تاثیر پسماند جامد کشاورزی-صنعتی و باکتری‌های باسیلوس و سودوموناس بر شاخص‌های اکوفیزیولوژیک در یک خاک لوم

سابقه و هدف: پسماند جامد صنایع تصفیه روغن زیتون دارای مواد آلی و معدنی با ارزشی است که می‌تواند برای فعالیت جامعه میکروبی خاک و کیفیت آن سودمند باشد. اما این پسماندها دارای مواد سخت‌تجزیه شونده و اسیدهای چرب هستند که نیاز به ریزجاندارن ویژه برای تجزیه کامل آن‌ها در محیط خاک را الزام می‌کند. هدف این پژوهش بررسی شاخص‌های زیستی و اکوفیزیولوژیک خاک (به عنوان سنجه‌های کیفیت خاک) پس از افزودن پسماند جامد کارخانه تصفیه روغن و مایه‌زنی باکتری‌های باسیلوس و سودوموناس به خاک بود.مواد و روش: آزمایش در قالب طرح کاملاً تصادفی با آرایش فاکتوریل و در سه تکرار انجام شد. فاکتورها شامل سه سطح پسماند (0، 2 و 4%) پنج سطح باکتری (مایه‌زنی نشده، مایه‌زنی شده با باسیلوس بومی، باسیلوس پرسیکوس، سودوموناس بومی، سودوموناس فلورسنس) و هفت زمان نمونه‌برداری (0، 1، 2، 3، 4، 5، 6 ماه) بودند. خاک بدون پسماند و مایه‌زنی نشده هم در آزمایش گنجانده شد. مخلوط‌های خاکپسماند به مدت 6 ماه در شرایط رطوبتی fc 0.7 و دمای آزمایشگاه (حدود ºc 25) انکوباسیون شدند. در زمان‌های صفر و پایان هر ماه از مخلوط‌ها نمونه‌برداری شده و کربن آلی (oc)، تنفس پایه (br)، تنفس برانگیخته شده با سوبسترا (sir) و کربن زیست‌توده میکروبی (mbc) در آن‌ها اندازه‌گیری گردید و شاخص‌های اکوفیزیولوژیک شامل سهم متابولیک (qco2)، سهم کربن میکروبی (cmic) و قابلیت دسترسی به کربن (cai) محاسبه شد. آنالیز داده‌ها با نرم‌افزار sas 9.4 و مقایسه میانگین آن‌ها با آزمون توکی (0.05>p) انجام گرفت. یافته‌ها: نتایج آنالیز واریانس نشان داد که پیامد فاکتورها و برهم‌کنش آن‌ها بر بیشتر پارامترها به جز qco2 معنی‌دار بود (0.05>p). بالاترین اندازه br و sir در تیمار پسماند چهار درصد مایه‌زنی شده با باکتری‌های سودوموناس به دست آمد. افزودن پسماند به خاک و مایه‌زنی آن با سودوموناس‌ها نقش مهمی در زیاد شدن این فراسنجه‌ها داشت. به هر روی، با وجود تاثیر مثبت، پسماند مایه‌زنی با باکتری‌ها سبب افزایش mbc نشد. به گونه‌ای که بالاترین اندازه آن در تیمار چهار درصد پسماند مایه‌زنی نشده با باکتری‌ها به دست آمد. کمترین اندازه هر سه فراسنجه هم در تیمار بدون پسماند مایه‌زنی شده با باسیلوس پرسیکوس به دست آمد. افزودن پسماند به خاک سبب افزایش qco2 شد و بیشترین اندازه آن در تیمارهای دارای سودوموناس بومی دیده شد. افزودن پسماند به خاک و مایه‌زنی آن‌ها با باکتری‌ها سبب کاهش cmic شد. بالاترین اندازه cmic در خاک بدون پسماند مایه‌زنی شده با باکتری سودوموناس فلورسنس و کمترین مقدار آن در خاک دارای چهار درصد پسماند مایه‌زنی شده با باسیلوس پرسیکوس به دست آمد. میانگین cmic در سطوح پسماند صفر، 2 و 4 درصد به ترتیب 10.3، 5.06 و 4.76 mg cmic gcorg1 بود. روند تغییرات cmic با زمان نیز نشان داد که این شاخص در خاک‌های مایه‌زنی شده با باسیلوس‌ها (بومی و پرسیکوس) و همچنین خاک‌های مایه‌زنی نشده با باکتری‌ها روند افزایشی داشت. افزودن پسماند به خاک و مایه‌زنی با سودوموناس‌ها (بومی و فلورسنس) سبب افزایش cai شد. بیشترین و کمترین مقدار cai به ترتیب در تیمار 4 درصد پسماند مایه‌زنی شده با سودوموناس فلورسنس و تیمار بدون پسماند مایه‌زنی شده با باسیلوس بومی دیده شد. روند تغییرات cai با زمان نوسان زیادی داشت و تنها در خاک‌های مایه‌زنی شده با باسیلوس‌ها (بومی و پرسیکوس) روند آن با زمان مثبت بود.نتیجه‌گیری: در کل، افزودن پسماند جامد کارخانه تصفیه روغن به خاک و مایه‌زنی آن با سودوموناس‌ها اگرچه سهم کربن میکروبی را کاهش داد اما سبب افزایش تنفس پایه میکروبی و کربن قابل دسترس در خاک شد. بنابراین به نظر می‌رسد در صورت اضافه کردن این پسماند به خاک مایه‌زنی آن با با کتری‌های سودوموناس بتواند تجزیه پسماند را در کوتاه مدت تسریع کرده و عناصر غذایی آن را آزاد کند.

Effect of Agro-industrial Solid Waste and Bacillus and Pseudomonas Bacteria on Ecophysiological Indices in a Loam Soil

Background and objectives: Solid waste (SW) of olive oil industries contain valuable organic and inorganic materials can be useful soil quality and its microbial activity. However, these wastes contain fatty acids and recalcitrant materials which require special microorganisms for complete decomposition in soil environment. The aim of this study was to investigate soil biological and ecophysiological indicators (as soil quality indices) after addition of oil refinery plant solid waste and inoculation of Bacillus and Pseudomonas bacteria to soil.Materials and methods: The experiment was conducted in a completely randomized design with factorial arrangement and three replications. Factors included SW (0, 2 and 4%), inoculated bacteria (no bacteria, native Bacillus sp. native Pseudomonas sp., Bacillus persicus and Pseudomonas fluorescens), and sampling time (0, 1, 2, 3, 4, 5, and 6 months). Soil without SW and uninoculated with bacteria was regarded as control. SoilSW mixtures incubated at lab temperature (~25 ºC) and 0.7 FC moisture content conditions for 6 months. Sampling was carried out before incubation start and after each month of incubation and organic carbon (OC), basal respiration (BR), substrate induced respiration (SIR), and microbial bimass carbon (MBC) were measured in the samples and ecophysiological parameters including metabolic quotient (qCO2), microbial carbon ratio (Cmic), and available carbon index (CAI), were calculated. Data analysis and mean comparisons were done by Tukey method (p < 0.05) using SAS software package.Results: The results of variance analysis showed that the effect of all factors and their interactions were significant (p < 0.05) on the studied parameters exept qCO2. The highest values of BR and SIR were obtained in the 4% SW treatment inoculated with Pseudomonads. Adding SW to the soil and inoculating it with Pseudomonads had an important role in the increase of these two parameters. However, despite the positive role of SW, bacterial inoculation did not increase MBC. Where the highest amount of MBC was observed in the 4% SW treatment uninoculated with bacteria. The lowest amount of all three parameters was observed in the 0% SW treatment inoculated with Bacillus persicus. SW addition to soil increased qCO2, and its higher values were observed in the mixtures inoculated with native Pseudomonas sp. SW application and bacteria inoculation to soil decreased Cmic. The highest and lowest Cmic values were observed in soil without SW inoculated with Pseudomonas fluorescens and soil contained 4% SW inoculated with Bacillus persicus, respectively. The mean Cmic values in 0, 2, and 4% SWmixtures were 10.32, 5.06, and 4.76 mg Cmic gCorg1, respectively. The trend of Cmic changes over time showed that this parameter had ascending trend in uninoculated soil and soil inoculated with Bacillus (native and persicus) bacteria. SW addition to soil and soil inoculation with Pseudomonads increased CAI. The highest and lowest CAI values were observed in 4% SWmixtures inoculated with Pseudomonas fluorescens and soil inoculated with native Bacillus sp., respectively. The trend of CAI changes was greatly fluctuated over time and was only positive in Bacillus inoculated soils.Conclusion: Overall, the addition of oil refinery plants solid waste to the soil and its inoculation with pseudomonads, although reduced microbial carbon ratio, increased microbial basal respiration and available carbon index. Therefore, it seems that if this waste is added to the soil, its inoculation with pseudomonas bacteria can accelerate the decomposition of the waste in the short term and release its nutrients.