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本文主要研究内容为高效解磷能力菌株的筛选及鉴定、不同解磷菌株混合发酵、解磷细菌菌剂及固体肥料的研制及其应用效果,主要结果如下:
(1)从水稻根际共分离出13株具有解无机磷能力的菌株,选取其中4株(Pc1、Pc3、Pp2、Pp3)解磷能力较强的菌株作为研究对象,根据生理生化特征,鉴定菌株Pc1、Pc3、Pp3属于芽孢杆菌属(Bacillus),菌株Pp2属于土壤单胞菌属(Agromonas)。以不同的碳氮源、可溶性磷量及pH配制培养基,研究碳氮源、碳氮量、可溶性磷、pH、不同处理方法对细菌解磷能力影响。结果表明,同一菌株在不同碳氮源培养基上,表现出的解磷能力差异较大,碳源量的改变对菌株Pc1的解磷能力影响显著,而菌株Pc3、Pp2、Pp3的解磷能力则易受氮源量影响;加入可溶性磷对细菌解磷能力无显著影响;pH对菌株Pc1、Pc3、Pp3解磷能力有显著影响,对菌株Pp2则无显著影响;经超声波、微波和熏蒸处理测定各菌株溶磷量,可以准确的比较各菌株解磷能力的强弱。
(2)将1株具有降解难溶性磷能力的芽孢杆菌P8接种于以磷酸钙为唯一磷源的液体培养基中,对其降解磷酸钙效果及动力学进行研究,并将其制成解磷菌剂,进行豇豆盆栽试验。结果表明,该菌株具有稳定的溶磷活力,其降解率与生物量之间无显著关系。对磷酸钙降解动力学的研究表明,在培养基a、b、c中,芽孢杆菌P8降解磷酸钙动力学方程遵循零级反应。在相同培养条件下,提高葡萄糖或磷酸钙的初始浓度(限于试验浓度范围),均能提高芽孢杆菌P8降解磷酸钙的速率。豇豆盆栽试验结果表明,以芽孢杆菌P8制成的解磷菌剂对豇豆生长具有显著的促进作用,且添加适量的过磷酸钙时,豇豆的茎长、根长及地上部鲜质量均有显著提高,而添加适量的碳源,与对照相比,无显著差异。
(3)利用C35组合设计对5株具有较强解磷能力的解磷细菌进行混合发酵,得到具有良好协同作用的菌株组合(Bc、Bs、Ap1),通过正交试验确定其降解土壤中难溶性磷的最佳接种量,制得解磷菌剂BBA,并进行白菜盆栽试验。结果表明:解磷菌剂BBA的最佳接种比例为Bc2%、Bs6%、Apl6%;以该最优接种比例接种,在温度30℃、摇床转速140 r·min-1条件下培养7 d后,土壤悬液有效磷(扣除对照值)含量高达6.38 mg·L-1;盆栽试验结果表明,此解磷菌剂对白菜根长、株高及地上部鲜质量均具有良好的促进作用。
(4)在单因素试验的基础上,对固体肥料载体、吸附剂及接种比例进行正交设计,以活菌数为指标,获得最优组合,其最优方案是A1B2D3C1,即泥炭与硅藻土质量比为1:1,山核桃壳粉为1.5 g,菌液为2.5 mL,麦芽糊精为2 g。将其置于28℃下培养7天即制得固体肥料BBA。白菜盆栽试验表明,经自制固体肥料处理后白菜的根长、株高和地上部鲜质量均较对照值高,表明此固体肥料对白菜生长具有显著的促进作用。
(5)在含有一定Cd2+浓度Pikovaskaias(PKO)培养基接种BBA菌液,测定发酵液Cd2+浓度、BBA溶磷量及生物量,并进行白菜平板试验。结果表明BBA菌液能有效吸收Cd2+,将其储藏于细胞内并对Cd2+具有一定的耐受性;BBA能有效降低白菜茎部的镉含量并对白菜生长具有显著的促进作用。