اثر غنی سازی زیستی ورمی کمپوست با باکتری های محرک رشد بر رشد و عملکرد ریحان و ویژگی های زیستی خاک

سابقه و هدف: رشد روزافزون جمعیت جهانی و افزایش تقاضا برای محصولات کشاورزی با کیفیت، استفاده بهینه از نهاده های کشاورزی را به ضرورتی اجتناب ناپذیر تبدیل کرده است. در کشاورزی مدرن، کودهای شیمیایی به دلیل فراهم سازی سریع عناصر غذایی، نقشی کلیدی دارند، اما استفاده بی رویه از آن ها می تواند پیامدهایی نظیر آلودگی آب، کاهش فعالیت های زیستی خاک، و افت بهره وری بلندمدت خاک را به همراه داشته باشد. از سوی دیگر، کودهای آلی مانند ورمی کمپوست، با بهبود خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و زیستی خاک، جایگاه مهمی در کشاورزی پایدار دارند. ورمی کمپوست به دلیل دارا بودن مواد مغذی، ترکیبات هیومیکی و میکروارگانیسم های مفید، موجب افزایش حاصلخیزی و فعالیت زیستی خاک می شود، اما نیاز به مقادیر زیاد آن برای دستیابی به نتایج مطلوب، چالشی اقتصادی و اجرایی محسوب می شود. در این راستا، غنی سازی زیستی ورمی کمپوست با باکتری های محرک رشد گیاه (PGPB) به عنوان راهکاری نوین برای افزایش کارایی آن مطرح شده است. این باکتری ها از طریق مکانیسم هایی نظیر تثبیت نیتروژن، حل فسفر و تولید هورمون های رشد، موجب تحریک رشد گیاه و افزایش جمعیت میکروبی خاک می شوند. ریحان (Ocimum basilicum L)، به دلیل کاربرد گسترده در صنایع دارویی، غذایی و آرایشی، و حساسیت بالا به شرایط تغذیه ای، مدلی مناسب برای ارزیابی این اثرات در شرایط کنترل شده به شمار می رود؛ بنابراین هدف این پژوهش، بررسی تاثیر ورمی کمپوست غنی شده با سویه های منتخب باکتریایی بر رشد ریحان و شاخص های زیستی خاک در شرایط گلخانه ای است.مواد و روش ها: این مطالعه در سال ۱۳۹۸ در گلخانه دانشگاه رازی کرمانشاه در قالب طرح کاملا تصادفی با ۶ تیمار و ۴ تکرار انجام شد. تیمارها شامل ورمی کمپوست بدون تلقیح (شاهد مثبت)، کود دامی پوسیده (شاهد)، و چهار نوع ورمی کمپوست غنی شده با سویه های Bacillus megaterium ۵۶، Bacillus velezensis FOL، Bacillus pumilus INR۷ و Pseudomonas putida ۵۴ بودند. باکتری ها از دو منبع تامین شدند، بخشی از بدن کرم های خاکی و ورمی کمپوست جداسازی شدند و بخشی از کلکسیون میکروبی گروه گیاه پزشکی دانشگاه رازی کرمانشاه تهیه گردیدند. برای جداسازی، از نمونه های ترکیبی ورمی کمپوست و کرم ها پس از رقیق سازی سریالی و کشت روی محیط آگار، ۶۰ جدایه باکتریایی استخراج و خالص سازی شدند. سپس برای غربال گری، اثر آن ها بر صفات رشدی ریحان در قالب ۶۰ تیمار و ۳ تکرار در گلخانه بررسی شد و در نهایت چهار سویه با عملکرد برتر برای غنی سازی انتخاب گردیدند. برای تولید ورمی کمپوست، از مخلوط کود گاوی کاملا پوسیده و بقایای گیاهی (تفاله سیب، هویج و پوست تخم مرغ با نسبت مساوی) با نسبت وزنی ۳:۱ استفاده شد. هر سبد پلاستیکی حاوی ۱۰ کیلوگرم این مخلوط بود و به هر سبد ۵۰۰ میلی لیتر سوسپانسیون باکتری با جمعیت تقریبی ۱۰۹×۱ سلول اضافه گردید. مواد به مدت سه ماه در حضور کرم های خاکی (Eisenia foetida) تجزیه شدند و سپس ورمی کمپوست غنی شده حاصل مورد استفاده قرار گرفت. بذرهای ریحان رقم شیرین پس از ضدعفونی سطحی، در گلدان های حاوی مخلوط خاک استریل، ماسه و ورمی کمپوست (۱:۱:۲) کشت شدند. آبیاری یک روز در میان انجام گرفت. شصت روز پس از کشت، پیش از گل دهی، گیاهان برداشت و صفات رشدی شامل وزن تر و خشک اندام هوایی و ریشه و ارتفاع گیاه، و شاخص های زیستی خاک شامل تنفس میکروبی پایه، کربن زیست توده میکروبی (MBC)، کسر متابولیک (qCO۲) و تنفس ناشی از سوبسترا (SIR) اندازه گیری شد. داده ها با استفاده از نرم افزار آماری SAS نسخه ۹.۴ تجزیه و تحلیل و با آزمون دانکن در سطوح احتمال ۱ و ۵ درصد مقایسه شدند.یافته ها: تیمارها اثر معنی داری (۱%) بر تمامی صفات رشدی ریحان داشتند. بیشترین وزن تر اندام هوایی (۷۲/۳۰ گرم در گلدان) در تیمار ورمی کمپوست غنی شده با Bacillus megaterium ۵۶ مشاهده شد، در حالی که کمترین مقدار (۴۷/۱۲ گرم) مربوط به تیمار غنی شده با Pseudomonas putida ۵۴ بود. این تفاوت نشان دهنده نقش سویه باکتریایی در کارایی ورمی کمپوست است. در ارتفاع گیاه، تیمار Bacillus megaterium ۵۶ بیشترین ارتفاع (۶/۲۶ سانتی متر) و تیمار کود دامی کمترین ارتفاع (۱۷/۱۳ سانتی متر) را داشت. وزن تر ریشه در تیمار ورمی کمپوست ساده (۶۲/۱۹ گرم) بیش از سایر تیمارها بود، در حالی که بیشترین وزن خشک ریشه (۳۳/۲ گرم) در تیمار Bacillus velezensis FOL مشاهده شد. کمترین وزن تر و خشک ریشه به تیمار Pseudomonas putida ۵۴ تعلق داشت. در ویژگی های زیستی خاک، تیمار Bacillus megaterium ۵۶ بالاترین میزان تنفس میکروبی (۲۷۵ میلی گرم کربن بر کیلوگرم خاک در روز) را نشان داد و کود دامی کمترین مقدار (۶/۱۹۰ میلی گرم کربن بر کیلوگرم خاک در روز) را داشت. بیشترین کربن زیست توده میکروبی (۹۸/۳۱۷ میلی گرم بر کیلوگرم خاک) در ورمی کمپوست بدون تلقیح و کمترین مقدار (۴۸/۲۳۸ میلی گرم بر کیلوگرم خاک) در تیمار Pseudomonas putida ۵۴ ثبت شد. در مورد شاخص های qCO۲ و SIR، تفاوت آماری معنی داری بین تیمارها مشاهده نشد. نتیجه گیری: نتایج پژوهش حاضر نشان داد که استفاده از ورمی کمپوست غنی شده با باکتری های محرک رشد، به ویژه Bacillus megaterium ۵۶، می تواند رشد ریحان و برخی شاخص های زیستی خاک را بهبود دهد. به نظر می رسد این بهبود به دلیل افزایش فراهمی عناصر غذایی، تحریک فعالیت میکروبی خاک و تولید هورمون های گیاهی باشد. با وجود عملکرد مثبت برخی سویه ها، تفاوت میان آن ها مانند ضعف تیمار Pseudomonas putida ۵۴ نشان دهنده اهمیت انتخاب صحیح و هدفمند سویه های باکتریایی است. ورمی کمپوست بدون تلقیح نیز عملکرد نسبتا بالایی داشت، که بر کارایی ذاتی آن در بهبود رشد گیاه تاکید دارد. با این حال، تاثیر غنی سازی بیشتر در بهبود فعالیت های زیستی خاک نمایان بود تا در ارتقای زیست توده گیاهی. معنی دار نشدن کسر متابولیک و تنفس ناشی از سوبسترا می تواند بیان کننده حساسیت کمتر این شاخص ها یا تفاوت های جزئی در کارایی متابولیک میکروبی باشد. در مجموع، نتایج این پژوهش کاربرد ورمی کمپوست غنی شده را به عنوان گزینه ای امیدبخش در راستای کاهش مصرف کودهای شیمیایی، بهبود سلامت خاک و افزایش تولید گیاهان دارویی معرفی می کند. برای تایید نتایج در شرایط واقعی زراعی، انجام مطالعات میدانی بلندمدت در اقلیم ها و خاک های متنوع ضروری است.

کلیدواژه ها:

کرم خاکی ، کود دامی ، کود زیستی ، گیاه دارویی ، مواد آلی خاک