Effects of Six Strains of Potassium Releasing Bacteria on Growth and Potassium Uptake of Tomato Plant

تأثیر شش سویه از باکتری‌های آزاد کننده پتاسیم بررشد و افزایش جذب پتاسیم

 در گیاهگوجه فرنگی

جواد کشاورز زرجانی^۱*، ناصر علی اصغر زاد^۲ و شاهین اوستان³

تاریخ دریافت: 20/12/90    تاریخ پذیرش: 07/06/91

^1- دانشجوی سابق کارشناسی ارشد، گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

^2- استاد، گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

^3- دانشیار، گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

^* مسئول مکاتبه: Javad_Keshavarz37@yahoo.com E-mail:

چکیده

 پتاسیم یکی از عناصر غذایی ضروری پر مصرف برای گیاهان است که نقش مهمی در رشد و توسعه آن­ها ایفا می‌کند. در این تحقیق توانائی شش سویه از باکتری‌های آزاد کننده پتاسیم، شامل Lysinibacillus fusiformis  سویه JK1 و پنج سویه از باکتری Bacillus megaterium(JK2، JK3، JK4،  JK5و JK6) بر بهبود رشد و افزایش جذب پتاسیم توسط گیاه گوجه فرنگی در یک خاک لوم شنی با پتاسیم قابل استفاده 70 میلی گرم در کیلوگرم مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور آزمایشی در قالب یک طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار در شرایط گلخانه­ای انجام شد. تیمارها شامل شش سطح سویه باکتری، تیمار کود پتاسیم (اضافه کردن کود پتاسه و بدون تلقیح با باکتری) و شاهد (بدون تلقیح با باکتری و فاقد کود پتاسه) بود. نتایج بررسی نشان داد که اثر تلقیح شش سویه نام برده بر وزن خشک اندام هوایی و ریشه در سطح احتمال پنج درصد معنی­دار می­باشد. بیشترین وزن خشک اندام هوایی و وزن خشک ریشه به ترتیب مربوط به سویه های JK4 و JK5   بود که تفاوت معنی­داری با بقیه تیمارها نداشت و نسبت به شاهد به ترتیب 97/23 و 23/52 درصد افزایش نشان داد. بیشترین غلظت و مقدار پتاسیم بخش هوایی مربوط به تیمار کود پتاسیم بود که با بقیه تیمارها دارای تفاوت معنی­دار (در سطح احتمال یک درصد ) بود و نسبت به شاهد به ترتیب 88/69 و 06/88 درصد افزایش نشان داد. در بین سویه‌های مورد آزمایش بیشترین غلظت پتاسیم بخش هوایی مربوط به سویه‌های JK5 (10/17میلی گرم در گرم) و JK6 (10/17 میلی گرم در گرم) بود که نسبت به شاهد 04/32 درصد افزایش نشان داد و با  JK1 تفاوت معنی­داری نداشتند. همچنین بیشترین مقدار پتاسیم بخش هوایی مربوط به سویه  JK6 بود که نسبت به شاهد 28/59 درصد افزایش داشت، که تفاوت معنی­داری با سویه JK5 و JK1  نداشت. بیشترین غلظت و مقدار پتاسیم ریشه مربوط به تیمار کود پتاسیم بود که با بقیه تیمارها دارای تفاوت معنی‌دار بود. در بین سویه­های مورد آزمایش بیشترین غلظت و مقدار پتاسیم ریشه مربوط به سویه JK4 بود.

واژه‎هایکلیدی : باسیلوس مگاتریوم، باکتری­های آزاد کننده پتاسیم، پتاسیم، گوجه فرنگی، لیزینی باسیلوس فوزیفورمیس

Effects of SixStrains of Potassium Releasing Bacteria onGrowth and Potassium Uptake of Tomato Plant

J keshavarz zarjani^1*, N Aliasgharzad² and SH Oustan³

Received:11 March 2012   Accepted: 28 August 2012

^1- Former M.Sc student, Dept. of Soil Sci., Univ. of Tabriz, Iran.

^2- Prof., Dept. of Soil Sci., Univ. of Tabriz, Iran.

^3- Assoc. Prof., Dept. of Soil Sci., Univ. of Tabriz, Iran.

^*Corresponding Author: Email: Javad_Keshavarz37@yahoo.com

Abstract

Potassium availability in soil is an important criterion for plant growth and yield production. In this study the ability of six strains of potassium releasing bacteria including Lysinibacillus fusiformis (JK1) and five strains of Bacillus megaterium (JK2, JK3, JK4, JK5 and Jk6) On growth and potassium uptake of tomato plants was investigated in a sandy loam soil with 70 mg kg^-1 available-K. An experiment based on completely randomized design with four replications was conducted under greenhouse conditions. Treatments consisted of six strains of bacteria, K- fertilizer treatment (+K and -bacteria) and control (- K and - bacterial). The results showed that the effect of six bacterial strains inoculum on dry weight of shoot and root in treatment of bacteria was significant  (P<0.05). The highest amounts of dry weights shoot and root were accounted for JK4 and JK5 which in comparsion with the non-bacterial control showed 23.97 and 52.23% increments, respectively, while their difference with other strains were not significant. The highest concentration and content of potassium in shoot was calculated for K treated and non-bacterial plants that was significantly different from other treatments (P<0.01), which compared to the non-bacterial control showed 69.88 and 88.06 % increase, respectively. Among the strains tested here the highest concentration of shoot potassium was belong to the strains JK5 (17.10 mg g^-1) and JK6 (17.10 mg g^-1) that compared to the non-bacterial control showed 32.04 % increase and showed no significant difference with JK1. Also the highest content of shoot potassium was obtained with strain JK6 that compared to the non-bacterial control showed 59.28 % increase and showed no significant difference with JK5 and JK1. The highest concentration and content of root potassium was related to K treated and non-bacterial plants that showed significant difference with other strains. Among the strains tested the highest concentration and content of root K was related to strain JK4.

Keywords: Bacillus megaterium, Lysinibacillus fusiformis, Potassium, Potassium releasing bacteria,

Tomato

مقدمه

پتاسیم یکی از عناصر غذایی ضروری پر مصرف و فراوان­­ترین کاتیون جذب شده در بیشتر گیاهان است که نقش مهمی در رشد و توسعه آن­ها ایفا می‌کند. پتاسیم در فعالیت آنزیم­ها، حفظ تورژسانس سلول، افزایش فتوسنتز، کمک در انتقال قند و نشاسته، کمک در جذب نیتروژن و برای سنتز پروتئین ضروری است. علاوه بر متابولیسم گیاه، پتاسیم باعث بهبود کیفیت محصول می­شود زیرا پتاسیم در پر کردن دانه، وزن دانه، افزایش مقاومت به بیماری نقش داشته و علاوه بر آن منجر به افزایش مقاومت گیاه در مقابل استرس­ها می‌شود (طباطبائی 1388). این عنصر به طور عمده در سه شکل مختلف در خاک وجود دارد که شامل پتاسیم قابل استفاده، تثبیت شده و پتاسیم موجود در مواد معدنی خاک می­باشد. در بین سه شکل مختلف پتاسیم در خاک، غلظت پتاسیم موجود در محلول خاک معمولا بسیار کم است (1 ٪ تا 2 ٪ از کل) و بخش عمده پتاسیم (98٪) به صورت نامحلول در خاک، سنگ و مواد معدنی است (گلدشتاین 1994). اگر چه کمبود پتاسیم مثل کمبود نیتروژن و فسفر گسترده نیست اما بسیاری از خاکها که در ابتدا از نظر این عنصر غنی بودند به علت برداشت متوالی محصول، رواناب، آبشویی و فرسایش خاک با کمبود این عنصر مواجه شده‌اند (شنگ و هانگ 2002). لذا به منظور تأمین پتاسیم مورد نیاز گیاه، پتاسیم محلول و تبادلی باید از طریق اضافه کردن کودهای شیمیایی و یا از طریق آزاد شدن پتاسیم تثبیت شده و هوازدگی کانی‌های حاوی پتاسیم (مثل میکا و فلدسپار) تأمین گردد (اسپارکس و هانگ، 1985). الکساندروف و همکاران (1967) نشان دادند که Bacillus mucilaginosus قادر به آزاد­سازی پتاسیم، سیلیسیم و آلومینیوم از مواد معدنی نامحلول می­باشد. لی (1994) ایزوله­های مختلفی از باکتری­ها را از خاک، سنگ و نمونه­های معدنی جدا کرد. در بین باکتری­های جدا شده ایزوله MCRCP1 به طور معنی­داری قادر به آزاد­سازی پتاسیم از کانی‌های پتاسیم‌دار بود که بر اساس خصوصات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی تشخیص داده شد که این ایزوله B. mucilaginosusبود. هو و همکاران (2006) دو سویه از باکتری­های آزاد کننده پتاسیم را از خاک جداسازی کردند. این دو سویه به طور معنی­داری قادر به آزادسازی پتاسیم از کانی پتاسیم­دار موجود در محیط کشت الکساندروف بودند. خصوصیات فنوتیپی و فیلوژنتیکی این سویه­ها مورد مطالعه قرار گرفتند در نهایت مشخص شد که این دو سویه متعلق به باکتری B.mucilaginosus (KNP413 وKNP414 ) می­باشند و سویه KNP414 در آزادسازی پتاسیم موثرتر از سویه KNP413  بود. ساگمارن و جانارتانم (2007) باکتری­های آزاد کننده پتاسیم را از خاک، سنگ‌ها و نمونه­های معدنی جداسازی کردند و تأثیر این باکتری­ها را در آزادسازی پتاسیم از ارتوکلاز، میکروکلین و میکای مسکوویت مطالعه کردند. در بین ایزوله‌ها B. mucilaginosusبیشترین آزادسازی پتاسیم را داشت و در بین کانی­های پتاسیم­دار بیشترین مقدار پتاسیم آزاد شده مربوط به میکای مسکوویت بود. تحقیقات انجام شده توسط محققین نشان داد که بعضی میکروارگانیسم­های موجود در خاک از طریق تولید و ترشح اسیدهای آلی و همچنین تولید کلات قادر به آزاد کردن پتاسیم­، از کانی‌های حاوی پتاسیم مثل میکا، ایلایت و ارتوکلاز می­باشند (گرادیو 1987؛ فردریچ و همکاران 1991؛ بنت همکاران 1998؛ شنگ و همکاران 2008). لذا، استفاده از باکتری­های آزاد کننده پتاسیم[1] (زهرا و همکاران 1984 و بارکر و همکاران 1998) یک روش امیدبخش برای افزایش پتاسیم قابل استفاده در خاک خواهد بود. بنابراین هدف از این تحقیق، بررسی اثر شش سویه از باکتری­های آزاد کننده پتاسیم، روی جذب پتاسیم و رشد گیاه گوجه فرنگی در شرایط گلخانه­ای بود.

مواد و روش‌ها

نمونه­برداری خاک

     جهت انجام آزمایش گلخانه­ای در خرداد ماه 1390 از ایستگاه تحقیقاتی خلعت پوشان دانشکده کشاورزی دانشگاه تبریز، یک خاک لوم شنی با پتاسیم قابل استفاده کمتر از 100 میلی­گرم در کیلوگرم انتخاب نموده و از عمق 20– 0 سانتی‌متری نمونه­برداری و پس از هوا خشک کردن و مخلوط کردن کامل، از الک 4 میلی‌متری عبور داده شد. دو کیلوگرم از خاک مذکور پس از عبور از الک دو میلی‌متری جهت اندازه­گیری برخی ویژگی‌های فیزیکوشیمیائی مورد استفاده قرار گرفت (جدول 1).

سویه­های باکتری

     ایزوله­های مختلفی از باکتری­ها از اراضی استان آذربایجان شرقی جدا شدند. نتایج اولیه آزمایشگاهی نشان داد که در بین ایزوله­های جدا شده شش ایزوله به طور معنی­داری قادر به آزادسازی پتاسیم از محیط کشت مایع حاوی نمونه­های خاک، مسکوویت و بیوتیت شدند (کشاورز زرجانی 1390). ایزوله­های نام برده با مشاهدات میکروسکوپی­، آزمون‌های فیزیولوژیک و بیوشیمیائی و توالی­یابی 16S rDNA شناسائی شدند. این باکتری­ها شاملLysinibacillus fusiformis  سویه JK1  و پنج سویه از باکتری Bacillus megaterium(JK2، JK3، JK4،    JK5 و JK6) بودند (کشاورز زرجانی 1390). بنابراین باکتری­های نام برده در یک آزمایش گلدانی جهت تأثیرشان در آزادسازی پتاسیم و رشد گیاه گوجه فرنگی مورد بررسی قرار گرفتند.

کشت گلدانی گوجه فرنگی و اعمال تیمارهای باکتری

     سویه‌های نام برده که در آزادسازی پتاسیم از کانی­های پتاسیم­دار از کارآیی خوبی برخوردار بودند برای تلقیح به خاک و بررسی تأثیر آنها در رشد و تأمین پتاسیم مورد نیاز گیاه انتخاب شدند. آزمایش گلخانه­ای در قالب یک طرح کاملاً تصادفی و در چهار تکرار انجام شد. تیمارها شامل شش سطح سویه باکتری، تیمار کود پتاسیم (اضافه کردن کود پتاسه  و بدون تلقیح با  باکتری) و شاهد (بدون تلقیح با باکتری و فاقد کود پتاسه) بود. کودهای شیمیائی اوره، سوپرفسفات تریبل و سولفات پتاسیم به عنوان منبع نیتروژن، فسفر و پتاسیم استفاده شدند این شش سویه باکتری، در محیط کشت A (فاقد آگار) تکثیر شده و سوسپانسیون باکتریائی با 7/0=OD در 600 =λ (جمعیت حدود ^1-cfu ml 10⁸) به دست آمد. محیط کشت A شامل: پپتون 5 گرم، عصاره گوشت 3 گرم، کلرید سدیم 5 گرم، آب مقطر 1000 میلی­لیتر، 4/7pH= (ساگمارن و جنارتانم 2007).

     خاک لوم شنی با پتاسیم قابل استفاده 70 میلی­گرم در کیلوگرم (جدول 1) در گلدان­های پلاستیکی با قطر 20 سانتی­متر ریخته شدند (هر گلدان 2 کیلوگرم خاک) و سپس گلدان‌های حاوی خاک در دستگاه اتوکلاو در دمای 121 درجه سلسیوس، فشار یک اتمسفر و به مدت 30 دقیقه استریل شدند. بذر گوجه فرنگی از ایستگاه تحقیقاتی خلعت پوشان تهیه گردید سپس با هیپوکلریت سدیم نیم درصد ضد عفونی سطحی شد و در پرلیت استریل کشت گردید و تا مرحله سه برگی با محلول غذایی رقیق و فاقد پتاسیم آبیاری شدند. سپس نشاها در گلدان­های اصلی کشت شده (سه نشاء در هر گلدان) و یک میلی­لیتر از سوسپانسیون باکتریائی به ازای هر نشاء به ناحیه ریشه اضافه شد. نیتروژن، پتاسیم و فسفر و عناصر کم مصرف با توجه به آنالیز خاک (جدول 1) و بر اساس  توصیه کود پتاسیم برای گوجه فرنگی (خوگر و همکاران 1379) به صورت محلول در آب آبیاری به گلدان­ها اضافه شدند (پتاسیم فقط به تیمار کود پتاسیم فاقد سویه­های باکتری اضافه شد) . پس از استقرار گیاهان، در هر گلدان دو گیاه سالم و شاداب نگهداری شد. گلدان­ها در شرایط کنترل شده اتاقک رشد (‌طول دوره روشنائی 12 ساعت، دمای اتاقک رشد در شب و روز به ترتیب2 ± 15 و2 ± 28 درجه سلسیوس و با نور فلورسنت 10000 – 8000‌ لوکس) قرار گرفتند و تا انتهای مرحله گلدهی نگهداری شدند. در پایان دوره رشد که نزدیک دو ماه طول کشید (زمان گلدهی) بخش هوائی و ریشه بطور جداگانه برداشت گردیدند. و سپس در پاکت کاغذی گذاشته و به داخل آون منتقل شده و در دمای 65 درجه سلسیوس به مدت سه روز خشک شدند. بعد از اتمام این مدت نمونه­ها از آون خارج گردیدند و به کمک ترازوی حساس ( 01/0 ± گرم) وزن خشک آنها یاداشت گردید. آنگاه نمونه­های گیاهی خشک شده بر اساس روش رایج آزمایشگاهی از نظر عنصر غذایی پتاسیم مورد تجزیه قرار گرفت. اندازه­گیری پتاسیم اندام هوایی و ریشه با استفاده از آماده­سازی نمونه­ها به روش هضم با اسید انجام شد (طباطبایی 1388).

تجزیه و تحلیل آماری داده­ها از قبیل آزمون نرمال بودن توزیع  داده­ها، تجزیه واریانس، مقایسه میانگین­ها با استفاده از نرم افزارSPSS انجام شد. مقایسه میانگین­ها با آزمون چند دامنه­ای دانکن در سطح احتمال پنج درصد انجام گردید و نمودارها با نرم افزار  Excel رسم شد.

نتایج و بحث

تأثیر تیمارها بر وزن خشک اندام هوایی و ریشه گیاه

        تجزیه واریانس وزن خشک اندام هوایی و ریشه نشان می­دهد که اثر سویه­های مورد آزمایش بر وزن خشک اندام هوایی در سطح احتمال پنج درصد معنی­دار شد (جدول 2). مقایسه میانگین وزن خشک اندام هوایی و ریشه در جدول 3 نشان داده شده است. بیشترین مقدار وزن خشک اندام هوایی مربوط به سویه JK4 بود که نسبت به شاهد بدون باکتری 97/23 درصد افزایش نشان داد و تفاوت معنی‌داری با تیمار کود پتاسیم و سویه­های JK1، JK2 ،JK3 ، JK5 ، JK6  نداشت. تمام تیمارها نسبت به شاهد دارای تفاوت معنی­دار بودند ولی تیمار کود پتاسیم دارای کمترین وزن خشک بود و نسبت به شاهد بدون باکتری 87/10 درصد افزایش نشان داد.

بیشترین وزن خشک ریشه مربوط به سویه JK5  بود که نسبت به شاهد 23/52 درصد افزایش نشان داد و با بقیه تیمارها تفاوت معنی­داری نداشت. نتایج به دست آمده نشان می­دهد که تلقیح این شش سویه به خاکی که دارای کمبود پتاسیم قابل استفاده (70 میلی گرم در کیلوگرم) بود به طور قابل توجهی منجر به افزایش وزن خشک ریشه و اندام هوایی گیاه گوجه فرنگی شده است. ساگمارن و جانارتام (2007) باکتری­های آزادکننده پتاسیم را از خاک جدا کرده و تأثیر آنها بر آزاد­سازی پتاسیم از کانی­های پتاسیم­دار موجود در خاک و همچنین رشد گیاه بادام زمینی مورد مطالعه قرار دادند. نتایج نشان داد که باکتری Bacillus mucilaginosus MCRCP1 توانایی بالایی در آزاد­سازی پتاسیم از میکای مسکوویت داشت. و مقدار فسفر و پتاسیم قابل استفاده در خاک به طور چشمگیری افزایش یافت. همچنین وزن خشک ریشه، اندام هوائی و درصد روغن بر اثر این تلقیح به طور معنی­داری افزایش یافت.

افزایش وزن خشک ریشه و اندام هوایی نسبت به شاهد در اثر تلقیح با سویه‌های مورد آزمایش را می­توان به تولید و ترشح ترکیباتی مثل اسید‌‌های آلی، معدنی، پلی ساکاریدها و سیدروفور توسط این سویه­ها نسبت داد که منجر به آزادسازی پتاسیم از ترکیبات نامحلول شده و به شکل قابل استفاده برای گیاه در آمده است. شنگ و همکاران (2008) گزارش کردند که تجزیه کانی­های پتاسیم­دار و آزادسازی پتاسیم توسط globisporus Q12 Bacillus به علت تولید اسیدهای آلی می­باشد. محققین گزارش کردند کهBacillus megaterium  قادر به تولید سیدروفور می­باشد (هنریچ و همکاران 2004، چاکرا بورتی و همکاران 2006 ). همچنین توانایی تجزیه سیلیکات‌ها توسط باکتری­ها از طریق تولید و ترشح پروتون، اسیدهای آلی، سیدروفور و لیگاندهای آلی است (ولچ و همکاران 1999؛ لیرمان و همکاران 2000؛ روجرز و همکاران 2004). یکی دیگر از سازوکارهای افزایش وزن خشک ریشه و اندام هوائی را می­توان به تولید مواد محرک رشد گیاه مثل ایندول استیک اسید (IAA) و جیبرلین نسبت داد. چاکرا بورتی و همکاران (2006) و آرکانا (2007) گزارش کردند که باکتری­های sp Basillus و Bacillus megaterium  قادر به تولید IAA می­باشند که این ترکیب تولید شده توسط باکتری می­تواند منجر به افزایش وزن خشک اندام هوایی و عملکرد گردد. باکتری­های سیلیکاتی در طی فعالیت­های حیاتی خود می­توانند مواد محرک رشد گیاه تولید کنند به طوری که با استفاده از کروماتوگرافی مایع با ترجیح بالا (HPLC) مشخص شده است که در محیط کشت باکتری مقدار زیادی جیبرلین و سایر مواد فعال کننده وجود دارد که محرک رشد گیاه می­باشند (رانگ چانگ و فنیتنگ 1995).

جدول 1- برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک استفاده شده در این آزمایش

ادامه جدول 1- غلظت قابل استفاده عناصر برای گیاه در خاک مورد استفاده در این آزمایش

غلظت و مقدار  پتاسیم اندام هوایی و ریشه 

     طبق جدول تجزیه واریانس (جدول 2) اثر هر شش سویه بر غلظت و مقدار پتاسیم بخش هوایی و ریشه معنی­دار شد (در سطح احتمال یک درصد). مقایسه میانگین­ غلظت و مقدار پتاسیم بخش هوایی (جدول 3) نشان می­دهد که بیشترین غلظت و مقدار پتاسیم بخش هوایی مربوط به تیمار کود پتاسیم (کنترل مثبت) بدون باکتری  بود که با بقیه تیمارها دارای تفاوت معنی­دار بود و نسبت به شاهد بدون باکتری  به ترتیب 88/69 و 06/88 درصد افزایش نشان داد. در بین سویه‌های مورد آزمایش بیشترین غلظت پتاسیم بخش هوایی مربوط به سویه‌های JK5 و JK6 بود که نسبت به شاهد بدون باکتری 04/32 درصد افزایش نشان دادند و باJK1  تفاوت معنی­داری نداشتند. همچنین در بین سویه­های مورد آزمایش بیشترین مقدار پتاسیم بخش هوایی مربوط به سویه  JK6 بود که نسبت به شاهد بدون باکتری 28/59 درصد افزایش داشت و تفاوت معنی­داری با سویه‌های JK5 و JK1 نداشت ولی با بقیه تیمارها دارای تفاوت معنی­دار بود. مقایسه میانگین­ غلظت پتاسیم ریشه در جدول 3 نشان داده شده است. بیشترین غلظت و مقدار پتاسیم ریشه مربوط به تیمار کود پتاسیم بدون باکتری بود. در بین سویه­های مورد آزمایش بیشترین غلظت پتاسیم ریشه مربوط به سویه JK4 بود و با JK2، JK5 و  JK6 تفاوت معنی‌داری نداشت. همچنین بیشترین مقدار پتاسیم ریشه مربوط به

سویه JK4 بود که با بقیه تیمارهای تلقیح شده تفاوت معنی‌داری نداشت. اعداد مربوط به مقادیر پتاسیم جذب شده به وسیله ریشه در مقایسه با اندام‌ هوایی به دلیل  داشتن  زیست توده کمتر کاهش نشان داده است (جدول 3). نتایج به دست آمده نشان می­دهد که تلقیح این شش سویه به خاکی که پتاسیم قابل استفاده پایین داشت، به طور قابل توجهی منجر به افزایش غلظت و مقدار پتاسیم ریشه و اندام هوایی در گیاه گوجه فرنگی شد. افزایش غلظت و مقدار پتاسیم اندام هوایی و ریشه در اثر تلقیح با باکتری­های آزاد کننده پتاسیم توسط محققین مختلفی گزارش شده است (بدر 2006، شنگ و همکاران 2008).

جدول 2-تجزیه واریانسصفاتمورداندازهگیری درتیمارهایباکتریائی

*و ** به ترتیب بیانگر تفاوت معنی­دار در سطوح احتمال 5 و 1 درصد می باشند.

توانایی این باکتری­ها در افزایش پتاسیم قابل استفاده از خاک مذکور را می­توان اینگونه توجیه کرد. این باکتری­ها با تخریب کانی­های پتاسیم­دار، این عنصر را از کانی آزاد کرده و به شکل قابل استفاده برای گیاه در می­آورند. مکانیسم تجزیه سیلیکات­ها بر حسب نوع باکتری تجزیه کننده متفاوت خواهد بود. ولی اساساً این فرایند در نتیجه تأثیر فرایند­های متابولیک این باکتری­ها روی کانی­ها انجام می­شود. در انتخاب اولیه باکتری‌ها در کشت درون شیشه­ای، باکتری­هایی انتخاب شدند که رشد سریع داشته و قادر به تولید مواد لزج و لعابی بودند سپس این باکتری‌ها به محیط کشت مایع حاوی مسکوویت یا بیوتیت اضافه شدند و این شش سویه به طور معنی­داری قادر به آزادسازی پتاسیم بودند (کشاورز زرجانی 1390). محققین گزارش کردند که پلی ساکاریدها (مثل اسیدهای اورنیک) مواد لعابی و لزجی هستند که دارای عوامل کربوکسیلی (COOH) و فنلی(C₆H₆O) می­باشند که فنل و کربوکسیل موجود در پلی ساکاریدها با عناصر موجود در سیلیکات­ها واکنش داده و تشکیل پیوند­های پیچیده­ای می­دهند که منجر به آزاد شدن عناصر از شبکه کریستالی شده و باعث انتقال آنها به داخل محلول خاک می‌شوند (ولچ و همکاران 1999). شاید این مواد لزج تولید شده توسط سویه­های نام برده، مواد پلی ساکاریدی باشند که توسط این سویه‌ها تولید و ترشح شده و در آزادسازی پتاسیم مؤثر واقع شده است.

از شش سویه ذکر شده، پنج سویه مربوط به باکتری­ B. megateriumبود که نسبت به تیمار کود پتاسیم و سویه JK1 در افزایش وزن خشک مؤثر­تر واقع شده بود. محققین گزارش کردند که این باکتری قادر به تولید ایندول استیک اسید (IAA) و سیدروفور می­باشد که سیدروفور تولید شده می­تواند با عناصر موجود در سطح کانی کمپلکس برقرار کند و در آزادسازی عناصری مثل فسفر، پتاسیم و آهن مؤثر واقع شود (هنریچ و همکاران 2004، چاکرا بورتی و همکاران 2006). بنابراین تجزیه کانی­های پتاسیم­داروآزاد شدن پتاسیم در اثر این مکانیسم و یا سایر مکانیسم­ها می­تواند نقش مؤثری در افزایش پتاسیم قابل استفاده در خاک دارای کمبود این عنصر داشته باشد همچنین IAA تولید شده توسط این باکتری  می­تواند به عنوان یک ترکیب آلی محرک رشد گیاه عمل کند. درنتیجه افزایش پتاسیم قابل استفاده و همچنین تولید ترکیبات آلی محرک رشد گیاه مثل IAA می­توانند در افزایش رشد گیاه نقش مؤثری ایفا کنند به طوری که تأثیر تلقیح باکتری­های نام برده در افزایش وزن خشک بیشتر از همان خاک کود داده شده توسط تیمار کود پتاسیم بود و این نشان می دهد که باکتری­ها نه تنها قادر به تأمین پتاسم مورد نیاز گیاه هستند بلکه با تولید ترکیباتی مثل IAA می توانند حتی مؤثر­تر از تیمار کود پتاسیم در افزایش رشد گیاه عمل کنند هر چند که مقدار پتاسیم جذب شده توسط تیمار کود پتاسیم بیشتر از تیمارهای تلقیح شده توسط باکتری­های نام برده بود. بدر (2006) در یک  آزمایش مزرعه­ای یک سویه از باکتری تجزیه کننده سیلیکات به نام Bacillus cereus را برای ارزیابی تأثیر تلقیح این سویه بر آزادسازی پتاسیم از فلدسپار در حضور کاه و کلش برنج و تأثیر کمپوست غنی شده با فلدسپار (F-compost) بر عملکرد گیاه گوجه­فرنگی استفاده کرد. نتایج نشان داد که پاسخ گیاه گوجه‌فرنگی به compost F- تلقیح شده با این سویه در یک خاک شنی به طور چشمگیری افزایش یافت و حتی تأثیر آن بیشتر از سولفات پتاسیم اضافه شده به همین خاک بود. در حالی که فلدسپار به تنهایی تأثیر نداشته و یا تأثیر کمی داشت. همچنین بسیاری از محققین گزارش کردند که وزن خشک ریشه، اندام هوایی و مقدار پتاسیم جذب شده توسط گیاه در اثر تلقیح با باکتری­های آزاد کننده پتاسیم نسبت به شاهد بدون باکتری، به طور معنی­داری افزایش نشان داد (چاکرا بورتی و همکاران 2006،  ساگمارن و جنارتانم 2007 ).

این اولین گزارشی است که نشان می­دهد Lysinibacillus fusiformis سویهJK1 قادر به آزادسازی پتاسیم از کانی­های سیلیکاتی و تأمین پتاسیم قابل استفاده گیاه است اما توانایی B. megaterium برای آزادسازی پتاسیم از کانی میکا و تأمین پتاسیم گیاه مشخص شده است (هو و بایر 1996). با این حال بایستی عنوان نمود که مکانیسم­های واقعی که سویه­های مختلف  B. megaterium وLysinibacillus fusiformis می‌توانند پتاسیم را از کانی­های پتاسیم­دار آزاد نمایند و همچنین مواد محرک رشد گیاه که ممکن است از جانب باکتریهای فوق تولید و منجر به افزایش رشد گیاه شوند مورد بررسی قرار نگرفت و در مطالعات آتی باید بدان توجه نمود.

جدول3-مقایسه وزن خشک اندامهوایی و ریشه، غلظت و مقدار پتاسیم بخش هوایی و ریشه تیمارهایمورد آزمایش

تفاوت میانگین‌ها با حروف مشابه در هر ستون بر اساس آزمون دانکن در سطح احتمال پنج درصد معنی­دار نیست.

نتیجه گیری کلی

     مطالعه انجام شده نشان داد که‌ تلقیح هر شش سویه به ریشه گیاه گوجه فرنگی در خاک لوم شنی با پتاسیم قابل جذب پایین، منجر به جذب بیشتر پتاسیم در مقایسه با شاهد شد. رشد گیاه در اثر تلقیح با هر یک از این شش سویه به طور قابل توجهی افزایش پیدا کرد و این افزایش حتی بیشتر از تیمار کود پتاسیم بود هر چند که مقدار پتاسیم گیاه در تیمار کود پتاسیم بیشتر از تیمارهای تلقیح شده توسط سویه­های مورد آزمایش بود و این نشان می­دهد که علاوه بر تأثیر این سویه­ها بر آزادسازی پتاسیم، ترکیبات دیگری مثل مواد محرک رشد گیاه ممکن است توسط این باکتری‌ها تولید شده و در رشد گیاه مؤثر واقع شوند. چون پتانسیل آزادسازی پتاسیم بین سویه‌های مورد آزمایش متفاوت بود بنابراین مقدار پتاسیم جذب شده توسط گیاه در اثر تلقیح با سویه­ها نیز متفاوت بود. در این آزمایش چون هر شش سویه از نظر بهبود رشد و جذب پتاسیم توسط گیاه مؤثر واقع شدند می­توان از این سویه­ها پس از تایید در تحقیقات مزرعه ای در جهت کاهش مصرف کود پتاسه استفاده نمود.