولار –
آربوسكولار ميكوريز(VAM) هستند كه به طور عمومي جنس هاي پني سيليوم و آسپرژيلوس توانايي بيشتري در انحلال فسفات مي باشند . در اكثرگزارشات قارچها نسبت به بقيه ميكرو ارگانيسمها قابليت حل كنندگي بيشتري داشته اند. باكتريهاي حل كننده فسفات شامل جنس هاي سودوموناس، باسيلوس، ريزوبيوم، آگروباكتريوم، آئرو باكتر، ميكروكوكوس و …مي باشند كه جمعيت آنها به طور قابل توجهي درخاك ريزوسفري بيشتر است. توانايي باكتري ها در حل فسفات به زيستگاهي كه از آن منشا گرفته اند بستگي دارد به طوريكه باكتريهاي منشاء گرفته از بافت دروني ريشه ( ريزوسفر دروني ) در سطح ريشه ( ريزوپلان ) داراي توا ن بالا، باكتريهاي ريزو سفري داراي توان متوسط و باكتريهاي غير ريزوسفري كمترين قابليت در انحلال فسفاتهاي نامحلول معدني و آلي را دارند( 5).
عكس العمل گياهان مختلف به تلقيح
در 25 درصد از آزمايشات تلقيح افزايش عملكرد گياه بين 5-10 در صد بود. عوامل مختلفي از قبيل منابع CوN، مقدار سنگهاي فسفاته و غلظت آنها، دما، ،PH ، اندازه ذرات سنگ فسفاته، تهويه، دوره انكوباسيون و... روي بازده و كارآيي حل كننده هاي فسفات نقش دارند . عكس العمل گياهان مختلف به فسفوباكترين در خاكهاي با درصد مواد آلي بالا و فسفر قابل استفاده پايين مي باشد.
آزمايشات نشان داده كه در نتيجه تلقيح بقولات و غلات باP.bilaji افزايش جذب فسفر در بقولات % 15-34 بود. همچنین تحقيقات نشان داد تيمارهاي PSM نسبت به نبودن آن در بادام زميني مربوط به گر ه سازي، جذب فسفر، عملكرد غلاف و روغن بود و حل كننده هاي فسفات باعث كاهش % 75 در مصرف كودهاي فسفاته شدند( 5).
معرفي انواع مايه تلقيح هاي فسفاته در دنيا و ايران
اگر چه صدها حل كننده فسفر شناخته شده اند ولي دو تا از آنها به نامهاي Phosphobacterinکه اولين كود بيولوژيك فسفاته بود و از باكتري Bacillus megatherium.var و همچنينProvide phosphaticum كه از قارچ Penicillium bilaji گرفته شده به فرمهاي تجارتي عرضه شده اند . همچنين از باکتریهای Bacillusو P.striataوpolymyxa و قارچهايي مثل Aspergillus awamori برای تهيه مايه تلقيح هاي بر پايه ناقل استفاده مي شوند كه اين آماده سازي به كشت ميكروبهايIARI معروف مي باشد كه امروزه در حال توليد و براي كشاورزي قابل استفاده مي باشد.
دركشورمان نيز در چند سال گذشته پژوهشهاي انجام شده در قالب يك طرح ملي كه در محل جهاد دانشگاهي تهران به اجرا رسيده ، تيم تحقيقاتي مركز تحقيقات مهندسي ژنتيك به سرپرستي دكتر ملبوبي موفق به جداسازي 22 نوعPSB از خاكهاي مزارع، معادن، سنگ فسفات و غيره گرديد كه افزايش عملكرد در 4 آزمايش مزرعه اي از 28 تا 53 درصد نسبت به تيمار بدون كود باكتريايي بسيار چشمگير بوده است . اين در حالي است كه تيمار كود شيميايي در همان آزمايشها تنها 15-10 در صد افزایش محصول را باعث شده است . خلاصه تحقيقات اين گروه موفق به معرفي كود زيستي فسفاته اي به نام بارور 2 شده است كه اين كود حاوي دو نوع باكتري حل كننده فسفاتPSB مي باشند كه قادرند مقدار زيادي اسيد هاي آلي و آنزيم هاي فسفاتاز را ترشح كنند كه به اين صورت فسفات را از تركيبات آلي و معدني جدا مي كنند( 3).
نتيجه گيري
مديريت حاصلخيزي خاك به وسيله كودهاي بيولوژيك از اجزاي اساسي سيستم كشاورزي پايدار به شمار مي رود. فرضيه كشاورزي پايدار، اشاره به حفظ توليد گياه زراعي در سطح قابل قبول براي تامين نيازهاي افزايش جمعيت بدون صدمه و آسيب زيانبار به محيط زيست و منابع طبيعي دار د. بنابراين تلفيقي از روشهاي را يج و متداول در سيستم هاي امروزه مفيد مي باشد . براي رسيدن به خود كفايي در توليد محصولات كشاورزي لازم است ميزان عملكرد در واحد سطح بيشتر از ميزان فعلي افزايش يابد . مصرف صحيح كودهاي شيميايي ، حيواني ، كود سبز و غيره مهمترين راه حفظ اصلاح و حاصلخيزي خاك در سيستمهاي كشاورزي مي باشد . با توجه به اينكه فسفر مشابه نيتروژن از عناصر اصلي و ضروري رشد و نموگياه به حساب مي آيد ولي بازده استفاده از كودهاي فسفره با توجه به تثبيت آنها درخاك بسيار پايين و در حدود 15-20% مي باشند . بنابراين استفاده از ميكروارگانيسم هاي حل كننده فسفات در محيط ريزوسفر مي تواند نقش مهمي ر ا در قابل استفاده كردن فسفر موجود در خاك و كودها داشته باشد . فسفري كه درخاك تثبيت شده است مي تواند به وسيله فعاليت ميكروارگانيسم هاي خاك به صورت فرمهاي با قابليت جذب آسانتر براي گياهان در آيد . شرط استفاده از اين نيروي ميكروارگانيسم ها، استفاده از آنها به صورت فرم هاي تجارتي مايه تلقيحي مي باشد كه بايستي مطالعاتي در زمينه مسا ئل و مشكلات زراعي، بيولوژيكي و تجارتي آنها انجام گيرد . مايه تلقيح بايستي فرموله و بسته بندي شده باشند و همچنين پايدار ، موثر و استفاده آسان داشته باشند و با قيمت مناسبي در دسترس كشاورزان قرار گيرند. همچنين كشاورزان بايستي از نزديك شاهد افزايش عملكرد و همچنين منافع اقتصادي مايه تلقيح باشند. در ايران روي مايه تلقيح باكتريهاي حل كننده فسفات(PSB ) مطالعات زيادي انجام گرفته كه نتيجه آن توليد كود فسفاته بيولوژيك بارور 2 مي باشد كه در مكانهاي مختلف كشورمان باعث افزايش عملكرد در محصولاتي از قبيل گندم ، پنبه، سيب زميني و چغندر قند شده است.
اسفنديار فاتح 1، محمد رضا چايي چي 2، ناصر مچنون حسيني 3و محمد علي ملبوبي 4
-1 دانشجوي دكتري زراعت دانشكده كشاورزي دانشگاه تهران
-2،3 استاديار دانشكده كشاورزي دانشگاه تهران
-4 رييس مركز تحقيقات مهندسي ژنتيك
منابع:
-1 زارعي، م . 1382 . بررسي اثرات متقابل سويه هاي ريزوبيومي حل كننده هاي فسفات و قارچهاي ميكوريزي وزيكولار
آربوسكولار روي گياه عدس. پايان نامه كارشناسي ارشددانشكده كشاورزي دانشگاه تهران.
-2 صالح راستين، ن . 1380 .كودهاي بيولوژيك و نقش آنها در راستاي نيل به كشاورزي پايدا ر . ضرورت تو ليد صنعتي كودهاي
بيولوژيك در كشور(مجموعه مقالات).
-3 مدني، ح .، م . ع. ملبوبي و د . حسن آبادي . 1382 . تاثير كود زيستي بارو ر2 بر عملكرد و ساير خصوصيات زراعي سيب
زميني( رقم آگريا ) . سومين همايش ملي توسعه كاربرد مواد بيولوژيك و استفاده بهينه از كود وسم در كشاورزي(خلاصه مقالات)
2-4 اسفند 1382
Reyes, I., L. Bernier., R. Simard., and H. Antoun. 1999. Effect of nitrogen source on the solubilization of different inorganic phosphates by an isolate of Penicillium rugulosum and two UV induced mutants.1999. FEMS Microbiology Ecology. 28: 281-290
.
5-Sharma, A. K. 2002. Biofertilizers for sustainable agriculture. Agrobios (India) publications. 456P.