黑土溶磷真菌溶磷活性及效应研究

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溶磷微生物能够将土壤中固定的难溶性无机磷转化为植物可吸收利用的形态。本文采用平板法和液体培养法从黑土区主要农作物大豆和小麦根际土壤中筛选出了溶磷微生物,选取三种具有不同溶磷能力的溶磷真菌,通过采用摇瓶培养、盆栽试验、高效液相色谱(HPLC)检测和聚合酶链式反应-变性剂凝胶梯度电泳(PCR-DGGE)技术等研究了溶磷真菌溶磷活性的影响因素、溶磷机制、盆栽接种效果以及对土壤微生物群落结构的影响。 结果表明,作物根际土壤中生存大量的溶磷真菌和细菌,溶磷真菌在溶磷活性和稳定性方面明显地高于溶磷细菌。对选取的三种溶磷活性不同的溶磷真菌采用培养性状和18SrDNA序列分析鉴定表明,菌株P2.3为紫变青霉PenicilliumpurpurogenumStoll,P39为黑曲霉AspergillusnigerV.Tiegh,P66为草酸青霉PenicilliumoxalicumCurrieetThom。 三种溶磷菌对5种不同磷源的溶磷活性存在较大的差异。培养6天,菌株P39对磷酸铁、磷酸铝、磷酸三钙、宜昌磷矿粉和摩洛哥磷矿粉的溶磷率分别为96.60%,84.00%、66.05%、61.43%和41.52%;菌株P66的溶磷率分别为14.27%、78.18%、58.45%、33.00%和41.09%;而菌株P2.3对磷酸铁不具有溶磷活性,对磷酸铝、磷酸三钙、宜昌磷矿粉和摩洛哥磷矿粉的溶磷率分别为32.89%、51.41%、6.42%和25.73%。 改变培养基的氮源、碳源和碳氮比显著地影响溶磷真菌的溶磷活性。溶磷真菌P2.3、P66和P39利用的最佳氮源分别是硫酸铵、硝酸钠和尿素;最佳碳源分别葡萄糖、果糖和麦芽糖。菌株P2.3的溶磷量随着C/N比的升高而逐渐提高;菌株P66的溶磷的最佳C/N比为20~30;而菌株P39在C/N比为30~40时溶磷量最高。 采用添加不同可溶性磷的三种溶磷真菌培养滤液溶解磷矿粉的研究结果表明,该三种溶磷真菌的溶磷活性表达不受培养基中可溶性磷浓度的反馈抑制,为非诱导效应。但菌体与磷矿粉共培养有利于提高溶磷真菌的溶磷量。菌株P39和P66的动态溶磷活性对培养基中碳源(葡萄糖)和磷矿粉剂量的响应不同。菌株P66的溶磷活性受碳源和磷矿粉浓度的双重影响,高浓度的葡萄糖和磷矿粉供给有利于从磷矿粉中释放出更多的磷;与菌株P66相比,菌株P39的溶磷效果受碳源影响要小于磷矿粉供给的影响,在相同的磷矿粉供给条件下,葡萄糖浓度在10~50g·L-1对磷矿粉的活化数量影响差异不显著。 三种溶磷真菌在液体培养条件下导致培养液pH值降低,可滴定酸含量增加。不同溶磷菌株之间溶磷效率与其培养液pH值和可滴定酸含量之间不存在必然的相关性,但同一菌株的溶磷效率与培养液的pH值和可滴定酸含量在一定条件下呈显著或极显著的相关关系。 不同溶磷真菌在培养过程中分泌的有机酸种类和数量不同。对不同有机酸和无机酸溶解磷矿粉的试验表明,无机酸的溶磷效果与无机酸的种类无关,而与终止溶液pH值存在高度的负相关。有机酸的溶磷效果与有机酸的种类和浓度有关。说明有机酸种类在决定溶磷菌的溶磷活性上比其浓度起着更加重要的作用。 盆栽试验结果表明,接种溶磷菌P39和P66可以提高大豆、玉米的生物量和植株吸磷量以及土壤中的速效磷含量。溶磷菌的作用效果在速效磷含量低的土壤上表现明显,而在施用速效磷肥的土壤中表现不明显。 砂培条件下接种溶磷菌P66和P39促进了大豆和玉米根际可培养微生物的繁殖,与未接种对照相比差异达显著或极显著水平;采用PCR-DGGE技术对大豆和玉米根际微生物16SrDNA研究表明,虽然接种溶磷菌处理导致大豆和玉米根际微生物群落结构多样性增加,且不同处理的作物根际微生物群落结构具有相同的变化趋势,但决定作物根际微生物群落结构组成的主要因素是作物基因型上的差异。
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