SUPERVISOR
مژگان سپهری (استاد مشاور) محمدرضا مصدقی (استاد راهنما)
STUDENT
Zahra Sadat Moballegh
زهراالسادات مبلغ
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
TITLE
Symbiotic Effect of Endophytic fungus; Piriformospora indica; with wheat and maize on soil structural stability indices, and physical and chemical properties
Soil structure can directly and indirectly affect several soil physical properties including water retention, hydraulic conductivity, aeration and soil temperature. Drought stress is a widespread environmental stre therefore, it is vital to find effective strategies for increasing plant tolerance to draught stress. Inoclulation of plants root’s with beneficial soil microorganisms can be used to diminish water stress effect and to improve soil structure. This study was conducted to investigate the symbiotic effect of endophytic fungus, Piriformospora indica , with wheat and maize on soil structural stability indices, and and physical and chemical properties. The experiment was done in a factorial arrangment of treatments with completely randomized design and three replicates in Research Greenhouse of College of Agriculture, Isfahan University of Technology. Experimental treatments included three levels of the fungus treatment (inoculated with root, non-inoculated root, addiing fungus extract to the soil), three levels of drought stress (95, 80 and 65 percents of soil field capacity, FC) and two crops (wheat and maize). Selected soil physical, chemical and biological properties including organic carbon content, water repellency, water-dispersible clay, basal microbial respiration, hot-water soluble carbohydrates and soil water characteristic curve were determined in order to assess soil structural stability and soil quality in different treatments. Moreover, plant growth characteristics and water status were measured. Generally, the highest stem heights were observed in the lowest drough stress level (i.e., 0.95FC). The main effect of fungus treatment on leaf water potential was significant; adding fungus extract to the soil was the best in terms of plant water status (water potential) when compared to other fungus treatments. There was no significant difference in organic carbon contents of rhizosphere of P. indica inoculated and non-inoculated plants, however, the fungus extract addition significantly decreased the soil organic carbon. The main effect of drought stress levels on soil dispersible clay indicated significant difference between 0.95FC or 0.80FC and 0.65FC treatments. With an increase in the drought stress (i.e., lowering soil water content), soil dispersible clay content decreased. Soil basal microbial respiration decreased with an increment in drought stress. Addition of fungus extract to the soil (Ex) resulted in greater soil respiration compared to the fungus-inoculated treatment (E + ) because the extract can be considered as a microbial substrate which would enhance activity of microorganisms in the rhizosphere. With an increment in the drought stress, water repellency of the rhizospheric soil increased so that the 0.65FC treatment was significantly different from the two other treatments. The greatest value of water repellency index was obtained in the rhizosphere of plants inoculated with P. indica . The effects of plant type, drought stress levels and fungus treatments on pore size distribution parameter ( n ) and scaling parameter ( ? ) of the soil water characteristic curve were evaluated and showed that with an increment in drought stress, n increased, and adding fungus extract to the soil (Ex) and P. indica inoculated (E + ) treatments had the highest and lowest values of ? , respectively. The main effect of plant type on soil available water content (AW) was significant so that its value was greater in the rhizosphere of maize, but the effects of drought stress and fungus treaments were not significant. Overall, due to symbiosis of endophytic fungus P. indica with diverse plants, inoculation of plants with this fungus can be a more beneficial method (compared to adding fungus extract directly to the soil) to diminish the harmful effects of drought stress, and to improve soil quality for soil conservation and management purposes. Keywords : Endophyte, Extract of P. indica , Drought stress, Soil water repelleny, Soil water characteristic curve, Soil available water.
ساختمان خاک به طور مستقیم و غیرمستقیم بر بسیاری از ویژگی های فیزیکی خاک از جمله نگهداشت آب، هدایت هیدرولیکی، تهویه و دمای خاک مؤثر است. خشکی شایع ترین تنش محیطی است؛ بنابراین یافتن راه کارهایی مؤثر جهت افزایش مقاومت گیاه به تنش خشکی از اهمیت زیادی برخوردار است. تلقیح ریشه گیاهان با ریزجانداران مفید خاک زی می تواند به عنوان راهکاری مؤثر در کاهش آثار مضر تنش خشکی و بهبود ساختمان خاک به کار گرفته شود. این پژوهش به منظور بررسی اثر هم زیستی قارچ اندوفیت Piriformospora indica با گیاهان گندم و ذرت بر شاخص های پایداری ساختمان و ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک انجام شد. این پژوهش در گلخانه پژوهشی دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان، به صورت آزمایش فاکتوریل سه فاکتوره در قالب طرح کاملاً تصادفی و با 3 تکرار انجام شد. فاکتورهای آزمایشی شامل 3 سطح قارچ P. indica (تلقیح شده، تلقیح نشده و افزودن عصاره قارچ) و سه سطح تنش خشکی (95، 80 و 65 درصد گنجایش زراعی خاک، FC) در دو گیاه گندم و ذرت به کار برده شد. برای ارزیابی پایداری ساختمان و کیفیت خاک، ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیک شامل کربن آلی، آب گریزی، رس قابل پراکنش، تنفس میکروبی پایه، کربوهیدرات های محلول در آب داغ و منحنی مشخصه رطوبتی خاک اندازه گیری شد. هم چنین شاخص های رشد و وضعیت آبی گیاه اندازه گیری شد. به طورکلی بیش ترین طول ساقه (اندام هوایی) در گیاهان، مربوط به کم ترین سطح تنش خشکی (FC95/0) بود. اثر اصلی تیمارهای قارچی بر پتانسیل آبی برگ معنی دار شد به طوری که تیمار افزودن عصاره قارچ از نظر وضعیت آبی (پتانسیل آب) برگ گیاهان اثر بهتری را نسبت به دو تیمار دیگر نشان داد. مقادیر کربن آلی خاک بین دو تیمار تلقیح شده و نشده با قارچ P. indica تفاوت معنی داری نداشتند اما تیمار افزودن عصاره قارچ سبب کاهش معنی دار کربن آلی خاک شد. اثر اصلی سطوح تنش خشکی بر رس قابل پراکنش خاک حاکی از تفاوت معنی دار بین سطوح اول و دوم تنش خشکی (FC95/0 و FC80/0) با سطح سوم (FC65/0) بود. با افزایش تنش خشکی (کاهش رطوبت خاک)، میزان رس قابل پراکنش خاک کاهش یافت. در تنش خشکی بالاتر تنفس میکروبی پایه خاک کاهش یافت. تیمار افزودن عصاره قارچ به خاک (Ex) نسبت به تیمار تلقیح شده (E+) تنفس خاک بیشتری داشت چون این عصاره قارچ به عنوان سوبسترای میکروبی بود و احتمالاً باعث افزایش فعالیت ریزجانداران ناحیه ریزوسفر ریشه شد. با تشدید تنش خشکی، میزان شاخص آب گریزی خاک ریزوسفری افزایش یافت به گونه ای که سطح تنش FC65/0 با دو سطح دیگر اختلاف معنی دار نشان داد. بیش ترین شاخص آ ب گریزی مربوط به ریزوسفر گیاهان تلقیح شده با قارچ P. indica بود. با بررسی اثر نوع گیاه، سطوح تنش خشکی و تیمارهای قارچی بر پارامتر توزیع اندازه منافذ ( n ) و پارامتر مقیاس ( ? ) منحنی مشخصه رطوبتی خاک دیده شد با افزایش تنش خشکی میزان n افزایش یافته و تیمار افزودن عصاره قارچ به خاک (Ex) بیش ترین و تیمار تلقیح شده با قارچ P.indica (E+) کم ترین مقدار ? را داشت. اثر اصلی نوع گیاه بر آب قابل استفاده (AW) معنی دار شد به طوری که مقدار AW در ریزوسفر ذرت بیش تر بود ولی اثر سطوح تنش خشکی و تیمارهای قارچی بر آن معنی دار نشد. در مجموع با توجه به هم زیستی اندوفیت P . indica با گیاهان متنوع، تلقیح گیاهان با این قارچ می تواند به عنوان روشی مفیدتر از افزودن عصاره قارچ به خاک جهت کاهش آثار مضر تنش خشکی و بهبود کیفیت خاک و مدیریت و حفاظت خاک استفاده شود. واژه های کلیدی: اندوفیت، عصاره قارچ P. indica ، تنش خشکی، آب گریزی خاک، منحنی مشخصه رطوبتی خاک، آب قابل استفاده خاک.