湿地根际微生物对磷的转化释放及植物吸收的影响

发布时间：2020-04-30 03:16

【摘要】：湿地植物对磷有很强的富集作用,可以有效地去除环境中的磷。环境中大部分形态的磷不能被植物直接吸收,需经过分解转化,尤其是微生物的转化释放作用,成为有效磷,才能被植物吸收。因此,了解湿地根际微生物在此过程中对磷的转化释放及植物吸收的影响,是一项非常重要的基础性研究工作,可为进一步阐明湿地磷循环机制、强化湿地植物对磷素的吸收及水生态系统中磷污染的控制,提供研究基础和依据。本文以天印湖(南京,中国)湿地植物及其根际微生物作为研究对象,通过高通量测序法分析了典型湿地植物菖蒲的根际微生物的多样性组成;通过去除与保留根际微生物的植物对比实验,研究了根际微生物群落作为一个整体对水中磷的转化及植物吸收磷的影响机制;用细菌通用培养基从菖蒲、鸢尾和芦苇根际提取和纯化了根际微生物,并进一步对提取菌株的解磷释磷能力进行了测试,筛选出高效解磷菌,通过测定水中磷含量、植物生长及体内磷含量变化,研究了多种高效解磷菌的强化除磷的效果,主要创新研究结果如下:高通量测序结果表明,天印湖湿地植物菖蒲的根际微生物中,细菌的种类最多,其次是真核生物,种类数最少的是古菌。细菌中最多的是Acidobacteria(酸杆菌门)和Proteobacteria(变形菌门)分别占34.94%和34.19%,真核生物中以真菌为主,其中数量最多的是Sordariomycetes(粪壳菌),占真核生物的37.06%,古菌中一种Candidatus Nitrosoarchaeum的氨氧化古菌含量最高,占48.07%,它们的数量优势明显。湿地根际微生物群落作为一个整体,可促进植物吸收磷,培养后有根际微生物的植物的根、茎、叶中磷含量的增量都高于被去除了根际微生物的植株。对水中有效磷、难溶无机磷、有机磷都有转化释放及促进植物吸收的作用,可以较好地促进水中总磷的去除。在对根际微生物的解磷释磷能力测定和解磷菌的筛选中发现,无机磷的溶解和释放速率远高于有机磷,且同一菌株对无机难溶磷和有机磷的释放效果不同,表明对有机磷和无机磷的溶解和释放的影响因素不同。在磷酸三钙培养基中,短期解磷速率96小时最高达0.53 mg·L~(-1)·h~(-1),三株高效解磷菌10天解磷速率分别达到0.38 mg·L~(-1)·h~(-1)、0.50 mg·L~(-1)·h~(-1)和0.52 mg·L~(-1)·h~(-1)。不同菌种在不同培养基中释放溶解态磷量是不同的。在有机磷培养基中,短期解磷速率96小时最高为0.029 mg·L~(-1)·h~(-1),10天解磷速率最高为0.0078 mg·L~(-1)·h~(-1)。在磷酸三钙培养基中10天后释放溶解态磷量最高达到125.88 mg·L~(-1)。在有机磷培养基中10天后释放溶解态磷量最高达到1.88 mg·L~(-1)。经鉴定在磷酸三钙培养基中从菖蒲根际筛选出的短期解磷速率较快的是Pseudomonas sp.;从芦苇根际筛出的释放溶解态磷含量最高的是Pseudomonas knackmussii。不同解磷菌对水中磷的含量以及湿地植物吸收磷的影响效果存在差异。解磷能力强的解磷菌对水中磷的去除及植物吸收磷的促进作用最为明显。植物吸收磷主要体现在叶的生长和磷含量的增加。解磷菌投加量越大,水中总磷去除率越高,植物各部分磷含量增加越明显。培养过程中,pH变化较小,在6.7~7.1之间。本研究为利用高效解磷菌强化植物对磷的吸收,提高湿地对磷的去除效果提供了重要基础数据和基本结论。
【图文】：

根际微生物,迁移转化,植物,土壤

有机酸和酶，帮助水解或分解那些含磷化合物磷。因此，，土壤提供微生物和植物所需的磷营养元素，然而需要微生物在其中，帮助植物更好的吸取磷营养元素，植物死亡后大部分磷元素随残体返回到土壤。如图1-1所示，在这个系统中，土壤是磷的源和汇，植物是磷的“消费者”，而微生物是植物吸收磷“催化剂”，三者关系密不可分。图1-1 磷在土壤—植物—根际微生物系统中的迁移转化

路线图,根际微生物,研究技术,群落

东南大学博士学位论文对磷吸收的影响研究技术路线植物菖蒲，对其根际进行无菌处理，再将其在含磷培养液中培养未做无菌处理的菖蒲，分别测定水中磷含量的变化和植对比法研究根际微生物群落对磷的转化及植物吸收的影响。1-3 所示。湿地植物及根际
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X52;X17

【参考文献】