解磷微生物的分离及其对不同难溶磷源活化效率的差异

论文摘要

磷是作物生长所必需的大量元素之一。我国约有75%的土壤缺乏有效磷,每年需要向土壤中添加大量的化学肥料以满足作物的生长。解磷微生物可以将士壤中的难溶无机磷或有机磷通过溶解或矿化作用转化为可溶性磷。研究土壤中的解磷微生物可以有效的减少化学磷肥的使用,促进农业的可持续发展。本研究尝试从长沙、常德等地不同土地利用类型的土壤中分离具有高效解磷功能的微生物菌株,研究不同生长条件(碳源、氮源、盐度和pH)对其生长及溶磷的影响,深入探讨解磷菌株对不同难溶磷化合物的溶解效率及其与微生物生物量、体系pH变化之间的关系,以期为其后期走向实际应用提供一定的理论依据和技术支持。本研究主要结果如下：(1)通过平板法从不同土壤类型中分离出具有明显溶磷圈的细菌8株,真菌2株。根据其在液体蒙金娜培养基内的解磷能力,选定真菌A1和P1作为后期研究的对象。通过菌落形态以及显微镜观察,初步鉴定A1属于曲霉属(Aspergillus spp.),P1属于青霉属(Penicillium spp.)。(2)碳源、氮源、盐度以及pH对两株解磷微生物的生长及溶磷具有显著的影响。不同碳源对A1生长及溶磷均影响较大。其中,麦芽糖最利于A1的生长,以蔗糖为碳源时,A1的生物量以及解磷量均显著低于葡萄糖和麦芽糖。A1不能利用淀粉作碳源,其生物量和解磷量均为0；四种碳源对P1生长与溶磷均无显著影响。硝态氮虽然有利于两株真菌的生长,但其解磷水平明显低于以铵态氮为氮源时。(3)两株真菌对盐度均有一定的耐受性。A1可在10%盐度下生长,而P1仅可在8%盐度以下可以生存。两株真菌均适合在酸性环境下生长,A1对强酸环境的适应能力更强,但其对碱性环境的适应性低于P1。P1在pH 8时生长最旺盛,pH 10时仍可生长,而A1此时无法生长。(4)两株真菌对4种无机磷化合物的溶解效率各不相同。其中对磷酸钙和磷酸铝的溶解效率均十分突出,对磷矿粉的溶解效率相对较低。P1对磷酸铁的几乎无溶解能力。Al对四种无机磷化合物的最大溶解效率依次为磷酸钙(89%)>磷酸铝(85%)>磷矿粉(28%)>磷酸铁(19%),P1与A1的溶解顺序一致,依次为93%、77%、37%和0。在溶磷的过程中,培养基pH均有不同程度的下降。除P1对磷酸铁的溶解过程外,两株真菌对不同无机磷化合物的溶解效率均与菌体生物量以及溶液pH显著相关。(5)两株真菌对有机磷植酸钙均具有一定的溶解能力,培养10天后溶液中的净可溶磷含量约为250mg/L,解磷的过程中均伴随着磷酸酶的产生以及pH下降。其中酸性磷酸酶的活性显著高于碱性磷酸酶,pH值下降幅度超过其溶解无机磷时的下降范围。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 磷元素的作用以及在土壤中的存在状况
• 1.2 土壤解磷微生物
• 1.2.1 解磷微生物的种类
• 1.2.2 解磷微生物的分布
• 1.3 解磷微生物的筛选方法研究
• 1.3.1 解磷微生物的初筛方法研究
• 1.3.2 解磷微生物的复筛选方法研究
• 1.4 解磷微生物的解磷机理研究
• 1.4.1 对无机磷化合物的溶解机理
• 1.4.2 对有机磷化合物的溶解机理
• 1.5 不同生长条件对PSMs解磷效果的影响
• 1.5.1 碳源对PSMs生长和解磷的影响
• 1.5.2 氮源对PSMs生长与解磷的影响
• 1.5.3 温度、pH和盐度对PSMs生长与解磷的影响
• 1.6 解磷微生物研究的意义及现状
• 1.6.1 解磷微生物的研究意义
• 1.6.2 解磷微生物的研究现状
• 1.7 研究的内容与目的
• 1.8 技术路线
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 供试土壤
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 难溶磷源
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 解磷微生物的筛选
• 2.2.2 解磷微生物的鉴定
• 2.2.3 不同生长条件对两株真菌生长以及溶磷的影响
• 2.2.4 解磷真菌对不同难溶磷化合物的溶解特性研究
• 2.2.5 两株真菌对植酸钙的溶解以及磷酸酶测定
• 2.2.6 生物量及解磷量随时间变化分析方法
• 2.2.7 数据分析
• 3 结果分析与讨论
• 3.1 解磷微生物的分离以及选定
• 3.1.1 解磷微生物的初筛情况
• 3.1.2 解磷微生物复筛结果
• 3.2 真菌鉴定结果
• 3.2.1 菌落特征
• 3.2.2 显微镜观察结果
• 3.3 不同生长条件对两株真菌生长以及溶磷的影响
• 3.3.1 不同碳源对两株真菌生长以及溶磷的影响
• 3.3.2 不同氮源对两株真菌生长以及溶磷的影响
• 3.3.3 不同含盐量对两株真菌生长以及解磷的影响
• 3.3.4 pH值对两真菌生长的影响
• 3.3.5 小结
• 3.4 真菌A1和P1对不同无机磷化合物溶解效率的差异
• 3.4.1 两株真菌对磷酸钙的溶解差异
• 3.4.2 两株真菌对磷酸铝的溶解差异
• 3.4.3 两株真菌对磷酸铁的溶解差异
• 3.4.4 两株真菌对磷矿粉的溶解差异
• 3.4.5 小结
• 3.5 单一菌种对四种磷化物溶磷特性的综合比较
• 3.5.1 A1对不同难溶无机磷化合物的溶解差异
• 3.5.2 P1对不同无机磷化合物的溶解差异
• 3.5.3 小结
• 3.6 对有机磷植酸钙的溶解以及磷酸酶活性
• 3.6.1 可溶磷含量以及溶液中磷酸酶的活性
• 3.6.2 两菌株矿化有机磷时溶液pH变化
• 4 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 研究不足与展望
• 参考文献
• 致谢