硅酸盐细菌对矿粉和土壤的解钾作用研究

以含钾矿粉和土壤为材料,用硅酸盐细菌进行解钾试验。结果表明,硅酸盐细菌对不同类型矿粉的解钾能力不同：炭渣＞石骨子＞绿豆岩＞正长石。解钾量与矿粉粒径密切相关,随矿粉粉径的减小而增加：ｙ＝９．６７５ｘ－０．７２１,ｒ＝－０．９９２＊＊。硅酸盐细菌接到土壤后长期培养,可增加土壤中的速效钾,但其增加量不稳定。土壤的营养条件对硅酸盐细菌的解钾效果有一定影响。     

硅酸盐解钾菌对含钾矿物的选择性风化机理

从棉花根际土壤中筛选、分离、纯化了硅酸盐解钾菌,进行了硅酸盐解钾菌与7种含钾矿物在厌氧密闭系统中的生物风化解钾试验,探讨了硅酸盐解钾菌对不同含钾矿物生物风化作用的规律。试验结果表明,生物风化反应释放出K+最多的前3个组合是白云母和QY17、黑云母和QY19、白云母和QY19,反应释放出K+的量分别为1 235.76、1 010.71、916.61μg/g。生物风化反应固定K+最多的4个组合是黑云母和QY4、蒙脱石和QY3、黑云母和QY10、高岭石和QY17,反应中含K矿石固定K+的量分别为78.35、39.92、32.71、22.56μg/g。形成差异的原因可能是硅酸盐解钾菌(包括其次生代谢物)与含钾矿物的晶体结构之间的双向选择过程。硅酸盐解钾菌浓度越大,硅酸盐解钾菌类群对矿物生物风化作用有选择性倾向越明显。造成硅酸盐解钾菌的解钾数量、速率的差异的原因是界面交换过程的不同,机理是硅酸盐解钾菌(次生代谢物)与含钾矿物之间空间构效关系(CQSAR)。风化作用是硅酸盐细菌剥蚀作用、机械破碎、次生有机酸解钾过程交替循环所产生的。腐殖酸的加入促进了硅酸盐解钾菌解钾的过程,延长了解钾时间,同时向硅酸盐解钾菌提供C、N养分。     

不同磷钾水平对硅酸盐细菌解钾溶磷能力的影响

中国土壤中钾矿含量丰富,但多以缓效态存在,不能被作物直接吸收利用。尤其在广大东北地区,土壤全钾水平较高,而速效态含量较低。因此,有效提高土壤中可给态钾的转化,对于减少施肥量,改善土壤微域环境具有重要的理论和实际意义。本研究通过土壤培养和液体培养,研究了不同磷、钾水平对硅酸盐细菌解钾溶磷能力的影响。结果表明,向土壤中添加0.2%钾矿粉接种钾细菌后,生物释钾率最大为38.7%。液体培养中磷矿粉含量0.1%时,生物释磷率最大为32.0%。随添加钾、磷矿粉含量的增加,硅酸盐细菌解钾溶磷有降低趋势。说明施入过量的钾矿粉,容易造成钾胁迫,抑制钾细菌的繁殖和矿化。     

硅酸盐土壤矿物晶体结构对硅酸盐细菌释硅效果的影响

以胶质芽孢杆菌为浸矿菌种对3种典型矿物进行分解,对被浸矿粉进行X-射线衍射分析,并测定浸出液中铝和硅的含量。结果表明,由岛状硅酸盐到架状硅酸盐,菌株对其中铝和硅的浸出能力表现出较明显的规律性变化。     

硅酸盐细菌对两种不溶性含钾岩石的释钾研究

以Z1、Z9、S5等3株硅酸盐细菌菌株为研究对象,对含钾岩石和海绿石两种不溶性含钾矿物进行发酵解矿,对其解矿释钾能力及发酵过程"菌-液-矿"各组分解钾动态过程进行研究。结果表明,3株硅酸盐细菌均有一定程度的解矿能力,解含钾岩石最优的为Z9菌株,解海绿石最优的为S5菌株,3株菌对2种供试矿的种类没有明显特异性。海绿石解钾率普遍高于含钾岩石解钾率,发酵过程速效钾浓度的差异主要由发酵液液相组分所含的速效钾决定。     

硅酸盐细菌对矿粉和土壤的解钾强度及来源研究

在加入含钾矿粉、土壤,缺钾营养液培养条件下,硅酸盐细菌SB121和SB138从矿粉和土壤中活化的钾分别比对照增加2.7%-40.5%和1.6%-21.6%。两种硅酸盐细菌活化的钾素全部来自矿物结构钾。     

6株硅酸盐细菌解磷解钾活性的研究

[目的]筛选高效解钾释磷硅酸盐细菌。[方法]用无氮培养基筛选分离硅酸盐细菌并加以鉴定,采用钼蓝比色法测定发酵液中磷含量,采用原子吸收法测定发酵液中钾离子含量,并提取发酵液多糖进行红外光谱分析。[结果]共分离6株DMS1～6号菌,各菌株均能在无氮培养基上较好生长,其中筛出的DMS6号菌释磷能力较高,DMS3号菌、DMS4号菌解钾能力较高。提取多糖红外光谱分析认为,含有极少量的-COOH。[结论]解磷能力强的是DMS6号菌,解钾能力较高的是DMS3号菌、DMS4号菌。多糖不一定是解钾长石的主要因素。     

硅酸盐菌剂的应用效果及其解钾作用的初步研究

通过盆栽试验,田间试验以及摇瓶试验研究了硅酸盐细菌ＮＢＴ菌株的解钾作用以及对作物的增产效应。结果表明,盆栽试验中,以土壤作基质时,硅酸盐菌剂能将部分钾矿石转化为有效钾供辣椒植株利用,使其中的钾含量比对照增加２５．４％,以钾长石和石英砂为基质时,水稻植株中的钾含量比对照增加３９．８％￣２７１．８％。田间试验中,硅酸盐菌剂使棉花产量比对照增加９．０５％,经方差分析,其差异达显著或极显著水平。摇瓶条件下     

棉花根际硅酸盐细菌解钾机理的初步研究

对盐碱地棉花根际硅酸盐细菌进行了分离、纯化,从中筛选出5株菌株,在液体培养条件下测定了硅酸盐细菌的解钾能力,培养液中速效钾质量浓度在3.61～5.3 mg/L之间,其中K1菌株的速效钾质量浓度最高;测定培养液中有机酸,菌株均可分泌草酸、酒石酸、乙酸、柠檬酸,草酸质量浓度最高达到41.01 μg/mL,酒石酸的质量浓度最高达到19.04 μg/mL,乙酸质量浓度最高达到17.91 μg/mL,柠檬酸质量浓度最高达到16.69 μg/mL.测定了培养液多糖的质量浓度在1.15～2.27 g/L,上清液中钾的质量浓度与多糖的质量浓度呈负相关;通过对5株硅酸盐细菌的氨基酸分析,分泌氨基酸的质量浓度在4.3～130.8 μg/L;菌株解钾特性与酸的产生有一定的相关性,培养液pH值下降到6.12～6.46,pH与培养液中速效钾含量表现出负相关.     

不同施肥处理对保护地土壤非交换性钾释放能力的影响

以沈阳农业大学蔬菜保护地长期定位试验为基础,系统研究了长期定位条件下,不同施肥处理对蔬菜保护地土壤非交换性钾释放能力的影响。结果表明,不同施肥处理土壤非交换性钾的释放量和释放速率不同,有机肥和无机肥配施的土壤的释放量和释放速率大于单施化肥的各个处理;其中氮、钾肥配施处理的释放量和释放速率最高,而氮、磷肥配施处理最低。     

钾对日光温室黄瓜矿物质含量的影响

以津优1号黄瓜为试验材料,研究了硫酸钾施用水平对黄瓜矿质元素含量的影响。结果表明,适量增施钾肥可以显著促进黄瓜对钾的吸收,而对N、P、Mg、Ca的吸收没有显著影响;在施K2O 0～900kg/hm2时,可以促进黄瓜对微量元素Mn、Zn的吸收,降低对Cu的吸收;而当K2O超过900 kg/hm2时,Mn、Zn、Cu三种微量元素的吸收均有降低趋势。     

吉林省不同区域黑土供钾能力研究

选取吉林省4个不同区域的黑土,设置施钾肥和不施钾肥2种处理,通过连续种植黑麦草(耗竭试验)来观察黑土的供钾能力.结果表明:供试土壤中速效钾的动态变化特征各异,其"最低值"的大小和出现的茬数也不相同.速效钾最低值的变幅为33～40mg/kg,4号土壤速效钾含量降低的幅度最大,种植到第4茬时已经降低到原含量的8.96%,出现的茬数也较早.土壤中缓效钾下降幅度低于速效钾,"最低值"的变幅为527.87～824.28mg/kg,出现的茬数最早在第4茬,最晚在第7茬.从植物的吸钾动态特征来看,速效钾对首茬植物的总吸钾量贡献最大,其次是缓效钾,但随着种植茬数的增加,缓效钾和矿物钾的贡献率逐渐升高.试验中在计算黑麦草的吸钾量时,将缓效钾和矿物钾区分开,并分析了速效性钾、缓效钾及矿物钾对植物的有效性.     

The Conditions of Releasing Potassium by a Silicate-dissolving Bacterial Strain NBT

The potassium-releasing characteristics of a bacterium from different minerals were studied through pure culture and soil column experiments. The results showed that the strain NBT of tested strains had the highest potassium-releasing capacity. It released 35.2 mg/L after 7days of pure culture incubation at 28℃, 31.8% - 1203.7% more than other tested strains. Potassium released from the minerals was obviously affected by pH, aerobic condition, soil and mineral properties. The strain NBT had a much higher potential to release potassium in the pH 6.5 - 8.0 than other pHs. Living cell inoculation resulted in an increase of 84.8%- 127.9% compared with that of the dead cell inoculation. More aerobic condition produced more K than a less aerobic one. The potassium-releasing order was as follows: illite ＞ feldspar＞ muscovite. Soil column experiment showed that the bacterial number increased from (2.6 - 3.0) × 106/g to (6.8 - 7.4) × 107/g. Soil available potassium content increased by 31.2- 33.6mg/kg in yellow-brown soil and 21.7mg/kg in paddy soil, when inoculated with the strain NBT, 290.6% and 185.5% increment of the dead cell inoculation soils respectively.     

绿海石粉在堆肥过程中的降解及其对微生物群落结构变化的影响

利用堆肥所具有的降解特性和很高的解钾能力,将堆肥中加入的钾矿粉(绿海石粉)分解为植物能够吸收的有效钾,并用PLFA方法评价了绿海石粉对堆肥中微生物群落结构的影响。结果表明,通过堆肥,从绿海石中降解出的有效钾逐渐增高,到堆肥后期可达到1650mg·kg-1。部分不饱和脂肪酸(PLFA18:2)、环丙烷脂肪酸(cy17:0,cy19:0)、含10Me的脂肪酸(10Me16:0,10Me17:0)含量有较大的变化,相应的真菌、革兰氏阴性细菌和放线菌有明显的增加,这说明堆肥中加入绿海石粉对微生物群落结构变化产生了影响,成为堆肥解钾的理论依据。PLFA法可用于快速检测微生物群落的变化,是一种理想的分子生态学方法。     

一株解钾高活性胶质芽孢杆菌的筛选与育种

从钾页岩矿区分离筛选到一株解钾能力较强的野生型菌株,经鉴定并定名为胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus HSC)。为了更好地适应生产和应用需求,对其进行了紫外诱变和N14+离子束注入诱变处理,获得胶质芽孢杆菌诱变株(Bacillus mucilaginosus HSCUP-76-8)。该菌株生产性状与应用性状良好,具有生长速率快、发酵周期短(发酵时间为36~48 h)、菌体浓度大(稳定期细胞数可达2.4×109cfu/m L)、芽孢浓度可达2.0×109cfu/m L、芽孢转化率高(接近83%)、解钾能力强(2.8μg/m L)等生理学特性,为钾页岩菌肥的开发与生产提供了新的菌种资源。     

硅酸盐细菌菌株的分离及其解钾解硅活性初探

[目的]研究硅酸盐细菌在不同供氧条件下解硅、解钾的能力。[方法]参照硅酸盐细菌菌株形态特征,从河北地区玉米田土样中分离得到1株h-3菌株。通过对其进行菌落形态、生理生化特征鉴定和16S rDNA全序列分析,鉴定其种属。并对h-3菌株进行解钾及解硅能力的测定。[结果]结果表明,h-3菌株为硅酸盐细菌,属于胶质芽孢杆菌（Bacillus mucilaginosus）;通过将其解钾及解硅能力与市售生物钾肥k-7菌株比较发现,h-3菌株活性较高,具有作为生物钾肥和硅肥进一步研究的潜力。[结论]该研究结果为生物肥料用于旱田作物提供一定的理论依据。     

Long-Term Effect of Fertilizer and Rice Straw on Mineral Composition and Potassium Adsorption in a Reddish Paddy Soil

Increasing K⁺ adsorption can be an effective alternative in building an available K pool in soils to optimize crop recovery and minimize losses into the environment. We hypothesized that long-term fertilization might change K⁺ adsorption because of changes in the chemical and mineralogical properties of a rice (Oryza sativa L.). The aims of this study were (i) to determine clay minerals in paddy soil clay size fractions using X-ray diffraction methods and a numerical diagram-decomposition method; (ii) to measure K⁺ adsorption isotherms before and after H₂O₂ oxidation of organic matter, and (iii) to investigate whether K⁺ adsorption is correlated with changes in soil chemical and mineral properties. The 30-yr long-term fertilization treatments caused little change in soil organic C (SOC) but a large variation in soil mineral composition. The whole-clay fraction (<5 μm) corresponded more to the fertilization treatment than the fine-clay fraction (<1 μm) in terms of percentage of illite peak area. The total percentage of vermiculite-chlorite peak area was significantly negatively correlated with the total percentage of illite peak area in the <5 μm soil particles (R=-0.946, P<0.0006). Different fertilization treatments gave significantly different results in K⁺ adsorption. The SOC oxidation test showed positive effects of SOC on K⁺ adsorption at lower K⁺ concentration (?120 mg L^?1) and negative effects at higher K⁺ concentration (240 mg L^?1). The K⁺ adsorption by soil clay minerals after SOC oxidization accounted for 60–158% of that by unoxidized soils, suggesting a more important role of soil minerals than SOC on K⁺ adsorption. The K⁺ adsorption potential was significantly correlated to the amount of poorly crystallized illite present (R=0.879, P=0.012). The availability of adsorbed K⁺ for plant growth needs further study.