SUPERVISOR
محمدرضا مصدقی (استاد مشاور) مژگان سپهری (استاد راهنما)
STUDENT
Arman Pourraeisi
آرمان پوررئیسی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
TITLE
Effect of Corn Inoculation with the Promoting Growth Plant Microorganisms on Some Soil Physical Properties and Plant Growth Indices in Water Stress Conditions
Droughtisthe most commonenvironmentalstressesthatlimitscrop productionin25% of agricultural lands inthe world'sandis consideredas the most importantfactor inreducingcrop yield. Soilaggregate stability isalsoan importantpropertywhich controlsplant growthin aridandsemi-arid regions.Therefore, finding effectiveapproachesto increaseplant resistancetodroughtandimprove soil structureis of greatimportance. Rootsinoculatedwithusefulsoilmicroorganismscan be considered asan effective strategyfor reducing detrimental effects ofstressandimprove soil structure. This research was conducted in research greenhouse of Isfahan University of Technology to investigate the influence of individual and combined inoculation of endophytic fungus, Piriformospora indica , mycorrhizal fungi ( Glomus intraradices ) and plant growth-promoting rhizobacteria, Pseudomonas fluorescens onsomegrowthparameters ofmaize(single cross 704) andsomephysical propertiesofsoilseriesKhomeinishahr underdroughtstress.Greenhouse experiment using acompletelyrandomizedfactorial design with treatments includingmycorrhizal fungi(inoculated andnon-inoculated), P. indica (inoculated andnon-inoculated),bacterium(inoculated andnon-inoculated) andthree levels ofdrought stress(80%, 50% and25% ofavailable water) were performedin tree replicatesat Isfahan University of Technology. The results showedthatwithincreasingdrought stress(decrease of soil waterfrom80%AWto25%AW),cornfresh and dry weights, andshoot heightdecreasedsignificantlyinall treatments. Reducedsoilmoistureincontrol treatment decreased content of thephosphorusshoots of corn, butthe shootspotassium of shootsand proline contentof leaf inthistreatment increasedsignificantly. Also soil water repllency (WR) and mechanically dispercibleclay (MDC)significantly decreased by reducingsoilwater, but water sorptivityandmean weight diameter of aggregate(MWD)increased. Plant inoculationwithmycorrhizal fangusatalllevels ofdrought stress, P. indica onlyatthe third levelof stress(25%AW)andbacteriumat thefirst and second levelsof stress(80%AWand50% AW), increasedsignificantlyshoot dry weightin comparison to control. Inoculation of plant withmycorrhizal fungiatalllevels of stress,bacterium and P. indica atthefirst and second levels of stress(80%AWand50%AW)increased shootfresh weightcompared to thecontrol. Individualinoculationwithmycorrhizal fungiandbacteriumsignificantlyincreasedshoot height at all levels of stress. While, theheightof theplantsinoculatedwith P. indica significantly increasedonlyinthe firstandthirdlevels of stress. No significant differences were found betweencontent ofshoot potassium ofinoculated plantwithmycorrhizal fungi and control treatment at all levels of stress. Butindividualinoculationwithbacteriumand P. indica significantly increasedconcentration of shootK in compared to the control atthe first and thirdlevelsof drought stress. Plantsinoculatedwithmycorrhizal fungihadhigher phosphorusthancontrol and plant inoculated individually with bacterium and P. indica at all levels of stress. Whileindividualinoculation with P. indica onlyatthe third levelof stress(25%AW)andbacteriumat thefirst and second levelsof stress(80%AWand50%AW), significantlyincreasedshoot phosphorous contentin comparison to control.Individualinoculationwith any studied microorganismssignificantly resulted in higher proline than the control treatment at all level of stress.The results showedthatmycorrhizal fungiatalllevels of stress and P. indica at thesecond and third levelsweresignificantly increasedsoilwater repllency, Whilebacteriusmatalllevels of stress reducedWR, this reductionwas not significantinthe third levelof stress.Inoculation of each microorganismsindividuallyhad notsignificant effect onMWDat the optimummoistureconditions. Butwithincreasingdrought, themicroorganismshadincreasing effect onMWD. IndividualInoculatinon with P. indica andbacteriumtreatment atalllevel of stress andmycorrhizal fungi inoculation only attheoptimal level ofmoisturesignificantly decreaseddicpesible claycontent.Themost effectivetreatmentin reducingDCandincreasingMWD at the optimal level ofmoisture was mycorrhizal fangus, while P. indica was themost effective at thesecond and thirdlevels of stress. The most effectivemicrobialtreatmentin increasing shoot dryweight, height, P, leafproline and WR at the optimal level ofmoisture was belonged to co-inoclution ofmycorrhizal fangus and P. indica . Generally, corn Rootsinoculationwithusefulsoilmicroorganismscan be considered asan effective strategyfor reducing detrimental effects ofstress (particularco-inoclution ofmycorrhizal fangus and P. indica )andimprove soil physical properties.
خشکی شایع ترین تنش محیطی است که با محدود نمودن تولید محصول در 25 درصد زمینهای کشاورزی جهان به عنوان اصلیترین عامل کاهش عملکرد گیاهان زراعی محسوب میشود. همچنین پایداری خاکدانه های خاک از ویژگیهای مهم کنترلکننده رشد گیاه در مناطق خشک و نیمه خشک است.بنابراین، یافتن راهکارهای مؤثر جهت افزایش مقاومت گیاه به تنش خشکی و بهبود ساختمان خاک از اهمیت زیادی برخوردار است. تلقیح ریشه گیاهان با ریزجانداران مفید خاکزی میتواند به عنوان راهکاری مؤثر در کاهش اثرات مضر تنش خشکی و بهبود ساختمان خاک به کار گرفته شود. این پژوهش به منظور بررسی تأثیر تلقیح انفرادی و توأم قارچ میکوریزا ( Glomus interararidices )، قارچ اندوفیت Piriformospora indica و باکتری Pseudomonas fluorescence بربرخی ویژگیهای فیزیکی خاک و پارامترهای رشد گیاه ذرت (سینگل کراس 704) و سری خمینی شهر(منطقه بازیچه) در شرایط تنش خشکی بررسی شد. بدین منظور، آزمایش گلخانهای در قالب فاکتوریل با طرح آزمایشی کاملاً تصادفی شامل تیمارهای قارچ میکوریزا (تلقیح و عدم تلقیح)، قارچ P. indica (تلقیح و عدم تلقیح)، باکتری Pseudomonas fluorescence (تلقیح و عدم تلقیح) و سه سطح تنش خشکی (80%، 50% و 25% آب قابل استفاده (AW)) در سه تکرار در گلخانه پژوهشی دانشگاه صنعتی اصفهان انجام شد. نتایج نشان داد که افزایش تنش خشکی (کاهش رطوبت خاک از 80% به 25% آب قابل استفاده) موجب کاهش وزن خشک، تر و ارتفاع شاخساره در تمامی تیمارها شد. کاهش رطوبت خاک سبب کاهش معنیدار فسفر شاخساره در تیمار شاهد شد، اما پتاسیم شاخساره و میزان پرولین برگ این تیمار به طور معنیداری افزایش یافت. همچنین با کاهش رطوبت خاک، آبگریزی و رس قابلپراکنش خاک کاهش و جذبپذیری آب و میانگین وزنی قطر خاکدانهها (MWD) افزایش یافت، هرچنداین افزایش MWD در سطح دومتنشخشکی(AW50%) نسبت به سطح اول رطوبتی(AW80%)معنیدار نبود. تلقیح قارچ میکوریزا در تمام سطوح تنش خشکی، قارچ P. indica تنها در سطح سوم تنشخشکی(AW25%) و باکتری سودوموناس در سطوح اول و دوم تنش خشکی (AW80% و AW50%) باعث افزایش معنیدار وزن خشک شاخساره نسبت به تیمار شاهد گردید. تلقیح قارچ میکوریزا در همه سطوح تنش و تلقیح قارچ P. indica و باکتری در سطوح اول و دوم تنش (AW80% و AW50%) باعث افزایش معنیدار وزن تر شاخساره نسبت به تیمار شاهد شد. ارتفاع شاخساره گیاهان تلقیحیافته انفرادی با قارچ میکوریزا و باکتری در همه سطوح تنش افزایش، در حالی که ارتفاع گیاهان تلقیحیافته با قارچ P. indica تنها در سطوح اول و سوم خشکی افزایش معنی داری یافت. اختلاف معنی داری از لحاظ پتاسیم شاخساره در همه سطوح تنش در تلقیح قارچ میکوریزا با تیمار شاهد مشاهده نگردید اما گیاهان دارای تلقیح انفرادی با باکتری و قارچ P. indica در سطوح اول و سوم تنش به طور معنی داری غلظت پتاسیم شاخساره را نسبت به تیمار شاهد داشتند.گیاهان تلقیحیافته با قارچ میکوریزا در همه سطوح تنش به طور معنیداری فسفر شاخساره بیشتری نسبت به تیمار شاهد و تیمار تلقیح انفرادی باکتری و قارچ P. indica داشتند، در حالی که تلقیح انفرادی قارچ P. indica تنها در سطح دوم تنش و تلقیح باکتری در سطوح اول و دوم تنش باعث افزایش معنیدار فسفر شاخساره در مقایسه با تیمار شاهد شد. تیمارهای تلقیح انفرادی هر کدام از ریزجانداران مورد مطالعه در تمام سطوح تنش به طور معنیداری میزان پرولین برگ بیشتری در مقایسه با تیمار شاهد داشتند. نتایج نشان داد که قارچ میکوریزا در همه سطوح تنش و قارچ P. indica در سطوح دوم و سوم تنش سبب افزایش معنیدار آبگریزی خاک شد، درحالیکه باکتری سودوموناس در همه سطوح تنش آبگریزی را کاهش داد هرچند این کاهش در سطح سوم تنش معنی دار نبود. تلقیح انفرادی هر یک از ریزجانداران مورد مطالعه در سطح بهینه رطوبت تأثیر معنیداری بر MWD نداشت اما با افزایش تنش خشکی، هر سه ریزجاندار موجب افزایش MWD شدند. تلقیح قارچ P. indica و باکتری در تمام سطوح تنش و تلقیح انفرادی قارچ میکوریزا تنها در سطح بهینه رطوبت، سبب کاهش معنیدار رس قابل پراکنش شد. مؤثرترین تیمار در کاهش رس قابل پراکنش و افزایش MWD در سطح بهینه رطوبت تیمار قارچ میکوریزا و در سطوح دوم و سوم تنش تیمار قارچ P. indica بود. مؤثرترین تیمار میکروبی بر افزایش وزن خشک و تر، ارتفاع، فسفر شاخساره، پرولین برگ و آبگریزی خاک در سطح بهینه رطوبت، متعلق به تیمار تلقیح توأم قارچ میکوریزا و P. indica بود. به طور کلی تلقیح گیاه ذرت با ریزجانداران مفید خاکزی میتواند به عنوان روشی مفید جهت کاهش اثرات مضر تنش خشکی (به ویژه در تلقیح توأم قارچ میکوریزا و P. indica ) و بهبود وضعیت فیزیکی خاک استفاده شود. واژههای کلیدی: تنش خشکی ، قارچ میکوریزا، باکتریهای محرک رشد، قارچ پیایندیکا، پایداری ساختمان خاک، آبگریزی خاک.