مصرف کودهای زیستی حاوی باکتری‌های ریزوبیوم در اراضی زیر کشت لگوم‌ها (روش‌ها، پتانسیل‌ها، مزایا و محدودیت‌ها)

نوع مقاله : علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشیار پژوهشی مؤسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

2 استاد مؤسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

چکیده

از زمان­های قدیم لگوم­ها در تناوب با سایر محصولات کشاورزی کاربرد داشته و حبوبات همواره بخش مهمی از سبد غذایی بشر بوده­اند. یکی از مهم‌ترین ویژگی­های لگوم­ها قابلیت ایجاد رابطه همزیستی تثبیت‌کنندگی نیتروژن با باکتری­های ریزوبیوم است. مدیریت این رابطه همزیستی، گامی در جهت کشاورزی پایدار و حفظ سلامت محیط ‌زیست است. حدود 130 سال قبل باکتری ریزوبیوم در داخل گره لگوم‌ کشف و جداسازی شد. چند سال بعد اولین کود زیستی حاوی باکتری ریزوبیوم به بازار عرضه شد. ریزوبیوم، اولین کود زیستی مورد استفاده در ایران بود که از دهه 40 شمسی به کشور وارد و در کشت سویا مصرف شد. پژوهش­ها در دهه­های گذشته در ایران نشان می­دهد که تلقیح لگوم­ها با باکتری­های ریزوبیوم سبب افزایش عملکرد آن­ها می­شوند. از دلایل نیاز به تلقیح باکتری­های ریزوبیوم می­توان به فقدان باکتری­ ریزوبیوم اختصاصی همزیست، جمعیت پایین ریزوبیوم و از بین رفتن باکتری و یا کارایی آن به علت عوامل تنشی اشاره کرد. کودهای زیستی ریزوبیومی به اشکال مایع، پودری و گرانول در حامل­های معدنی یا آلی تولید و معمولاً به‌صورت تلقیح به بذر مورد استفاده قرار می‌گیرند. از پتانسیل­های تولید و مصرف کودهای ریزوبیومی در ایران می­توان به سطح زیر کشت قابل توجه لگوم­ها، وجود زیرساخت­های تولید در بخش خصوصی، وجود متخصصین و دانش­های فنی لازم، افزایش اقبال عمومی به مصرف محصولات ارگانیک و وجود موارد حمایتی در اسناد بالادستی اشاره کرد. از مهم‌ترین محدودیت­های مصرف کود‌های زیستی می­توان به وفور و زودبازده بودن کودهای شیمیایی، وجود برخی مشکلات در فرآیند تجاری­سازی و آشنایی ناچیز و اعتماد کم ‌مصرف کنندگان به این محصولات اشاره کرد. از راهکارهای توسعه مصرف کودهای زیستی حاوی باکتری­های ریزوبیوم موارد زیر پیشنهاد می­شود: بررسی خاک مناطق مختلف از نظروجود باکتری­های ریزوبیوم همزیست با لگوم­ها، بررسی ضرورت تلقیح بذر لگوم­های مورد نظر با باکتری­های ریزوبیوم همزیست مؤثر و کارا، بررسی امکان کشت لگوم­های متناسب با شرایط اقلیمی در مناطقی که سابقه کشت لگوم ندارند، انجام پژوهش­های بنیادی در رابطه با باکتری­های بومی و موضوع رقابت با انواع وارد شده به خاک، انجام پژوهش­های مولکولی به‌منظور افزایش کارآیی همزیستی لگوم­ها و آموزش و ترویج از طریق رسانه­های ارتباط جمعی و شبکه­های اجتماعی در مورد مزایای مصرف کودهای زیستی ریزوبیومی.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of rhizobium containing biofertilizers to legume farms (Techniques, potentials, advantages, and limitations)

نویسندگان [English]

  • Houshang Khosravi 1
  • Hadi Asadi Rahmani 2
1 Research Associate Professor, Soil and Water Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran.
2 Professor, Soil and Water Research Institute; Agricultural Research, Education, and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
چکیده [English]

Legumes, as the main components of human diet, have of long been planted in rotation with other crops. An important characteristic of legumes is their capacity to establish a symbiotic relationship with rhizobium bacteria to fix nitrogen. Proper management of this relationship in soil is a major step toward sustainable agriculture and environmental protection. The discovery and isolation of rhizobium dates back to 130 years ago and it was only a few years later that the first rhizobium containing biofertilizer was made available to the market. In Iran, the biofertilizer was first imported in the 60s for application to soya farms. The abundance of research over the past few decades indicates enhanced performance of legumes as a result inoculating them with rhizobia. The need for rhizobium inoculation may be explained by the lack of especially symbiotic rhizobium bacteria in soils, their low soil populations, and their death or degraded efficiency through time due to environmental stresses. Rhizobium-enriched biofertilizers come in the different forms of liquid, powder, and granules contained in mineral or organic carriers used for seed inoculation. The vast area under legume cultivation, availability of the infrastructure required for biofertilizer production, availability of professionals and technical know-how, public acceptance of organic agricultural crops, and the support mechanisms and incentives provisioned in national macro-policy documents may be claimed as potential motivations for the production and consumption of rhizobium biofertilizers in Iran. However, abundance and rapid productivity of chemical fertilizers, current challenges facing the commercialization of such products, and low consumer awareness and confidence may be claimed as the limitations of such biofertilizers. The following procedures may be recommended for the consumption of rhizobium-containing biofertilizers: conducting surveys of soils from different regions to determine the presence of rhizobia that might be symbiotic with legume crops, investigating the inoculation of target legume seeds with efficient and symbiotic rhizobia, investigating the possibility of cultivating legumes in favorable regions with no history of legume cropping, conducting basic research on indigenous soil bacteria and their competition with rhizobium strains introduced into soils, carrying out molecular research to enhance the symbiotic capacity of legumes, and education and extension activities through both mass and social media to raise public awareness of the advantages of rhizobium biofertilizers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Inoculation
  • legumes
  • Nitrogen fixation
  1. اسدی رحمانی، ه. 1384. کاهش مصرف کودهای ازتی از طریق افزایش پتانسیل تثبیت زیستی ازت در مناطق زیر کشت لوبیا. گزارش نهایی طرح پژوهشی، نشریه شماره 1227، مؤسسه تحقیقات خاک و آّب.
  2. اسدی رحمانی، ه. 1389. کودهای زیستی در ایران: فرصت ها و چالش ها. اولین کنگره چالش های کود در ایران: نیم قرن مصرف کود.هتل المپیک. تهران.
  3. انصاری، م.ح.، ح.ح. شریف آزاد، ه. اسدی رحمانی، ع. حسینی. 1388. بررسی تاثیر کاربرد سویه­های همزیست لوبیا بر رشد و عملکرد دو رقم لوبیا در منطقه کرج. پژوهش­های زراعت در پژوهش و سازندگی، 82: 10-1.
  4. خسروی ه.، میرزاشاهی ک.، رمضانپور م.، کلهر م.، میررسولی ا.، 1394. بررسی اثربخشی برخی از جدایه­های باکتری های ریزوبیومی بومی بر عملکرد باقلا در ایران. نشریه زیست شناسی خاک، 3(1):91-83.
  5. خسروی، ه. و م.ر. رمضانپور. 1383. بررسی کارایی چند مایه تلقیح باکتری های ریزوبیومی بر رشد باقلا در مازندران. مجله علوم خاک و آب، 18(2): 167-161.
  6. خسروی، ه.، ک. خاوازی و ک. میرزا شاهی. 1380. استفاده از مایه تلقیح باقلا به جای کود شیمیایی اوره در منطقه صفی آباد دزفول. مجله خاک و آب، 12: 162ـ 146.
  7. راعی، ی.، م. صدقی، ر. سید شریفی. 1387. آثار تلقیح برادی ریزوبیوم، کاربرد اوره و وجین علف هرز بر روند رشد و سرعت پر شدن دانه سویا. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 43 (الف): 91-81.
  8. رجالی، ف. و ن. صالح راستین. 1375. بررسی تغییرات جمعیت باکتری های ریزوبیومی تریفولی و نیاز به تلقیح آن در چند ایستگاه زیر تناوب برنج-شبدر در استان مازندران. پنجمین کنگره علوم خاک ایران، 13-10 شهوریور 1375 کرج، ایران.
  9. سازمان ملی استاندارد، 1396. کودهای بیولوژیک حاوی باکتری‌های ریزوبیوم- ویژگی‌ها و روش‌های آزمون. استاندارد شماره 22302.
  10. سیستانی، ه. 1371. طرح بررسی تاثیر باکتری باکتری های ریزوبیومی ملیلوتی بر روی عملکرد محصول یونجه. نشریه شماره 848، مؤسسه تحقیقات خاک و آب. 23 صفحه.
  11. طاهرخانی، م.، ق. نور محمدی، م.ج. میرهادی، ح. شریف آباد، ا. شیرانی راد. 1388. ارزیابی تاثیر تلقیح سویه­های مختلف باکتری Rhizobium leguminosarum Phaseoli در تثبیت نیتروژن در ارقام مختلف لوبیا. مجله دانش نوین کشاورزی، 14: 36-23.
  12. عبدی، س. م. تاجبخش. ب. عبدالهی مند ولکانی، م.ح. رسولی صدقیانی.1391. بررسی اثرکود سبز بر میزان ماده آلی و نیتروژن خاک. مجله دانش زراعت، سال پنجم، شماره 7: 144-127.
  13. فلاح، ا.، م. مظاهری، ع. گرامی. 1379. مقایسه شبدر برسیم و کود ازت در عملکرد برنج. دومین همایش ملی استفاده بهینه از کود و سم در کشاورزی، بهمن 1379- کرج.
  14. وزارت جهاد کشاورزی. 1399. آمارنامه کشاورزی؛ جلد اول: محصولات زراعی.
  15. Baddeley, J.A., S. Jones, C.F.E. Topp, C.A. Watson, J. Helming, F.L. Stoddard. 2014. Biological nitrogen fixation (BNF) in Europe. Legume Futures Report1.5. Available from legumefutures.de.
  16. Beck, D.P., Materon, L.A. and Afandi, F. 1993. Practical Rhizobium- legume technology manual. ICARDA. Technical Manual No. 19.
  17. Burkert, A., M. Bagayoko, S. Alvey and A. Bationo.2001. Causes  of  legume-rotation  effects  in  increasing  cereal  yields  across  the Sudanian, Sahelian and Guinean zone of West Africa.W. J. Horst et al. (Eds), Plant nutrition. Food security and sustainability of agro-ecosystems. 972~973.
  18. Catroux G., Hartmann A., C. Revellin. 2001. Trends in rhizobial inoculant production and use. Plant and Soil, 230: 21–30.
  19. Clúa J., Carla Roda, María Eugenia Zanetti ID and Flavio A. Blanco. 2018. Compatibility between Legumes and Rhizobia for the Establishment of a Successful Nitrogen-Fixing Symbiosis. Genes, 9, 125; doi: 10.3390/genes9030125.
  20. Deaker R., R.J. Roughley, I.R. Kennedy. 2004. Legume seed inoculation technology—a review. Soil Biology & Biochemistry 36 () 1275–1288
  21. diCenzo G. C., Maryam Zamani, Alice Checcucci, Marco Fondi, Joel S. Griffitts, 2019. Turlough M. Finan, and Alessio Mengoni. 2018. Multidisciplinary approaches for studying rhizobium–legume symbioses. Can. J. Microbiol., 65: 1-33.
  22. Drew E., David Herridge, Ross Ballard, Graham O’Hara, Rosalind Deaker, Matthew Denton, Ron Yates, Greg Gemell, Elizabeth Hartley, Lori Phillips, Nikki Seymour, John Howieson and Neil Ballard. 2012. Inoculating Legumes: A Practical Guide. Grains Research and Development Corporation, Australia, 77 pages.
  23. Herridge D.F., M.B Peoples, D.F. Robert and M. Boddey. 2008. Global inputs of biological nitrogen fixation in agricultural systems. Plant and Soil, 311:1–18.
  24. Kuykendall, L.D. 2015. Rhizobilaes. Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria, Published by John Wiley & Sons, Inc, in Association with Bergey's Manual Trust.17:1-33.
  25. Liu Y., Lianhai Wu, J.A. Baddeley, C.A. Watson. 2011. Models of biological nitrogen fixation of legumes. A review. Agron. Sustain. Dev. 31:155–172.
  26. Lupwayi N. Z., George W. Clayton & Wendall A. Rice. 2008. Rhizobial Inoculants for Legume Crops. Journal of Crop Improvement. 15:2, 289-321
  27. Meena V. S., Mishra P., Bisht J.K. and Pattanayak A. 2017. Agriculturally Important Microbes for Sustainable AgricultureSpringer Nature Singapore Pte Ltd. 374 pages.
  28. Odhiambo, J.J.O., B. John Ogola and T. Madzivhandila. 2010. Effect of green manure legume legume - maize rotation onmaize grain yield and weed infestation levels. African Journal of Agricultural Research, 5(8): 618-625.
  29. Pommeresche & Hansen (2017): Examining root nodule activity on legumes. FertilCrop Technical Note. Download at fertilcrop.net.
  30. Pueppke, S.G. and W.J. Broughton. 1999. Rhizobium sp. strain NGR234 and R. fredii USDA257 share exceptionally broad host ranges. Mol. Plant Microbe Interact. 12: 293–318.
  31. Spaink H.P., A. Kondorosi, P.J.J. Hooykaas. 1998. The Rhizobiaceae (Molecular biology of model plant- associated bacteria). Kluwer academic publishers. Netherlands, 566 p.
  32. Zahran, H.H. (1999). Rhizobium-legume symbiosis and nitrogen fixation under severe conditions and in an arid climate. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 63(4): 968-989.