نقش تنوع باکتریایی ورمی‌کمپوست در حاصلخیزی خاک، رشد گیاه و مدیریت ضایعات کشاورزی

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسنده

استادیار پژوهش، عضو هیات علمی موسسه تحقیقات خاک و آب ، سازمان تحقیقات ، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج ،ایران

چکیده

تولید ورمی‌کمپوست فرآیندی غیرگرمادوست است که در آن فعالیت کرم‌های خاکی و اکسیداسیون میکروبی توسط باکتریهای همراه ورمی کمپوست دخالت دارند. طی این فرآیند بیولوژیک و تجزیه مواد آلی، کود زیستی ورمی‌ کمپوست تولید می‌شود. ورمی ‌کمپوست شامل فضولات کرم خاکی و محصول نهایی مواد آلی تجزیه شده توسط گونه‌های خاصی از کرم‌های خاکی با مشارکت باکتریهای مفید دستگاه گوارش کرم خاکی می‌باشد. بررسی نتایج تحقیقات متعدد بر روی ویژگیهای منحصر به فرد ورمی ‌کمپوست تولید شده با استفاده از گونه‌های مختلف کرم‌های خاکی(بیش از 20 گونه) بیانگر آنست که جمعیت باکتری­های خاک تا پنج برابر و جمعیت باکتریهای سیستم گوارش کرم خاکی تا 1000 برابر افزایش می یابد به نحوی‌ که جمعیت باکتریهای مفید تا 1010 در هر گرم و متعاقب آن تولید آنزیم‌های متعدد و مفید محرک رشد افزایش معنی‌دار داشته است. عملکرد محصولات مختلف در تیمارهایی که ورمی‌کمپوست مصرف شده افزایش چشمگیر داشته و در بعضی موارد بیشتر از تیمارهایی است که کود شیمیایی مصرف گردیده است. از بعد سلامتی گیاه و تولید محصول سالم مصرف ورمی‌ کمپوست تا 50 درصد موجب افزایش کیفیت محصول و کاهش جذب عناصر سنگین در خاک‌هایی که ورمی‌ کمپوست مصرف شده گردیده است. تنوع باکتریایی در ورمی‌ کمپوست به ‌طور مستقیم با افزایش حلالیت عناصر غذایی، تولید هورمون، تثبیت نیتروژن، معدنی کردن مواد آلی و تشکیل کلات­های فلزی بر روی ذرات ورمی‌ کمپوست با سطح ویژه بالا و غیره موجب افزایش عملکرد کمی در محصولات مختلف از حداقل 20 تا 70 درصد شده است. کاربرد ورمی‌ کمپوست به‌وسیله افزودن باکتری­های مفید به خاک  منجر به کنترل بیماری‌ها و انواع فیتوپاتوژن­ها از قبیل رایزوکتونیا، فیتوفترا ، فوزاریوم، ورتیسیلیوم و غیره که باعث افزایش مقاومت گیاهان نسبت به بیماری‌ها و متعاقب آن کاهش مصرف سموم کشاورزی گردیده است. وجود تنوع باکتریایی در ورمی ‌کمپوست به حدی مهم است که در بعضی تحقیقات استفاده از ورمی ‌کمپوست استریل مانع کنترل بیماری‌های مختلف از جمله قارچ فوزاریوم شد. نتیجه اینکه کنترل قارچ بیماری با ورمی کمپوست کاملاً زیستی است و بخش مهمی از اثربخشی ورمی‌ کمپوست متأثر از تنوع باکتریایی زیاد آن می­باشد و در این راستا ضرورت دارد فرهنگ تولید، مصرف و ترویج کود آلی زیستی ورمی کمپوست بیش ‌از پیش توسعه یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Role of Bacterial Diversity of Vermicompost on Soil Fertility ,Plant Nutrition and Agricultural Wastes Management

نویسنده [English]

  • HOSSEIN SAFFARI
Assistant Professor of Research in Soil and Water Research Institute(SWRI), Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Karaj, Iran.
چکیده [English]

Vermicompost production is a non-thermophylic process in which the activity of earthworms and microbial oxidation accomplished by microbes involved in. This biological organic waste decomposition process yields the biofertilizer namely the vermicompost. Vermicompost contains excreta of earthworms and the finished product decomposition of organic matter by certain species of earthworms in partnership with useful flora of the gastrointestinal tract of earthworms. Reviewing the results of several studies on the unique features of vermicompost produced by different species of earthworms (over 20 species) showed that the population of microbial soil up to five times and the population flora of the digestive system earthworms was increased up to 1000-fold and useful microbe population up to1010 per gram and the subsequent production of multiple enzymes and beneficial growth was higher.Vermicompost treatment increased the performance of different products and in some cases was higher than chemical fertilizer. In point of plant health and  health product vermicompost was increased product quality up to 50 percent and reduce the absorption of heavy metals in soils that vermicompost was applied.Vermicompost application was controlled diseases and a variety of phytopathogen such as rhizoctonia, phytophthora, fusarium, verticillium and etc, by adding beneficial microbes and increases the resistance of plants and was reduced the consumption of agricultural pesticides. Biological diversity in vermicompost is so important that in some studies the use of sterile vermicompost can not control various diseases such as fusarium and we cocluded that disease control of vermicompost is completely biologic closely related to biological diversity of vermicompost. Bacterial diversity in vermicompost directly by increasing the solubility of nutrients, hormones, nitrogen fixation, mineralization of organic matter and the formation of chelates metal vermicompost on particles with high surface area and so increases the yield of various products at least 20 to 70 percent. The result that biological diversity is a significant part of the high efficiency of vermicompost and therefore  the culture promotion of production and application of bio-organic fertilizer( vermicompost ) is necessary more than ever.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Vermicompost
  • Bacteria
  • Organic waste
  • plant growth promoting
  • inhibiting pathogens
  1. دهدشتی­زاده،ب. آروئی، ح. عزیزی ارانی، م. و داوری نژاد، غ. 1389. بررسی اثر سطوح مختلف ورمی­کمپوست و عنصر معدنی فسفر بر رشد و نمو و جذب برخی از عناصر غذایی در نشاء گوجه فرنگی، علوم باغبانی، دوره 40، شماره 3، صفحات 49-58.
  2. جعفری، ا.1392. بررسی تاثیر کاربرد ورمی­کمپوست بر خصوصیات مورفولوژیکی و فیزیولوژیکی گل اطلسی رقم Dream Neon Rose، ویژه نامه سازمان پارکها و فضای سبز شهرداری بندرعباس.
  3. حمیدیان، ا.ح. و یحیی آبادی. م. 1394. ﮐﺎرﺑﺮد ﻧﺸﺎﻧﮕﺮﻫﺎی زﯾﺴﺘﯽ در ﭘﺎﯾﺶ ﺳﻼﻣﺖ اﮐﻮﺳﯿﺴﺘﻢ ﺧﺎک (ﺑﺎ ﺗﺄﮐﯿﺪ ﺑﺮ کرم‌های ﺧﺎﮐﯽ)، نشریه مدیریت اراضی، جلد 3، شماره 2.
  4. سماوات،س.1380.تاثیر ورمی­کمپوست بر روی شاخصهای رشد گیاه گوجه فرنگی، نشریه علوم و صنایع کشاورزی، دوره15، شماره2.
  5. صفاری، ح. 1380. تولید ورمی‌کمپوست برای بهسازی خاکهای زراعی، مجله علمی-ترویجی کشاورز، شماره 268.
  6. صفاری، ع. عابدینی طرقبه ،ج. وجاوید، ن.1387. بررسی اثر ورمی­کمپوست در افزایش محصول تولیدی گوجه فرنگی درختی در کشت گلخانه ای در مقایسه با کود دامی، اولین کنگره ملی فناوری تولید و فرآوری گوجه فرنگی، مشهد، ایران.
  7. صفاری، ح. 1385. فن‌آوری تولید ورمی‌کمپوست از پسماندهای خانگی، کشاورزی و دامی به منظور حفظ محیط زیست و توسعه پایدار، مجموعه مقالات همایش خاک، محیط زیست و توسعه پایدار.
  8. صفاری، ح. 1388. بازیافت ضایعات کشاورزی با استفاده از فناوری تولید ورمی‌کمپوست به منظور اصلاح الگوی مصرف و ارتقائ کیفیت محصول، همایش علمی تخصصی اصلاح الگوی مصرف و ارتقائ کیفیت تولید.
  9. عزیزی ارانی،م. نعمتی دربندی،ه. و آروئی،ح.1393. بررسی تأثیر سطوح مختلف ورمی­کمپوست و تراکم کاشت بر میزان و اجزای روغن گیاه دارویی گل مغربی (Oenothera biennis L.)پژوهشهای زراعی ایران دوره 11، شماره 4، صفحات 608-617.
  10. علیخانی ،ح. دیندارلو، ن.1394. ورمی تکنولوژی (فناوری کرمهای خاکی )فرصتی در جهت نیل به کشاورزی پایدار(مروری) دومین همایش یافته های نوین در محیط زیست و اکوسیستم های کشاورزی.
  11. غلام نژاد نصیر آبادی، س. آروئی، ح. و نعمتی،ح.1391. بررسی تاثیر نسبت های کوکوپیت و ورمی­کمپوست به عنوان بسترکاشت بر سبز شدن و برخی ویژگیهای کمی و کیفی نشاء فلفل شیرین، علوم باغبانی، دوره 25 ، شماره 4 ، صفحات 375-369.
  12. گلدانی، م . 1393. ارزیابی اثر کودهای شیمیایی، ورمی­کمپوست و دامی بر اجزای عملکرد گیاه داروئی رازیانه، هشتمین کنگره علوم باغبانی.
  13. Arancon NQ, Edwards CA, Lee S (2002) Management of plant parasitic nematode populations by use of vermicomposts. In: Proceedings Brighton Crop Protection Conference – Pests and Diseases, vol 8B-2. pp 705–716
  14. Alikhani, H. A. & Rashtbari, M (2014). Effects of Different Enrichment Treatments on
  15. Chemical Properties of Vermicompost during Maturation.Bull. Environmental Pharmacology Life Sciience, 3(5), 119-124.
  16. Arancon NQ, Galvis PA, Edwards CA (2005) Suppression of insect pest populations and damage to plants by vermicomposts. Bioresource Technology 96:1137–1142
  17. Buckalew DW, Riley RK, Yoder WA, Vail WJ (1982) Invertebrates as vectors ofendomycorrhizal fungi and Rhizobium upon surface mine soils. West Virginia ,Proceedings of the National Academy of Sciences 54:1
  18. Bhatnagar RK, Palta RK (1996) Earthworm-Vermiculture and Vermicomposting.Kalyani Publishers, New Delhi
  19. Brown GG (1995) How do earthworms affect microfloral and faunal community diversity? Plant and Soil 170:209–231
  20. Canellas LP, Olivares FL, Okorokova FAR (2002) Humic acids isolated from earthworm compost enhance root elongation, lateral root emergence and plasma membrane H+− ATPase activity in maize roots. Plant Physiology 130:1951–1957
  21. Correa JD, Barrios ML, Galdona RP (2004) Screening for plant growth promoting rhizobacteria in Chamaecytisus proliferus (tagasaste), a forage tree-shrub legume endemic to the Canary Islands. Plant and Soil 266:75–84
  22. Dominguez J, Edwards CA (2004) Vermicomposting organic wastes: A review. In: Shakir Hanna SH, Mikhail WZA (eds) Soil Zoology for sustainable Development in the 21st century. Cairo, pp 369-395
  23. Edwards CA (2011) Human pathogen reduction during vermicomposting. In: Edwards CA, Arancon NQ, Sherman R (eds) Vermiculture technology: earthworms, organic wastes and environmental management. CRC Press,Boca Raton, pp 249–261
  24. Edwards CA, Arancon NQ, Bennett MV, Askar A, Keeney G (2010) Effect of aqueous extracts from vermicomposts on attacks by cucumber beetles (Acalymna vittatum) (Fabr.) on cucumbers and tobacco hornworm (Manduca sexta) (L.) on tomatoes. Pedobiologia 53:141–148
  25. Edwards CA, Arancon NQ (2004) Vermicomposts suppress plant pest and disease attacks. BioCycle 45:51–53
  26. Edwards CA, Dominguez J, Arancon NQ (2004) The influence of vermicomposts on pest and diseases. In: Shakir Hanna SH, Mikhail WZA (eds) Soil Zoology for Sustainable Development in the 21st centuary. Cairo, pp 397–418
  27. Ganesh kumar A, Sekaran G (2005) Enteric pathogen modification by anaecic earthworm, Lampito Mauritii. journal of applied science and environmental management 9:15–17
  28. Haritha Devi S, Vijayalakshmi K, Pavana Jyotsna K, Shaheen SK, Jyothi K, Surekha Rani M (2009) Comparative assessment in enzyme activities and microbial populations during normal and vermicomposting.Journal of Environmental Biology30:1013–1017
  29. Hassen A, Belguith K, Jedidi N, Cherif A, Cherif M, Boudabous A (2001) Microbial characterization during composting of municipal solid waste. Bioresoure Technology 80:217–225
  30. Herms DA (2002) Effects of fertilization on insect resistance of woody ornamental plants. Environmental Entomology 31:923–933
  31. Huelsman MF, Edwards CA, Lawrence JL, Clarke-Harris DO (2000) A study of the effect of soil nitrogen levels on the incidence of insect pests and predators in Jamaican sweet potato (Ipomoea batatus) and Callaloo (Amaranthus). Proc Brighton Pest Control Conference: Pests and Diseases 8D–13:895–900
  32. Khambata SR, Bhat JV (1953) Studies on a new oxalate-decomposing bacterium, Pseudomonas oxalaticus. Journal of Bacteriology 66:505–507
  33. Khambata SR, Bhat JV (1953) Studies on a new oxalate-decomposing bacterium, Pseudomonas oxalaticus. Journal of Bacteriology 66:505–507
  34. Maboeta MS, Van Rensburg L (2003) Vermicomposting of industrially produced wood chips and sewage sludge utilizing Eisenia foetida. Ecotoxicology and Environmental Safety56:265–270
  35. Monroy F, Aira M, Domínguez J (2009) Reduction of total coliform numbers during vermicomposting is caused by short-term direct effects of earthworms on microorganisms and depends on the dose of application of pig slurry. Science of The Total Environment 407:5411–5416
  36. Pathma J , Sakthivel N (2012) Microbial diversity of vermicompost bacteria that exhibit useful agricultural traits and waste management potential SpringerPlus 1:26.
  37. Pathma J, Kamaraj Kennedy R, Sakthivel N (2011) Mechanisms of fluorescent pseudomonads that mediate biological control of phytopathogens and plant growth promotion of crop plants. In: Maheswari DK (ed) Bacteria in Agrobiology: Plant Growth Responses. SpringerVerlag, Berlin, pp 77–105
  38. Pinel N, Davidson SK, Stahl DA (2008) Verminephrobacter eiseniae gen. nov. sp.nov. a nephridial symbiont of the earthworm Eisenia foetida (Savigny). International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 58:2147–2157
  39. Rivera AMC, Wright ER, López MV, Fabrizio MC (2004) Temperature and dosage dependent suppression of damping-off caused by Rhizoctonia solani in vermicompost amended nurseries of white pumpkin. Phyton 53:131–136
  40. Rouelle J (1983) Introduction of an amoeba and Rhizobium Japonicum into the gut of Eisenia fetida (Sav.) and Lumbricus terrestris L. In: Satchel1 JE (ed) Earthworm Ecology: From Darwin to Vermiculture. Chapman and Hall, NewYork, pp 375–381
  41. Singh R, Sharma RR, Kumar S, Gupta RK, Patil RT (2008) Vermicompost substitution influences growth, physiological disorders, fruit yield and quality of strawberry (Fragaria x ananassa Duch.). Bioresource Technology 99:8507–8511
  42. Singh UP, Maurya S, Singh DP (2003) Antifungal activity and induced resistance in pea by aqueous extract of vermicompost and for control of powdery mildew of pea and balsam. Journal of Plant Diseases and Protection 110:544–553
  43. Sinha RK, Agarwal S, Chauhan K, Valani D (2010) The wonders of earthworms and its vermicompost in farm production: Charles Darwin’s ‘friends of farmers’,with potential to replace destructive chemical fertilizers from agriculture. Agricultural sciences 1:76–94
  44. Stephens PM, Davoren CW, Ryder MH, Doube BM (1994b) Influence of the earthworm Aporrectodea trapezoides (Lumbricidae) on the colonization of alfalfa (Medicago sativa L.) roots by Rhizobium melilotti strain LS-30R and the survival of L5-30R in soil. Biology and Fertility of Soils18:63–70
  45. Suhane RK (2007) Vermicompost. Publication of Rajendra Agriculture University, Pusa, 88
  46. 40-Suthar S (2010) Evidence of plant hormone like sub-stances in vermiwash: An ecologically safe option of synthetic chemicals for sustainable farming. Journal of Ecological Engineering 36:1089–1092
  47. Szczech M, Smolinska U (2001) Comparison of suppressiveness of vermicomposts produced from animal manures and sewage sludge against Phytophthora nicotianae Breda de Haan var. nicotiannae. Journal of Phytopathology 149:77–82
Vaz-Moreira I, Maria E, Silva CM, Manaia Olga C, Nunes (2008) Diversity ofBacterial Isolates from Commercial and Homemade Composts. Journal of Phytopathology