| Literature DB >> 26941730 |
Dilfuza Egamberdieva1, Stephan Wirth1, Undine Behrendt1, Elsayed F Abd Allah2, Gabriele Berg3.
Abstract
The application of biochar to soil is considered to have the potential for long-term soil carbon sequestration, as well as for improving plant growth and suppressing soil pathogens. In our study we evaluated the effect of biochar on the plant growth of soybeans, as well as on the community composition of root-associated bacteria with plant growth promoting traits. Two types of biochar, namely, maize biochar (MBC), wood biochar (WBC), and hydrochar (HTC) were used for pot experiments to monitor plant growth. Soybean plants grown in soil amended with HTC char (2%) showed the best performance and were collected for isolation and further characterization of root-associated bacteria for multiple plant growth promoting traits. Only HTC char amendment resulted in a statistically significant increase in the root and shoot dry weight of soybeans. Interestingly, rhizosphere isolates from HTC char amended soil showed higher diversity than the rhizosphere isolates from the control soil. In addition, a higher proportion of isolates from HTC char amended soil compared with control soil was found to express plant growth promoting properties and showed antagonistic activity against one or more phytopathogenic fungi. Our study provided evidence that improved plant growth by biochar incorporation into soil results from the combination of a direct effect that is dependent on the type of char and a microbiome shift in root-associated beneficial bacteria.Entities:
Keywords: biochar; plant growth promoting rhizobacteria; rhizosphere; soybean
Year: 2016 PMID: 26941730 PMCID: PMC4766286 DOI: 10.3389/fmicb.2016.00209
Source DB: PubMed Journal: Front Microbiol ISSN: 1664-302X Impact factor: 5.640
Characterization of chars (Reibe et al., .
| HTC-char | 47.39 | 3.19 | 64.55 | 2.09 | 1.02 | 3.58 | 5.25 | 0.30 |
| MBC-char | 92.85 | 18.42 | 75.16 | 1.65 | 5.26 | 31.12 | 9.89 | 3.08 |
| WBC-char | 55.09 | 16.64 | 77.62 | 0.72 | 1.24 | 7.8 | 9.35 | 1.71 |
FM, fresh matter; DM, dry matter; HTC, hydrochar; MBC, maize biochar; WBC, wood biochar; EC, electrical conductivity.
Figure 1Root and shoot dry weights of soybeans grown in a greenhouse for 30 days under three maize biochar (MBC) (A), wood biochar (WBC) (B), and HTC-char (C) concentrations (1, 2, and 3%). Columns represent means for six plants (N = 6) with error bars showing the standard deviation. Columns marked with an asterisk differed significantly from uninoculated plants at P < 0.05.
Plant growth promoting traits of strains isolated from the rhizosphere of soybeans grown in soil without hydrochar.
| C5 | + | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | |
| C9 | + | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | − | − | |
| C99 | ++ | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | − | |
| C3 | +++ | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | |
| C16 | ++ | − | − | − | − | − | − | − | + | − | + | − | − | |
| C41 | ++ | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | |
| C71 | + | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | − | − | |
| C13 | + | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | |
| C18 | + | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | |
| C79 | ++ | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | + | − | |
| C75 | + | − | − | − | − | − | + | − | + | − | + | − | − | |
| C21 | + | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | |
| C20 | + | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | |
| C49 | ++ | − | − | − | +2 | +2 | − | − | + | − | − | − | + | |
| C30 | ++ | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | |
| C32 | ++ | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | |
| C38 | ++ | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | |
| C90 | ++ | +4 | +3 | +4 | − | − | − | + | − | − | − | − | + | |
| C78 | ++ | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | + | |
| C35 | ++ | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | |
| C29 | ++ | − | − | +3 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | |
| C42 | ++ | − | +4 | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | |
| C33 | +++ | − | +5 | − | − | − | − | − | − | − | + | + | − | |
| C46 | ++ | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | |
| C50 | ++ | +8 | +5 | − | − | +4 | − | + | − | − | − | − | − | |
| C27 | ++ | − | +10 | +12 | − | − | − | − | + | + | + | − | − | |
| C28 | ++ | +5 | +4 | +5 | − | +3 | + | − | − | + | − | − | − | |
| C44 | ++ | − | − | − | − | − | − | + | − | − | + | − | − | |
| C14 | +++ | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | |
| C53 | +++ | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | |
| C19 | ++ | − | − | − | +2 | +2 | − | − | + | − | − | − | + | |
| C87 | ++ | − | +3 | − | − | − | − | − | + | − | + | − | − | |
| C40 | No reliable identification | − | +3 | − | +3 | − | − | − | − | − | − | − | − | |
| C6 | No reliable identification | − | +3 | − | +3 | − | − | − | − | − | − | + | − | |
| C24 | No reliable identification | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | |
+++, highly probable species identification; ++, secure genus identification; +, probable genus identification.
Figure 2Diversity of cultivable bacteria in the rhizosphere of soybeans grown in control soil (without char) (A) and HTC-char amended soil (B). Numbers indicate the relative abundance, expressed as a percentage of the total number of isolates.
Figure 3Root and shoot dry weight of soybeans when seedlings were inoculated with bacterial strains isolated from soybeans grown in soil without char (A) and in 2% HTC-char (B) amended soil. Columns represent the means for six plants (N = 6), with error bars showing the standard deviation. Columns marked with an asterisk differed significantly from uninoculated plants at P < 0.05.
Plant growth promoting traits of strains isolated from the rhizosphere of soybeans grown in soil amended with 2% HTC char.
| H58 | + | − | − | − | − | − | − | + | − | − | + | − | − | |
| H53 | + | − | +4 | +5 | − | − | − | − | − | + | + | − | + | |
| H2 | + | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | + | − | |
| H82 | ++ | − | +6 | +8 | − | − | − | + | + | − | + | − | − | |
| H61 | + | − | − | − | − | − | − | − | + | − | + | + | − | |
| H28 | + | − | − | − | +4 | +6 | − | + | + | + | − | − | − | |
| H67 | ++ | − | − | − | − | − | + | + | − | − | − | − | − | |
| H22 | +++ | − | − | − | +4 | +4 | − | − | + | − | + | + | − | |
| H4 | ++ | +6 | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | |
| H90 | ++ | − | +8 | +6 | +4 | +4 | − | − | − | − | − | − | − | |
| H12 | ++ | − | − | − | − | − | + | − | + | − | − | − | − | |
| H20 | ++ | +4 | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | − | |
| H63 | + | − | − | − | − | − | − | + | − | + | − | + | − | |
| H101 | +++ | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | |
| H58c | + | − | +4 | +6 | − | − | − | − | + | + | − | − | + | |
| H84c | +++ | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | |
| H7 | +++ | − | − | − | − | − | − | − | − | + | + | − | − | |
| H26 | +++ | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | − | − | |
| H86 | +++ | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | |
| H65 | +++ | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | − | − | |
| H44 | +++ | − | +6 | +6 | +8 | − | − | − | + | + | + | + | − | |
| H78 | + | − | +4 | +4 | +6 | − | − | + | − | + | + | + | − | |
| H31 | +++ | − | − | − | +6 | − | − | − | + | − | + | + | − | |
| H37 | ++ | − | − | − | − | − | + | + | + | + | − | − | − | |
| H55 | +++ | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | |
| H79 | +++ | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | |
| H100 | +++ | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | |
| H70 | +++ | − | − | − | − | − | − | − | + | − | + | + | − | |
| H73 | +++ | − | − | +6 | +8 | − | − | − | + | − | + | + | − | |
| H1 | ++ | − | − | − | − | − | − | + | + | − | − | − | − | |
| H8 | ++ | +4 | +6 | − | − | − | + | − | − | − | + | − | − | |
| H14 | +++ | − | +5 | − | − | − | − | + | − | − | − | − | + | |
| H76 | ++ | +6 | +4 | +4 | − | − | − | − | − | − | + | + | + | |
| H72 | + | − | +4 | − | − | − | − | − | − | − | + | + | − | |
| H69 | + | − | − | − | − | − | − | + | + | − | − | − | − | |
| H93 | ++ | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | |
| H92 | ++ | +6 | +10 | +6 | − | − | − | − | − | − | − | + | − | |
| H75 | + | +2 | +2 | +4 | − | − | + | + | + | + | + | − | + | |
| H66 | ++ | − | +14 | +12 | − | − | + | + | + | + | + | − | + | |
| H3 | No reliable identification | − | +8 | − | − | − | − | + | + | − | − | + | − | |
| H6 | No reliable identification | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | |
| H17 | No reliable identification | − | − | − | +4 | − | − | − | − | − | − | − | − | |
| H56 | No reliable identification | − | − | − | − | − | − | − | − | − | + | − | − | |
+++, highly probable species identification; ++, secure genus identification; +, probable genus identification.