解磷微生物作用機(jī)制、應(yīng)用及研究歷史
耕地土壤中磷素含量普遍不高,再加上土壤中對磷素的固定作用，導(dǎo)致磷肥利用效率較低。解磷菌具有提高土壤有效磷含量、減少磷肥使用量及促進(jìn)植物生長的作用。
解磷微生物研究歷史
Stalstrom等發(fā)現(xiàn)一些原本不溶于水的磷酸鹽和天然的磷礦石能被一些細(xì)菌所溶解吸收。Gerrestsen研究了微生物對植物吸收利用磷素的影響,研究結(jié)果表明，生長于不滅菌土壤中的植物生物量明顯比生長于滅菌土壤中的植物生物量高，增加幅度在72%～188%之間，磷總吸收量增加幅度在79%～340%之間，由此認(rèn)為是土壤微生物作用的結(jié)果。一些難溶性的含磷復(fù)合物作為土壤磷源應(yīng)用，從土壤中篩選出細(xì)菌50株，其中36株在平板上形成了溶磷圈。1935年，前蘇聯(lián)學(xué)者蒙金娜從土壤中分離到1株巨大芽胞桿菌(Bacteriamegatherium)，其具有分解核酸和卵磷脂等作用。自20世紀(jì)50年代開始，國內(nèi)開始解磷菌的相關(guān)研究及應(yīng)用,先后從東北黑土和灰化土中篩選出具有解磷能力較強(qiáng)的芽胞桿菌、極毛桿菌等；80年代開始進(jìn)行解磷菌解磷作用機(jī)理研究,并對解磷機(jī)制進(jìn)行了探討；90年代以后，陸續(xù)從多個菌株中克隆出一些相關(guān)基因；到目前為止，對于解磷菌的作用機(jī)制研究仍在進(jìn)行中。
解磷微生物作用機(jī)制
解磷菌解磷功能的強(qiáng)弱除了與自身基因相關(guān)外，還與外界條件相關(guān)。解磷菌在生長過程中向外分泌各種小分子酸類物質(zhì)、質(zhì)子、多糖、酶等分解難溶性磷，而解磷菌向外分泌這些物質(zhì)的多少，受解磷菌與環(huán)境條件互作的影響，如溫度、土壤含水量、不同的碳、氮、磷源等營養(yǎng)供給等，環(huán)境條件在影響解磷菌分泌物的同時，也受解磷菌分泌物的影響而有所改變。不同解磷菌的解磷機(jī)制不同，有些菌通過其中的一種機(jī)制，有些菌通過多種機(jī)制導(dǎo)致含磷礦物的溶解。
磷酸酶的作用
解磷菌通過分泌磷酸酶分解有機(jī)磷酸酯，磷酸酶還能礦化有機(jī)磷酸鹽，使其成為植物可吸收利用的可溶性磷。研究發(fā)現(xiàn)，解磷菌溶磷過程是通過有機(jī)酸和磷酸酶的協(xié)同作用完成的，其中巨大芽胞桿菌和青霉菌發(fā)酵過程中能夠產(chǎn)生分解植酸鈣的酶，增加發(fā)酵液中有效磷含量。篩選出的具有分解無機(jī)磷和有機(jī)磷功能的解磷菌，其主要解磷機(jī)制是菌體代謝產(chǎn)生磷酸酶的作用。
其他作用
現(xiàn)有研究結(jié)果表明，磷酸鹽的降解是多種降解機(jī)制的綜合作用，解磷菌在以難溶性磷酸鹽為唯一磷源的培養(yǎng)基上生長繁殖時，其呼吸和代謝因土壤或介質(zhì)條件的差異而表現(xiàn)出不同解磷機(jī)制。有研究發(fā)現(xiàn)，解磷菌通過解磷作用所釋放的磷很少，主要作用是其分泌的生長調(diào)節(jié)物質(zhì)促進(jìn)了作物生長的結(jié)果，如根毛數(shù)量和長度、須根數(shù)量、表面積、生物量比以及比根長等，或者是菌株具有解磷和促進(jìn)生長的雙重效果；解磷菌的使用顯著提高了根際微生物數(shù)量、種類，增加了土壤微生物多樣性，改善了土壤微生態(tài)條件，由此增加了土壤中有效磷含量。有些解磷菌在降解動植物殘?bào)w過程中，形成腐殖酸類物質(zhì)，該類物質(zhì)能與難溶性磷酸鹽中的鈣、鐵、鎂等螯合，從而釋放出磷酸根。
解磷菌的研究及應(yīng)用存在問題
①目前篩選解磷菌使用的植物種類還很少，多數(shù)具有解磷功能的菌種還沒有篩選出來；
②解磷菌培養(yǎng)工藝還不夠完善，每一個菌種都有其獨(dú)特的生產(chǎn)工藝，如何發(fā)揮其最佳使用效果的生產(chǎn)工藝有待研究；
③解磷菌單獨(dú)使用效果有限，與其他有益菌復(fù)合使用可能發(fā)揮其效應(yīng)；
④解磷菌轉(zhuǎn)代次數(shù)越多、保藏時間越長，其解磷效果會降低，如何穩(wěn)定解磷功效有待研究；
⑤提高解磷菌使用效果的關(guān)鍵是解除土壤抑菌效應(yīng)，目前對提高解磷菌在土壤中定殖能力研究很少。
隨著解磷菌研究的深入，解磷菌部分替代磷肥將成為現(xiàn)實(shí)，在提高磷肥利用率及作物產(chǎn)量的同時，改善土壤環(huán)境、減少磷素對土壤及河流污染，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加可持續(xù)發(fā)展。
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