外源物质对无机磷细菌生长和溶磷作用的影响

发布时间：2020-04-29 16:21

【摘要】：磷是植物生长的必需营养元素之一,其重要性仅次于氮。我国有2/3的土壤缺磷,有效磷较低。此外,磷肥的当季利用率仅10%~35%。无机磷细菌(phosphorus solubilizing bacteria,PSB)是重要的土壤有益微生物,能将植物不能吸收的难溶性无机磷转化为可溶磷,提高土壤磷的生物有效性。外源物质如农药、重金属和植物化感物质等对土壤PSB生长和功能的影响需要评估。为此,本研究以3株溶解无机磷的伯克霍尔德氏菌(Burkholderia Yabunchi B05、B07和B09)为材料,利用固、液培养技术比较了它们的溶磷能力,并研究了重金属镉(Cd)、常用杀虫剂吡虫啉、植物化感物空心莲子草根系分泌物(Exudates of Alternanthera philoxeroidesroots,EAR)和黄连须根浸提液(Extracts from fibrous roots of Coptis chinensis,ERC)等对PSB生长、有机酸和氢离子分泌以及溶磷作用的影响,旨在评估外源物质对PSB生长和溶磷功能的影响,为科学施用PSB和改善植物磷素营养提供科学依据。主要研究结果如下:(1)Cd对PSB生长及溶磷作用的影响供试菌株溶磷能力B07B09B05,溶磷指数和溶磷率最高值是最低值的2.37倍和2.80倍。摇瓶培养120 h后,培养液pH表现为B05PSB09B07,并与培养液中的无机磷含量(y)呈显著负相关(y=-83.148 pH+581.96,R~2=0.9052,n=25)。在固体培养时,PSB的溶磷圈和菌落直径随培养基中Cd~(2+)浓度提高而降低。在Cd~(2+)浓度0.5?2.0 mg/L液体培养基中,PSB数量较无Cd~(2+)对照减少22.09%?68.18%;此外,草酸、乙酸、柠檬酸和氢离子分泌量显著下降,溶磷量降低5.27%?38.45%。高浓度Cd~(2+)抑制PSB生长、有机酸和氢离子分泌及溶磷作用,不益于土壤供给磷素。(2)EAR对PSB的负化感效应空心莲子草(A.philoxeroides)是全球难以根除的恶性杂草,能在有效磷较低的土壤中生长。在固体培养时,随EAR浓度提高,PSB的菌落直径、透明圈直径和溶磷指数降低;在液体培养基中,EAR不同程度地抑制PSB繁殖生长,数量减少48.13%~73.03%。此外,有机酸分泌总量和氢离子分泌量分别与溶磷量呈显著正相关,相关系数依次为0.836和0.947(p?0.05,n=12)。EAR显著抑制PSB分泌有机酸和氢离子,与此同时溶磷量降低11.41%~47.32%。因此,EAR对PSB呈负化感效应,不同程度地抑制PSB繁殖生长、有机酸和氢离子分泌及无机磷溶解。(3)ERC对PSB的负化感效应黄连(C.chinensis)是我国人工栽培的传统大宗中药材,种植面积大,连作障碍严重。在固体培养时,随ERC浓度提高,PSB的菌落直径、透明圈直径和溶磷指数降低。在液体培养基中,ERC不同程度地抑制PSB繁殖生长,数量减少35.98%~52.98%。供试菌株均能分泌氢离子、草酸和柠檬酸,B05和B09还分别能分泌乙酸和苹果酸,B07能分泌乙酸和丁二酸。PSB菌株不同,在培养液中的溶磷量也不一样,平均值(mg/L)分别为228.31(B05)、311.64(B07)和174.89(B09)。B05和B09的溶磷量(y)与培养时间(x)的关系可用y=x/(a+bx)描述,B07则可用y=y_(0+)a(1-e~(-bx))~c反应。有机酸和氢离子分泌总量分别与溶磷量呈显著正相关,相关系数依次为0.877和0.604(p?0.05,n=12)。在ERC抑制PSB分泌有机酸和氢离子的同时,溶磷量降低21.68%~60.55%。因此,在集约化种植黄连的土壤中,其根系分泌的化感物质可能影响PSB的种群结构和功能,降低土壤无机磷的生物有效性,可视为发生连作障碍的原因之一。(4)吡虫啉对PSB生长和溶磷作用的影响在固体培养时,吡虫啉不同程度地抑制3株PSB生长,菌落直径显著降低,最大降幅26.67%?55.45%;但吡虫啉对PSB溶磷能力的影响因菌株不同而异,降低B09的溶磷圈和溶磷指数,但B05和B07则相反,溶磷圈直径和溶磷指数的最大增幅分别为3.57%?16.28%和28.89%?51.68%。在液体培养基中加入吡虫啉,抑制PSB生长,菌密度的最大降幅为45.80%?65.00%。随吡虫啉浓度提高,B05的溶磷量增加;高浓度的吡虫啉促进B07溶解无机磷,中、低浓度则无显著影响;低浓度吡虫啉对B09的溶磷量无显著影响,中、高浓度降低溶磷量。供试菌株均能分泌氢离子、草酸和柠檬酸。其中,B05和B07能分泌乙酸,B09分泌苹果酸,B07分泌丁二酸,草酸和柠檬酸共占有机酸分泌总量的67.00%?83.00%。有机酸分泌总量和氢离子分泌量分别与溶磷量呈显著正相关,相关系数分别为0.823和0.876(p?0.05,n=12)。因此,吡虫啉不同程度地抑制PSB繁殖生长,但对溶磷作用的影响因菌株不同而异,表现出抑制和促进作用,PSB分泌的有机酸和氢离子促进无机磷溶解,吡虫啉对有机酸和氢离子分泌的促抑作用影响PSB溶解无机磷。在防治作物虫害过程中,施用吡虫啉对土壤PSB活性、数量和功能的影响因土壤PSB的种群结构不同而异常。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S154.3

【参考文献】