EFFECTS OF AZOTOBACTER CHROOCOCCUM INOCULATION WITH

ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ 
ТЕХНИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРДЫҢ ДАМУ ТЕНДЕНЦИЯЛАРЫ 
ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК КАЗАХСТАНА: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, 
ВЕТЕРИНАРНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 
 
289 
 
2.MATERIAL AND METHODS 
2.1.Organic waste 
Wheat straw, rice straw and soybean waste were collected during the grain harvest season in Sam-
sun, Turkey. Tobacco production waste was taken from the tobacco production industry. All organic wastes 
were dried and sieved into less than 0.50 mm. The properties of the organic wastes were expressed on a dry 
weight basis and were analyzed by standard procedures as given in Ryan et al. (2001). Among the organic 
wastes used in this study, wheat straw had the highest organic matter while that of tobacco waste was the 
lowest. Regarding N content, tobacco waste had the highest N content (1.93%) and the lowest N content 
belong to wheat straw (0.48%). C:N ratio of the organic wastes ranged from 22 to 100 and the highest level 
C:N ratio observed in wheat straw while that of lowest is tobacco waste. The order of organic waste asso-
ciated with C:N ratio was Tobacco waste > Rice waste > Soybean waste > Wheat straw. In addition these 
OW contained major nutrients such as P, K and Ca which are agronomically important. 
Table 1. Composition of organic wastes in measured variables 
Organic material 
C/N 
N, % 
P, % 
K, % 
Ca, % 
Wheat straw 
100 
0,48 
0,10 
2,81 
0,41 
Rice waste 
87 
0,52 
0,08 
2,17 
0,21 
Tobacco waste 
22 
1,93 
0,18 
3,66 
2,86 
Soybean waste 
88 
0,58 
0,06 
3,77 
0,55 
 
2.2.Azotobacter chrococcum 
Indigenous Azotobacter chroococcum RK49 strain was provided by the Soil Microbiology laboratory in 
Ondokuz Mayis University, Samsun, Turkey. This organism was repeatedly tested for their for nitrojen fixing 
capacity and the effects on yield of plant (Kızılkaya, 2008, 2009) and stored in ultralow temperature freezer. 
Before  inoculation,  the  indigenous  Azotobacter  chroococcum  RK49  strain  were  cultivated  by  Nitrogen-free 
Ashby medium (5g glucose, 5g mannitol, 0.1 g CaCl
2
. 2 H
2
O, 0.1 gr MgSO
4
. 7H
2
O, 5 mg Na
2
MoO
4
. 2 H
2
O, 
0.9 g  K
2
HPO
4
, 0.1 g KH
2
PO
4
, 0.01 g  FeSO
4
 .7H
2
O, 5g   CaCO
3
, 15 g agar in 1 L distilled water, pH 7.3). 
Pure culture of indigenous Azotobacter chroococcum RK49 strain used for inoculation were grown in N-free 
Ashby agar at 30 
0
C.  A single colony from each strain was transferred to a 50 mL flask, containing nitrogen 
and agar free Ashby medium, and grown aerobically in flasks 72 hour, on a rotating shaker (125 rpm) at 30 
0
C. A.chroococcum strain grown liquid Ashby medium was then diluted with sterile distilled water, containing 
0.025% Tween 20 to a final concentration of 10
9
 CFU mL
-1
. For seed treatments, wheat seeds were placed 
in bacterial suspensions of 10
9
 CFU mL
-1
 for 30 min before sowing under sterilized conditions and then trans-
ferred unsterilized soil. 
2.3.Experimental soil 
Surface soil (0-20 cm) was taken from the agricultural field in Bafra, Samsun. Some physico-chemical 
properties of soil were determined according to Rowell (1996). The soil used in this experiment contained 
34.6 % clay, 31.93% silt, and 33.47% sand. Soil texture can accordingly be classified as a clay loam. Chemi-
cal properties were measured as follows: pH in water: 7.52, oxidizable organic matter content: 2.44%, Ca-
CO
3
, 6.27% and Electrical Conductivity (EC) 0.84 dSm
-1
.  The experimental field had been under arable agri-
culture for 35 years. The site is located in the Black Sea Region, Northern Turkey (Latitude, 41
o
21'N; longi-
tude, 36
o
15'W). The climate is semi-humid, the annual mean temperature is 13.6 
o
C and annual mean preci-
pitation is 764.3 mm. 
2.4.Greenhouse experiment 
A pot experiment was carried out in the greenhouse  with the spring wheat (Triticum aestivum) PAN-
DAS in order to investigate the effects of inoculation with indigenous Azotobacter chroococcum RK49 strain 
with different organic wastes. Soil without organic waste addition and A.chroococcum inoculation was used 
as a control. A randomized complete plot design with three replicates per treatment and soil was used. The 
experiment was performed with the following 10 treatment:  
1) 
control 
2) 
+ wheat straw (%5) 
3) 
+ rice straw (%5) 
4) 
+ tobacco waste (%5) 
5) 
+ soybean waste (%5) 
+ wheat straw (%5) + indigenous Azotobacter chroococcum RK49 inoculation 

ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ 
ТЕХНИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРДЫҢ ДАМУ ТЕНДЕНЦИЯЛАРЫ 
ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК КАЗАХСТАНА: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, 
ВЕТЕРИНАРНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 
 
290 
 
6) 
7) 
+ rice straw (%5) + indigenous Azotobacter chroococcum RK49 inoculation 
8) 
+ tobacco waste (%5) + indigenous Azotobacter chroococcum RK49 inoculation 
9) 
+ soybean waste (%5) + indigenous Azotobacter chroococcum RK49 inoculation 
10) 
+ indigenous Azotobacter chroococcum RK49 inoculation 
This soil was filled in 5L pots. Thirty seeds were sown in each pot and thinned to fifteen plants per pot 
after the full emergence of the first leaf. The pots were regularly irrigated to maintain a proper moisture level. 
Plants in pots were harvested 83 days after sowing. At the end of the experiments, plant  were collected from 
the pots. Studied plant parameters were grain yield at the end of the both pot experiments. 
 
 
3.RESULTS AND DISCUSSION 
The  changes  on  the  grain  yield  of  spring  wheat  in  the  addition  of  5%  dosage  of  different  organic 
wastes, in addition of indigenous A.chroococcum RK 49 inoculation together with 5% dosage addition of dif-
ferent  organic  wastes  and  the  only  the  inoculation  of  indigenous  A.chroococcum  RK  49  inoculation,  are 
shown in Figure 1. The increases that occurred in these applications compared to the controlled application 
are given in Figure 2. It is determined that there are significant increases in the productivity of wheat plant in 
both by applying indigenous A.chroococcum RK 49 inoculation and organic wastes separately and applying 
indigenous A.chroococcum RK 49 inoculation and organic wastes together. While the yield of controlled ap-
plication is 237.8 kg/da, the yield has increased by 16.5% to 277 kg/da. 
 
Figure 1. Effects of different organic wastes and the effects of indigenous A.chroococcum RK 
49 inoculation made together with those organic wastes on spring wheat yield 
Similarly, the yield of the wheat has increased by 19.4% to 283.9 kg/da by 5% of wheat straw applica-
tion  to  the  soil,  it  has  increased  by  4.8%  to  249.1  kg/da  by  tobacco  waste  application,  it  has  increase  by 
0.5% to 239.1 kg/da by rice straw application, it has increased by 15.9% to 275.5 kg/da by soybean  waste 
application. On the other hand, the increase on the yield of wheat which the A.chroococcum RK 49 inocula-
tion  made  together  with  application  of  organic  wastes  made  on  has  occurred  much  more  effectively.  The 
highest increase that has occurred in the yield of grain of the wheat plant is gathered by A.chroococcum RK 
49 inoculation made together with mixing the wheat straw to the soil at the rate of 5%. 
It is determined that increase on the productivity of wheat by the application of A.chroococcum RK 49 
inoculation  made  together  with  application  of  wheat  straw  soybean  waste  is  much  more  that  the  increase 

ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ 
ТЕХНИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРДЫҢ ДАМУ ТЕНДЕНЦИЯЛАРЫ 
ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК КАЗАХСТАНА: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, 
ВЕТЕРИНАРНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 
 
291 
 
occurred  by  the  application  of  other  wastes.  Even, it is  determined  that the  increase  on  the  yield  of  wheat 
gathered by the application of only A.chroococcum RK 49 inoculation is more that the application of tobacco 
waste + A.chroococcum RK 49 inoculation and rice straw + A.chroococcum RK 49 inoculation applications. 
In fact, it is expected that, the addition of A.chroococcum RK 49 inoculation to tobacco waste and  soybean 
waste application should make more increase on the yield more than the application of those wastes alone, 
but  it  did  not  occur.  Beyond  the  doubt,  this  situation  can  be  related  to  the  chemical  composition  of  the 
wastes.  Some  organic  compositions  that  are  produced  during  decomposition  of  tobacco  waste  in  the  soil 
may  limit  the  A.chroococcum  population  and  the fixation  of  nitrogen  by  Azotobacter.  Similarly, it  is  thought 
that because of its wider C/N rate than the other wastes that have and its resistant feature against to decom-
position arising from the existence of high silisium content in its composition, it does not decompose during 
the experiment and can’t contribute to the productivity as expected. The studies have shown that in order to 
A.chroococcum, which are heterotrophic, can continue their lives, can be active and being able to contribute 
to productivity of the plant, the organic substance in the soil must be at adequate level. It is determined that, 
if the organic substance level is not in adequate level, the level of the organic substance in the soil must be 
increased with plant and animal based organic compounds, and the C/N rate of that organic compound must 
be greater than 33/1. In the cases,  where the C/N rate of organic material is smaller than 33/1 (Alexander, 
1977), the Azotobacteries that inoculated to the environment uses the nitrogen in organic material instead of 
fixation the nitrogen in the atmosphere, thus their contribution to plant yield become very limited.  
 
Figure 2.  Percentage in increase on spring wheat yield made by different organic wastes and 
the indigenous A.chroococcum RK 49 inoculation made together with those organic wastes 
As a result, one of the most fundamental factors for increasing the productivity of wheat cultivation is 
the Azotobacter cultivation of the soil which supports the plant’s feeding. In addition to, in A.chroococcum RK 
49 inoculation, adding the plant based wastes to the soil both promotes to development of the plant’ root by 
increasing the organic substance level, and increases the efficiency of Azotobacter. Besides those that the 
same results found in this study also, it is determined that the efficiency of Azotobacter changes according to 
organic material. It is determined that, the A.chroococcum RK 49 inoculation made together with the wheat 
wastes that are left over at the end of the wheat cultivation increases the plant product yield. 
 
References: 
1  Alexander, M., 1977. Introduction to Soil Microbiology.  2
nd
 ed. John Wiley & Sons, New. York, USA. 
Baldani, V.L.D.,  Baldani,  J.J.,  Dobereiner, J.,  2000.  Inoculation  of rice  plants  with  the  endophytic  di-
azotrophs Herbaspirillum seropediacae spp. Biology and Fertility of Soils 30: 485–491. 
2  Bashan, Y., Levanony, H., 1990. Current status of Azospirillum inoculation technology: Azospirillum 
as a challenge for agriculture. Canadian Journal of Microbiology 36:591–599 

ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ 
ТЕХНИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРДЫҢ ДАМУ ТЕНДЕНЦИЯЛАРЫ 
ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК КАЗАХСТАНА: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, 
ВЕТЕРИНАРНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 
 
292 
 
3    Chauhan,  S.,  Thakur,  S.K.,  2012.  Effect  of  Azotobacter  chroococcum  inoculated  lantana  camara 
compost on wheat crop yield. Biological Forum – An International Journal 4(2): 75-81 
4  Freitas, J.R., 2000.Yield and N assimilation of winter wheat (Triticum aestivum L., var Norstar) in-
oculated with rhizobacteria. Pedobiologia  44:97–104. 
5  Gasoni, L., Cozzi, J., Kobayashi, K., Yossen, V., Zumelzu, G., Babbitt, S., 2001. Yield response of 
lettuce and potato to bacterial and fungal inoculants under field conditions in Cordoba (Argenti-
na).  Zeitschrift fur Pflanzenkrankheiten und Pflanzenschutz 108(5):530–535, 
6 Jadhav, A.S., Shaikh, A.A., Nimbalkar, C.A., Harinarayana, G., 1987. Synergistic effects of bacterial 
fertilizers in economizing nitrogen use in pearlmillet. Millets Newsletter 6:14-15. 
7  Kader, M.A., Mian, M.H., Hoque, M.S., 2002. Effects of Azotobacter inoculant on the yield and ni-
trogen uptake by wheat. OnLine Journal of Biological Sciences 2(4): 259-261. 
8  Kızılkaya R., 2008. Yield response and nitrogen concentrations of spring wheat (Triticum aestivum) 
inoculated with Azotobacter chroococcum strains. Ecological Engineering 33(2): 150-156. 
9   Kızılkaya, R., 2009. Nitrogen fixation capacity of Azotobacter spp. strains isolated from soils in dif-
ferent  ecosystems  and  relationship  between  them  and  the  microbiological  properties  of  soils. 
Journal of Environmental Biology 30(1): 73-82. 
10   Narula, N., Gupta, K.G., Ammonia excretion by Azotobacter chroococcum in liquid culture and soil 
in the presence of manganese and clay minerals. Plant and Soil 93: 205-209. 
11    Rai,  S.N., Gaur, A.C.,  1988.  Characterization  of  Azotobacter  spp.  and  effect  of  Azotobacter  and 
Azospirillum as inoculant on the yield and N-uptake of wheat crop. Plant and Soil 109(1):131–
134. 
12    Rao,  D.L.N.,  1988.  Nitrogen fixation in free living and  associative  symbiotic  bacteria. In:  Soil mi-
croorganisms  and  Plant Growth.  Subba  Rao,  N.S. (Ed.). Oxford  and IBH  Pub.Co.,  New  Delhi, 
India. 
13      Rosas,  S.,  Rovera,  M.,  Andres,  J.A.,  Pastor,  N.A., Guinazu,  L.B.,  Carlier, E.,  2005.  Proceeding 
prospects and applications for plant associated microbes. 1st International conference on plant–
microbe interactions: endophytes and biocontrol agents. Lapland, Finland, pp 91–99. 
14    Rovera,  M.,  Carlier,  E.,  Pasluosta,  C.,  Avanzini, G.,  Andres,  J.,  Rosas,  S.,  2008.  Pseudomonas 
aurantiaca:  plant  growth  promoting  traits,  secondary  metabolites  and  inoculation  response.  In: 
Plant–bacteria interactions. Strategies and techniques to promote plant growth. Ahmad, I., Pich-
tel, J., Hayat, S., (Eds.). Wiley–VCH, Germany, pp. 155–164. 
15    Rowell, D.L. 1996. Soil Science: Methods and Applications. Longman, London, UK. 
Ryan, J., Estefan, G., Rashid, A., 2001. Soil and plant analysis laboratory manual. International Center 
for Agricultural Research in the Dry Areas (ICARDA), Syria. 
16        Vessey,  J.K.,  2003.  Plant  growth  promoting  rhizobacteria  as  biofertilizers.  Plant  Soil  255:  571-
586. 
17   Yolcu, H., Gunes, A., Gulap, M.K., Cakmakci, R., 2012. Effects of plant growth-promoting rhizo-
bacteria  on  some  morphologic  characteristics,  yield  and  quality  content  of  Hungarian  vetch. 
Turkish Journal of Field Crops  17(2): 208-214. 
19    Zaidi, A., Khan, S., 2005. Interactive effect of rhizotrophic microorganisms on growth, yield, and 
nutrient ptake of wheat. Journal of Plant Nutrition 28(12): 2079– 2092. 
 
 
 
 
BIOLOGICAL ATTRIBUTES IN SOIL QUALITY FOR SUSTAINABLE  
LAND MANAGEMENT  
 
 
Rıdvan Kızılkaya
1,2
, Coşkun Gülser
1 
1
 Ondokuz Mayis University, Faculty of Agriculture, Department of Soil Science and Plant Nutrition, Samsun, 
55139 Turkey 
2
 Agrobigen R&D Ltd.Co., Samsun Technopark, Ondokuz Mayis University, Samsun, 55139 Turkey 
 
 
Rıdvan Kızılkaya - Ondokuz Mayis University, Faculty of Agriculture, Department of Soil Science and 
PlanNutrition, Agrobigen R&D Ltd.Co., Samsun Technopark, Ondokuz Mayis University, Samsun, 55139 
Turkey 
Coşkun Gülser -  Ondokuz Mayis University, Faculty of Agriculture, Department of Soil Science and 
Plant Nutrition, Samsun, 55139 Turkey 

ҚАЗАҚСТАННЫҢ АӨК ИННОВАЦИЯЛЫҚ ДАМУЫ: АУЫЛШАРУАШЫЛЫҚ, ВЕТЕРИНАРЛЫҚ ЖӘНЕ 
ТЕХНИКАЛЫҚ ҒЫЛЫМДАРДЫҢ ДАМУ ТЕНДЕНЦИЯЛАРЫ 
ИННОВАЦИОННОЕ РАЗВИТИЕ АПК КАЗАХСТАНА: ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ, 
ВЕТЕРИНАРНЫХ И ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК 

жүктеу/скачать 39,27 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: