文 献 综 述

1.1 研究背景

磷是细胞内磷酸腺苷、磷酯 、核酸及含磷辅酶的重要组成成分，对农作物的生长发育、产量构成及品质提高有重要作用[1]。我国74%的耕地土壤缺磷，其含量低于5 mg/kg的耕地占总耕地面积的56.17%，5~10 mg/kg的占30.55%[2]，高于10 mg/kg 的仅为13.97%。由于土壤供磷数量有限，植物对土壤中的大部分有机磷和无机磷却不能直接吸收利用，磷又是作物生长所需的大量元素，因此，磷是作物生长的限制因子。从1950年开始，我国大部分地区开始向土壤中施入化学磷肥，但磷肥利用率很低，磷肥的当季利用率一般只有10%~20%，施入的磷肥大部分被土壤中的钙、铁、铝等固定，不能被植物吸收利用。长期大量地使用化肥会明显造成土壤板结、土壤保水力下降、草地退化等不良后果。化学磷肥是由磷矿石生产的，而作为不可再生矿产资源的磷矿石也会枯竭，因此，将土壤中固定的磷肥重新利用是节省磷肥资源的重要途径[3-4]。随着磷矿资源匮乏与作物需磷量增加矛盾的日益尖锐，以及农资成本逐渐增加与环境恶化等问题日益突出，大力研究解磷微生物及开发利用相关菌肥已成为学者和专家的当务之急[5]。解磷微生物产生的植酸酶、核酸酶和磷酸酶等加速了植酸、核酸、磷脂等含磷有机化合物的分解，其分泌的有机酸可与无机磷进行螯合，使难溶磷转化成为有效磷，可以促进磷素释放，改善植物磷素营养。因此，将解磷微生物作为生物肥料，具有生产成本低、应用效果好、不污染环境等优点，施用后不仅能使农作物增产，而且可改善土壤结构，提高土壤有机质含量，提高土壤中磷的利用效率，节肥增产，并对改良盐碱地以及对培育和充分发挥土壤生态肥力具有重要意义[6]。

1.2 解磷微生物的种类

土壤中能解磷的微生物种类繁多，有解磷细菌、解磷真菌和解磷放线菌等[7]。解磷细菌主要有芽孢杆菌属(Bacillus)、假单孢菌属(Pseudolnonas)、土壤杆菌属(Agrobac-terium)、黄杆菌属(Fla#8212;vobacterium)、欧文氏菌属(Erwinia)、沙雷氏菌属(Serratia)、肠细菌属(Enterbacter)、微球菌属(Micrococcus)、固氮菌属(Azotobaeter。)、根瘤菌属(Bradyrhizobium)、沙门氏菌属(Salmonella)、色杆菌属(Clromobacterium)、产碱菌属(Alcaligenes)、节细菌属(Arthrobacter)和埃希氏菌属(Escheri#8212;chia)等。解磷真菌有青霉属(Penicillium)、曲霉属(Asper#8212;gillus)、根霉属(Rhizopus)、镰刀菌属(Fusarium)、小菌核菌属(Sclerotium)、A 菌根菌(Arhusclarmycorrhiza)等，还有一些解磷放线菌。也有人根据分解底物不同，将解磷微生物分为能够溶解无机磷的微生物和溶解有机磷的微生物，但这种划分并不十分精确，因为有研究表明，有些微生物如链霉菌属(Streptomy，ces)既可以溶解有机磷，又可以溶解无机磷[8]。

1.3解磷微生物的解磷机理

解磷菌的解磷机制因不同的菌株而有所不同。有机磷微生物在土壤缺磷的情况下，向外分泌植酸酶、核酸酶和磷酸酶等，水解有机磷，转化为无机磷酸盐[9]。无机磷微生物的解磷机制一般认为与微生物产生有机酸有关，这些有机酸能够降低pH值，与铁、铝、钙、镁等离子结合，从而使难溶性的磷酸盐溶解。Sperber（1957年）鉴定了解磷细菌可产生乳酸、羟基乙酸、延胡索酸和琥珀酸等有机酸。Louw和Webly（1959年）则认为微生物产生的乳酸和α-酮基葡萄糖酸是溶解磷酸盐的有效溶剂。林启美等也发现细菌可以产生多种有机酸，且不同菌株之间差别很大[10]。赵小蓉等的研究表明，微生物的解磷量与培养液中pH存在一定的相关性（r=-0.732）[11]，但同时也发现培养介质pH值的下降，并不是解磷的必要条件，表明不同的有机酸对铁、铝、钙、镁等离子的螯合能力有差异。Rajan（1981年）等报道将磷矿粉、硫颗粒和一种硫氧化细菌混用，通过硫氧化细菌的作用使硫颗粒氧化成硫酸，溶解磷矿粉。

1.4解磷微生物的应用

最早将解磷微生物应用于生产的是前苏联科学家蒙基娜，在1935年从土壤中分离到一种解磷巨大芽孢杆菌，分解核酸和磷脂的能力特别强，将其接种于土壤，能将土壤中的有效磷提高15％以上。2000年Gulden和Vessey在3种磷水平下接种菌株Penicillium bilaii，对在生长袋中生长的豌豆研究表明，接种处理增加根毛量22％，增加根毛长度33％。2001年Vessey和Heisinger在加拿大的两个地区用菌株P.bilaii接种豌豆，对其根形态、根长等参数的研究也表明该菌株P.bilaii具有强大的解磷能力，该菌制成的菌剂已在加拿大商品化生产。印度、加拿大、巴基斯坦、古巴的科学家也得到类似的研究结果，解磷菌能使小麦和水稻种子产量和秸秆产量均有所提高，能使洋葱、西红柿、香蕉、马铃薯、柑橘、咖啡等栽培作物增产。2013年Asea和Kucey的研究表明，将真菌接种于小麦土壤后，小麦干重增加1.7倍。AFZAL研究了在不用的生态系统中解磷菌对植物根系的影响。在国外一些解磷能力强的菌株已被制成生物菌肥，进行推广应用。

我国解磷微生物的研究和应用比国外要晚，1955年陈廷伟等从北京小麦根际土壤中分离出一种具有较强的溶解磷酸三钙的能力的产酸性无孢子杆菌，并将其接种玉米及谷子沙培试验表明，玉米干物重比对照增加了32％~45％，谷子干物重比对照增加了5l％。冯瑞章，龙瑞军等将解磷菌制成菌剂，进行燕麦生物量及植株氮、磷含量的影响的研究，结果表明，10种菌剂在单独接种菌剂(S)和菌剂 半量磷肥(SHP)处理下均能显著提高燕麦地上生物量；10种菌剂单独接种亦均能使燕麦地下生物量显著高于对照。尹瑞龄在南京郊区和徐州地区进行解磷菌解磷能力的实验结果表明，解磷菌能将难溶性磷转化为水溶性磷，并且细菌生命活动的代谢产物对植物种子发芽、幼苗生长和根系发育等有一定刺激作用。刘荣昌等把分离到的欧文(Erwinia)氏菌属的解磷细菌制成菌剂施人土壤，利用该菌生长繁殖过程中产生的代谢酸分解土壤中的难溶性磷，经该菌接种的小麦增产率达10．4％，绿豆增产率达23.8％[12]。刘丽丽、王延秋、郜春花等的研究表明，解磷微生物可使小麦、燕麦、水稻、玉米、花生、甘蓝、青菜等增产，使水果增甜，能够促进作物对肥料和土壤磷素的吸收。2012年张丽莉，翟文斌等研究昆明西山地区紫茎泽兰根际土壤中解磷、解钾、固氮菌的培养特征，分析紫茎泽兰根际解磷、解钾、固氮菌有无特异性,以探索通过降低紫茎泽兰对生境资源利用的有效性进行防除的途径[13]。2013年赵越，赵霞等研究耐高温解无机磷菌的解磷特性及生长动态研究，选取从添加磷矿粉的高温堆肥样品中筛选、驯化出的4株耐高温解无机磷菌(P1、P2、P3和P4)为研究对象，以溶磷量、介质pH和菌体生长量为主要因素，研究解磷菌解磷能力。刘聪，林维等采用平板溶磷圈法对典型黑土区4种林地（美青杨林、水曲柳林、落叶松林和樟子松林）土壤的磷细菌进行了分离和筛选，并测定了其解磷能力。