بررسی اثرات متقابل منابع مختلف فسفر و پتاسیم در رفتار انحلال فسفر و پتاسیم توسط برخی از جدایه‌های باکتریایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تبریز

2 استادیار گروه علوم خاک دانشگاه تبریز

چکیده

پتاسیم و فسفر از جمله عناصر ضروری و مهم برای رشد گیاه تلقی می‌شوند و راهکار زیستی یکی از روش‌های تامین آنها می‌باشد. برای بررسی روابط بین منابع فسفر محلول (فسفات سدیم) و نامحلول (تری‌کلسیم فسفات) بر آزادسازی پتاسیم از کانی‌های میکا یعنی بیوتیت و موسکویت و همچنین ارزیابی اثر نوع کانی میکا در انحلال فسفر از منبع تری‌کلسیم‌فسفات، این تحقیق با حضور برخی از باکتری‌های متعلق به جنس سودوموناس به نام‌های S10-3، S14-3، S19-1 و S21-1 انجام شد. این آزمایش به صورت فاکتوریل در غالب طرح کاملاً تصادفی با دو نوع کانی میکا و دو منبع فسفر با در نظر گرفتن سه تکرار انجام شد. ازکشت شبانه این باکتری‌ها به میزان 500 میکرولیتر به 30 میلی‌لیتر محیط کشت الکساندروف افزوده شد. پس از انکوباسیون به مدت یک هفته در دمای 26 درجه سلسیوس و شیک 120 دور در دقیقه، میزان آزادسازی پتاسیم با استفاده از دستگاه فلیم‌فتومتر و میزان انحلال فسفات با استفاده از روش زرد و دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 430 نانومتر، اندازه‌گیری شد. اندازه‌گیری‌ها نشان داد که آزادسازی پتاسیم از کانی بیوتیت بیش از موسکویت بود و همچنین جدایه‌ها در حضور تری‌کلسیم‌فسفات نسبت به فسفات سدیم، بین 15 تا 48 درصد پتاسیم بیشتری آزاد کردند. جدایه‌S19-1 در میان جدایه‌ها بیشترین پتاسیم آزاد شده را با میانگین 45/5 میلی‌گرم بر لیتر نشان داد. یافته‌های آزمایش نشان داد که آزادسازی پتاسیم توسط باکتری‌ها از کانی بیوتیت حدود 5/4 برابر بیش از موسکویت بوده و به نظر مکانیسم مشابهی در انحلال فسفر و آزادسازی پتاسیم وجود دارد زیرا در حضور تری‌کلسیم فسفات مقدار بیشتری پتاسیم از کانی میکا آزاد شد. اثر کانی‌های بیوتیت و موسکویت بر انحلال فسفات جدایه‌ها معنی‌دار نشد و تمام جدایه‌ها با شاهد اختلاف معنی‌دار نشان دادند و بالاترین انحلال فسفات به مقدار 488 میلی‌گرم بر لیتر در جدایه S19-1 به دست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Interaction effects of different sources of phosphorus and potassium on phosphate and potassium solubilizing behavior of some bacterial isolates

چکیده [English]

Potassium and phosphorus are essential elements for plant growth, and application of biological methods is one approach to supply them. This study was done, in order to evaluate the effect of soluble source of phosphorus (phosphate sodium) and insoluble (tricalcium phosphate) on K release from mica minerals (biotite and muscovite) and also the effect of mica minerals in dissolution of phosphorus from tricalcium phosphate. This test was carried out in the presence of some bacterial isolates belonging to the genus Pseudomonas (S10-3, S14-3, S19-1 and S21-1). It was conducted as a factorial experiment based on completely randomized design with three replication containing two factors including two source of phosphorus and two potassium sources. From overnight cultures of the bacteria (0.5 ml) were added to 30 ml of Aleksandrov medium. After incubation for one week at 26 ° C and shaking at 120 rpm, released K in supernatant was measured by using flame photometer and the dissolution of phosphate by using spectrophotometer at 430 nm (yellow method). The results showed that K releasing from the biotite was more than muscovite and bacterial isolates released more potassium (in average 15-48%) in the presence of tricalcium phosphate than sodium phosphate. The isolate S19-1 revealed highest potassium releasing (5.45 mg/l). The results displayed that the released potassium from biotite by bacteria 4.5 times was more than muscovite. Biotite and muscovite minerals did not significantly affect on the phosphate solubilization and the highest phosphate solubilization (488 mg/l) was obtained by S19-1.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Potassium
  • Tricalcium phosphate
  • Pseudomonas
  • Phosphorus
  • Mica
Reference

Alam S., Khalil S., Ayub N., and Rashid M. 2002. In vitro solubilization of inorganic phosphate by phosphate solubilizing microorganism (PSM) from maize rhizosphere. International Journal of Agriculture and Biology, 4:454-458.

Badr M.A., Shafei A.M., and Sharaf El-Deen S.H. 2006. The dissolution of K and P-bearing minerals by silicate dissolving bacteria and their effect on sorghum growth. Journal of Agriculture and Biological Sciences, 2(1): 5-11.

Chen Y.P., Rekha P.D., Arun A.B., and Shen F.T. 2006. Phosphate solubilizing bacteria from subtropical soil and their tricalcium phosphate solubilizing abilities. Applied Soil Ecology, 34(1): 33-41.

Diep C.N., and Hieu T.N. 2013. Phosphate and potassium solubilizing bacteria from weathered materials of denatured rock mountain, Ha Tien, KiênGiang province, Vietnam. American Journal of Life Sciences, 1(3):88-92.

Dong H. 2010. Mineral-microbe interactions: a review. Frontiers of Earth Science, 4(2):127-147.

Goldstein A.H. 1994. Involvement of the quinoprotein glucose dehydrogenase in the solubilization of exogenous mineral phosphates by gram-negative bacteria. Phosphate in microorganisms: cellular and molecular biology. ASM Press, Washington, DC, pp. 197-203.

Han H.S., Lee K.D. 2005. Phosphate and Potassium Solubilizing Bacteria Effect on Mineral Uptake, Soil Availability and Growth of Eggplant. Research Journal of Agriculture and Biological Sciences, 1(2): 176-180.

Hu X., Chen J., and Guo J. 2006. Two phosphate- and potassium-solubilizing bacteria isolated from Tianmu Mountain, Zhejiang, China. World Journal of Microbiology and Biotechnology; 22 (9): 983- 90.

Jiqiang H.E., Dengyu L.I., Zhang X., Qiang C., and Ruyu L. 2003. Phenotypic aspects and phosphorus-releasing and potassium-releasing ability of silicate bacteria isolated from purple soils. Chinese Journal of Applied and Environmental Biology, 9 (1): 71- 7.

Jones B.J.J. 2001. Laboratory Guide for Conducting Soil Tests and Plant Analysis. CRC Press, USA.

Keshavarz-zarjani J., Aliasgharzad N., Oustan S.H., and Emadi S.M. 2014. Release of Potassium and Iron from Biotite and Phosphorus from Tricalcium phosphate by seven strains of bacteria in-vitro condition. Journal of Soil Research, 27(4):554-564.

Olsen SR and Sommers LE. 1982. Phosphorus. In: Page et al. (Ed.) Methods of soil Analysis- Part 2. Soil Science Society of America and American Society of Agronomy, Madison, WI, USA, pp. 403-430.

Parmar P., and Sindhu S.S. 2013. Potassium solubilization by rhizosphere bacteria: influence of nutritional and environmental conditions. Journal of Microbiological Research, 3(1): 25-31.

Raghothama K.G., and Karthikeyan A.S., 2005. Release of Potassium and Iron from Biotite and Phosphorus from Tricalcium phosphate by seven strains of bacteria in vitro. Journal of Soil Research, 274:37–49.

Rodriguez H., and Fraga R. 1999. Phosphate solubilizing bacteria and their role in plant growth promotion. Biotechnology advances, 17(4): 319-339.

Sarikhani M.R., Ebrahimi M., and Malboobi M.A. 2015. Phosphate solubilizing bacteria: Isolation of Bacteria and Phosphate Solubilizing Genes, Mechanism and Genetics of Phosphate Solubilization. Journal of Agricultural Biotechnology, 1: 76-110.

Sarikhani M.R. 2016. Increasing potassium (K) release from K-containing minerals in the presence of insoluble phosphate by bacteria. Biological Journal of Microorganism, 87-96.

Sheng X.F., He L.Y., and Huang W.Y. 2003. Conditions of releasing potassium by a silicate dissolving bacteria strain NBT. Agricultural Sciences in China, 1(6): 662-666.

Sheng X.F., Zhao F., He L.Y., Qiu G., and Chen L. 2008. Isolation and characterization of silicate mineral-solubilizing Bacillus globisporus Q12 from the surfaces of weathered feldspar. Canadian Journal of Microbiology, 54(12): 1064-1068.

Shu - Xin T.U., Zhi-Fen G.U.O., and Jin-He S.U.N. 2007. Effect of oxalic acid on potassium release from typical Chinese soils and minerals. Pedosphere, 17(4): 457-466.

Solaymanzade M., Khademi H., and Sepehri M. 2015. The impact of Bacillus cereus strains on the release of potassium and iron of micaceous minerals. Scientific Journal of Agriculture, 37(2): 59-72.

Sparks D.L., and Huang P.M. 1985. Physical chemistry of soil potassium. In: R. D. Munson. (Ed). Potassium in agriculture. American Society of Agronomy – Crop Science Society of America – Soil Science Society of America, Madison, WI, pp. 201-276.

Wang J.G., Zhang F.S., Zhang X.L., Cao Y.P. 2000. Release of potassium from K-bearing minerals: Effect of plant roots under P deficiency. Nutrient Cycling in Agro-ecosystems, 56(1): 45-52.

Weed S.B., Davey C.B., and Cook M.G. 1969. Weathering of mica by fungi. Soil Science Society of America Proceedings, 33(5): 702-706.

Xiufang H., Jishuang C., and Jiangfeng G. 2006. Two phosphate and potassium- solubilizing bacteria isolated from Tianmu Mountain, Zhejiang, China. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 22: 983 - 990.

Yakhontova L.K., Andreev P.I., Ivanova M.Y., and Nesterovich L.G.1987. Bacterial decomposition of smectite minerals. Doklady Akademii Nauk SSSR, 296(1): 203-206.