解磷微生物研究进展剖析
二 解磷微生物的种类与分布
解磷微生物(Phosphate-solubilizing microoganism,PSM)是一类能够将植物难 以吸收的磷转化为可利用状态的微生物, 这类解磷微生物除了可以活化土壤中难溶 性的磷外,还可以通过影响植物根系分泌 物的种类和数量,以增加植物根系对周围 K,Ca,Mg,Fe,Zn等营养元素的吸收,使植物 能够适应盐碱缺磷的环境。
人们在20世纪初开始注意到微生物与 土壤磷之间的关系。Sackett(1908)发现一 些难溶性的复合物施入土壤中,可以被作 为磷源而应用,他们从土壤中筛选出50株 细菌,其中36株在平板上形成了肉眼可见 的溶磷圈。1948年Gerretsen发现植物施入 不溶性的磷肥,经接种土壤微生物后,促 进了植株的生长,增加磷的吸收。他分离 出了这些微生物,发现这些微生物可帮助 磷矿粉的溶解。从此.许多科学家致力于 解磷菌的研究,相继报道了许多微生物具 有解磷作用。
三 解磷微生物的分离筛选
目前,分离解磷微生物的方法一般是根据在 以磷酸三钙为唯一磷源的平板上产生透明圈来确 定。 例如真菌无机磷培养基:蔗糖2g、葡萄糖2 g、 NH4Cl 1.5g、KCl 0.3g、MgSO4 .7H2O 0.4g、 NaCl 0.2g、磷酸钙20g,蒸馏水1000 mL, pH7.0。 如果筛选耐盐解磷菌株,则需要根据实地盐 浓度在培养基中添加NaCl。Fra bibliotek解磷微生物研究进展
郑琨
苏北盐碱滩涂土壤概况 解磷微生物的种类与分布 解磷微生物的分离筛选 解磷机制 解磷能力的测定 技术路线探讨
一 苏北盐碱滩涂土壤概况
江苏沿海滩涂资源总面积约65.24×104 平方公里,由潮上带(25.98×104平方公里)、 潮间带(26.57×104平方公里)及辐射沙脊群 的出露沙洲(12.69×104平方公里)组成。江 苏海岸由砂质海岸、基岩海岸、和淤泥质 海岸组成,以粉沙淤泥质海岸为主,占全 省海岸线长度的90.5%
按分解底物可以将解磷微生物分为两类:一 类是能够分解无机磷化合物的称为无机磷微生物 (包括假单孢菌属的一些种,无色杆菌属的一些种, 黄杆菌属的一些种以及氧化硫硫杆菌); 一类是具有分解有机磷化合物能力的称为有 机磷微生物(包括芽孢杆菌属的一些种,变形菌 属的一种,沙雷氏菌属的一些种)。 但由于解磷微生物解磷机理复杂,相当一部 分的解磷既能分泌有机酸溶解无机磷盐,又能分 泌磷酸酶物质分解有机磷(包括节杆菌属的一些 种、链霉菌属的一些种),因而很难准确区分无 机磷和有机磷微生物。
解磷微生物(PSM)包括细菌、真菌和放线菌。 目前报道的解磷细菌主要有芽胞杆菌属 (Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)、埃希氏 菌属(Escherichia)、欧文氏菌属(Erwinia)、土壤 杆菌属(Agrobacterium)、沙雷氏菌属(Serratia)、 黄杆菌属(Flavobacterium )、肠细菌属 (Enterbacter)、微球菌属(Micrococcus)、固氮菌 属(Azotobacter)、沙门氏菌属(Salmonella)、色杆 菌属(Chromobacterium)、产碱菌属(Alcali— genes)、节细菌属(Arthrobacter)、硫氧化硫功菌 (Thiobacillus thivoxidans)和多硫杆菌属 (Thiobacillus)等。 解磷真菌主要是青霉属(Penicillium)、曲霉属 (Aspergillus)和根霉属(Rhizopus )。 而解磷放线菌则绝大部分为链霉菌属 (Streptomyces)。
解磷微生物的分布表现出明显的根际效 应,主要表现在:根际土壤中的数量明显 高于非根际土壤。 解磷菌表现出的强根际效应可能与根 圈磷素营养亏缺诱导有关,但由于根圈微 生物的群落结构受根系分泌物及根脱落物 的影响,导致不同植物根圈微生物的组成 差别很大,这种作用也影响解磷菌的群落 组成。
同时,不同的植被类型和不同的生态环 境中,土壤解磷微生物的数量,种类及菌 群结构也不同。 林启美(2000) 等调查农田、林地、草 地和菜地等4种不同土壤生态环境中解磷菌 数量和种群结构时,发现前3种土壤中的有 机磷细菌只有菜地土壤的1/10,但农田土 壤中解磷细菌的总数所占比例并不低。耕 地土壤有机解磷菌主要是芽孢杆菌属,林 地和菜地则主要是假单胞杆菌属;无机磷 细菌种类比较少。
解磷微生物溶解难溶性磷化物的机制可归结为以下几类: (1) 通过生命代谢活动产生有机酸(细菌一般分泌乳酸、氨基 酸、草酸、延胡索酸和柠檬酸等,真菌主要分泌草酸、丙 二酸和乳酸等),这些酸一方面直接溶解土壤中难溶性磷 酸盐,另一方面则是通过鳌合作用释放出土壤磷素。 (2)由NH4+同化作用放出质子降低pH值,引起磷酸盐溶解。 (3)通过呼吸作用放出C02,降低环境pH值,从而引起磷酸盐 的溶解。 (4)磷细菌释放H2S,与磷酸铁进行化学反应产生硫酸亚铁和 可溶性磷酸盐。 (5)腐解植物残体而产生胡敏酸和富里酸。这两种酸能与复合 磷酸盐中的钙、铁鳌合,从而释放出磷酸根。它们也能与 铁、铝及磷酸盐形成稳定的可溶性复合物,这些复合物可 以被植物吸收利用。 (6)微生物对钙离子的吸收,使磷酸根离子进入土壤溶液。 (7)生物矿化作用。即通过分泌植酸酶、核酸酶和磷酸酶等物 质,将磷酸脂等有机磷降解。
江苏海岸带地势开阔,土壤类型单 调,海堤以外主要分布滨海盐土类, 堤内老垦区分布潮土类。潮间带的土 壤为滨海盐土(海堤外至零米线的地区), 分为潮滩盐土、草甸海滨盐土和沼泽 海滨盐土三个亚类。 一般来说,从潮滩盐土到沼泽海 滨盐土, 土壤呈现含盐量逐渐降低, 有机质含量逐渐升高的趋势。
开发利用沿海滩涂土壤是我国农业生产中十 分迫切和重要的任务。随着耐盐作物育成和耐盐 经济植物发现 ,这些植物的营养状况将成为今后 解决的问题。 盐碱土壤的另一特点是可溶性有效磷含量低, 绝大部分以难溶性磷酸盐形式存在。而且盐碱土 壤一般无机盐丰富,有机质严重缺乏,土壤板结, 不宜施无机肥。 我国每年1/3的磷肥需要进口,复合肥料和微 生物肥料使用率不到30%(发达国家达到50%)。 土壤中的解磷微生物,可将土壤中难溶磷酸 盐转化为植物易吸收的可溶性磷,这为改善盐土 植物营养状况提供了出路。
解磷微生物的筛选就是在分离出的具有 解磷能力的所有菌株中筛选出具有最强解 磷能力的菌株。 一般来说要以该解磷微生物将要应用的 实际环境作为筛选实验的条件,即在与应 环境相同的温度,pH值,盐度等条件下培 养解磷微生物,以解磷能力最强(一般以 培养基中有效磷含量最高为标准)的菌株 作为最优选择。
四 解磷机制