SUPERVISOR
محمدرضا سبزعلیان دستجردی (استاد مشاور) محمدرضا مصدقی (استاد راهنما)
STUDENT
Leila Zarean
لیلا زارعان ادرمنابادی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
TITLE
Effect of Endophytic Fungus Symbiosis With Lolium and Fescue on Structural Stability and Quality of Rhizospheric Soil
Soil water retention, hydraulic conductivity, aeration, and temperature are affected by soil structure. Moreover, soil structure would affect plant growth and yield by altering soil mechanical resistance and diffusion of nutrients. It is important to identify crops with acceptable yield, which could also maintain good soil quality. Presence of endophytic fungi in a plant could affect soil properties. This study was done in two parts (with lolium and fescue plants) in order to investigate the effect of plant-endophyte symbiosis on structural stability indices and quality of rhizospheric soil. In the first part, the rhizosphere of 22 lolium genotypes of two Iranian and foreign groups (endophyte-infected, E+, and endophyte-free, E–), and in the second part, the rhizosphere of 4 Iranian fescue genotypes (E+ and E–) were studied. In both parts, soil quality indicators such as water repellency, organic carbon, carbohydrate, high energy moisture characteristic (HEMC), shrinkage curve, microbial respiration, total nitrogen and dispersible clay were measured. For all genotypes, quality of the rhizospheric soil was better (due to root exudates) compared to the bulk soil. Organic carbon and carbohydrate were greater in the rhizosphere of lolium c and s E+ genotypes when compared with c, s, Vigor and Speady E– genotypes. Therefore, dispersible clay and microbial respiration were lower in c and s E+ genotypes compared to c, s, Vigor and Speady E– ones. Aggregate stability indices of HEMC showed that lolium E+ genotypes greatly improved the structure of rhizospheric soil compared to E– genotypes and bulk soil. Soil shrinkage curve results confirmed the HEMC results since due to stable structure, the rhizosphere of E+ and E– genotypes had lower coefficient of linear exte ns ibility (COLE) compared to the bulk soil. In the second part, due to root exudates quality of the rhizospheric soil was also better compared to bulk soil. Organic carbon and carbohydrate of the rhizosphere of B and C E+ genotypes were greater than those of B and C E– ones. As a result, dispersible clay and microbial respiration in the rhizosphere of B and C E+ genotypes were lower than those in the rhizosphere of B and C E– ones. HEMC structural stability indices indicated that fescue E+ plant significantly improved the structure of rhizospheric soil when compared with E– one and bulk soil. Relative volume of drainable pores (RVDP), relative stability ratio (RSR) and relative stability index (RSI) especially in the fast-wetting manner were greater in the rhizosphere of E+ genotypes compared to the bulk soil. Moreover, the rhizospheric soil of fescue E– genotypes had higher stability ratio (SR) and volume of drainable pores ratio (VDPR) compared to the bulk soil. The results indicated that shrinkage indices including COLE and relative shrinkage capacity (RShC) in the rhizospheric soil of E+ genotypes were smaller than those in E– ones and then in the bulk soil. The rhizospheric soil of E+ genotypes had greater strength agai ns t shrinking forces compared to the E– ones. Furthermore, slopes of structural and normal shrinkage zones in the rhizospheric soil of E+ genotypes were smaller that those of E– ones and bulk soil, indicating better structure of rhizospheric soil in E+ genotypes. Overall, best genotypes in terms of rhizospheric soil quality are determined to be c6 and s10 genotypes of lolium and endophytic C genotype of fescue. Keywords: Lolium, Fescue, Soil structural stability, High energy moisture characteristic, Dispersible clay, Soil shrinkage curve, Rhizosphere, Root exudates
نگهداشت آب، هدایت هیدرولیکی، تهویه، و دمای خاک از ساختمان خاک تاثیر می پذیرند. همچنین ساختمان خاک با تأثیر بر مقاومت مکانیکی خاک و انتشار عناصر غذایی، بر رشد گیاه و تولید محصول اثر میگذارد. شناسایی محصولات زراعی که حافظ کیفیت خاک بوده و در عین حال عملکرد قابل قبولی داشته باشند، مهم است. حضور قارچ های اندوفیت همزیست در گیاه می تواند بر ویژگی های خاک موثر باشد. این پژوهش در دو بخش (گیاه لولیوم و فستوکا) با هدف بررسی اثر همزیستی گیاه-اندوفیت بر شاخص های پایداری ساختمان و کیفیت خاک ریزوسفر انجام شد. در بخش اول (گیاه لولیوم)، خاک ریزوسفری 22 ژنوتیپ لولیوم از دو گروه ایرانی و خارجی دارای اندوفیت و بدون اندوفیت و در بخش دوم خاک ریزوسفری 4 ژنوتیپ فستوکا از یک گروه ایرانی دارای اندوفیت و بدون اندوفیت بررسی شد. در هر دو بخش، شاخص های کیفیت خاک از جمله آب گریزی، کربن آلی، کربوهیدرات، منحنی مشخصه رطوبتی پر انرژی (HEMC)، منحنی انقباض، تنفس میکروبی، نیتروژن کل، و رس قابل پراکنش مورد بررسی قرار گرفت. در مورد همه ژنوتیپ ها به دلیل ترشحات ریشه ای، کیفیت خاک ریزوسفر نسبت به توده خاک بهبود یافت. میزان کربن آلی و کربوهیدرات در ریزوسفر ژنوتیپ های لولیوم s و c حاوی اندوفیت بیشتر از ژنوتیپ های s، c، Vigor و eadyبدون اندوفیت بود. از این رو رس قابل پراکنش و تنفس میکروبی در ریزوسفر ژنوتیپ های لولیوم s و cحاوی اندوفیت کمتر از ژنوتیپ های s،c ، Vigor و Speady بدون اندوفیت بود. نتایج پایداری ساختمان خاک به روش HEMC نشان داد که ژنوتیپ های گیاه لولیوم حاوی اندوفیت موجب بهبود معنی دار ساختمان خاک ریزوسفر نسبت به ژنوتیپ های لولیوم بدون اندوفیت و توده خاک شدند. نتایج منحنی انقباض خاک نیز نتایج HEMC را تایید کرد بدین صورت که خاک ریزوسفر ژنوتیپ های لولیوم با اندوفیت و بدون اندوفیت ساختمان پایدارتری نسبت به توده خاک پیدا کرده و ضریب انبساط خطی (COLE) کم تری نسبت به توده خاک داشتند. در بخش دوم نیز در مورد همه ژنوتیپ ها، به دلیل ترشحات ریشه ای کیفیت خاک ریزوسفر نسبت به توده خاک بهبود یافت. میزان کربن آلی و کربوهیدرات در ریزوسفر ژنوتیپ های B و C حاوی اندوفیت بیشتر از ژنوتیپ های B و C بدون اندوفیت اندازه گیری شد. از این رو رس قابل پراکنش و تنفس میکروبی در ریزوسفر ژنوتیپ های B و C حاوی اندوفیت کمتر از ژنوتیپ های B و C بدون اندوفیت بود. شاخص های پایداری ساختمان خاک به روش HEMC نشان داد که گیاه فستوکا حاوی اندوفیت موجب بهبود معنی دار ساختمان خاک ریزوسفر نسبت به خاک ریزوسفر فستوکا بدون اندوفیت و توده خاک شده است. شاخص های حجم منافذ قابل زهکشی نسبی (RVDP)، نسبت پایداری نسبی (RSR) و شاخص پایداری نسبی (RSI) به ویژه در حالت مرطوب شدن سریع برای خاک ریزوسفر ژنوتیپ های دارای اندوفیت نسبت به توده خاک بزرگ تر بوده است. هم چنین خاک ریزوسفر ژنوتیپ های فستوکا بدون اندوفیت نسبت به توده خاک شاخص های نسبت پایداری (SR) و نسبت حجم منافذ قابل زهکشی (VDPR) بزرگ تری داشتند. نتایج نشان داد که شاخص های انقباض شامل COLE و گنجایش انقباض نسبی (RShC) در خاک ریزوسفر ژنوتیپ های دارای اندوفیت کمتر از ژنوتیپ های بدون اندوفیت و سپس توده خاک به دست آمد. خاک ریزوسفر ژنوتیپ های دارای اندوفیت نسبت به خاک ریزوسفر ژنوتیپ های بدون اندوفیت از مقاومت بیش تری در برابر نیروهای انقباض برخوردار بودند. هم چنین شیب نواحی انقباض ساختمانی و بهنجار در خاک ریزوسفر ژنوتیپ های حاوی اندوفیت نسبت به خاک ریزوسفر ژنوتیپ های بدون اندوفیت و توده خاک کم تر بود که نشان می دهد ساختمان خاک در ریزوسفر ژنوتیپ های دارای اندوفیت بهتر بود. در کل بهترین ژنوتیپ ها از نظر کیفیت خاک ریزوسفر، ژنوتیپ های c6 و s10 گیاه لولیوم و ژنوتیپ C دارای اندوفیت گیاه فستوکا بودند. واژه های کلیدی: لولیوم، فستوکا، پایداری ساختمان خاک، منحنی مشخصه رطوبتی پرانرژی، رس قابل پراکنش، منحنی انقباض خاک، ریزوسفر، ترشحات ریشه ای