解磷菌的研究现状与展望.doc

ｓｕｎｓｈｉｎｅｓｕｎｓｈｉｎｅｓｕｎｓｈｉｎｅｓｕｎｓｈｉｎｅｓｕｎｓｈｉｎｅｓｕｎｓｈｉｎｅ解磷菌的研究现状与展望王光华1，2，赵英3，周德瑞1，杨谦11：哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150001；2：中国科学院东北地理与农业生态研究所，黑龙江哈尔滨150040；3：黑龙江省科技推广中心，黑龙江哈尔滨150001摘要：磷素是植物生长的大量必需营养元素之一，在土壤中极易被固定而使其有效性降低，因此对解磷菌的研究一直受到科学家的重视。文章对解磷菌的种类、在土壤中的存在数量和生态分布、解磷作用机理、解磷菌剂的应用效果等方面的研究现状作了综述，并论述了对解磷菌的研究意义及今后应加强的研究方向。关键词：解磷菌；生态分布；解磷机制中图分类号：S154.3；X172文献标识码：A文章编号：1672-2175（2003）01-0096-06磷是生物重要的营养元素之一。磷是原生质的重要组分，高能磷酸键是能量的载体。植物的光合作用和体内的生化过程都必须有磷参加。大气中没有磷素的气态化合物，因此土壤磷素的循环与碳、氮、硫等元素的循环不一样，没有大气阶段。它是一种典型的沉积循环，主要在土壤、植物和微生物之间进行[1]。在未受干扰的生态系统中，磷素循环是封闭型的，进入植物体内的磷，大多来自植物残体中的磷的再循环，后者是在微生物作用下进行。在农业生态系统中，由于农产品被取走，以及由于地表径流和侵蚀的影响而使磷遭损失，因而磷素循环是开放型的。土壤中的磷素是以无机和有机化合物这两种状态存在。土壤中无机磷的含量约占全磷量的1/2~1/3。土壤中无机磷的形态主要有原生矿物和次生矿物二种类型。原生矿物主要有磷灰石，其主要成分为钙氟磷灰石和氟氧磷灰石。次生矿物主要指化合态即沉淀态的磷酸盐，它可分为闭蓄态和非闭蓄态二种类型。闭蓄态磷指磷酸铁和磷酸铝被氧化铁胶膜所包蔽，其活性低，供磷能力弱。非闭蓄态磷酸盐包括磷酸铁、磷酸铝、磷酸三钙三种形态。这三种形态的磷在一定条件下可以释放出来，供植物利用。土壤中有机磷约占全磷量的1/2~1/3，其中50%是磷酸肌醇（2%~50%）、磷脂（1%）、核酸（3%）和少量磷蛋白、磷酸糖。另外50%的一类在化学形态和性质上还不清楚[2]。土壤中的有机磷不能被植物直接吸收，它们必须在微生物的作用下转变成可利用的无机态形式才能被利用。土壤中能被植物吸收利用的有效态无机磷很低，一般只占全磷量的2%~3%。土壤中的有效磷和土壤中的全磷量往往并不相关，这就是说土壤全磷含量高时并不意味着磷素供应充足，而土壤全磷低时，则意味着土壤供磷不足。这是因为易溶性的磷肥施入土壤后，部分可被植物吸收利用，而另一部分与土壤组分发生反应后移出土壤液相，成为植物难利用的形态，这个过程称为磷的固定。磷的固定分为吸附和沉淀两大类。现代的研究者又将磷固定机制细化为物理吸附（physicalabsorption）、化学吸附（chemicalabsorption）、阴离子交换（anionexchange）、表面沉淀（surfaceprecipitation）和独立固相沉淀（separatesolidphaseprecipitation）等形态[3]。土壤磷固定现象的存在，表明尽管土壤中磷全量很高，但可提供给植物生长发育的有效磷含量可能很低。土壤磷素循环是以微生物活动为中心的。微生物的活动对土壤磷的转化和有效性影响很大。国内外大量的研究证明土壤中存在许多微生物，能够将植物难以吸收利用的磷转化为可吸收利用的形态，具有这种能力的微生物叫做解磷菌或溶磷菌（phosphate-solubilizingmicroorganisms）。1解磷菌的种类人们在20世纪初开始注意到微生物与土壤磷之间的关系。Sackett（1908）[4]发现一些难溶性的复合物施入土壤中，可以被作为磷源而应用，他们从土壤中筛选出50株细菌，其中36株在平板上形成了肉眼可见的溶磷圈。1948年Gerretsen发现植物施入不溶性的磷肥，经接种土壤微生物后，促进了植株的生长，增加磷的吸收。他分离出了这些微生物，发现这些微生物可帮助磷矿粉的溶解[5]。从此，许多科学家致力于解磷菌的研究，相继报道了许多微生物具有解磷作用。具有解磷作用的微生物种类很多，也比较复杂。有人根据解磷菌分解底物的不同将它们划分为能够溶解有机磷的有机磷微生物和能够溶解无机磷的无机磷微生物，实际上很难将它们区分开来。目前报道具有解磷作用的微生物解磷细菌类有芽孢杆菌（Bacillus）、假单胞杆菌（Pseudomonas）、欧文氏菌（Erwinia）、土壤杆菌（Agrobacterium）、沙雷氏菌（Serratia）、黄杆菌（Flavobacterium）、肠细菌（Enterbacter）、微球菌（Micrococcus）、固氮菌（Azotobacter