نوع مقاله : مقاله ترویجی
کلیدواژهها
موضوعات
استفاده از کودهای زیستی در کشت غلات
هوشنگ خسروی*
ایران، کرج، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مؤسسه تحقیقات خاک و آب
تاریخ دریافت: 06/03/1402 تاریخ پذیرش: 28/01/1403
چکیده
غلات از مهمترین گروه مواد غذایی مورد مصرف در ایران هستند. مصرف کودهای شیمیایی روش معمول تغذیه غلات در مزارع کشاورزی است. بااینحال، مصرف نامتعادل و یا بیش از نیاز گیاه به این کودها، آلودگیهای زیستمحیطی را به همراه خواهد داشت. کاربرد کودهای زیستی در غلات، یکی از روشهای مناسب برای مواجهه با این مسئله است. کودهای زیستی با استفاده از سازوکارهای مختلفی باعث افزایش رشد گیاه میشوند. پژوهشها نشان داده است که استفاده از کودهای زیستی باعث افزایش رشد و عملکرد غلات میشوند. روش مؤثر و اقتصادی مصرف کودهای زیستی بهصورت مصرف همراه بذر است. کمبود مواد آلی در خاکهای ایران و هتروتروف بودن باکتریهای مورداستفاده، فراوانی کودهای شیمیایی و عدم ارتباط مناسب بین بخش پژوهش، تولید و ترویج از محدودیتهای مهم کاربرد کودهای زیستی است. وجود پژوهشگران و پژوهشهای انجامشده از فرصتهای مناسب برای رونق تولید و مصرف کودهای زیستی در زراعت غلات است. برای توسعه پژوهش و کاربرد کودهای زیستی انجام تحقیقات بنیادی و مولکولی در مورد خصوصیات محرک رشد گیاه ریزجانداران و امکان ایجاد رابطه همزیستی بین باکتریهای تثبیتکننده نیتروژن و غلات، افزایش میزان مواد الی خاکها و یا کاربرد همزمان ترکیبات حاوی کربن آلی و ریزجانداران پیشنهاد میشود.
کلیدواژگان: مایه تلقیح، گندم، ذرت، برنج، جو.
* نویسنده مسئول، پست الکترونیکی: hkhosravi@areeo.ac.ir
مقدمه
در طول تاریخ بشری، غلات در تأمین غذای انسان و همچنین تغذیه نزدیک به 8 میلیارد جمعیت فعلی کره زمین نقش اساسی داشته و دارد و ازاینرو در بین انواع مواد غذایی از غلات بهعنوان قوت غالب (Staple food) نام برده میشود. سطح زیر کشت محصولات زراعی در ایران حدود 6/12 میلیون هکتار است که بیش از 76 درصد آن به کشت غلات تعلق دارد (63). با توجه به اهمیت غلات، ارائه راهکارهای مبتنی بر کشاورزی پایدار برای افزایش عملکرد آنها، لازم و ضروری است. برای رسیدن به این هدف، اقدامات زیادی ازجمله مبارزه با عوامل بیماریزا، آفات گیاهی و علفهای هرز و اجرای برنامههای بهزراعی و به نژادی صورت گرفته است. برای تغذیه محصولات کشاورزی در طی یک قرن اخیر، کودهای شیمیایی نقش اول را بازی کردهاند. از دلایل استقبال کشاورزان از کودهای شیمیایی میتوان بهوفور، نحوه کاربرد آسان و همچنین سودآوری بیشتر آنها در کوتاهمدت اشاره کرد. مصرف اصولی و متعادل کودهای شیمیایی و بر اساس آزمون خاک و گیاه یکی از راهکارهای تغذیه و افزایش رشد و عملکرد گیاهان و ازجمله غلات است، بااینحال کشاورزان در عمل به مسئله مصرف متعادل کود توجه نداشته و یا امکانات لازم برای انجام این کار را ندارند. مصرف بیرویه کودهای شیمیایی، موجب اثرات سوء بر جامعه زنده خاک، آلودگی آبهای سطحی و زیرزمینی و تجمع مواد شیمیایی در محصولات کشاورزی میشود؛ بنابراین در پاسخگویی به تقاضای روزافزون برای مواد غذایی و بهویژه غلات، ارائه راهحلهای جایگزین و هماهنگ با ملاحظات زیستمحیطی و مبتنی بر توسعه پایدار ضروری است. برای تحقق این موضوع، یکی از راهکارهای موردنظر ایجاد شرایط لازم و بهینه برای رشد و فعالیت ریزجانداران مفید خاک و یا افزودن کودهای زیستی مؤثر و سالم در ناحیه ریشه است که بتواند موجبات رشد بهتر گیاه را فراهم نماید. سلامت جوامع و اهمیت مصرف محصولات ارگانیک، باعث افزایش استفاده از کودهای زیستی در دهههای اخیر شده است. استفاده از کودهای زیستی بر رشد غلات در پژوهشهای مختلف قابلتوجه ذکرشده است ( 2، 83، 91).
در این مقاله به پژوهشهای انجامشده در مورد اثرات مصرف کودهای زیستی در غلات بهویژه گندم، برنج، ذرت و جو که بیشترین سطح زیر کشت و اهمیت را ازنظر امنیت غذایی در کشور دارند پرداخته میشود.
غلات و اهمیت آنها در تغذیه مردم
غلات به گروهی از گیاهان خانواده گندمیان (گرامینه یا پوآسه)[1] گفته میشود که از ابتدای تاریخ تمدن تاکنون مورداستفاده انسان و دام بوده است. امروزه نیز غلات نقش مهمی در تغذیه انسان، هم در کشورهای پیشرفته و هم درحالتوسعه دارند. غلات، نسبت به سایر محصولات کشاورزی، دارای تولید آسان، ذخیره و حمل راحتی هستند. غلات شناختهشده شامل گندم، برنج، ذرت، جو، جو دوسر، چاودار، ارزن، سورگوم و چاودم (تریتیکاله) هستند (شکل 1). گندم و برنج مهمترین غلات بوده و تقریباً نیمی از تولید غلات در جهان، متعلق به این دو محصول است. غلات، از منابع مهم تأمین انرژی، کربوهیدرات، پروتئین، فیبر و همچنین، برخی ویتامینهای گروه B، ویتامین E و مینرالهای آهن، منیزیم و روی هستند. بر اساس اعلام سازمان غذا و کشاورزی سازمان ملل متحد (فائو)، غلات بهطور میانگین 51 درصد کالری و 47 درصد پروتئین جهان را تأمین میکنند (73). پژوهشها نشان داده است که مصرف منظم غلات بهویژه غلات کامل ممکن است در پیشگیری از بیماریهای عروق کرونری قلب و سرطان روده بزرگ نقش داشته باشد. بر اساس آمار فائو سالانه بیش از 2500 میلیون تن غلات در جهان تولید میشود؛ مجموع تولید گندم، ذرت و برنج بیش از سهچهارم کل تولید غلات تخمین زده شده است (73).
کود زیستی[2]
کود زیستی، فرمولاسیونی حاوی تعداد مناسبی از یک و یا گروهی[3] از ریزجانداران مفید و یا متابولیتهای حاصل از فعالیت آنها میباشد که قادر است همه یا بخشی از نیازهای غذایی گیاه به یک و یا چند عنصر را تأمین یا فراهمی[4] نموده و یا اینکه رشد گیاه را تحریک و یا تحمل گیاه به عوامل تنشی مانند خشکی و شوری را افزایش دهد. هر کود زیستی شامل یک بخش ریزجاندار و یک بخش حامل است که در یک ظرف مخصوص و مناسب، بستهبندی میشود (20، 79، 87، 106). حامل، ماده یا ترکیبی از مواد مختلف است که بخش عمده یک کود زیستی را تشکیل میدهد. یک حامل خوب قادر است شرایط تنفسی، اسیدیته و میزان رطوبت برای بقای ریزجانداران در یک جمعیت معین از زمان تولید تا مصرف را فراهم نماید. مواد لازم برای تهیه حامل بایستی قابلیت دسترسی آسان، قیمت کم و قابلیت چسبیدن به سطح بذر یا ریشه را داشته باشند. همچنین حامل میبایستی دارای ظرفیت بالای نگهداری رطوبت، توان تأمین اکسیژن کافی، ظرفیت بافری برای تنظیم اسیدیته، غیر سمی برای ریزجاندار و قابلیت استریل شدن آسان بهوسیله اتوکلاو یا اشعه گاما را داشته باشد. رطوبت مناسب برای یک حامل خوب در محدوده 60-40 درصد است. تورب یا پیت، رایجترین ماده برای تهیه حامل کودهای زیستی است.
شکل 1- تصویر شماتیک خوشه غلات مهم (105 با تغییرات و ترجمه)
به دلیل فقدان تورب در غالب کشورها ازجمله ایران پژوهشهایی بر روی مواد جایگزین مانند خاکاره، برگ و الیاف درخت خرما، ملاس نیشکر، چوببلال ذرت، سبوس و کاه و کلش گندم و برنج، آرد حبوبات؛ مواد معدنی همانند ورمیکولیت، پرلیت، بنتونیت، ماسه، گچ و مواد کربنی همچون زغال چوب، زغالسنگ و لیگنیت انجام شده تا یک حامل مناسب انتخاب شود. هماکنون در ایران، پرلیت به علت وفور و قیمت کم بهعنوان حامل برای تهیه کود زیستی پودری توصیه شده و مورد مصرف دارد (21، 26، 79). کودهای زیستی به حالتهای جامد، مایع یا نیمه جامد و به اشکال دانهای (گرانول)[5]، پودری، ژلهای، چیپس مانند یا پودرهای انجماد-خشک[6] یا روش خشک کردن انجمادی[7] تهیه میشوند. کودهای زیستی بهصورتهای بذرمال، برگپاشی، آغشته کردن نشاء یا قلمه و یا مصرف بهصورت خاکی و کودآبیاری در گلخانه، خزانه و مزرعه استفاده میشوند. ریزجانداران موجود در یک کود زیستی ممکن است در خاک ریزوسفری، روی سطح ریشه و یا در داخل ریشه و حتی در ساقه و برگ گیاه به حالت اندوفیت ایجاد کلنی نمایند (78، 87، 94، 97، 106). ریزجانداران موجود در کودهای زیستی با استفاده از سازوکارهای مختلفی مانند تولید انواع هورمونهای اکسین، جیبرلین و سیتوکینین از طریق تأثیر بر مورفولوژی ریشه، تثبیت نیتروژن مولکولی هوا، توانایی حلکنندگی فسفر و روی نامحلول، تولید سیدروفور و افزایش قابلیت جذب آهن، اکسایش زیستی گوگرد و کاهش pH و تجزیه سیلیکاتها و آزادسازی عناصری همچون پتاسیم بر رشد گیاهان زراعی و ازجمله غلات تأثیر میگذارند (2، 36، 87، 94، 97، 106، 108). ناحیه ریزوسفر غلات، مکان مناسبی برای تجمع و فعالیت ریزجانداران مفید بهویژه باکتریهای محرک رشد گیاه یا اصطلاحاً PGPR[8] است (شکل 2). از باکتریهای PGPR آزادزی میتوان Azotobacter، Pseudomonas، Bacillus، Beijerinckia و Enterobacter را نام برد. از باکتریهای تثبیتکننده نیتروژن هوا که دارای توانایی برقراری رابطه همیاری با غلات هستند میتوان به Azospirillum و Herbaspirillum اشاره کرد.
شکل 2- جامعه میکروبی ریزوسفری غلات (109)
مایه تلقیح[9] یا زادمایه، ترکیبی است دارای یک یا چند ریزجاندار که برای تلقیح بکار میرود. درواقع مایه تلقیح، یک نوع کود زیستی است. ظروف بستهبندی مایهتلقیحها ازنظر جنس و نوع ماده و فضای موجود در آن بایستی طوری باشد که تا پیش از انقضای تاریخمصرف آن بتواند باکتری موجود در آن را به تعداد لازم و زنده نگهداری نماید. بر اساس استاندارد ملی ایران، ظرف بستهبندی باید به نور و رطوبت، غیرقابل نفوذ بوده و قابلیت استریل شدن توسط اتوکلاو و یا اشعه گاما را داشته باشد. امروزه مواد پلاستیکی و پلیاتیلنی، استفاده زیادی در بستهبندی مایهتلقیحها دارند. پلیاتیلن قابلیت تبادل هوای مناسبی داشته بطوریکه اجازه خروج CO2 و ورود O2 را به داخل بستهبندی میدهد. پلیاتیلن و حامل آن بهوسیله اشعه گاما استریل میشوند. مایهتلقیحها بهتر است در مکانی دور از نور مستقیم خورشید، خشک و خنک و بهدوراز یخزدگی و ترجیحاً در دمای بین حداقل 2 و حداکثر 10 درجه سلسیوس نگهداری شوند. در هنگام مصرف مایهتلقیحها ممکن است مواد شیمیایی و سموم در سطح بذر باعث کاهش کیفیت آنها شوند. اختلاط بذر و کود زیستی نباید با استفاده از وسایل اختلاط کننده و ظروفی که قبلاً از آن برای علفکشها، قارچکشها، آفتکشها و همچنین مواد شیمیایی دارای غلظت زیاد روی و جیوه و یا کودهای شیمیایی دارای مولیبدن، روی و منگنز استفاده شده است صورت گیرد. معمولاً مایهتلقیحهای با حامل جامد حدود شش ماه قابلیت دوام دارند. در انواع مایهتلقیحهای مایع میتوان با اضافه کردن مواد غذایی و محافظتکنندگان از سلول، ماندگاری آنها را افزایش داد. انواعی از مایهتلقیحهای مایع تولید میشوند که تا دو سال نیز قابلیت ماندگاری دارند و ازاینرو انواع مایع نسبت به انواع جامد، قیمت بالاتری دارند (78، 82، 94، 97).
مکانیسم عمل کودهای زیستی بر رشد گیاهان
مکانیسمهایی که باکتریهای موجود در کودهای زیستی بهواسطه آن بر رشد گیاهان مؤثر واقع میشوند به شرح زیر میباشند:
تثبیت نیتروژن مولکولی: برخی از باکتریهای PGPR توانایی تثبیت نیتروژن مولکولی هوا (N2) را دارند. باسیلوس، انتروباکتر و کلبسیلا تثبیت N2 را در شرایط میکروآئروبیک (فشار پایین اکسیژن) در ناحیه ریزوسفر یا در سطح برگ انجام میدهند. ازتوباکتر، آزوسپیریلوم، هرباسپیریلوم، آزوموناس، بیجرینکیا و درکسیا و سیانوباکترهای آزولا، پلکتونما[10], اسیلاتوریا[11] و تریکودسمیوم[12] توان تثبیت نیتروژن را دارند (26، 31، 38، 64، 65، 66، 67، 75، 84، 100).
حلالیت فسفر: علیرغم اینکه مقدار فسفر در اکثر خاکهای کشاورزی زیاد است بااینحال حلالیت آن بهویژه در خاکهای با pH بالا کم است. باکتریهای حلکننده فسفات از طریق ترشح اسیدهای آلی همانند اسید گلوکونیک، اسید اگزالیک و اسید سیتریک موجب کاهش pH خاک در منطقه ریزوسفر شده و درنتیجه سبب افزایش حلالیت فسفر نامحلول میشوند. از مهمترین باکتریهای حلکننده فسفات میتوان به Enterobacter agglomerans، Bacillus circulance، Bacillus megaterium، subtilis Bacillus و Bacillus polymixa اشاره نمود (5، 26، 33، 34، 40، 49، 90).
تولید سیدروفور: آهن یک عنصر ضروری برای رشد گیاهان است اما به شکل Fe3 قابل توسط ریشه گیاهان جذب نمیشود. بعضی از سویههای گروههای مختلف میکروبی خاک قادرند در شرایط کمبود آهن سیدروفور ترشح کنند. سیدروفورها از طریق لیگاندهای شیمیایی خود میل ترکیبی شدیدی با Fe3+ داشته و موجب تشکیل کلات آهن محلول و قابلجذب توسط گیاه میشوند. برخی سویههای ازتوباکتر، سیدروفوری با رنگ فلورسنت سبز-زرد به نام آزوباکتین تولید میکنند. گونه Azotobacter vinelandii دارای توان تولید سیدروفور ازتوباکتین، آزوتوچلین، پروتوچلین و آمینوچلین را تولید میکند. گونهA. salinestris رنگدانه ملانین کتکول بهعنوان یک گیرنده آهن تولید میکند (26، 79).
آزادسازی پتاسیم: پتاسیم که یکی از عناصر ضروری موردنیاز گیاهان است که فقط اشکال محلول و تبادلی آن قابلاستفاده گیاه است. برخی ریزجانداران قادرند سیلیکاتهای خاک را تجزیه و عناصری همچون پتاسیم را آزاد نمایند. از باکتریهای آزادکننده پتاسیم میتوان به Bacillus circulance، Bacillus megaterium و Arthrobacter و Azotobacter اشاره نمود (26، 48، 54).
تولید پلیساکاریدهای خارج سلولی[13]: باکتریها در پاسخ به شرایط سخت محیطی تولید پلیساکاریدهای خارج سلولی میکنند؛ که سلول باکتری را در برابر شرایط تنشی مقاومتر میکنند. آنها خاصیت چسبندگی داشته که باعث اتصال باکتری به ذرات شده و به کلونیزاسیون بهتر ریشه گیاه کمک میکنند (26، 74).
سنتز اکسینها: اکسینها هورمونهایی هستند که توسط بسیاری از باکتریهای خاک تولید و موجب افزایش رشد و طول ریشه میشوند. مهمترین انواع اکسینها ایندول استیک اسید ([14]IAA) است که موجب افزایش در طول سلول و هم تقسیم و تمایز سلول میشود. برآورد شده است که حدود 80 درصد باکتریهای جداسازی شده از ریزوسفر دارای توان سنتز IAA میباشند. از شاخصترین باکتریهای تولیدکننده اکسین میتوان به Pseudomonas fluorescens اشاره نمود (2، 26، 69، 79).
سنتز سیتوکینینها: بیش از 90 درصد ریزجانداران ریزوسفری قادرند سیتوکینین آزاد نمایند. سیتوکینین موجب تقسیم و بزرگ شدن سلول گیاه میشود. گزارش شده که تولید سیتوکینین توسط Azotobacter chroococcum در محیط کشت و در حضور آدنین و ایزوپنتیل الکل تحریک میشود همچنین تولید سیتوکینین توسط ازتوباکتر در حضور ترشحات ریشهای بیشتر میشود (26، 74، 79).
سنتز جیبرلینها: جیبرلینها، اسیدهای دیترپنوئید تتراسیکلیکی هستند که موجب تغییرات مورفولوژیک و توسعه بخشهای مختلف شامل جوانهزنی دانه، تحریک و رشد ریشه، فراوانی ریشههای موئین، رشد برگ، ساقه، گل و میوه، تنظیم رشد رویشی و زایشی گیاه میشوند. جیبرلینها توسط برخی باکتریها تولید میشوند. تاکنون دهها نوع جیبرلین کشف شده است که شناختهشدهترین آنها جیبرلیک اسید است. گزارش شده که جیبرلیک اسید و مواد شبه جیبرلیک اسید در کشتهای کهنه برخی سویههای ازتوباکتر تولید شده است (26).
تولید آنزیم –ACC دآمیناز[15]: اتیلن یک هورمون تنظیمکننده رشد گیاه است که در رسیدگی میوه، فتوسنتز، تنفس، تعرق، جنینزایی، ریشهزایی نقش دارد. البته، اتیلن در غلظتهای بالاتر دارای اثرات بازدارندگی در رشد گیاهان داشته و از طویل شدن ریشه و ساقه و گلدهی در گیاهان ممانعت به عمل میآورد. در شرایط تنشی، مقدار اتیلن به میزان قابلتوجهی در گیاه افزایش و باعث پیری زودرس گیاه میشود. آنزیم ACC-دآمیناز قادر است ماده ACC (1-آمینوسیکلوپروپان-1-کربوکسیلات) که پیشماده تولید اتیلن در گیاهان است را به آمونیوم و آلفاکتوبوتیرات تبدیل و از این طریق موجب کاهش اتیلن ناشی از تنش شود (26، 27، 28).
تولید سیانید هیدروژن[16]: سیانید هیدروژن (HCN) یک ترکیب با چگالی نسبی کمتر از هوا و فرار است که بهسرعت در محیط منتشر میشود. یکی از راههای ورود سیانید هیدروژن به بیوسفر، فعالیتهای صنعتی است. سیانید هیدروژن همچنین متابولیت ثانویه تعدادی از ریزجانداران است که در کنترل برخی عوامل بیماریزای گیاهی مؤثر است (26، 79).
استفاده از کودهای زیستی در زراعت گندم
گندم (Tritucum aestivum L.) یک از مهمترین غلات و نان گندم از اصلیترین منابع تغذیه در سبد غذایی مردم ایران است. تقریباً یکسوم از سطح زیر کشت کل محصولات زراعی در کشور به این محصول مهم اختصاص دارد. سطح زیر کشت گندم در ایران حدود 9/6 میلیون هکتار با تولید 3/13 میلیون تن برآورد شده است (63).
پژوهشها نشان داده است که کاربرد کودهای زیستی در کاشت گندم میتواند بر شاخصهای رشد این گیاه مؤثر باشد. در یک آزمایش، اثر سه سویه Azospirillum brasilense بر رشد گندم در خاکی که با نیتروژن رادیواکتیو (15N) پر شده بود مطالعه شد. نتایج نشان داد که تجمع نیتروژن در دانه گندم 40 درصد افزایش یافت بااینحال افزایش، مربوط به تثبیت زیستی نیتروژن نبود (65). در یک آزمایش، مصرف Azotobacter در مناطق مختلف هندوستان در 411 مزرعه گندم آبی نشان داد که در 342 مزرعه، افزایشی عملکردی بین 34 تا 247 کیلوگرم در هکتار حاصل شد (82). در یک بررسی، اثر تلقیح سیانوباکتر بر شاخصهای رشد گندم معنیدار گزارش شده است (64). در پژوهشی تلقیح با 342 Klebsiella pneumonia، موجب افزایش غلظت نیتروژن و رفع علائم کمبود آن در گندم شد. در این پژوهش تلقیح با سویههای موتانت و سلولهای مرده این سویه، تأثیری بر شاخصهای رشد نداشت (84). در یک مطالعه، تلقیح با chroococcum Azotobacter اثرات قابلتوجهی بر رشد و عملکرد گندم در شرایط مزرعهای نشان داد (93). اثر تلقیح گندم در شرایط مزرعهای با Azotobacter و باکتریهای حلکننده فسفات نشان داد که بیشترین افزایش عملکرد دانه و اندام هوایی مربوط به ترکیب این دو باکتری بود (92). در یک پژوهش در مصر، اثر تلقیح Azotobacter و مخمر و همچنین مصرف لجن فاضلاب شهری، کمپوست بقایای گیاهی و مخلوطی از این مواد بر گندم در طی دو سال نشان داد که کاربرد همزمان لجن و کمپوست با هریک از ریزجانداران اثر قابلتوجهی بر عملکرد و اجزای عملکرد و جذب عناصر غذایی ماکرو داشت (95). در یک بررسی در چین، مصرف همزمان Paenibacillus beijingensis و Paenibacillus sp دارای توان تثبیت نیتروژن و توان حلکنندگی فسفاتهای نامحلول سبب افزایش طول، وزن تر، وزن خشک و مقدار نیتروژن گیاه شد (90). در مطالعهای در برزیل تلقیح گندم با brasilense Azospirillum تأثیر معنیداری بر عملکرد، وزن خشک اندام هوایی و ارتفاع گیاه نداشته است؛ بااینحال مقدار نیتروژن دانه و برگ افزایش یافت (64). در پژوهشی در ایتالیا، تلقیح بذر گندم با ریزجانداران مختلف نشان داد که مصرف همزمان Azospirillum، Azoarcus، Azorhizobium و قارچ میکوریزی Rhizophagus irregularis سبب افزایش نیتروژن گندم شد اما تأثیری بر عملکرد دانه نداشت (72). در آزمایشهایی مزرعهای دوساله در نقاط مختلف 5 ایالت مکزیک، اثر 14 نوع کود زیستی و در ترکیب با 100 و 50 درصد کودهای شیمیایی بر رشد گندم و ذرت بررسی شد. نتایج این پژوهشها نشان داد که فقط در دونقطه، کود زیستی در ترکیب با کود شیمیایی بر عملکرد ذرت معنیدار بوده است. در این بررسی نتیجهگیری شده که کودهای زیستی فقط در برخی مناطق مؤثر بودهاند و در مناطقی هم که پاسخ مثبت بوده است فقط بعضی از کودهای زیستی این اثر را نشان دادهاند. در این گزارش تأکید شده است که قبل از توصیه کود زیستی برای مکزیک باید توجه داشت که پاسخ مثبت یک کود زیستی یک قانون نیست بلکه یک استثناء است (103).
در ایران نیز پژوهشهای زیادی در مورد استفاده از کودهای زیستی در زراعت گندم انجام شده است. در یک پژوهش ملی اثر تلقیح باکتریهای منتخب Azotobacter جداسازی شده از خاکهای ایران بر رشد گندم در مزارع شیراز، دزفول، سنندج، گلستان و مشهد بررسی شد. نتایج این مطالعه مشخص کرد که عملکرد دانه در اثر تلقیح، حداکثر تا بیست درصد افزایش یافت (29). در پژوهش دیگری اثر یک نوع مایهتلقیح تجاری Azotobacter بر رشد گندم در هشت نقطه ایران نشان داد که تلقیح، اثر مثبتی بر رشد گندم نداشته است (25). تلقیح chroococcum A. به همراه کود دامی بر رشد گندم در کشت دیم در مراغه باعث افزایش معنیدار عملکرد دانه، وزن خشک اندام هوایی، جذب نیتروژن، فسفر و روی دانه شد (22). تأثیر روشهای مدیریت مصرف کودهای شیمیایی و زیستی در تراکمهای مختلف علفهای هرز در گندم در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه شهید چمران اهواز مشخص نمود که حذف کامل کود شیمیایی نیتروژنی به لحاظ کمی و کیفی مطلوب نبوده بلکه روشهای تلفیقی ضمن کاهش مقدار کود مصرفی، شرایط مطلوبی را در اکوسیستم گندم ازلحاظ زراعی و اکولوژیک فراهم میکند (50). در پژوهشی در ایلام، اثر تلقیح chroococcum A. و brasilense A. و سه سطح کود اوره بر رشد سه رقم گندم یاواروس، کرخه و سیمره بررسی شد. نتایج این پژوهش مشخص کرد که بیشترین عملکرد دانه مربوط به رقم یاواروس و تلفیق کود زیستی و اوره بود (10). تلفیق کود زیستی و شیمیایی نسبت به مصرف هر کدام بهتنهایی در مازندران، نتیجه بهتری در مورد اثر بر خصوصیات کمی و کیفی گندم داشت (56). تلقیح سویههای باکتری محرک رشد در سطوح مختلف کود نیتروژنی بر برخی ویژگیهای فیزیولوژیکی گندم رقم مروارید نشان داد که تلقیح با Azotobacter و 150 کیلوگرم اوره در هکتار بیشترین عملکرد دانه را حاصل کرد (52). در یک بررسی گسترده در 25 استان کشور، تلقیح گندم با باکتری Microbacterium سبب افزایش متوسط 11 درصدی عملکرد دانه شد (4). تلقیح Azotobacter و میکوریز بر ارقام گندم سرداری، کوهدشت و کریم در خرمآباد نشان داد که بالاترین درصد وابستگی و پاسخ رشد میکوریزی در تیمار تلقیح Azotobacter در رقم کریم به دست آمد و درنهایت مشخص شد که تلقیح رقم کریم با میکوریزی حداکثر پتانسیل تولید تحت شرایط دیم منطقه را دارا است (6). اثر سه نوع کود زیستی تجاری و شیمیایی نیتروژنی بر رشد گندم در طی دو سال در اصفهان نشان داد که تلفیق مناسبی از این کودها موجب کاهش مصرف کودهای شیمیایی میشود (17). در پژوهشی خصوصیات زراعی و شیمیایی بوم نظام گندم تحت تأثیر الگوهای کشت مضاعف و مدیریت زیستی- شیمیایی کود، ارزیابی و نتیجهگیری شد که روش مدیریت تلفیقی کود نسبت به روشهای کاملاً شیمیایی یا کاملاً زیستی راهکار مناسبتری است (11). کاربرد تلفیقی کودهای زیستی و شیمیایی ضمن تأمین نیازهای غذایی گیاه زراعی گندم دیم و افزایش عملکرد آن، سبب کاهش قابلتوجه مصرف کودهای شیمیایی ش (18).
تأثیر تلقیح انواع کودهای زیستی حاوی ریزجانداران مختلف بر رشد و عملکرد گندم در مطالعات پژوهشی در جدول یک ارائه شده است (23). در شرایط تنشی خشکی و شوری که از مهمترین عوامل محدودکننده رشد غلات در ایران هستند نیز کودهای زیستی میتوانند در کاهش این عوامل محدودکننده رشد مؤثر باشند. تلقیح گندم با Rhizobium دارای توان تولید آنزیم ACC دآمیناز در شرایط شور، ارتفاع بوته، طول ریشه، جذب عناصر آهن، منگنز و مس را بهطور معنیدار افزایش داد (27). تلقیح همین سویهها در شرایط تنش خشکی موجب افزایش وزن خشک اندام هوایی، ارتفاع بوته، محور طولی ریشه، سطح برگ و جذب پتاسیم و مس اندام هوایی شد (28). در پژوهشی، تلقیح گندم با باکتریهای محرک رشد و محلولپاشی با اسیدهای آمینه و اسید سیلیسیک در شرایط تنش خشکی موجب کاهش اثرات تنش شد (30). کاربرد تلفیقی سولفات پتاسیم و کود زیستی در اهواز نشان داد که هم در شرایط تنش و هم بدون تنش رطوبت، اثر مثبتی بر عملکرد دانه گندم داشت (53).
استفاده از کودهای زیستی در زراعت ذرت
ذرت (Zea mays. L) ازجمله گیاهان زراعی مهم در ایران است که سطح زیر کشت آن (علوفهای و دانهای) حدود 540 هزار هکتار با تولید 5/19 میلیون تن است که برای تغذیه انسان، دام و کاربردهای صنعتی کشت میشود (63). بیشتر ذرت تولیدی صرف تهیه خوراک دام و طیور میشود. بخشی از ذرت برای تهیه محصولات مختلف غذایی انسان بکار میرود. پژوهشهای مختلفی در مورد کاربرد کودهای زیستی در کشت ذرت در ایران و جهان انجام شده است.
در پژوهشی تلقیح ذرت با Azospirillum تحت شرایط تنش خشکی بررسی شد، نتایج نشان داد که وزن توده زنده گیاه تلقیح شده نسبت به شاهد بدون تلقیح افزایش یافت (70).
|
جدول 1- تأثیر تلقیح ریزجانداران مختلف بر عملکرد دانه گندم (23) |
|||||
|
ردیف |
نوع ریزجاندار |
تأثیر بر عملکرد دانه |
شاخص رشد مورد افزایش |
محل و شکل انجام آزمایش |
منبع |
|
1. |
Azospirillum، Azoarcus، Azorhizobium وRhizophagus irregularis |
بیتأثیر |
نیتروژن |
ایتالیا-مزرعهای |
(دال کورتیوو و همکاران، 2020). |
|
2. |
لجن فاضلاب شهری، کمپوست، Azotobacter، مخمر |
قابلتوجه |
اجزای عملکرد و عناصر ماکرو |
مصر-مزرعهای |
(محمد و همکاران، 2019) |
|
3. |
Azotobacter و باکتریهای حلکننده فسفات |
مثبت |
عملکرد اندام هوایی |
هندوستان-مزرعهای |
(مک کارتی و همکاران، 2017). |
|
4. |
Paenibacillus beijingensis و Paenibacillus sp |
- |
طول، وزن تر و خشک و نیتروژن |
چین-گلخانهای |
(لی و همکاران، 2020). |
|
5. |
chroococcum Azotobacter |
قابلتوجه |
جذب نیتروژن |
کانادا-اتاق رشد |
(رناتودفریتاس، 2000). |
|
6. |
Azotobacter، Entrobacter، Azospirillum و Bacillus |
قابلتوجه |
وزن هزار دانه |
صربستان-مزرعهای |
(میلشویچ و همکاران، 2012). |
|
7. |
brasilense Azospirillum |
بیتأثیر |
مقدار نیتروژن دانه و برگ |
برزیل-مزرعهای |
(بالبینوت و همکاران، 2020). |
|
8. |
chroococcum A.
|
%20-0 |
عملکرد کاه و کلش و وزن هزار دانه |
ایران، 8 استان-مزرعهای |
خسروی و همکاران (1388) |
|
9. |
Azotobacter.
|
بیتأثیر |
بیتأثیر |
ایران- 10 استان-مزرعهای (تجاری) |
خسروی (1392) |
|
10. |
Azotobacter و کود دامی |
معنیدار |
وزن خشک اندام هوایی، جذب نیتروژن، فسفر و روی دانه افزایش |
ایران، مراغه-مزرعهای دیم |
خسروی و محمودی (1392) |
|
11. |
Microbacterium |
11 درصد |
- |
ایران، 25 نقطه-مزرعهای |
اسدی رحمانی، 1395 |
در پژوهشی در دو نقطه کشور برزیل، اثر تلقیح ذرت با
A. brasilense و کود نیتروژنی یکی در شرایط شخم معمولی و دیگری در حالت بدون شخم مطالعه شد. نتایج این پژوهش نشان داد که تلقیح در حالت بدون استفاده از کود نیتروژنی سبب افزایش تولید به مقادیر 4/15 و 4/7 به ترتیب در شرایط شخم معمولی و بدون شخم شد. همچنین در حالت شخم معمولی، تلقیح، عملکردی مشابه مصرف 100 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژنی بهصورت سرک بود (89). در یک پژوهش که در صربستان انجام اثر مایه تلقیح
A. chroococcum با جمعیت CFU.ml-1108 در مقادیر 50، 75 و 100 میلیلیتر در 1000 کیلوگرم بذر بر رشد ذرت بررسی شد. نتایج این پژوهش حاکی از افزایش عملکرد محصول در اثر تلقیح بود (80). در مزرعهای در منطقه شهریار تهران اثر Pseudomonas flurescens و Pseudomonas putida و ترکیبی از دو باکتری بر شاخصهای رشد ذرت و تجزیه زیستی آترازین مطالعه شد. نتایج نشان داد که تجزیه زیستی آترازین بهطور معنیداری تحت تأثیر تلقیح قرار گرفت و بالاترین مقدار تجزیه مربوط به تلقیح همزمان دو باکتری بود. اثر تلقیح، در مورد سایر شاخصهای رشد هم معنیدار بود (71). در یک پژوهش مزرعهای در جنوب غربی نیجریه، اثر Azotobacter، Azospirillum و قارچ میکوریز (AMF) بر چهار رقم ذرت بررسی شد. نتایج این پژوهش نشان داد که تلقیح با هر سه ریزجاندار نسبت به شاهد بدون تلقیح موجب افزایش معنیدار عملکرد دانه و اجزای عملکرد شد. همچنین تلقیح با Azotobacter و Azospirillum اثر معنیداری بر جذب عناصر داشتند. در بین تیمارها، Azotobacter بهعنوان مؤثرترین کود زیستی معرفی شد (97). در مطالعهای در برزیل، اثر کاربرد مایه تلقیح A. brasilense با فرمولاسیون مایع به همراه مصرف سطوح مختلفی از کود نیتروژنی بهصورت کاربرد بذری در فاروها بررسی شد. نتایج نشان داد که کاربرد 200 میلیلیتر از مایه تلقیح در هکتار اثر قابلتوجهی بر تولید دانه داشته است (96). در یک آزمایش دیگر در برزیل اثر تلقیح A. brasilense با فرمولاسیون پیت در مقادیر 100، 150 و 200 گرم در 25 کیلوگرم بذر در شرایط کود نیتروژنی توصیهشده و نصف مقدار توصیهشده بر رشد ذرت بررسی شد. نتایج نشان داد که تلفیق نصف کود نیتروژنی و 150 گرم در 25 کیلوگرم بذر بهترین نتیجه معنیدار را بر شاخصهای مختلف رشد بهویژه عملکرد دانه، وزن هزار دانه و بیوماس خشک اندام هوایی و ریشه ذرت داشت (76). در یک آزمایش گلخانهای اثر تلقیح Bacillus subtilis در شرایط تنش شوری بر رشد ذرت بررسی شد. نتایج این آزمایش مشخص کرد که تلقیح سبب افزایش رشد در شرایط تنش شوری و افرایش مقدار آب نسبی برگها شد (74). اثر تلقیح A. brasilense بر جوانهزنی، رشد گیاه و کارایی مصرف نیتروژن در 27 ژنوتیپ مختلف ذرت مطالعه شد. نتایج مشخص کرد که تلقیح سبب افزایش رشد، بهبود خصوصیات بیوشیمیایی و افزایش کارایی مصرف نیتروژن در شرایط کمبود نیتروژن شد (110). در یک مطالعه در منطقه سرادوی برزیل تحت سیستم بیخاکورزی (No-Till) اثر مقادیر مختلف نیتروژن شامل 0، 50، 100، 150 و 200 کیلوگرم N در هکتار از منبع اوره و تلقیح با A. brasilense بر شاخصهای مختلف رشد ذرت بررسی شد. نتایج نشان داد که تلقیح، شاخص کلروفیل برگ، قطر ساقه، طول خوشه و کارایی مصرف نیتروژن را افزایش داد و بر عملکرد دانه هم اثر مثبت داشت. بیشترین عملکرد دانه از مصرف 100 کیلوگرم N در هکتار به دست آمد (76). در پژوهشی دیگر در برزیل اثر روشهای مختلف کاربرد A. brasilense شامل تلقیح بذری، تلقیح برگی (برگپاشی) و تلفیق دو روش بر خصوصیات ظاهری رشد و تغذیه ذرت بررسی شد. نتایج نشان داد که روشهای مختلف تلقیح تأثیری بر رشد ذرت نداشتند و فقط اثر خیلی کمی بر برخی خصوصیات ظاهری گیاه گذاشتند (68).
در ایران نیز پژوهشهای قابلتوجهی در مورد کاربرد کودهای زیستی در کشت ذرت انجام شده است. در آزمایشی گلدانی اثر قارچ میکوریز Glumos intradices بر جذب فسفر و نیتروژن ذرت رقم سینگل کراس 704 معنیدار گزارش شد (47). در یک آزمون آزمایشگاهی و گلخانهای اثر تلقیح باکتریهای حلکننده سیلیکات بررسی و مشاهده شده تلقیح باعث افزایش معنیدار جذب مقدار کل پتاسیم و وزن خشک اندام هوایی ذرت شد (49). اثر تلقیح باکتریهای افزاینده رشد گیاه بر شاخصهای رشد ذرت در شرایط مزرعه، معنیدار و قابلتوجه ذکر نمودند (19). در پژوهشی اثر تلقیح Azotobacter و Azospirillum بر رشد چهار رقم ذرت S.C.704، S.C.703، S.C.700 و S.C.647 در شرایط مزرعهای بررسی شد. نتایج نشان داد بیشترین عملکرد، مربوط به تلقیح توأم دو باکتری بر ارقام S.C.704 و S.C.700 به دست آمد (39).
در یک مطالعه در ایستگاه تحقیقات کشاورزی مهران اثر کود زیستی فسفاتی گرانوله و کود شیمیایی بر رشد ذرت سینگل کراس 704 در شرایط تنش خشکی بررسی شد. نتایج نشان داد که تلقیح، باعث کاهش مصرف کود شیمیایی و افزایش تحمل گیاه به تنش خشکی شد (49). در آزمایشی در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه صنعتی شاهرود اثر تلقیح با سویههای مختلف Azotobacter و Azospirillum بر رشد ذرت بررسی شد. نتایج نشان داد که تلقیح، سبب افزایش معنیدار عملکرد و اجزای عملکرد شد (13). اثر یک نوع مایه تلقیح تجاری Azotobacter بر رشد ذرت در 10 نقطه ایران بررسی و گزارش شد که تلقیح هیچ اثر مثبتی بر رشد این محصول نداشته است (24). اثر مصرف توأم کود زیستی حاوی باکتریهای حلکننده فسفات و کود شیمیایی فسفری بر رشد ذرت رقم سینگل کراس 704 نشان داد که کود زیستی بر عملکرد و اجزای عملکرد تأثیر معنیداری داشته است (16). در آزمایشی اثر باکتریهای محرک رشد شامل chroococcum A. و P. flurescens بر جوانهزنی و رشد بوته ذرت در شرایط شور (از صفر تا 8 دسیزیمنس بر متر) در دانشگاه صنعتی شاهرود بررسی شد. نتایج نشان داد که تلقیح در همه سطوح شوری درصد جوانهزنی بیشتری نسبت به عدم تلقیح نشان داد و تأثیر تلقیح بر حداکثر سرعت جوانهزنی معنیدار بود (8). در یک مطالعه دوساله در مزرعه مرکز آموزش کشاورزی شهید ناصری کرج اثر کاربرد P. flurescens و کود فسفری بر رشد و عملکرد ذرت رقم SC540 در شرایط رطوبتی مختلف بررسی شد. نتایج نشان داد که تلقیح با باکتری باعث کاهش مصرف کود شیمیایی و افزایش تحمل گیاه به تنش خشکی شد (34). در دو آزمایش در مزرعه ایستگاه تحقیقات کشاورزی خرمآباد وابسته به مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی لرستان اثر قارچ میکوریز G. intradices بر ذرت NS-640 مطالعه شد. نتایج نشان داد که تلقیح، سبب جذب بیشتر آب و عناصر غذایی و نتیجه آن، افزایش هدایت روزنهای و تعرق در گیاه و درنهایت افزایش مقاومت گیاه به کمآبی شد (61).
در یک بررسی گلخانهای اثر قارچ میکوریز و P. flurescens بر اشکال پتاسیم در خاک و جذب آن در ذرت سینگل کراس 704 در شرایط تنش خشکی ارزیابی شد. نتایج نشان داد که قارچ میکوریز، باکتری و برهمکنش آنها بر شکلهای مختلف پتاسیم و جذب آن توسط گیاه ازنظر آماری معنیدار بود (54). در یک آزمایش در مزرعه ایستگاه تحقیقات کشاورزی اسلامآباد غرب وابسته به مرکز تحقیقات کشاورزی کرمانشاه اثر Azotobacter، ورمی کمپوست و کودهای شیمیایی نیتروژن، فسفر و پتاسیم در دو شرایط آبیاری مطلوب و کم آبیاری بر رشد و عملکرد ذرت بررسی شد نتایج نشان داد که کمپوست و کودهای شیمیایی اثر معنیداری بر عملکرد دانه داشتند اما تلقیح با Azotobacter تأثیر معنیداری نشان نداد (60). در آزمایشی در مزرعه پژوهشی دانشگاه آزاد سنجر دزفول اثر کود زیستی حاوی باکتریهای حلکننده فسفات در شرایط تنش خشکی بر رشد ذرت سینگل کراس 640 بررسی شد. نتایج نشان داد که تلقیح سبب کاهش اثرات سوء تنش خشکی بر صفات کمی و کیفی ذرت شد (43). در پژوهشی اثر پوششدار کردن بذر با عناصر ریزمغذی و باکتری Pseudomonas و Azotobacter و تلفیق آنها بر شاخصهای جوانهزنی ذرت رقم NS640 بررسی شد. نتایج نشان داد که تلفیق دو باکتری و عناصر ریزمغذی بهترین اثر را در بین تیمارهای مختلف بر درصد جوانهزنی، طول و وزن تر ریشهچه و ساقهچه و فعالیت آنزیم آلفا آمیلاز داشتند (37). در یک آزمایش در مزرعه مرکز تحقیقات کشاورزی کرمانشاه اثر تلقیح باکتریهای Pseudomonas بر رشد و عملکرد ذرت سینگل کراس 770 در شرایط تنش خشکی بررسی شد. نتایج نشان داد که تلقیح سبب افزایش معنیدار همه شاخصهای موردمطالعه شد (45). در آزمایشی در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه کردستان اثر کودهای زیستی و شیمیایی بر برخی خصوصیات فیزیولوژیک ذرت تحت تنش خشکی (آبیاری کامل و تنش در مرحله گلدهی) بررسی شد. نتایج نشان داد که کاربرد عناصر غذایی به همراه کودهای زیستی باعث افزایش مقاومت گیاه به تنش خشکی و بهبود عملکرد گیاه در این شرایط شد (58). در آزمایشی در مزرعه مرکز تحقیقات کشاورزی کردستان اثر تلفیقی از کودهای زیستی و شیمیایی بر رشد ذرت رقم MV500 بررسی شد. نتایج نشان داد که تلفیقی از کود زیستی حاوی Bacillus subtilis، P. flurescens و Azospirillum ssp. به همراه 300 کیلوگرم اوره و 10 کیلوگرم کلات آهن (FeEDTA) بالاترین عملکرد و کیفیت علوفه را داشت (55). در آزمایش مزرعهای دوساله در نهاوند اثر کاربرد قارچ میکوریز، ورمی کمپوست و کود نیتروژنی بر رشد ذرت سینگل کراس سیمون مطالعه شد. نتایج نشان داد که برهمکنش میکوریز، 6 تن ورمی کمپوست و 150 کیلوگرم نیتروژن در هکتار موجب بیشترین مقدار عملکرد (3/14 تن در هکتار) شد (32). در یک آزمایش گلخانهای اثر باکتریهای محرک رشد Azotobacter، Azospirillum و Pseudomonas بر رشد دو رقم ذرت سینگل کراس 704 و 647 بررسی شد. نتایج نشان داد که تلقیح سبب افزایش جذب فسفر و وزن خشک گیاه شد (14).
استفاده از کودهای زیستی در زراعت برنج
برنج (Oryza sativa L.) گیاهی علفی و یکساله بوده که در مناطق گرم و مرطوب میروید. برنج یکی از غلات مهم است که در خیلی از کشورها بهویژه کشورهای آسیایی بهعنوان غذای اصلی محسوب میشود. برنج در سبد غذایی ایرانیان یکی از کالاهای پرمصرف است. بر اساس اعلام فائو میزان تولید برنج در جهان در سال 2022 حدود 4/194 میلیون تن بود. سطح زیر کشت برنج (شلتوک) در ایران 9/7 هزار هکتار و میزان تولید 6/3 میلیون تن است (63). با توجه به افزایش جمعیت و در پی آن افزایش نیاز به مواد غذایی، توجه به روشهای مبتنی بر کشاورزی پایدار که به افزایش تولید برنج منجر شود حائز اهمیت است.
در یک آزمایش مزرعهای و گلخانهای در ژاپن اثر strain B510 Azospirillum sp. با جمعیت CFU.ml 108×1 بر رشد و عملکرد برنج بررسی شد. نتایج نشان داد که در شرایط گلخانهای برگهای اولیه و بیوماس اندام هوایی افزایش یافتند و در شرایط مزرعهای تعداد پنجه و عملکرد دانه بهطور معنیداری در اثر تلقیح افزایش یافتند (86). در پژوهشی با مشارکت کشاورزان تایلندی یک نوع کود زیستی حاوی چهار نوع باکتری محرک رشد گیاه در 20 مزرعه شالیزاری مورد استفاده قرار گرفت. در هر مزرعه نصف آن با کود شیمیایی و در نصف دیگر فقط 50 تا 80 درصد کود شیمیایی داده شد و مابقی آن کود زیستی تجاری مصرف شد. نتایج نشان داد که 23 تا 52 درصد نیتروژن میتواند توسط کود زیستی جایگزین شود بدون اینکه در عملکرد محصول کاهشی حاصل شود (100). در آزمایشی اثرSRIAz3 Azotobacter vinelandii جداسازی شده از ریزوسفر برنج در شرایط تنش شوری بر رشد برنج مطالعه شد. نتایج مشخص نمود که تلقیح در شرایط شوری 200 میلیمولار کلرید سدیم نسبت به حالت بدون تلقیح، باعث افزایش مقدار پرولین و مالوندیآلدئید شد. بیوماس تر ریشه و اندام هوایی نیز در اثر تلقیح افزایش یافت (101). در آزمایشی مزرعهای دوساله اثر مقدار و روشهای مصرف
A. brasilense بر رشد برنج بررسی شد. نتایج نشان داد که تلقیح به مقدار 200 میلیلیتر در هکتار از مایه تلقیح تحت آبیاری قطرهای سبب افزایش 19 درصدی عملکرد شد (77). در آزمایشهایی مزرعهای در ژاپن و غنا اثرstrain B510 Azospirillum sp. بر رشد و عملکرد ارقام مختلف برنج بررسی شد. نتایج نشان داد که رشد و عملکرد ارقام مختلف برنج در اثر تلقیح افزایش یافت (104).
در ایران نیز پژوهشهایی در مورد اثر کاربرد کودهای زیستی در برنج انجام شده است. در یک آزمون مزرعهای اثر تلقیح باکتریهای حلکننده فسفات و کودهای شیمیایی فسفاتی بر بعضی شاخصهای رشد برنج معنیداری گزارش شده است (5). در پژوهشی در شرایط گلدانی اثر چهار گونه سیانوباکتر (جلبک سبز-آبی) متعلق به جنس Anabaena بر جوانهزنی و رشد شلتوک بررسی شد. نتایج نشان داد که کاربرد سیانوباکتر، سرعت جوانهزنی و شاخصهای مختلف رشد برنج در شرایط گلدانی را بهطور قابلتوجهی افزایش داد (38). در یک آزمایش گلخانهای اثر سویههای مختلف Pseudomonas بر رشد و جذب فسفر در سه رقم برنج طارم، ندا و خزر مطالعه شد. نتایج مشخص کرد که تلقیح، همه شاخصهای رشد را افزایش داد. همچنین اثر متقابل رقم و سویه نشان داد بیشترین عملکرد دانه مربوط به سویهflorescence GO15 P. و رقم ندا به دست آمد. بیشترین جذب فسفر در گیاه و دانه از تلقیح با florescence GO12 P. به ارقام ندا و خزر حاصل شد (33). در یک آزمایش در ایستگاه تحقیقات برنج تنکابن اثر A. chroococcum در تناوبهای زراعی مختلف شبدر برسیم، برنج، باقلا و آیش و در سطوح مختلف کود نیتروژنی شامل 50، 75 و 100 کیلوگرم در هکتار نیتروژن بررسی شد. نتایج نشان داد که در کلیه تناوبهای زراعی با برنج، بیشترین عملکرد شلتوک با مصرف 75 کیلوگرم نیتروژن در هکتار و کاربرد باکتری به دست آمد (7). در آزمایشی مزرعهای در اطراف صومعهسرا اثر Azospirillum و Azotobacter و بهصورت تلقیح نشا قبل از انتقال به زمین اصلی به همراه ورمی کمپوست با مقادیر 0، 5 و 10 تن در هکتار بررسی شد. نتایج نشان داد که حداکثر عملکرد شلتوک مربوط به تیمار 10 تن در هکتار ورمی کمپوست به همراه تلقیح با Azospirillum به دست آمد (9). در آزمایشی در مزرعه برنج در منطقه سیاهکل گیلان اثر کودهای زیستی شامل قارچ میکوریز G. mosseae، lipoferum Azospirillum و A. chroococcum بر رشد و کارایی مصرف نیتروژن در برنج رقم هاشمی مطالعه شد. نتایج نشان داد که بیشترین عملکرد و اجزای عملکرد مربوط به بیشترین کود اوره معادل 120 کیلوگرم نیتروژن خالص و کاربرد سه ریزجاندار بود (35). در یک پژوهش، جدایههایی از سیانوباکتر از مزارع شالیزاری گیلان جداسازی، شناسایی و ازنظر توان حلکنندگی فسفات غربالگری و اثر سویههای برتر بر رشد برنج رقم هاشمی در شرایط گلخانهای مطالعه شد. بر اساس نتایج بهدستآمده بیشترین عملکرد دانه و جذب نیتروژن در اثر تلقیح با گونه Cylendrospermum sp. به دست آمد (40). در پژوهشی مزرعهای دوساله در مزرعه مؤسسه تحقیقات برنج در رشت اثر تلقیح نشایی دو رقم برنج گیلانه و هاشمی با یک نوع کود زیستی تجاری حاوی Azospirillum و Azotobacter در سطوح کود نیتروژن شامل 100 درصد کود موردنیاز و تیمار 50 درصد کود شیمیایی بررسی شد. نتایج نشان داد که مصرف توأم کود شیمیایی و کود زیستی بر عملکرد، کارایی مصرف آب و شاخص سطح برگ هر دو رقم برنج اثر مثبت داشته است (12).
استفاده از کودهای زیستی در زراعت جو
جو (Hordeum Vulgare L.) یکی از مهمترین گیاهان خانواده غلات است. بسیاری از محققین، خاستگاه این گیاه را کوههای زاگرس در غرب ایران، آناتولی جنوبی و فلسطین میدانند. سابقه کشت جو در ایران به 10 هزار سال قبل برمیگردد. سطح زیر کشت جو در ایران 7/1 میلیون هکتار و میزان تولید آن 2/3 میلیون تن است (63.). جو بهطور گسترده در تغذیه انسان ازجمله تهیه نان و تهیه نوشیدنیها و مالت به کار میرود. علاوه بر این، جو بهعنوان علوفه دام نیز کاربرد زیادی دارد. جو به دو گروه 2 ردیفه و 6 ردیفه تقسیم میشود. جو 2 ردیفه بیشتر در صنعت مالت سازی و جو 6 ردیفه در صنایع غذایی بکار میرود و دارای عملکرد بالاتری نیز میباشد. جو یکی از سازگارترین غلات است و نسبت به گندم مصرف آب کمتر و تحمل بیشتری به تنش شوری چه در مرحله جوانهزنی و چه در مراحل دیگر رشد است.
در مورد اثر کودهای زیستی در کشت جو پژوهشهایی انجام شده است. در پژوهشی سویههای مختلف جنس Bacillus توانستند از طریق تثبیت نیتروژن و انحلال فسفاتهای نامحلول، رشد جو را افزایش دهند (69). در آزمایشی در مزرعه پژوهشی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری اثر کودهای زیستی حاوی باکتریهای حلکننده فسفات Bacillus lentus و P. putida و باکتریهای تثبیتکننده نیتروژن A. chroococcum وA. brasilense در سطوح مختلف کود نیتروژنی شامل 0، 50 و 100 کیلوگرم نیتروژن (N) از منبع اوره و سطوح 0 و 50 کیلوگرم در هکتار فسفر از منبع سوپر فسفات تریپل بر رشد جو رقم صحرا بررسی شد. نتایج نشان داد که بیشترین عملکرد دانه مربوط به 100 کیلوگرم در هکتار کود نیتروژنی به همراه تلقیح توأم کودهای زیستی بود (44). در آزمایشی در مزرعه پژوهشی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران اثر تلقیح P. fluorescence دارای توان حلکنندگی فسفات در سطوح کود فسفری بر دو رقم جو فصیح و بهمن بررسی شد. نتایج نشان داد تلفیق باکتری و کود فسفری سبب بهبود کیفیت علوفه شد (1). همین باکتری در آزمایشی مزرعهای در فومن نیز بررسی شد و نتایج آن مشخص نمود که کاربرد تلفیقی تلقیح و 75 درصد کود فسفری باعث بهبود رشد و عملکرد جو شد (15). در پژوهشی در اردبیل اثر کاربرد میکوریز و Azotobacter بر رشد و عملکرد جو رقم سهند تحت شرایط دیم و آبیاری تکمیلی انجام شد. نتایج نشان داد بیشترین عملکرد دانه مربوط به آبیاری تکمیلی و کاربرد توأم میکوریز و Azotobacter و پایینترین عملکرد مربوط به شرایط دیم و بدون کاربرد کودهای زیستی به دست آمد (46). در آزمایشی مزرعهای در مزرعه دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی داراب (دانشگاه شیراز) اثر کود اوره، تلقیح باA. brasilense و تلفیق آن با 50 درصد کود اوره در شرایط تنش رطوبتی بر رشد جو رقم زهک بررسی شد. نتایج نشان داد که در شرایط تنش آبی و آبیاری مطلوب، بهترین تیمار مربوط به تیمار تلفیقی تلقیح و کود اوره بود (61). در مطالعهای در مزرعه دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی داراب، دانشگاه شیراز، اثر تلقیح A. chroococcum وA. lipoferum بهتنهایی و همچنین به همراه کود شیمیایی نیتروژنی از منبع اوره بر رشد دو رقم جو زهک و نیمروز بررسی شد. نتایج نشان داد که تلفیقی از تلقیح با دو باکتری و 100 کیلوگرم کود اوره توانست تا 50 درصد میزان کود مصرفی را کاهش دهد. همچنین عملکرد دانه نیز بهبود یافت (31). در آزمایشی در ایستگاه تحقیقات کشاورزی سرابله ایلام اثر مصرف کود زیستی میکوریز حاوی قارچهای میکوریزGlomus mosseae، Glomus etunicatum و Rhizophagus irregularis و کود فسفری بر رشد چهار رقم جو شامل توده محلی، ماهور، خرم و فردان در شرایط دیم بررسی شد. نتایج نشان داد که تیمار رقم فردان و قارچ میکوریز به همراه 50 درصد کود فسفری برای شرایط دیم منطقه قابل توصیه است (59).
استفاده از کودهای زیستی در سایر غلات
در یک آزمایش اثر چهار سویه میکوریز آربوسکول به همراه تلقیح با Acetobacter diazotrophicus بر رشد سورگوم شیرین (دو رنگ) بررسی شد. نتایج نشان داد که بیشترین وزن خشک اندام هوایی مربوط به سویههای Glomus بود. غلظت نیتروژن گیاه در اثر تلقیح با A. diazotrophicus نیز بهطور معنیداری افزایش یافت (85). اثر تلقیح Azotobacter و Azospirillum بر رشد جو دوسر در یک پژوهش مزرعهای در پاکستان نشان داد که Azotobacter سبب بیشترین عملکرد علوفه سبز و وزن خشک اندام هوایی شد (102). اثر تلقیح بذری ارزن مرواریدی با Azotobacter در شرایط مزرعهای نشان داد که ارتفاع گیاه، ماده خشک تجمعی، تعداد پنجه، مقدار کلروفیل، جذب عناصر نیتروژن، فسفر و پتاسیم بهطور معنیداری در اثر تلقیح افزایش یافت (107). در پژوهشی گلخانهای، اثر تلقیح سه سویه میکوریز شامل R. irregulare، Glomus aggregatum و G. mosseae بر رشد سورگوم شیرین بررسی شد. نتایج نشان داد که تلقیح سبب افزایش ارتفاع و بیوماس گیاه شد (88). در یک پژوهش اثرA.brasilenes بر رشد یولاف سیاه (جو دوسر) و چاودار در یک سیستم زراعی-دامی مطالعه شد. نتایج مشخص نمود که کاربرد باکتری و کود نیتروژنی تولید بیوماس مخلوط دو گیاه را افزایش داد (68). در یک آزمایش گلخانهای اثر تلقیح گونههای Azospirillum spp بر رشد ارزن بررسی شد. نتایج نشان داد که تلقیح سبب افزایش وزن خشک اندام هوایی و ارتفاع گیاه و برخی دیگر از شاخصهای رشد شد (80). در یک پژوهش در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه مقدس اردبیلی اثر تلقیح Azotobacter، Azospirillum و Pseudomona و محلولپاشی کود نیتروژنی بر رشد و کارایی مصرف نیتروژن در گیاه تریتیکاله (چاودم) مطالعه شد. نتایج نشان داد که تلقیح و محلولپاشی بر عملکرد، اجزای عملکرد و سایر شاخصهای رشد اثر مثبت داشت. بالاترین عملکرد مربوط به تلقیح با Azotobacter و محلولپاشی در مرحله چکمه زنی حاصل شد (42). در یک مطالعه اثر چهار نوع کود زیستی تجاری بر برخی صفات کیفی علوفه ارزن مرواریدی در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی گرگان مطالعه شد. نتایج نشان داد که در بین تیمارهای مختلف، استفاده از کود زیستی حاوی باکتریهای حلکننده فسفات اثر قابلتوجهی بر شاخصهای رشد، محتوی ترکیبات آلی و معدنی ارزن داشت (41).
بهمنظور بررسی اثر رژیمهای مختلف آبیاری و کاربرد یک کود زیستی مایع تجاری حاوی A. chroococcum،
A. brasilenes بر عملکرد و اجزای عملکرد دو رقم ارزن معمولی و دمروباهی در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه پیام نور شهرستان فریدونشهر آزمایشی اجرا شد. بیشترین عملکرد دانه ارزن در تیمارهای بدون تنش کمآبی و یک لیتر کود زیستی به دست آمد. بر اساس نتایج بهدستآمده از این آزمایش، کاربرد کود زیستی، توانست اثرات مضر ناشی از تنش کمآبی بر عملکرد و اجزای عملکرد در هر دو رقم ارزن را کاهش دهد (2). بهمنظور بررسی تأثیر باکتریهای Azospirillum و Pseudomona و تنش شوری بر مؤلفههای جوانهزنی و محتوای سدیم و پتاسیم چاودار، دو آزمایش در آزمایشگاه و گلخانه دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه محقق اردبیلی اجرا شد. بیشترین میزان مؤلفههای جوانهزنی، طول ریشهچه و ساقه چه، وزن خشک ریشهچه و ساقه چه، درصد و یکنواختی جوانهزنی در کاربرد توأم Pseudomonas و Azospirillum و عدم اعمال شوری به دست آمد (56). در آزمایشی در مزارع منتخب منطقه سیاهکل (زیر نظر گروه زراعت دانشگاه تربیت مدرس) بهمنظور بررسی اثر کودهای زیستی تجاری و رژیمهای مختلف بر عملکرد و خصوصیات فیزیولوژیکی ارزن مرواریدی اجرا شد. نتایج این پژوهش نشان داد که ارتفاع بوته، میزان کلروفیل رژیمهای مختلف آبیاری و کودهای زیستی و شاخص برداشت، فتوسنتز و فعالیت آنزیم پراکسیداز ازنظر برهمکنش رژیمهای مختلف آبیاری و کودهای زیستی معنیدار بود (51).
چالشهای کاربرد کودهای زیستی در کشت غلات
بیشتر ریزجاندارانی که برای تهیه کودهای زیستی مورداستفاده قرار میگیرند برای رشد و فعالیت خود به منابع کربنی نیاز دارند و اصطلاحاً آنها را باکتریهای هتروتروف مینامند. بااینحال در اکثر خاکهای ایران ماده آلی (کربن آلی) کم بوده و لذا رشد باکتریها با محدودیت مواجه است. از طرف دیگر کودهای شیمیایی به علت سابقهای طولانی در مصرف و وفور آنها مورد اعتماد بهرهبرداران قرارگرفتهاند؛ بنابراین کودهای زیستی توان رقابت با کودهای شیمیایی را ندارند. از دیگر چالشهای کاربرد کودهای زیستی میتوان به عدم ارتباط مناسب بین بخش پژوهش، تولید و ترویج این کودها و همچنین مشکلات در تجاریسازی ازجمله نیاز به تجهیزات خاص در فرآیند تولید، نگهداری و توزیع کودهای زیستی اشاره کرد.
در بررسی منابع مختلف، مشخص شد که در برخی موارد استفاده از کودهای زیستی تأثیر معنیداری بر رشد گیاه نداشته است. از دلایل این مسئله میتوان به موارد زیر اشاره کرد (26):
چشمانداز کاربرد کودهای زیستی در کشت غلات
حدود چهارپنجم کل سطح زیر کشت زراعت در ایران متعلق به غلات است (62). غلات در سبد غذایی مردم ایران جایگاه اول را دارند. از طرف دیگر قیمت بالای کودهای شیمیایی و پتانسیل زیاد آنها در آلوده سازی محیطزیست، ضرورت جایگزینی حداقل بخشی از کودهای شیمیایی با کودهای زیستی سالم، ارزان و کمحجم را مشخص میکند. وجود زیرساختهای لازم در بخش خصوصی برای تولید کودهای زیستی و وجود متخصصین مربوطه در کشور و پژوهشهای انجام در این زمینه یک فرصت مناسب برای رونق تولید و مصرف کودهای زیستی است. توجه به حفظ محیطزیست و اهمیت تولید محصول سالم نیز که در اسناد ملی و بالادستی وجود دارد نیز تمایل به تولید و مصرف این کودها را افزایش داده است.
پیشنهادها
برای رونق مصرف کودهای زیستی در کشت غلات
در تعدادی از پژوهشهای انجامشده، تلقیح باکتری به غلات با عدم پاسخ گیاه مواجه میشود. یکی از احتمالات عدم موفقیت تلقیح، توان رقابت ضعیف باکتریهای موجود کود زیستی با انواع بومی خاک است؛ بنابراین پیشنهاد میشود پژوهشهای بنیادی در مورد موضوع رقابت ریزجانداران صورت گیرد. انجام پژوهشهای مولکولی بهمنظور امکان ایجاد رابطه همزیستی بین باکتریهای تثبیتکننده نیتروژن و غلات مانند رابطه بین ریزوبیومها و حبوبات پیشنهاد میشود. افزایش کارایی خصوصیات محرک رشدی باکتریها هم، نیاز به انجام پژوهشهای بنیادی دارد. با توجه به هتروتروف بودن بیشتر باکتریهای موجود در کودهای زیستی افزایش میزان مواد آلی خاکها و یا کاربرد همزمان ترکیبات حاوی کربن آلی و ریزجانداران پیشنهاد میشود.
نتیجهگیری
غلات از محصولات اساسی و اصلی در کشاورزی بوده که سهم بالایی در سبد غذایی مردم ایران داشته و بنابراین در موضوع امنیت غذایی دارای جایگاه ویژهای هستند. جایگزینی روشهای معمول با روشهای بر اساس کشاورزی پایدار برای تولید غلات دارای اهمیت زیادی است. یکی از راهکارهای مبتنی بر حفظ سلامت انسان و محیطزیست استفاده از کودهای زیستی است. امید است که توسعه پژوهش، تولید و مصرف این فرآوردههای زیستی منجر به جایگزینی با حداقل بخشی از کودهای شیمیایی باشد.
[1] Poaceae or Gramineae
[2] Biofertilizer or Biological fertilizer
[3] Consortium
[4] Availability
[5] Granule
[6]Freeze- drying
[7]Lyophilisation
[8] Plant Growth Promoting Rhizobacteria
[9] Inoculum or inoculant
[13] Exopolysaccharides
[14] Inodole Acetic Acid
[15] ACC deaminase
[16] Hydrogen cyanide