بررسی تأثیر کاربرد گوگرد و کودهای زیستی بر عملکرد و اجزای عملکرد کتان روغنی ). )Linum ustatissimum L

مقدمه

کتان یا بذرک(Linum  ustatissimum L.) گیاهی است روغنی که حاوی 22 درصد پروتئین، 5/6 درصد فیبرخام و 45-30 درصد روغن می باشد (شیدلر و فرونیگ، 1996). کتان روغنی در مناطق خشک و گرم تا معتدله رشد و نمو می‌کند. دانه های این گیاه محتوای چندین نوع اسید چرب غیر اشباع بوده که برای تغذیه انسان لازم است (دولوگ، 1990). تأمین عناصر غذایی مورد نیاز کتان روغنی تأثیر بسزایی بر رشد و عملکرد این گیاه دارد. در بسیاری از خاک های ایران به دلیل بالا بودن pH و فراوانی یون کلسیم، به رغم فراوانی برخی عناصر غذایی مانند فسفر، مقدار محلول و قابل جذب این عناصر، کمتر از مقدار لازم برای تأمین رشد مناسب گیاه می باشد. میکرو ارگانیسم‌های مفید خاکزی قادر به بهبود رشد گیاهان از طریق تامین مواد مغذی گیاهی، ترشح هورمون‌های رشد گیاهی و اسیدهای آلی می‌باشند و سبب افزایش باروری خاک و حفظ سلامت محیط زیست می‌شوند (اسیتکن و همکاران، 2010). بنابراین ضرورت ایجاب می کند که راه‌حل های بیولوژیک برای رفع این مشکلات مورد توجه قرار گیرند.
کودهای زیستی شامل یک یا چند نوع ارگانیسم مفید خاکزی و یا فرآورده متابولیک آنها است، که همراه مواد نگهدارنده به منظور تکمیل عناصر غذایی گیاهان استفاده می شوند (لوپز و همکارن، 1999). بهره گیری از موجودات مفید خاکزی به منظور بهبود وضعیت حاصلخیزی خاک، افزایش قابلیت جذب عناصر غذایی و تأمین سلامتی گیاه از مهمترین شیوه‌های علمی برای کمک به پایداری تعادل سیستم زنده خاک و جلوگیری از خطر تراکم آلاینده‌های شیمیایی در محیط زیست محسوب می شود. مزایای استفاده از کودهای زیستی در تولید محصولات زراعی توسط محققین مختلف گزارش شده است به طوری که اوجاقلو و همکاران (1386) نشان دادند کاربرد کودهای زیستی ازتوباکتر و فسفات بارور می تواند باعث افزایش عملکرد گلرنگ شود. افتخاری و همکاران (1385) گزارش کردند باکتری های حل کننده فسفات در مقایسه با سایر کودهای فسفاته تأثیر بیشتری بر عملکرد دانه و اجزای عملکرد برنج داشتند. راثی پور و اصغرزاده (1386) طی یک آزمایش اثرات متقابل باکتری‌های حل کننده فسفات و ریزوبیوم ژاپونیکوم بر شاخص‌های رشد، غده بندی و جذب برخی عناصر غذایی در سویا را مورد بررسی قرار دادند و نشان دادند که استفاده از باکتری‌های حل کننده فسفات بر روی اغلب صفات کمی تأثیر معنی‌دار داشته و باعث افزایش عملکرد گیاه سویا گردید.
گوگرد یکی از عناصر غذایی پرمصرف و ضروری برای تمام موجودات زنده است. این ماده به عنوان یک ماده اصلاحی برای کاهش pH خاک کاربرد داشته و در مناطق خشک و نیمه خشک جهان به طور گسترده‌ای برای اصلاح خواص خاک‌های سدیمی و شور-سدیمی و افزایش جذب عناصر غذایی کم مصرف از جمله روی، آهن و فسفر استفاده می شود (کریمی نیا، 1376). شاهسونی و همکاران (1382) و شهابی فر (1385) در آزمایش هایی تأثیر مثبت کاربرد گوگرد را در گندم و ذرت نشان دادند. ملکی و همکاران (1386) گزارش کردند مصرف گوگرد تأثیر مثبت و معنی‌داری بر عملکرد دانه و عملکرد غلاف بادام زمینی داشت. اکسیداسیون گوگرد در خاک توسط طیف وسیعی از میکروارگانیسم‌های خاکزی صورت می‌گیرد که باکتری‌های جنس تیوباسیلوس مهمترین آنها محسوب می‌شوند. این باکتری‌ها با اکسایش گوگرد در خاکهای آهکی و قلیایی، می‌توانند در کاهش واکنش خاک و اصلاح خاک، تأمین سولفات مورد نیاز گیاه، انحلال برخی از عناصر غذایی و افزایش قابلیت جذب آنها موثر واقع شوند (بشارتی، 1386). شعبانی و همکاران ( 2011) در تحقیقی در خصوص اثر نظام های تغذیه ای بر عملکرد بذر و جذب فسفر در یونجه یکساله نشان دادند که نظام تغذیه ای تلفیقی (باکتری تثبیت کننده نیتروژن + میکوریزا) باعث افزایش عملکرد کیفی بذر می گردد. نتایج حاصل از بررسی آقایی اوخچلار و حسن زاده قورت تپه ( 1392 ) نشان داد که با استفاده از کود بیولوژیک نه تنها عملکرد میوه و دانه در گیاه کدوی تخم کاغذی افزایش می یابد بلکه بطور قابل ملاحظه ای مصرف کود شیمیایی را کاهش داد و در راستای کاهش آلودگی های زیست محیطی گام برداشت.
 امانی و رئیسی (1387) نشان دادند که کاهش pH ناشی از مصرف گوگرد، سبب افزایش رشد و افزایش جذب فسفر توسط سویا می شود. خاوازی و همکاران (2001) و ایرانی پور و همکاران (1382) گزارش کردند کاربرد همزمان فسفات، گوگرد و تیوباسیلوس (باکتری‌های اکسید کننده گوگرد) باعث افزایش عملکرد و درصد ماده خشک ذرت می‌شود. لذا با توجه به اثر کودهای زیستی بر کیفیت و کمیت محصولات کشاورزی این تحقیق بمنظور بررسی اثر کاربرد گوگرد و کودهای زیستی بر عملکرد و اجزای عملکرد کتان روغنی بعنوان گیاه دانه روغنی به اجرا در آمده است.
مواد و روش ها
این آزمایش به منظور بررسی اثر توام کاربرد گوگرد، باکتری‌های حل کننده فسفات و تیوباسیلوس بر روی عملکرد کمی و کیفی کتان روغنی در ایستگاه تحقیقات خاک و آب ماهیدشت کرمانشاه در سال 1388 انجام شد. آزمایش به صورت فاکتوریل بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار به اجرا درآمد. در این آزمایش گوگرد گرانوله به عنوان فاکتور اصلی در سه سطح (0، 1000 و2000 کیلوگرم در هکتار) و باکتری حل کننده فسفات به صورت فسفات بارور 2 مخلوطی از باکتری سویه P13 وP5 به ترتیب به نام‌های Pesudomonas putida و Bacillus lentus در سه سطح (0، 100 و 200 گرم در هکتار) بعنوان فاکتور فرعی و مایه تلقیح تیوباسیلوسThiobacillus thiooxidans  در سه سطح (نسبت وزنی مایه تلقیح به گوگرد مصرفی معادل 0، 2 و 4 درصد) به عنوان فاکتور فرعی فرعی انتخاب شدند( بشارتی و همکاران؛ 1385). هر واحد آزمایشی شامل 6 خط کاشت به طول 5 متر و با فاصله 50 سانتی متر و فاصله روی ردیف 10 سانتی متر آماده شد. پس از آماده سازی زمین بر اساس آزمایش خاک میزان 50 کیلو گرم در هکتار کود نیتروژن (پرهیزکار خاجانی و همکاران، 1391) و نیز 20 کیلوگرم سولفات روی به خاک اضافه شد.
پس از تعیین قوه نامیه، بذرهای کتان روغنی رقم   Olay-ozon در عمق 2 سانتی متری خاک و به صورت دستی کشت شدند. پیش از کاشت، بذور با باکتری حل کننده فسفات (فسفات بارور 2) با دستگاه آب پاش تلقیح گردید و پس از خشک شدن در سایه در همان روز اقدام به کشت گردید. گوگرد را نیز با خاک هر کرت به نسبت های معین شده مخلوط و تیوباسیلوس نیز در کنار شیاری که جهت کاشت هر ردیف بوسیله فوکا ایجاد گردید، قرار داده شد. نتایج تجزیه فیزیکی و شیمیایی خاک محل اجرای آزمایش پیش از کشت (عمق 30- 0 سانتی متر) در جدول 1 آمده است.
در پایان فصل زمانی که 70 درصد کپسول ها در واحدهای آزمایشی کاملاً قهوه ای شدند، از کرت ها نمونه برداری شد. به منظور تعیین بیوماس، تعداد کپسول و وزن هزار دانه در هر واحد آزمایشی 20 بوته، به صورت تصادفی و با رعایت اثر حاشیه‌ای، برداشت و صفات مذکور در آنها محاسبه شد. برای تعیین عملکرد دانه، یک خط از هر کرت برداشت شد جهت محاسبه درصد روغن دانه از روش سوکسله استفاده شد. تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از نرم افزار MSTAT-C و مقایسه میانگین صفات با آزمون LSD انجام شد.
نتایج وبحث
 کاربرد گوگرد تأثیر معنی‌داری بر روی عملکرد دانه و درصد روغن داشت (5/0≥ P)، به نحوی که بیشترین عملکرد دانه (1625 کیلوگرم در هکتار) با کاربرد 1000 کیلوگرم گوگرد در هکتار و کمترین عملکرد دانه (1273 کیلوگرم در هکتار) با کاربرد 2000 کیلوگرم گوگرد در هکتار به دست آمد. همچنین بیشترین درصد روغن با استفاده از  1000 کیلوگرم در هکتار (76/33%) و کمترین درصد روغن در تیمار صفر کیلوگرم گوگرد در هکتار بدست آمد (جدول 2). افزایش گوگرد تا حدودی باعث افزایش عملکرد در گیاهان کتان شد. اما با استفاده گوگرد بیشتر از 1000 کیلوگرم در هکتار تأثیر منفی روی عملکرد و درصد روغن کتان گذاشت. اگرچه مصرف بهینه گوگرد می‌تواند در خاکهای آهکی منجربه افزایش میزان فسفر قابل جذب خاک و جذب آن توسط گیاه گردد ولی مصرف بیش از اندازه گوگرد با تبدیل مقدار زیادی از کربنات کلسیم خاک به گچ باعث افزایش شوری خاک و غلظت بالای یون کلسیم در محلول خاک می‌شود. غلظت بالای یون کلسیم در محلول خاک نیز با تبدیل یونهای فسفات به صورت فسفاتهای مختلف کلسیم منجربه کاهش غلظت فسفر قابل جذب خاک می‌گردد. بنابراین تعیین دقیق مقدار گوگرد مورد نیاز به منظور اجتناب از به هم خوردن تعادل عناصر غذایی در خاک امری لازم و ضروری است (بابایی و همکاران، 1391). که با نتایج پرهیزکار خاجانی و همکاران (1391) مطابقت دارد. بر اساس نتایج تحقیق بابایی و همکاران (1391) کاربرد 1000 کیلوگرم گوگرد برای افزایش درصد روغن و عملکرد مناسب می‌باشد و سطوح گوگرد بر عملکرد دانه سویا در سطح 1% معنی‌دار شده است.  سپهوند (1382)  اثر مصرف مقادیر مختلف گوگرد (0، 100، 200، 500 و 1000 کیلوگرم بر هکتار) بر عملکرد دانه و کیفیت (درصد و پروتئین) دانه سویا (رقم کلاک) را بررسی کرد. تأثیر تیمارهای گوگرد بر عملکرد دانه سویا در سطح یک درصد معنی دار اما بر درصد روغن و پروتئین دانه معنی دار نشد. دادوند سراب و همکاران (1387) در آزمایشی درخصوص تغییرات میزان اسانس و عملکرد گیاه دارویی ریحان تحت تأثیر تراکم و کود نیتروژن گزارش نمودند که افزایش کود نیتروژن تا 100 کیلوگرم در هکتار سبب افزایش عملکرد اسانس و ماده خشک در واحد سطح شده که این افزایش عملکرد اسانس ناشی از افزایش عملکرد ماده خشک بوده است. اکبری نیا و همکاران (1383) در گیاه رازیانه و اکبری نیا و همکاران (1384) روی گیاه گشنیز نشان دادند که با افزایش مقادیر نیتروژن تا 90 کیلوگرم در هکتار عملکرد دانه افزایش یافت. نجف‌پورنوایی (1379) گزارش کرد که در گیاه شابیزک افزایش نیتروژن تا 60 کیلوگرم در هکتار باعث بالا رفتن عملکرد دانه شده است.
اثر متقابل دوگانه و همچنین اثرات متقابل سه‌گانه گوگرد، باکتری حل کننده فسفات و تیوباسیلوس بر عملکرد دانه، درصد روغن، بیوماس و وزن هزار دانه معنی‌دار شد (5/0≥ P). که بیانگر بر همکنش بین فاکتورها بر میزان عملکرد دانه و سایر صفات مورد بررسی در گیاه روغنی کتان است. تأثیر مثبت تلقیح توام گیاه با برخی از گونه‌های حل کننده فسفات با باکتری روی وزن خشک بخش هوایی را می‌توان به اثر سینرژیستی بین آن دو مربوط دانست. بر این اساس بیشترین عملکرد دانه (2097 کیلوگرم در هکتار) در شرایط استفاده 1000 کیلوگرم گوگرد همراه با 100 گرم باکتری حل کننده فسفات در هکتار و 2%  باکتری تیوباسیلوس بود و کمترین عملکرد دانه آن (6/928 کیلوگرم در هکتار) در شرایط استفاده 2000 کیلوگرم گوگرد و 100 گرم باکتری حل کننده فسفات در هکتار به همراه 2% تیوباسیلوس به دست آمد (نمودار 1). این نشان دهنده آن است که اگر میزان گوگرد از 1000 کیلوگرم بر متر مربع بیشتر شود در صورتی که میزان باکتری حل کننده فسفات و درصد تیوباسیلوس ثابت باشد عملکرد کاهش می‌یابد و بیان کننده آن است که میزان زیاد گوگرد می‌تواند با تأثیر بر روی باکتری‌ها، اثر منفی بر روی آنها داشته باشد. در دسترس بودن فسفر باعث افزایش تثبیت نیتروژن می‌شود ولی افزایش مقدار گوگرد از حد خاصی با بهم زدن این فرآیند می‌تواند اثر منفی بر روی شد گیاه و همچنین صفات دیگر مورد بررسی در این تحقیق را دارد.
عمر (1998) اثرات کوددهی با سنگ فسفات و هم‌زیستی توأم قارچ میکوریزی و قارچ‌های حل کننده فسفات را روی گندم مورد بررسی قرار داد. در این آزمایش معلوم شد که تلقیح توأم قارچ‌های حل کننده فسفات و قارچ میکوریز و کوددهی با سنگ فسفات عملکرد ماده خشک گیاهی را بطور قابل ملاحظه‌ای نسبت به تیمارهای بدون تلقیح و تلقیح تک تک آنها افزایش می‌دهد.‌ سینگ (1994) در آزمایشی افزایش عملکرد دانه سویا را هنگامی که باکتری (Bradyrhizobium) تلقیح شده بود گزارش کرد.
 بیشترین درصد روغن (91/41%) با مصرف2000 کیلوگرم در هکتار گوگرد، عدم استفاده باکتری حل کننده فسفات و تیوباسیلوس، و کمترین درصد روغن (36/24%) در حالت شاهد به دست آمد (نمودار 2). نکته قابل توجه اینکه تیمارهای حاوی گوگرد در مقایسه با تیمارهای بدون گوگرد درصد روغن بیشتری را دارا بودند. سلیم‌پور و همکاران (1389) نیز نتایجی مشابه این تحقیق در کلزا را گزارش کردند.
بیشترین وزن هزار دانه (47/7 گرم ) در شرایط استفاده 2000 کیلوگرم گوگرد همراه با 200 گرم باکتری حل کننده فسفات در هکتار و 4% باکتری تیوباسیلوس بود و کمترین مقدار آن (69/1) در حالت شاهد به دست آمد (نمودار 3). یافته‌های بوام و همکاران (2007) نشان داد که کمبود گوگرد، عملکرد دانه سویا را از طریق تأثیر بر رشد گیاه در دوره پرشدن دانه کاهش می‌دهد. آنها دریافتند که کمبود گوگرد در اواخر دوره رشد ممکن است نتیجه تحرک بالای سولفات در خاک و پویایی مجدد اندک آن در گیاه باشد.
بیشترین بیوماس (2531 کیلوگرم در هکتار) در شرایط استفاده 1000 کیلوگرم گوگرد همراه با 200 گرم باکتری حل کننده فسفات در هکتار و صفر درصد باکتری تیوباسیلوس بود و کمترین عملکرد دانه آن (1190 کیلوگرم در هکتار) در شرایط استفاده 2000 کیلوگرم گوگرد و100 گرم باکتری حل کننده فسفات در هکتار به همراه صفر درصد تیوباسیلوس به دست آمد (نمودار 4).
کودهای بیولوژیک با تسریع در اکسیداسیون گوگرد گرانوله آلی، تغییر pH خاک، فراهم نمودن شرایط ایده‌آل برای جذب عناصر ریز مغذی و پر مصرف مورد نیاز گیاهان مختلف در خاک‌های آهکی و قلیایی کاربرد دارد. تأثیر مثبت گوگرد و مایه تلقیح تیوباسیلوس بر عملکرد می‌تواند به نقش مستقیم عنصر گوگرد در تغذیه گیاه از طریق توانایی تبدیل عناصر غذایی اصلی از فرم غیر قابل دسترس به فرم قابل دسترس طی فرایندهای بیولوژیکی و همچنین به دلیل تولید اسید سولفوریک، باعث کاهش موضعی pH خاک گردد و لذا به طور غیر مستقیم نیز بر افزایش جذب فسفر و دیگر عناصر غذایی کم مصرف مؤثر واقع شود (رشیدی و کریمیان، 1378).
نوربخش و همکاران (1393) در تحقیقی به منظور ارزیابی اثر تلفیقی کاربرد گوگرد باتیوباسیلوس بر عملکرد کیفی و خصوصیات مورفولوژیک گلرنگ (Carthamus tinctorius L) اعلام نمودند که با مصرف تلفیقی گوگرد به همراه تلقیح با باکتری تیوباسیلوس به عنوان راهکاری اکولوژیک در راستای دستیابی به افزایش رشد و تولید کمی و کیفی گیاهان دانه روغنی نظیر گلرنگ، به ویژه در خاک های با قلیائیت بالا، مدنظر قرار داد.
نورقلی‌پور و همکاران (1385) برای بررسی اثر بخشی خاک فسفات به همراه گوگرد و مایع تلقیح باکتری‌های تیوباسیلوس بر عملکرد کیفی و کمی سویا و اثرات باقیمانده آن بر گیاه ذرت،: مقدار 300 کیلوگرم بر هکتارخاک فسفات و گوگرد بصورت پودری و مایع تلقیح تیوباسیلوس به مقدار یک کیلوگرم بر هکتار استفاده کردند. آنها نشان دادند که با افزایش قابلیت جذب فسفر توسط گیاه و در نهایت افزایش عملکرد حاصل شد و تیمار خاک فسفات+ گوگرد+ تیوباسیلوس با اکسیداسیون گوگرد توسط باکتری‌های تیوباسیلوس باعث انحلال خاک فسفات، افزایش جذب فسفر و در نهایت افزایش عملکرد 56/34 درصدی را نسبت به شاهد ایجاد کرده است.  میزان فسفر جذب شده در دانه سویا در تیمار خاک فسفات+ گوگرد+ تیوباسیلوس 5/787 و در شاهد 6/577 کیلوگرم در هکتار بوده است.
روزا و همکاران (1989) گزارش کردند که تلقیح خاک فسفات و گوگرد با باکتری تیوباسیلوس موجب کاهش سریع pH خاک شد و فسفر قابل دسترس موجود در خاک را به اندازه کافی برای رشد سورگوم افزایش داد. بشارتی کلایه و صالح راستین(1379) و لطف الهی و همکاران (1379) نیز نتایج مشابهی را گزارش کردند.
کوچک‌زاده و همکاران (1380) نیز در یک آزمایش گلخانه‌ای نشانه دادند که استفاده از خاک فسفات به همراه گوگرد و باکتری تیوباسیلوس می‌تواند بخش قابل ملاحظه‌ای از فسفر مورد نیاز گیاه ذرت را تأمین نماید.
تأثیر مثبت تلقیح توام گیاه با باکتریهای حل کننده فسفات روی عملکرد و سایر اجزای عملکرد کتان روغنی را می‌توان به اثر سینرژیستی بین آن دو با گوگرد با تأثیر بر کاهش جذب فسفر در خاک و کاهش اکسایش عناصر غذایی در خاک برای گیاه مربوط دانست. نتایج آزمایش‌های چابوت و همکاران (1998) حاکی از آن است که باکتری‌ها علاوه بر تثبیت نیتروژن می‌توانند بعنوان باکتری‌های محرک رشد گیاه نیز تلقی شود و قادر به انحلال فسفات آلی و معدنی باشد. میکروارگانیسم‌های حل کننده فسفات نیز با انحلال فسفات، مقادیر زیادی فسفر محلول در اختیار گیاه قرار می‌دهند و چون گیاه رشد خوب و سیستم ریشه‌ای گسترش یافته‌ای دارد در مقادیر بیشتری از فسفر محلول را جذب می‌کند در واقع بین میکروارگانیسم‌های حل کننده فسفات و باکتری‌ها اثر سینرژیستی وجود دارد. مصرف گوگرد همراه با تیوباسیلوس باعث افزایش فسفر قابل جذب خاک و متعاقباً فسفر جذب شده توسط کتان گردید. اکسیداسیون گوگرد در خاک توسط طیف وسیعی از میکروارگانیسمهای خاکزی صورت می گیرد که باکتریهای جنس تیوباسیلوس مهمترین آنها محسوب می شوند. این باکتریها با اکسایش گوگرد در خاکهای آهکی و قلیایی، می‌توانند در کاهش واکنش خاک و اصلاح خاک، تأمین سولفات مورد نیاز گیاه، انحلال برخی از عناصر غذایی و افزایش قابلیت جذب آنها موثر واقع شوند (بشارتی، 1386).
 یکی از مکانیسم‌های احتمالی این است که میکروارگانیسم‌های حل کننده فسفات با انحلال فسفات نامحلول و افزایش مقدار فسفر در دسترس برای باکتری هم‌زیست، باعث افزایش تثبیت نیتروژن در ریشه و در نتیجه افزایش رشد گیاه بخصوص اندام هوایی می شود که بر  عملکرد و  اجزای عملکرد و نیز درصد روغن تأثیر می گذارد. زیرا برای تثبیت نیتروژن، انرژی فراوان مورد نیاز است که با وجود فسفر کافی و ATP  فراوان تامین می‌شود (الیورا و همکاران، 2002).
نتایج نشان دادند که استفاده از گوگرد باعث افزایش خطی عملکرد، بیوماس و درصد روغن در گیاه کتان روغنی می‌شود و بعد از آن کاهش می‌یابد، و در صورت استفاده همزمان از گوگرد، باکتری حل کننده فسفات و تیوباسیلوس، سطوح 1000 کیلوگرم در هکتار گوگرد و 100 گرم در هکتار باکتری حل کننده فسفات و همچنیین استفاده از 2% تیوباسیلوس بیشترین عملکرد و درصد روغن را تولید می‌کند. بطور کلی می‌توان گفت که کاربرد گوگرد و باکتری‌های حل کننده فسفات و تیوباسیلوس بر روی صفات مورد مطالعه تأثیر معنی‌داری داشته است. با توجه به اینکه استفاده از گوگرد تا مقدار معین همچنین استفاده از باکتری‌های حل کننده فسفات باعث افزایش عملکرد و سایر صفات مورد بررسی در این آزمایش شد می‌توان با به کارگیری این باکتری‌ها در سطح وسیع به عنوان راهکاری اکولوژیک به منظور دستیابی به افزایش تولید کمی و کیفی گیاهان دانه روغنی مدنظر قرار داد.