复合凝胶微球型解磷菌剂的制备及解磷性能研究

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微生物作为土壤生态系统的重要组成部分,在土壤养分转化及促进植物对养分利用效率方面发挥着重要的作用。功能微生物筛选及新型微生物菌剂制备在农业生产与养分贫瘠的生态环境植被恢复方面展现了广阔的应用前景。磷是植物生长所必需的一种大量元素,但土壤中的难溶性磷只有转化为有效态磷时才能被植物吸收利用。解磷微生物在土壤磷素形态转化过程发挥着极为关键的作用。应用解磷微生物菌剂提高土壤中有效磷的含量已成为有效促进土壤中难溶性磷转化为可被植物吸收利用的磷的可取途径。论文以构建一种新型的解磷微生物菌剂为目标,首先以埃洛石纳米管(HNTs)为骨架材料,以海藻酸钠(SA)及聚天冬氨酸(PASP)作为包覆剂,以黑曲霉为模式微生物构建了一种以埃洛石纳米管为骨架材料的复合凝胶型微生物负载体系;在此基础上筛选了一种解磷菌株,进而利用所建立的负载体系对分离的解磷菌株进行了负载,并考察所制备解磷微生物菌剂的解磷性能。主要研究结果如下:(1)以埃洛石纳米管为骨架材料,以海藻酸钠及聚天冬氨酸作为包覆剂,采用交联法,通过对交联时间、组分配比和浓度优化筛选制备一种埃洛石基多孔复合凝胶微球,以黑曲霉为模式微生物,构建了复合凝胶微球负载真菌微生物的最佳体系。结果显示:包覆剂海藻酸钠与聚天冬氨酸比例为1:0.4,总浓度为4%,埃洛石浓度为0.4%,交联时间10 min时,复合凝胶微球的机械性能和保水性能为最佳;接种黑曲霉孢子数5×10~3个/m L,复合凝胶微球表面黑曲霉孢子数达到3.25×10~6个/粒,生长情况良好,为最优型负载黑曲霉的多孔复合微球体系。(2)通过分离纯化酸性废液中的一株丝状真菌,采用分子生物学技术对其生物学特性进行测序鉴定,确定分离的菌株为Talaromyces cellulolyticus,且在磷酸钙无机磷液体培养基中展现出良好的解磷能力,解磷效果达39.71%。结合负载黑曲霉的微球体系研究制备了负载T.cellulolyticus的复合凝胶型微生物菌剂,考察其在土壤中解磷能力及对植物中磷含量的影响,结果表明:负载分离菌株T.cellulolyticus的微生物菌剂的施加可将土壤中及外源难溶性磷转化为可被植物吸收利用的磷,从而增加了有效磷含量即植物中的磷含量。本文以实现贫瘠土壤难溶性无机磷转化为可被植物吸收利用的磷,从而提高植物磷含量为目标,通过制备了一种新型的高效解磷微生物菌剂,研究结果有望为基于纳米基复合材料制备新型多功能微生物菌剂提供一定的技术借鉴,并为土壤改良及生态环境恢复中新型复合材料的制备提供一定的技术参考。
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