红壤溶磷菌的溶磷效果与作用机理

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磷是农业生态系统中重要的限制因子,土壤中的磷酸盐几乎都是难溶性的,对植物的有效性很低,加快土壤磷的有效转化是提高土壤磷利用率的首要条件。由于酸性红壤中含有大量的铁、铝等金属阳离子,施入土壤中的水溶磷肥很快会被这些离子固定,而使肥料的利用率降低。土壤中广泛存在一类溶磷微生物,它们能够溶解土壤中难溶态磷,并将其转化为植物有效态磷,从而能够增加作物产量和改善作物品质。由于溶磷微生物对自身生存环境的适应存在差异,这就导致了它们的溶磷能力会受到不同环境条件的制约。因此,有针对性地在不同生态环境中筛选溶磷微生物,使之溶磷功效达到最大程度的发挥,是将溶磷微生物应用于田间生产的前提。本文利用红壤茶园土,筛选出6株高效的解A1-P的溶磷菌。在此基础上,开展了在液体培养条件下菌株溶磷能力的比较,以及对其分泌有机酸的分析;筛选液体培养条件下溶磷较好的菌株进行灭菌条件下的土壤培养实验;继续筛选出溶磷效果较好的菌株进行原位土壤培养,分析菌株在接种到土壤后的溶磷效果,有机酸在溶磷菌溶磷过程中的作用及机制;在盆栽及田间条件下接种溶磷茵B1对花生生长、产量的影响以及对花生根际土壤磷素转化的影响。结果如下:   从红壤茶园土中筛选出6株高效溶解磷酸铝的溶磷菌,4株细菌(B1、B2、B3、B4)和2株真菌(F1、F2),将其分别接种至以磷酸铝为唯一磷源的液体培养基中,监测培养液有效磷含量、pH、有机酸的种类和数量的动态变化。结果显示,所筛选的6株溶磷菌在液体培养条件下均有较强的溶磷能力,溶液中有效磷的含量在培养4天后达到最大,此时菌株的有效溶磷量能达到65.61-292.75mgL-1,之后又有所减少。接菌处理培养液的pH显著下降,溶磷菌在溶磷过程中分泌的有机酸的种类包括草酸、甲酸、苹果酸、乙酸和柠檬酸,培养4天后菌株培养液中有机酸的量达到51.16-609.86mgL-1,且有机酸的种类和数量会随培养时间的变化而变化。除菌株B2、B3外其余菌株培养液中有机酸的总量与培养液pH之间均呈现出一定的相关性,且真菌的相关性要高于细菌。   选取在液体培养条件下溶磷能力稳定的5株溶磷菌,将其分别接种至灭菌红壤中,研究溶磷菌对灭菌土壤磷素转化的作用。结果表明,接种菌株的处理均能显著提高灭菌红壤有效磷和微生物量磷的含量,培养结束时接菌处理的土壤有效磷含量可比对照高2mgkg-1,土壤微生物量磷增量为1.6-5.3mgkg-1,接菌处理的土壤pH值比对照下降0.5。接种到土壤中后细菌和真菌的溶磷能力相差不大。   选取在灭菌土壤中溶磷效果突出的菌株B1和F2,接种至原位土中研究它们的溶磷能力。结果显示,菌株在接种至原位土壤后,定殖能力强,土壤微生物量磷含量有了显著提高;在培养14天后,接菌处理的土壤有效磷含量比对照增加了约20mgkg-1,而此时B1处理的土壤闭蓄态磷含量减少了约16mgkg-1,占到土壤有效磷增量的80%;B1分泌有机酸的量与土壤pH的变化呈正相关;接种供试菌株对土壤中的A1-P、Fe-P和Oc-P都有一定的溶解作用,但对Ca-P的作用不太一样,B1能够溶解部分Ca-P,而接种菌株F2反而使土壤中Ca-P含量升高。   利用B1进行花生的盆栽实验,结果发现菌株定殖能力强存活性较好,能提供土壤有效磷含量,供花生植株生长需要,显著促进花生根瘤的形成,增强花生植株的固氮能力,改善花生氮素营养。接种溶磷菌B1,花生果实的双荚果比例与对照相比提高5%,百仁重比对照高出3.8g,花生果实中粗蛋白的含量也显著高于对照。B1能够长效溶解土壤中的闭蓄态磷,这些为B1应用于大田生产提供了理论依据。接种B1的花生根际土壤中草酸含量与土壤pH、溶磷菌总数、土壤微生物量磷之间存在一定的相关性。   将B1的菌悬液与水稻秸秆配合施入大田,能够显著增加土壤中溶磷茵的总数,提高土壤有效磷含量,促进花生根瘤的生长,提高花生植株的生物量和荚果产量。   B1的最适培养条件为:温度30℃、pH5、100ml三角瓶最适装液量为30-40ml,最佳C源为蔗糖,最佳N源为硫酸铵。菌株B1经过鉴定,属于芽孢杆菌属,与苏云金芽孢杆菌有99.9%相似性。B1除了能溶解难溶性的无机磷酸盐外对卵磷脂也有一定的溶解作用。
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