微生物解磷的研究进展

综述了具有解磷能力的微生物在不同土壤、作物根际中的数量及种群分布 ,评价了不同微生物的解磷能力 ,探讨了微生物的解磷机制 ,还讨论了解磷菌对作物生长发育的影响以及实际应用效果     

解磷微生物菌剂对油菜生长及产量的影响

通过盆栽试验研究解磷微生物菌剂在油菜上的施用效果。结果表明,在不施磷肥的条件下施用解磷微生物菌剂,能够促进油菜的生长,增加油菜的株高和叶面积,提高油菜的生物产量。解磷微生物菌剂能够提高油菜对磷的吸收能力,增加作物的磷素营养。在磷充足的条件下施用解磷微生物菌剂效果不显著。     

解磷微生物及其在盐碱土中的应用研究进展

解磷微生物能够将土壤中难溶性磷酸盐转化为可供植物吸收利用的磷，在提高土壤有效磷含量、缓解植物盐碱胁迫损伤及修复盐碱土中表现出良好的应用前景。本文从解磷微生物的研究及应用现状入手，综述了盐碱土中解磷微生物的分离、解磷机制，同时阐述了盐碱耐受性和解磷能力关系及其在盐碱土修复中的应用进展，以期为利用耐盐碱解磷菌缓解植物盐胁迫损伤及修复盐碱土提供重要参考。     

盐碱地塔宾曲霉菌的解磷能力及其对小麦生长的影响

[目的]研发新型解磷生物菌肥,提高黄河三角洲盐碱障碍耕地作物产量。[方法]采用无机磷液体培养基培养的方法,从黄河三角洲盐碱化菜园根际土壤筛选得到一株解磷真菌CT1,即塔滨曲霉菌(Aspergillus tubingensis),对其解磷能力进行了深入研究。[结果]解磷菌CT1的解磷能力随发酵液盐浓度升高降低,当发酵液盐浓度在0.03%~6%时,发酵液中有效磷浓度可维持在523.5~338.5mg/L,且解磷菌的溶磷量与发酵液pH之间存在明显的负相关。解磷菌CT1在葡萄糖作为碳源的培养基上生长状况最好,在(NH_4)_2SO_4作为氮源的培养基上生长状况最好。接入解磷菌15d的小麦与未接菌的小麦相比,茎长增加了16.24%,茎鲜重增加了12.35%,根长增加了21.6%。[结论]解磷菌CT1对盐碱地小麦幼苗生长有一定的促进作用,可作为提高盐碱地作物产量的新型解磷生物菌肥利用。     

作物根际解磷真菌YTY的离子束诱变及其解磷机理探讨

为筛选并构建高效的作物根际解磷真菌,探讨解磷真菌的解磷机理,本研究从小麦和棉花根际土壤中分离筛选了一株高解磷能力的真菌YTY,对其离子束诱变的最佳条件进行探讨,进一步构建YTY的高效解磷突变菌,并从有机酸角度研究YTY的解磷机理。结果表明,从作物根际土壤分离的解磷真菌YTY具有较高的解磷能力,形态学和ITS鉴定表明该菌为草酸青霉;YTY的最佳诱变条件为30 keV和1×10¹⁵ ions·cm^-2,利用该诱变条件获得了3株高效解磷突变株,即p-1-1、p-1-2、p-1-3,解磷能力分别较出发菌株YTY提高了56.88%、42.26%和32.15%;YTY培养液(5 d)的pH值为2.5,离子色谱法测得其中含有3种有机酸,即乳酸、乙酸和草酸,同时测得3株突变菌培养液的pH值为2.0,显著低于出发菌株YTY,且乳酸、乙酸、草酸和总酸含量均显著高于YTY,表明有机酸是YTY解磷的重要物质,且乳酸、乙酸、草酸是YTY解磷的主要有机酸。本研究结果为解磷真菌的离子束诱变选育提供了参考,并为真菌YTY解磷机理的探明及开发应用提供了理论依据和生物材料。     

解磷菌株YR-P31 的分离、鉴定、 生物学特性及其促生作用

从水稻等作物根际土壤中分离到1 株解磷菌。该菌株能够以Ca3(PO4)2 为唯一的磷源良好地生长。经过对其形态特征、生理生化分析，初步鉴定为巨大芽孢杆菌属细菌。该菌株利用无机磷培养基生长的最适温度和pH 值分别为35℃和7.0，其解磷作用是通过溶磷圈及在液体培养基内可溶性磷的增加来证实的。此外该菌株在固体培养基上还能促进大肠杆菌的生长。该菌株具有解磷能力和促生作用，在微生物肥料的进一步开发中具有很大的潜力。     

一株根际解磷菌的筛选鉴定及促生作用研究

磷在植物生长发育过程中起着重要的作用。为获得优质的解磷促生菌,以北京平谷桃园根际土壤为原料,从中筛选具有较高解磷促生能力的菌株。通过平板试验初筛可产解磷圈的菌株,再进行液态培养,采用钼锑抗比色法测定其最大的解磷能力,并探索菌株解磷能力与pH变化的关系,同时借助盆栽试验研究其促生特性。从桃树根际土共分离筛选出3株解磷菌,编号分别为JP01、JP03和PG62,初步鉴定分别为黑曲霉、杰氏假单胞菌和苍白杆菌。其中,黑曲霉JP01解磷能力优异,其溶解磷酸三钙的能力为112.52 mg/L,对卵磷脂的转化量为145.50 mg/L,最大解磷矿粉能力为95.74 mg/L,在培养过程中,该解磷菌对应的培养液pH显著下降。盆栽试验表明,黑曲霉能增加玉米幼苗株高、茎粗和地下部干重,还可使植株全磷含量增加。本研究结果可为开发解磷微生物菌剂提供优良的菌株资源。     

解磷微生物对土壤磷资源利用影响的研究进展

我国磷肥的使用量正逐年递增,但由于施入土壤的磷素大多被固定,以无效态(难溶态)在土壤中积累,导致磷资源的利用率很低,如何提高土壤磷资源的利用率已成为近些年的研究热点。解磷微生物能够利用自身代谢产物或者通过与其他生物的协同作用,将土壤中难溶的磷酸盐转化为植物生长可利用磷,因此而备受关注。本文在介绍我国磷资源概况的基础上,综述了解磷微生物的生态分布、解磷能力、解磷机理,对土壤与植物磷素利用的影响,同时介绍了解磷微生物在环境污染物控制中的应用,旨在为解磷微生物在磷资源利用方面的研究提供理论支持。     

一株高效解磷细菌的筛选、鉴定及其溶磷能力的研究

从武汉市黄陂区长期种植的蔬菜大棚作物根际分离筛选出多株解磷细菌,经过多次筛选纯化获得一株性状稳定的高效解磷细菌P1。根据生理生化特征和16S rDNA序列分析,鉴定菌株P1为根瘤菌属(Ensifer)。研究了不同发酵条件对P1菌株解磷能力的影响,确定了菌株P1的最佳培养条件为发酵时间7 d、初始pH值8、接种量2%,在该条件下菌株P1溶解磷酸三钙的量为443.11 mg/L。试验还发现菌株P1的溶磷量与培养液的pH值呈极显著负相关性。     

不同Ca3(PO4)2含量及菌种保存温度下SL01菌株的解磷及生长能力

试验比较了不同保存温度和培养基Ca3(PO4)2含量下解磷根瘤菌SL01的生长和解磷能力。结果表明:固体培养条件下,增大Ca3(PO4)2添加量能促进菌落生长,8g·L-1处理菌落直径(d)为5g·L-1、3g·L-1、1g·L-1和0.5g·L-1处理的116.9%、127.7%、130.1%和132.7%。0～8g·L-1的Ca3(PO4)2含量范围内,菌株的解磷能力无显著差异,故更适于以溶磷圈直径D与菌落直径d的比值D/d来衡量菌株在固态环境如土壤中的解磷能力;其菌液最适宜于15℃下保存,4℃次之。不同保存温度下菌种的解磷能力为-18℃-10℃4℃15℃28℃35℃;不同保存温度下SL01菌株的菌落直径为4℃15℃-18℃28℃-10℃35℃;菌液在不同温度下保存60d后的活菌含量为15℃4℃28℃-10℃35℃-18℃。     

土壤中功能真菌的分离及其解磷能力的初步研究

从黑龙江省安达市草甸土壤中分离得到3株功能真菌HDJF-01、HDJF-02和HDJF-03,它们均具有解磷和固氮能力,而只有HDJF-03没有解钾能力.3株菌在3种分离培养基上的数量比例关系较为一致.对3株菌单独培养时的解磷能力研究表明,在发酵48 h时解磷能力最强,发酵液中游离磷含量分别为32.5 μg/mL(HDJF-01)、23.45 μg/mL(HDJF-02)和47.15 μg/mL(HDJF-03).48 h后,各株菌的解磷能力逐渐下降.将HDJF-01和HDJF-03配比解磷时,解磷能力有所下降.为解磷菌剂的开发生产提供了菌种资源.     

山西矿区复垦土壤中解磷细菌的筛选及鉴定

【目的】矿区复垦土壤贫瘠、 有效磷含量低。解磷细菌能够将有机磷和难溶性无机磷转化为可溶性磷,促进植物对磷素的利用。因此筛选和鉴定具有解磷能力的菌株,可为解决矿区生态恢复使用的微生物肥料提供菌种资源。【方法】采用平板分离法初筛菌株,得到D/d1.5的菌株,然后以磷酸钙为磷源,通过液体发酵试验复筛菌株,挑选出解磷率高于巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)As1.223的菌株。以磷矿粉和卵磷脂为磷源,液体发酵试验测定菌株的解磷能力及磷酸酶活性。进行菌株的生长试验以测定菌株温度适宜性、 耐盐性及耐酸碱性。通过形态学、 基因序列分析及脂肪酸组成分析综合进行菌株鉴定。 菌落形态观察用营养琼脂平板培养基培养;菌体形态即细胞形态及其大小采用扫描电镜观察;基因序列分析采用16S rDNA序列测定,基因在线比对采用EzTaxon数据库;使用美国MIDI公司的Sherolock全自动细菌鉴定系统对菌株进行脂肪酸组成分析。【结果】利用无机磷和有机磷平板培养基,从山西省矿区复垦区土壤样品中筛选出19株解磷微生物,其中D/d1.5的有7株。在以磷酸钙为磷源的液体培养试验中,4株菌的解磷率高于巨大芽孢杆菌As1.223,解磷率为7.89%～12.61%,最高的为菌株Y14。4株菌对磷矿粉的解磷率为0.81%～1.21%,最高的为菌株Y14。在以卵磷脂为磷源的液体培养试验中,4株菌的解磷率与酸性磷酸酶活性分别为1.79%～3.07%和24.3～28.4U/L,均高于巨大芽孢杆菌As1.223; 碱性磷酸酶活性为11.9～50.2U/L;菌株Y14的解磷率与磷酸酶活性均最高。4株菌均有较强的环境适应能力,以Y14的适应性最强。H22、 Y11和Y34与假单胞菌属(Pseudomonas sp.)同源性在99%以上,Y14与泛菌属(Pantoea sp.)有99.79%的同源性; H22、 Y11和Y34的细胞脂肪酸组成特征峰与假单胞菌属(Pseudomonas sp.)相一致,Y14与泛菌属(Pantoea sp.)相一致;H22、 Y11和Y34被鉴定为假单胞菌(Pseudomonas sp.),Y14为泛菌属(Pantoea sp.)。【结论】分离、 筛选到4株高效解磷菌,对于磷酸钙和卵磷脂的解磷率均高于巨大芽孢杆菌As1.223。4株菌分别隶属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.)和泛菌属(Pantoea sp.)。菌株Y14无机磷与有机磷平板的D/d值分别为3.28与1.59,降解磷酸钙、 磷矿粉、 卵磷脂的解磷率分别为12.61%、 1.21%、 3.07%,酸性与碱性磷酸酶活性分别为28.4 U/L和50.2 U/L,均为4株菌里最高的,且环境适应能力最强,生长温度为20～60℃,能耐受pH 4～11的酸碱梯度和2%～7%的盐分梯度,Y14被鉴定为泛菌属(Pantoea sp.)。4株菌均具有良好的解磷能力及较强的环境适应能力,可望进一步研发成为微生物肥料生产菌种。综合D/d值、 解磷率、 磷酸酶活性和生长试验,本试验最终确定适合山西矿区复垦农田推广的高效解磷菌菌株为Y14。     

秸秆添加对土壤微生物–根系形态介导的番茄磷吸收的影响

  【目的】  研究了添加秸秆后土壤微生物(包括解磷微生物)丰度、磷有效性的动态变化,以及作物根系的生长发育特征对作物磷吸收的影响。  【方法】  以番茄 (Solanum lycopersicum)为供试作物进行田间试验,设置添加秸秆和不添加秸秆对照两个处理,在番茄移栽后第15、30及45 天,测定了番茄地上部生物量、磷含量和根系形态,同时测定了土壤微生物数量(细菌、真菌、解磷微生物)、微生物生物量磷和速效磷含量,分析了微生物?根系–作物磷吸收的关系。  【结果】  添加秸秆提高了成熟期番茄的地上部生物量,显著提高了叶片和地上部的磷吸收量,地上部(叶+茎+果实)总磷吸收量较不加秸秆番茄增加21.8%。与无秸秆对照处理相比,添加秸秆处理提高了土壤细菌以及具phoD,phoC和pqqC功能基因的解磷微生物丰度,增加了微生物量磷。添加秸秆处理降低了移栽后15 天番茄根系生物量和组织密度,增加了根系比根长,降低了移栽后15到30 天的番茄根系生长。番茄移栽后第30 天到45 天,土壤细菌、真菌丰度下降,微生物量磷降低,丰富的解磷微生物以及微生物量磷降低介导的磷活化,驱动番茄根系生长加快,比根长增加,根系直径降低。根系生长与土壤有效磷(Olsen-P)相关性显著。  【结论】  添加秸秆初期微生物增生导致番茄根系生长缓慢,后期微生物量磷的降低和解磷微生物对磷的活化促进细根的快速伸长。秸秆还田激发微生物量磷活化协同根系高效磷吸收特征,促进成熟期番茄地上部磷吸收的增加。     

解磷、钾功能性微生物耐盐效应研究

围绕设施菜田土壤盐渍化问题,以解磷、钾功能微生物胶质芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌为研究对象,探究了盐分胁迫对功能菌活性、解磷钾能力的影响,并阐明了含2种功能菌微生物菌剂在轻度盐渍化设施菜田的作用效应。结果表明,混合功能菌最大耐受盐浓度为10.5%NaCl,最适宜生长盐分浓度为0.5%NaCl,且解磷、钾能力最强,有效磷、钾增幅分别为52.06%,75.41%;此外,轻度盐渍化设施菜田的小区试验结果显示含2种功能菌的菌剂可提高番茄、甜瓜、西瓜果实VC和可溶性糖含量,分别增产104.81%,23.72%,28.96%;土壤中有效磷和速效钾含量分别提高95.12%,22.83%,134.52%和92.71%,6.66%,117.46%,显著增加了土壤菌群数量(P0.05)。综上所述,解磷、钾功能微生物具有耐盐性,可在轻度盐渍化土壤中定殖,并能活化土壤磷、钾,提高蔬菜产量和改善品质。     

菜地土壤解磷微生物特征及其在磷形态转化调控中的作用

目前蔬菜生产存在为追求高产而盲目"高磷投入"的现象,尽管持续高量的磷肥投入导致菜地土壤磷库储量较之粮田更加丰富,但土壤中的磷极易被固定形成无效态磷,导致菜地磷肥当季利用率低以及磷高积累带来的环境风险。而解磷微生物可以利用自身的代谢功能驱动土壤难溶性磷向有效磷的转化,从而直接影响土壤磷素周转及供磷水平。本文探讨了菜地土壤解磷微生物特征、根际磷素周转及其对蔬菜磷吸收利用的贡献、磷肥及碳源种类对解磷微生物的影响、解磷微生物在菜地面源污染防控中的作用及其今后高效应用研究方向,旨在为今后提高蔬菜磷肥利用率,以及充分利用菜地累积态磷,从而进一步降低环境风险提供参考。     

施磷影响番茄磷吸收的根系及微生物动态过程

探究不同供磷条件下蔬菜作物根系形态、根际生理属性和解磷微生物丰度的变化,有助于揭示蔬菜作物 高效利用磷的机制,为高投入蔬菜种植体系实现减磷增效提供理论基础。以番茄为供试作物进行田间试验,设 置 T0(不施化学磷肥)、T0.5P(施磷量 100 kg/hm²;减施化学磷肥 50%)、T0.8P(施磷量 160 kg/hm²;减施化学磷肥 20%)、TP(施磷量 200 kg/hm²;常规施磷)4 个处理,测定移栽后第 15、30 及 45 d 番茄地上部生物量和磷吸收 以及根系形态(根长密度、比根长)、根际生理属性(有机酸含量)和土壤解磷微生物(phoD、phoC 和 pqqC)基 因丰度,阐明降低磷肥施用量影响作物根系、微生物以及驱动番茄磷吸收的动态过程。与常规施肥相比,减施磷 肥 50%(施磷 100 kg/hm²)促进了移栽后 45 d 番茄根系比根长的增加,提高了移栽后 45 d 番茄根际有机酸的分泌, 同时刺激了移栽后 30 和 45 d 土壤编码 phoC 和 pqqC 基因解磷微生物的增生。解磷微生物 phoC 和 pqqC 基因丰度 与番茄根系比根长和根际有机酸的分泌呈显著正相关。减施磷肥 20%(施磷 160 kg/hm²)与常规施肥相比,对番 茄根系根长密度、比根长以及根际有机酸的分泌无显著影响,但显著促进了成熟期番茄地上部磷吸收。集约化蔬 菜种植体系具有较大的减施磷肥的空间,最大化发挥植物根系形态、生理可塑性以及协同解磷微生物活化磷的能 力是实现减磷增效的关键。     

不同种类解磷微生物的溶磷效果及其磷酸酶活性的变化

比较了不同种类的微生物菌株对不同种类难溶性磷酸盐及磷矿粉的溶解能力。结果发现,细菌、酵母、霉菌在解磷方面均有一定作用,发挥着不同优势。磷酸钙、磷酸铝、磷酸铁等难溶性磷酸盐容易被酵母菌、霉菌溶解,而磷矿粉容易被巨大芽孢杆菌溶解,显示不同微生物与不同磷源的亲和溶解能力不同。不同种类磷酸盐或磷矿粉对微生物磷酸酶活力的影响不同,贫磷条件可以促进酸性和碱性磷酸酶活性的增加     

优良解磷菌株诱变选育与解磷培养基优化

对解磷菌枯草芽孢杆菌X1055进行紫外线诱变选育,筛选到优良解磷突变株1055Y1。该菌株摇瓶培养72h发酵液中有效磷含量最高达到5.22mg/L,解磷能力比出发菌株提高17.8%。在单因子试验筛选最适碳源、氮源基础上,通过Plackett-Burman设计,确定接种量、pH、KCl浓度等因素对突变株1055Y1解磷能力具有显著影响。应用爬坡试验和Box-Behnken设计的响应面法,对突变株1055Y1解磷培养基进一步优化。结果表明:在250ml发酵培养基中,接种量10.21ml、pH6.75、KCl浓度0.12g/L时,突变株1055Y1解磷达到最佳水平,发酵液有效磷含量达到7.03mg/L。     

K_3解磷菌的解磷机理及其对缓冲容量的响应

以对磷酸三钙具有高效溶解作用且对玉米苗生长有促生效果的假单胞菌K3为模式菌株,采用NBRIP液体培养基研究了解磷菌K3的解磷机制及缓冲容量对其解磷量的影响。结果表明,解磷菌K3液体摇瓶培养7 d后,培养液中水溶性磷从6.54μg/mL增加至655.23μg/mL,pH从7.00降至3.99。高效液相色谱测定发现,K3菌液中的主要代谢产物为苹果酸、乳酸和草酸,浓度分别为47.39 mmol/L、25.67 mmol/L和1.89 mmol/L。人工模拟K3菌株产生的有机酸及调节培养基不同pH值对磷酸三钙溶解度影响的试验表明,有机酸的螯合作用是解磷细菌K3菌株解磷的主要机理,而调节培养基pH对解磷的作用有限。液体摇瓶和土培试验结果显示,土壤缓冲容量对K3解磷菌的解磷效应有显著的抑制作用。     

K3解磷菌的解磷机理及其对缓冲容量的响应

以对磷酸三钙具有高效溶解作用且对玉米苗生长有促生效果的假单胞菌K3为模式菌株,采用NBRIP液体培养基研究了解磷菌K3的解磷机制及缓冲容量对其解磷量的影响。结果表明,解磷菌K3液体摇瓶培养7 d后,培养液中水溶性磷从6.54 μg/mL增加至655.23 μg/mL,pH从7.00降至3.99。高效液相色谱测定发现,K3菌液中的主要代谢产物为苹果酸、乳酸和草酸,浓度分别为47.39 mmol/L、25.67 mmol/L和1.89 mmol/L。人工模拟K3菌株产生的有机酸及调节培养基不同pH值对磷酸三钙溶解度影响的试验表明,有机酸的螯合作用是解磷细菌K3菌株解磷的主要机理,而调节培养基pH对解磷的作用有限。液体摇瓶和土培试验结果显示,土壤缓冲容量对K3解磷菌的解磷效应有显著的抑制作用。