设施土壤中解磷-反硝化复合功能细菌筛选及其活性研究
发布时间：2021-07-24 14:03
微生物技术对于解决设施农业氮磷面源污染是必要的。本研究从多年设施栽培的菜地土壤中分离筛选兼具解磷和反硝化活性的细菌菌株,对设施土壤氮磷污染生物削减的可行性进行了探索。从9个土样中共分离获得20个高效解磷细菌菌株,16S rRNA序列鉴定包括14株假单胞菌、4株芽胞杆菌、1株沙雷氏菌和1株Lelliottia菌。实验室摇瓶条件下20个解磷菌均表现出高效的解磷活性,其中10株假单胞菌菌具有显著的反硝化活性,即对硝态氮表现有效的去除效果。进一步将兼具解磷和反硝化活性的台湾假单胞菌JP2-3进行盆栽试验,发现该菌株在土壤中具有显著的解磷和硝态氮去除效应,并能促进黄瓜植株生长,表现较强的应用开发潜力。
【文章来源】：土壤通报. 2020,51(06)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
设施菜地土样中解磷细菌的种类及种群密度
根据上述结果，选择兼具解磷反硝化活性的菌株JP2-3和解磷菌JP1-1进行盆栽试验，并按菌剂施用次数不同设2个处理，分别标记为T1-1、T1-2和T2-1、T2-2。如表1所示，2个菌株均能显著增加土壤中有效磷的含量，菌株间相同处理差异不显著。菌株JP2-3施用两次解磷率可达36.24%，并显著高于施用一次的效果，表明供试解磷菌不仅能显著提高土壤中的有效磷含量，而且维持其在土壤中的种群数量是其发挥高效解磷活性的重要保障。菌株JP2-3对土壤中存在的硝态氮也有很好的去除效果，施用一次和施用两次对硝态氮的去除率分别为19.8%和34.7%，均明显高于菌株JP1-1和对照处理。菌株JP1-1对土壤中的硝态氮去除效率相对较低，结合其液体摇瓶降解试验结果，表明该菌株反硝化活性不明显，实际上对土壤中硝态氮的去除可能由于其它非反硝化活性途径导致，例如对其的营养消耗以及其促进植物生长吸收等。图3 解磷细菌对硝态氮的去除效果
本研究通过对设施菜地土壤中的解磷细菌进行原位分离以及解磷活性测试，结果除土样4#外，其它9个土样中都存在1～3种具有高效解磷活性的细菌（图1），种类主要为假单胞菌，所属种类作为解磷菌少有报道。而芽胞杆菌分离频率低，解磷活性也普遍低于假单胞菌。同时目前生物制品中荧光假单胞菌、巨大芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌等常用菌种，在本研究中均未发现。通过反硝化能力的测定，10个假单胞菌菌株能有效去除硝态氮源。通过盆栽试验，供试兼具解磷-反硝化功能的细菌菌株不仅能发挥高效的解磷活性，同时对硝态氮具有有效的降解去除效果，在土壤可以发挥协同效应；同时通过促生作用，促进植株生长，尤其能促进改善根系，可增加对氮磷养分的吸收利用，减少氮磷富集或流失。细菌在土壤中的活性，是菌体在土壤中的群体效应，且与自身菌体的活性及种群密度都密切相关，而种群密度的保持与菌剂的施用量及对土壤环境的适应性正相关。本研究分离的功能菌株是从设施土壤原位分离筛选的，对设施栽培环境适应性好。盆栽试验中，通过增加菌液的施用次数，其表现的解磷反硝化活性明显提高，对黄瓜的促生作用也越明显，也进一步验证了细菌菌体群体优势的重要性。因此解磷反硝化等功能菌株的筛选除了考虑菌体活性外，还要考虑筛选定殖适应性强的菌株，并通过加大菌剂的使用量或施用频率，才能保持其在土壤中的种群密度，保证其功能活性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]设施番茄根围土样中木霉菌多样性及功能活性分析[J]. 张广志,王加宁,吴晓青,周方园,张新建,赵晓燕,谢雪迎,周红姿. 生物技术通报. 2018(04)
[2]一株好氧反硝化细菌的分离鉴定及反硝化能力初测[J]. 战海,王广军,陈成勋. 天津农学院学报. 2017(02)
[3]解磷微生物对土壤磷资源利用影响的研究进展[J]. 滕泽栋,李敏,朱静,宋明阳. 土壤通报. 2017(01)
[4]种植年限对寿光设施大棚土壤生态环境的影响[J]. 高新昊,张英鹏,刘兆辉,江丽华,林海涛,石璟,刘苹,李彦. 生态学报. 2015(05)
[5]菜地土壤氮磷面源污染现状、机制及控制技术[J]. 黄东风,王果,李卫华,邱孝煊. 应用生态学报. 2009(04)
[6]设施蔬菜土壤积累态磷、钾养分的有效利用研究[J]. 冯伟,周晓芬,杨军芳. 华北农学报. 2008(S1)
[7]蔬菜保护地土壤磷积累与转化研究[J]. 徐晓锋,苗艳芳,郭大勇,贾兴娜. 干旱地区农业研究. 2008(01)
[8]解磷菌剂对作物生长和土壤磷素的影响[J]. 郜春花,卢朝东,张强. 水土保持学报. 2006(04)
[9]一种新的好氧反硝化菌筛选方法的建立及新菌株的发现[J]. 孔庆鑫,李君文,王新为,金敏,古长庆. 应用与环境生物学报. 2005(02)
[10]北方耕地和蔬菜保护地土壤磷素状况研究[J]. 刘建玲,张福锁,杨奋翮. 植物营养与肥料学报. 2000(02)
本文编号：3300793
【文章来源】：土壤通报. 2020,51(06)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
设施菜地土样中解磷细菌的种类及种群密度
根据上述结果，选择兼具解磷反硝化活性的菌株JP2-3和解磷菌JP1-1进行盆栽试验，并按菌剂施用次数不同设2个处理，分别标记为T1-1、T1-2和T2-1、T2-2。如表1所示，2个菌株均能显著增加土壤中有效磷的含量，菌株间相同处理差异不显著。菌株JP2-3施用两次解磷率可达36.24%，并显著高于施用一次的效果，表明供试解磷菌不仅能显著提高土壤中的有效磷含量，而且维持其在土壤中的种群数量是其发挥高效解磷活性的重要保障。菌株JP2-3对土壤中存在的硝态氮也有很好的去除效果，施用一次和施用两次对硝态氮的去除率分别为19.8%和34.7%，均明显高于菌株JP1-1和对照处理。菌株JP1-1对土壤中的硝态氮去除效率相对较低，结合其液体摇瓶降解试验结果，表明该菌株反硝化活性不明显，实际上对土壤中硝态氮的去除可能由于其它非反硝化活性途径导致，例如对其的营养消耗以及其促进植物生长吸收等。图3 解磷细菌对硝态氮的去除效果
本研究通过对设施菜地土壤中的解磷细菌进行原位分离以及解磷活性测试，结果除土样4#外，其它9个土样中都存在1～3种具有高效解磷活性的细菌（图1），种类主要为假单胞菌，所属种类作为解磷菌少有报道。而芽胞杆菌分离频率低，解磷活性也普遍低于假单胞菌。同时目前生物制品中荧光假单胞菌、巨大芽胞杆菌、枯草芽胞杆菌等常用菌种，在本研究中均未发现。通过反硝化能力的测定，10个假单胞菌菌株能有效去除硝态氮源。通过盆栽试验，供试兼具解磷-反硝化功能的细菌菌株不仅能发挥高效的解磷活性，同时对硝态氮具有有效的降解去除效果，在土壤可以发挥协同效应；同时通过促生作用，促进植株生长，尤其能促进改善根系，可增加对氮磷养分的吸收利用，减少氮磷富集或流失。细菌在土壤中的活性，是菌体在土壤中的群体效应，且与自身菌体的活性及种群密度都密切相关，而种群密度的保持与菌剂的施用量及对土壤环境的适应性正相关。本研究分离的功能菌株是从设施土壤原位分离筛选的，对设施栽培环境适应性好。盆栽试验中，通过增加菌液的施用次数，其表现的解磷反硝化活性明显提高，对黄瓜的促生作用也越明显，也进一步验证了细菌菌体群体优势的重要性。因此解磷反硝化等功能菌株的筛选除了考虑菌体活性外，还要考虑筛选定殖适应性强的菌株，并通过加大菌剂的使用量或施用频率，才能保持其在土壤中的种群密度，保证其功能活性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]设施番茄根围土样中木霉菌多样性及功能活性分析[J]. 张广志,王加宁,吴晓青,周方园,张新建,赵晓燕,谢雪迎,周红姿. 生物技术通报. 2018(04)
[2]一株好氧反硝化细菌的分离鉴定及反硝化能力初测[J]. 战海,王广军,陈成勋. 天津农学院学报. 2017(02)
[3]解磷微生物对土壤磷资源利用影响的研究进展[J]. 滕泽栋,李敏,朱静,宋明阳. 土壤通报. 2017(01)
[4]种植年限对寿光设施大棚土壤生态环境的影响[J]. 高新昊,张英鹏,刘兆辉,江丽华,林海涛,石璟,刘苹,李彦. 生态学报. 2015(05)
[5]菜地土壤氮磷面源污染现状、机制及控制技术[J]. 黄东风,王果,李卫华,邱孝煊. 应用生态学报. 2009(04)
[6]设施蔬菜土壤积累态磷、钾养分的有效利用研究[J]. 冯伟,周晓芬,杨军芳. 华北农学报. 2008(S1)
[7]蔬菜保护地土壤磷积累与转化研究[J]. 徐晓锋,苗艳芳,郭大勇,贾兴娜. 干旱地区农业研究. 2008(01)
[8]解磷菌剂对作物生长和土壤磷素的影响[J]. 郜春花,卢朝东,张强. 水土保持学报. 2006(04)
[9]一种新的好氧反硝化菌筛选方法的建立及新菌株的发现[J]. 孔庆鑫,李君文,王新为,金敏,古长庆. 应用与环境生物学报. 2005(02)
[10]北方耕地和蔬菜保护地土壤磷素状况研究[J]. 刘建玲,张福锁,杨奋翮. 植物营养与肥料学报. 2000(02)
本文编号：3300793
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