Potentiality of some Sudanese Acacia species for nodulation and nitrogen fixation
Abstract
Pot experiments were carried out to investigate the capability of seven Acacia species (A. seyal, A. senegal, A. nilotica, A. polycantha, A. mellifera, A. nubica and A. tortilis) for nitrogen fixation and to assess the efficiency of isolated and re-inoculated rhizobia for nodulation and N fixation. Also, the amount of N fixed by four Acacia species (A. seyal, A. senegal, A. mellifera and A. nubica) was estimated using 15N isotope dilution method with Tamarindus indica used as a reference plant. Fertilization was carried out by adding 20 kg N/ha (5% 15N atom excess) and 100 kg N/ha (1% 15N atom excess) to the fixing and to the non-fixing plants, respectively. Dry biomass, number of nodules, dry weight of nodules, N% and N content were determined. Plant tissue analysis was carried out for 15N and 14N. Result showed significant differences between the species in the growth parameters, with Acacia polycantha, A.seyal and A. mellifera giving the highest values. The inoculated plants gave the highest biomass and nodulation parameters. The study revealed a strong relationship between biomass and N content. The study also showed differences in N fixation among the tested Acacias species(A. nubica, A. senegal, A. mellifera and A. seyal) both in terms of % N needed by the plant (60%, 58%, 53% and 50%) and the total N fixed (0.063, 0.104, 0.098 and 0.078 g/plant, respectively).
أجريت ثلاث تجارب في أصص لإختبار مقدرة بعض الأشجارالبقولية من جنس الأكاسيا (الطلح والكتر والهشاب والسنط والكاكاموت والسيال واللعوت) لتثبيت النيتروجين الجوى ولإختبار قابلية الباكتيريا من نوع الريزوبيا للمعيشة التكافلية مع أشجار الأكاسيا. كما تم تحديد كمية النيتروجين المثبتة بواسطة بعض الأنواع (الكتر والهشاب والطلح واللعوت) بإستعمال العرديب كنبات مرجعي لحساب كمية النيتروجين بإستعمال نظير النيتروجين 15N. تمت إضافة 20 ( 5%فوق المعدل الطبيعي) و 100 ( 1%فوق المعدل الطبيعي) كجم نيتروجين/ هكتار لكل من الأشجار البقولية والغير البقولية على التوالي. أخذت قراءات الوزن الجاف للكتلة الحية، عدد ووزن العقد البكتيرية كما تم تحليل النباتات لتحديد نسبة النيتروجين و المحتوى النيتروجيني للنبات. في التجربة الأخيرة تم تحليل أنسجة النباتات لتحديد محتوى نظائرالنيتروجين 15N و14N. في تجربتي مقدرة أشجار الأكاسيا علي تثبيت النيتروجين و تكافلية الباكتيرية العقدية للمعيشة معها أثبتت الدراسة أن هناك فروقاً معنوية في القراءات المختلفة بين أنواع الأكاسيا المختلفة. كما أثبتت الدراسة أن الكاكاموت والكتر والطلح أعطت أعلي القراءات. أثبتت التجارب أن الشتول الملقحة بالباكتيريا أعطت أعلي قراءات للوزن الجاف للكتلة الحية.كما أعطت الأنواع الأكثر وزنٵ جافٵ للكتلة الحية أعلي محتوى نيتروجيني. سجلت أنواع الأكاسيا المختلفة نسب تثبيت نيتروجين مختلفة (اللعوت 60% والهشاب 58% والكتر53% والطلح 50% من إحتياج النبات الفعلي) و كان وزن النيتروجين الكلي المثبت 0.063 و 0.104 و0.098 و 0.078 جم/نبات علي التوالي.
References
Brummett, R.E. 2000. Indigenous species for aquaculture development. Paper presented in the World Aquaculture Society Annual Meeting 1-5 May, Nice, France.
Chan, Y.S.G., M.H. Wong and B.A. Whitton. 1999. Effect of landfil leachate on growth and nitrogen fixation of two leguminous trees (Acacia confuse, Leucaena leucocephala). Water, Air and Soil Pollution 111: 29-40.
Dakora, F.D. and S.O. Keya. 1997. Contribution of legume nitrogen fixation to sustainable agriculture in Sub-Saharan Africa. Soil Biology and Biochemistry 29: 809-817.
Danso, SKA., F. Zapata and K.O. Awonaike. 1995. Measurement of biological nitrogen fixation in the field-grown Robinia pseudoacacia L. Soil Biology and Biochemistry 27: 415-419.
Deans, J.D., O.M. Ali, D.K. Lindley and H.O.A. Nour. 1993. Rhizobial nodulation of Acacia tree species in Sudan: Soil inoculum potential and effect of peat. Journal of Tropical Forest Science 6 (1): 56-64.
ElAmin, H.M. 1990. Trees and Shrubs of the Sudan. Ithaca Press Exeter. pp 484.
Giller, K.E. and K.J. Wilson. 1991. Nitrogen fixation in tropical cropping systems. C.A.B. International. Wallingford. Oxon OX10 8ed.U.K., pp 313.
Hardardson, G., F.A. Bliss, M.R. Cigales-Rivera, R.A. Henson, J.A. Kipe-Nolt, L. Longeri, A. Manrique, J.J. Pena-Cobriales, P. Pereira, C.A. Sanabria and S.M. Tsai. 1993. Genotypic variation in biological nitrogen fixation by common bean. Plant and Soil 152: 59-70.
Miettinen, P., M. Karsisto and M.G. Musa. 1992. Nodulation of nine nitrogen fixing tree species grown in Central Sudan. Forest Ecology and Management 48: 107-119.
Montańez, A. 2000. Overview and case study on biological nitrogen fixation: Perspectives and limitations. FAO.
Ndoye, I., M. Gueye, S.K.A. Danso and B. Dreyfus. 1995. Nitrogen fixation in Faidherbia albida, Acacia raddiana, Acacia senegal and Acacia seyal estimated using the 15N dilution technique. Plant and Soil 172: 175-180.
Oba, G., I. Nordal, N.C. Stenseth, J. Stave, C.S. Bjora, J.K. Muthondeki and W.K.A. Bii. 2001. Growth performance of exotic and indigenous tree species in saline soils of Turkana. Journal of Arid Environments 47: 499-511.
Ovalle C., Longeri L. and J. Aronson. 1996. N2-fixation, nodule efficiency and biomass accumulation after two years in three Chilean legume trees and Tagasaste Chamaecytisus proliferus subsp. Palmensis. Plant and Soil 179:131-140.
Raddad, E.Y., A.A. Salh., M.A. El Fadl., V. Kaarakka. and O. Lukkanen. 2005. Symbiotic nitrogen fixation in eight Acacia senegal provinces in the dry land clays of the Blue Nile Sudan estimated by the 15N natural abundance method. Plant and Soil 275: 261-269.
Samba, R.T., S.N. Sylla, M. Neyra, M. Gueye, B. Dreyfus and I. Ndoye. 2002. Biological nitrogen fixation in Crotalaria species estimated using 15N isotope dilution method. African Journal of Biotechnology 1:17-22.
Sanginga, N., G.D. Bowen and S.K.A. Danso. 1990. Assessment of genetic variability for N2 fixation and within provenances of Leucaena leococephala and Acacia albida estimated by 15N labeling techniques. Plant and Soil 127: 169-178.
Simmons, M.H. 1987. The Genus Acacia, pp 7-10. In: M. H. Simmons (ed). Acacias of Australia, Vol. 1. Nelson, South Melbourne, Australia.
Somado, E.A. and R.F. Kuehne. 2006. Appraisal of the 15N-istope dilution method and 15N natural abundance methods to quantify nitrogen fixation by flood-tolerant green manure legumes. African Journal of Biotechnology 5: 1210-1214.
Sprent, J.I. 1995. Legume trees and shrubs in the tropics: Nitrogen fixing perspective. Soil Biology and Biochemistry 27: 401-407.
Sprent, J.I. 2001. Nodulation in Legumes. Royal Botanic Gardens, Kew, Great Britain. 146 pages.
Sutherland, J.M., D.W. Odee, G.M. Mclnroy and A. Patel. 2000. Single and multi-strain rhizobia inoculation of African acacias in nursery conditions. Soil Biology and Biochemistry 32: 323-333.
Thrall, P.H., J.J. Burdon and M.J. Wood. 2000. Variation in the effectiveness of symbiotic associations between native rhizobia and temperate Australian legumes: Interactions within and between genera. Journal of Applied Ecology 37: 52-65.
Vincent, J.M. 1970. A Manual for the Practical Study of Root-nodule Bacteria. IBP Handbook No. 15, Blackwell, Oxford.