افزایش بهره‌وری محصولات کشاورزی با باکتری‌های محرک رشد گیاه و ذرات نانو: سازوکارها، چالش‌ها و جهت‌گیری‌های آینده

نویسندگان

1 دانشیار موسسه تحقیقات خاک و آب کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

2 گروه علوم خاک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد اصفهان (خوراسگان)، اصفهان، ایران

3 محقق پسادکترا، موسسه تحقیقات خاک و آب کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

4 استاد موسسه تحقیقات خاک و آب کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

5 دانشیار موسسه تحقیقات خاک و آب کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران.

doi
10.22092/sbj.2025.368425.277
چکیده

در دهه‌های اخیر، توجه به کشاورزی پایدار و بهره‌برداری مؤثر از منابع طبیعی به طور فزاینده‌ای افزایش یافته است. باکتری‌های محرک رشد گیاه (PGPR) و ذرات نانو به عنوان دو فناوری نوین در زیست‌فناوری کشاورزی، توانسته‌اند به بهبود رشد و کیفیت محصولات کشاورزی کمک شایانی کنند.PGPR ها، گروه متنوعی از باکتری‌های مفید خاکزی هستند که از طریق سازوکارهای مستقیم و غیرمستقیم، رشد گیاهان را بهبود می‌بخشند. از سوی دیگر، ذرات نانو با ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فرد خود، نقش‌های متعددی در کشاورزی ایفا می‌کنند و می‌توانند به عنوان حامل‌های مؤثر مواد مغذی و آفت‌کش‌ها عمل کرده و مستقیماً بر فرآیندهای فیزیولوژیکی گیاه تأثیر بگذارند. بررسی‌ها نشان می‌دهد که استفاده ترکیبی از PGPR و نانوذرات می‌تواند اثرات هم‌افزایی قابل توجهی بر عملکرد محصولات کشاورزی داشته باشد. به عنوان مثال، کاربردBacillus subtilis با کود NPK در مزارع کلزا منجر به افزایش حدود 46 درصدی عملکرد دانه در دو سال متوالی شده است. همچنین، استفاده از نانوذرات اکسید روی، آهن و Zn-Fe همراه با Azotobacter در گندم، افزایش چشمگیر 88 درصدی در عملکرد دانه را نشان داده است. در شرایط تنش آلودگی خاک، ترکیب Actinobacterium sp. و نانوذرات سلنیوم موجب افزایش 74 درصدی زیتوده در سویا گردید. علاوه بر این، استفاده از نانوذرات نقره با Bacillus pumilus و Pseudomonas moraviensis وزن تر پیاز را به ترتیب 75 و 33 درصد افزایش داده است. این اثرات هم‌افزایی احتمالاً از طریق بهبود جذب مواد مغذی، تولید هورمون‌های رشد گیاهی، افزایش تحمل به تنش و بهبود کلونیزاسیون ریشه، بهبود جذب مواد مغذی و تحریک سیستم ایمنی گیاه صورت می‌گیرد. با وجود این نتایج امیدوارکننده، استفاده از این فناوری‌ها با چالش‌هایی نظیر سمیت احتمالی برخی نانوذرات، اثرات بلندمدت زیست‌محیطی و نیاز به تدوین پروتکل‌های استاندارد برای تولید و مصرف همراه است. بنابراین، تحقیقات بیشتری برای بهینه‌سازی کاربرد این ترکیبات و درک کامل مکانیسم‌های عمل آن‌ها ضروری است.