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解磷菌K3的溶磷特性及其在不同土壤中定殖研究

作　者: 虞伟斌
导　师: 徐阳春
学　校: 南京农业大学
专　业: 植物营养学
关键词: 解磷细菌 溶磷特性 小麦 玉米 定殖
分类号: S144.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


解磷微生物是一类广泛存在土壤中并参与土壤磷素循环的重要微生物类群,它们可以将难溶性无机磷转化为可溶性磷,提高土壤磷素水平,为植物生长提供磷素。本文以对磷酸三钙具有高效溶解作用,且对玉米苗期有促生效果的假单胞菌K3和经GFP标记的GFPK3为供试菌株,采用NBRIP液体培养基研究了解磷菌K3的解磷机制及碳源、氮源、磷源和缓冲容量等不同因素对其溶磷量的影响。在此基础上,对解磷菌GFPK3在不同类型土壤中植株根际的定殖研究,比较了不同有机物料对解磷菌GFPK3定殖的影响,分析了标记菌株在玉米和小麦植株根际土壤中的数量、分布和消长动态,解磷细菌与作物生长发育及植株体内磷素吸收之间的相互关系。主要结果如下：1.解磷菌K3在NBRIP液体培养基摇瓶培养7d后,培养液中水溶性磷从6.54μg/mL增加至655.23μg/mL, pH从7.00降至3.99。高效液相色谱测定发现,K3菌液中的主要代谢产物是苹果酸、乳酸和草酸,浓度分别为47.39 mmol/L、25.67 mmol/L和1.89 mmol/L。人工模拟K3菌株产生的有机酸及调节培养基不同pH值对磷酸三钙溶解度影响的试验表明,有机酸的酸溶和螯合作用是解磷细菌K3解磷的主要机理,而调节培养基pH对溶磷的作用有限。2.采用NBRIP液体培养基研究了不同碳源、氮源及C/N比对解磷菌K3溶解磷酸三钙的影响。结果发现,解磷菌K3在以葡萄糖为唯一碳源时表现出最强的解磷效果,溶磷量达653.24μg/mL,以可溶性淀粉为碳源的效果最差,溶磷量仅为4.83μg/mL。NH4+-N为解磷菌K3的最佳氮源,以NO3--N为氮源时,解磷菌K3几乎不表现出溶磷能力。解磷菌K3溶磷量随着培养基中C/N的减小而增加,最佳C/N比为8：1。试验发现,添加可溶性磷抑制了解磷菌K3的溶磷能力。解磷菌K3对畜禽粪便中常见的重金属如Zn, Pb和Cr具有较高的抗性,而对Cu比较敏感,当Cu的有效浓度达到100mg/L时完全抑制了解磷菌K3的生长。3.盆栽试验结果表明,施用解磷菌GFPK3促进了小麦的生长,小麦产量、株高和干物重分别比纯有机肥对照增加了14.75%、19.37%和2.8%。解磷菌GFPK3数量随着小麦的生育进程呈现缓慢减少的趋势,播种至苗期,解磷菌数量降低较快,从107CFU/g土降到105 CFU/g土左右,最终在103 CFU/g土左右达到稳定。DGGE图谱及群落相似性指数分析显示,M+GFPK3及M+1/3P+GFPK3处理与对照间微生物多样性差异较大,说明施入解磷细菌肥料对土壤微生物群落结构有影响。4.盆栽试验结果表明,解磷菌GFPK3在三种土壤中的定殖数量为沙土>两合土>淤土。淤土中解磷菌的数量从施入到第42d始终处于迅速下降过程,42d之后维持在104CFU/g土达到平稳。而沙土和两合土中解磷菌数量在1至28d内始终保持在105CFU/g土左右,之后降至104CFU/g土维持平稳。与单施有机肥处理相比,有机肥加解磷菌K3处理能够提高土壤中有效磷含量,显著提高玉米干物重和磷素积累量。5.不同有机肥料对解磷菌GFPK3在土壤中的定殖研究发现,氨基酸有机肥处理的GFPK3数量始终比其它四个处理多一个数量级,该处理从播种后第7d至56d,玉米根际土中GFPK3数量在106 CFU/g土至105 CFU/g土。根系扫描结果显示解磷菌K3增加了玉米的总根长和表面积,提高根系养分吸收,促进植物生长。

全文目录


摘要  9-11ABSTRACT  11-14第一章 文献综述  14-30  1.0 前言  14  1.1 土壤中的磷  14-17    1.1.1 土壤中磷的形态和含量  14-15    1.1.2 土壤中磷的生物有效性  15-16    1.1.3 溶磷微生物在磷素循环中的作用  16-17  1.2 解磷微生物  17-21    1.2.1 解磷微生物的解磷机理  17-19      1.2.1.1 无机磷解磷机理  17-18      1.2.1.2 有机磷降解机理  18-19    1.2.2 解磷菌在土壤和植株根际分布  19-20    1.2.3 影响解磷菌溶磷效果的因素  20-21  1.3 研究的目的、意义及研究内容  21-23    1.3.1 研究的目的和意义  21-22    1.3.2 本研究的主要内容  22-23  1.4 技术路线  23-24  参考文献  24-30第二章 解磷菌K_3解磷机理研究  30-38  2.0 引言  30  2.1 材料与方法  30-32    2.1.1 供试菌株  30    2.1.2 培养基  30    2.1.3 种子液制备  30-31    2.1.4 菌株培养及测定  31-32      2.1.4.1 摇瓶培养  31      2.1.4.2 水溶性磷、pH、菌体生长量  31      2.1.4.3 菌液有机酸测定  31      2.1.4.4 有机酸对磷酸三钙溶解作用  31      2.1.4.5 不同pH对培养基中磷酸钙溶解度影响  31-32    2.1.5 数据处理  32  2.2 结果与分析  32-35    2.2.1 解磷菌K_3发酵液中有机酸种类和含量  32    2.2.2 解磷菌K_3发酵液中水溶性磷、pH、菌体生长量和有机酸动态变化  32-34    2.2.3 有机酸种类和浓度对磷酸三钙溶解效果的影响  34    2.2.4 不同pH培养基中磷酸三钙的溶解度  34-35  2.3 讨论  35-36  参考文献  36-38第三章 影响解磷菌K_3溶磷效果因素的研究  38-48  3.0 引言  38  3.1 材料与方法  38-40    3.1.1 供试菌株  38    3.1.2 培养基  38    3.1.3 不同碳源对解磷菌K_3溶解磷酸三钙的影响  38-39    3.1.4 不同氮源对解磷菌K_3溶解磷酸三钙的影响  39    3.1.5 不同C/N对解磷菌K_3溶解磷酸三钙的影响  39    3.1.6 可溶性磷源对解磷菌K_3溶解磷酸三钙的影响  39    3.1.7 缓冲容量对解磷菌K_3溶解磷酸三钙的影响  39    3.1.8 重金属对解磷菌K_3溶解磷酸三钙的影响  39-40    3.1.9 数据处理  40  3.2 结果与分析  40-45    3.2.1 不同碳源对解磷菌K_3溶解磷酸三钙的影响  40-41    3.2.2 不同氮源对解磷菌K_3溶解磷酸三钙的影响  41    3.2.3 不同C/N对解磷菌K_3溶解磷酸三钙的影响  41    3.2.4 可溶性磷源对解磷菌K_3溶解磷酸三钙的影响  41-42    3.2.5 缓冲容量对解磷菌K_3溶解磷酸三钙的影响  42-44    3.2.6 重金属对解磷菌K_3溶解磷酸三钙的影响  44-45  3.3 讨论  45-46  参考文献  46-48第四章 解磷菌GFPK_3在小麦根际定殖及对小麦生长的影响  48-60  4.0 引言  48  4.1 材料与方法  48-50    4.1.1 供试土壤  48    4.1.2 试验设计  48-49    4.1.3 测定项目与方法  49-50      4.1.3.1 小麦株高、有效穗数和产量测定  49      4.1.3.2 植株地上部干鲜重  49      4.1.3.3 土壤中解磷细菌的存活动态  49      4.1.3.4 小麦不同生育期土壤速效磷含量及植株磷素积累量  49      4.1.3.5 解磷菌株对土壤微生物群落结构的影响(DGGE)  49-50  4.2 结果与分析  50-57    4.2.1 施用解磷菌GFPK_3对小麦产量的影响  50    4.2.2 小麦株高、有效穗数及地上部干鲜重  50-51    4.2.3 小麦地上部和籽粒磷素积累量  51-52    4.2.4 解磷菌GFPKO_3在小麦土体中数量变化  52-53    4.2.5 小麦不同生育期土壤速效磷含量变化  53-54    4.2.6 解磷菌株对土壤微生物群落结构的影响(DGGE)  54-57      4.2.6.1 收获期各处理小麦土壤微生物群落DGGE图谱分析  54-55      4.2.6.2 收获期各处理小麦土壤的微生物群落相似性分析  55-57  4.3 讨论  57-58  参考文献  58-60第五章 解磷菌GFPK_3在不同土壤中定殖研究  60-72  5.0 引言  60  5.1 材料与方法  60-62    5.1.1 供试材料  60-61    5.1.2 菌株及肥料制备  61    5.1.3 供试作物  61    5.1.4 盆栽设计  61    5.1.5 测定项目与方法  61-62      5.1.5.1 植株地上部及地下部干重  61      5.1.5.2 植株光合速率测定  61-62      5.1.5.3 植株磷含量与土壤速效磷含量测定  62      5.1.5.4 土壤中解磷菌数量测定  62    5.1.6 数据处理方法  62  5.2 结果与分析  62-68    5.2.1 不同处理对植株地上部及地下部干重影响  62-63    5.2.2 不同处理对玉米植株光合速率影响  63-64    5.2.3 不同处理对玉米植株磷素积累量的影响  64-65    5.2.4 不同处理对土壤速效磷含量影响  65-66    5.2.5 解磷菌GFPK3在土壤中的动态变化  66-68  5.3 讨论  68-69  参考文献  69-72第六章 不同有机肥料对根际土壤中解磷菌GFPK_3定殖影响  72-82  6.0 引言  72  6.1 材料与方法  72-73    6.1.1 供试材料  72    6.1.2 菌株及肥料制备  72    6.1.3 供试作物  72-73    6.1.4 盆栽设计  73    6.1.5 测定项目与方法  73      6.1.5.1 植株地上部及地下部干重  73      6.1.5.2 植株磷含量与土壤速效磷含量测定  73      6.1.5.3 不同处理玉米根系形态的测定  73      6.1.5.4 土壤中解磷菌数量测定  73    6.1.6 数据处理方法  73  6.2 结果与分析  73-78    6.2.1 不同处理对玉米地上部及地下部干物重影响  74-75    6.2.2 不同处理对玉米磷素积累量的影响  75-76    6.2.3 不同处理对土壤速效磷含量的影响  76-77    6.2.4 不同处理对玉米根系形态的影响  77-78    6.2.5 解磷菌GFPK_3在不同有机物料处理中的动态变化  78  6.3 讨论  78-79  参考文献  79-82全文结论  82-84致谢  84-86作者简介  86在读硕士期间发表的论文  86

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中图分类: > 农业科学 > 农业基础科学 > 肥料学 > 微生物肥料（细菌肥料） > 其他
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