速效磷对根际促生溶磷菌和解钾菌溶镉作用的影响及机制

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1、暨南大学硕士学位论文题名(中英对照):速效磷对根际促生溶磷菌和解钾菌溶镉作用的影响及机制Effectandmechanismsofavailablephosphorusoncadmiumsolubilizationofrhizospheregrowth-promotingphosphorus-solubilizingbacteriaandsilicatebacteria作者姓名：周婷指导教师姓名：王立立及学位、职称：博士、副教授学科、专业名称：工学、环境工程论文提交日期：2018年6月29日论文答辩日期：2018年6月2日答辩委员

2、会主席：论文评阅人：学位授予单位和日期：暨南大学硕士学位论文摘要珠三角地区分布着众多工业聚集区和滩涂围垦农田，该地区农田土壤受多种重金属的复合污染，其中以镉污染最为严重。含镉磷肥的长期不合理施用加剧了土壤重金属镉污染的负荷。具有溶镉功能的根际促生溶磷菌和解钾菌，在促进植物生长、减少磷肥和钾肥施用及提高土壤镉污染植物修复效率有良好的应用前景。本文以具有良好溶镉性能的溶磷菌大肠埃希氏菌（Escherichiacoli）和解钾菌根瘤菌（Rhizobiumsp.）为材料，分别研究了不同培养条件下两株根际促生菌的有机酸分泌特征，探讨了有效态

3、磷对溶磷菌和解钾菌溶镉作用的影响及机制，并通过盆栽实验初步探讨了接种大肠埃希氏菌和根瘤菌对超富集植物龙葵修复缺磷土壤镉污染效果的影响。为长期施加磷肥镉污染农田土壤的强化微生物-植物修复提供参考，为开发相应的具有土壤镉污染修复功能的养分调控根际促生菌剂奠定基础。研究结果如下：（1）在不同培养条件下，大肠埃希氏菌和根瘤菌的胞外分泌物组成成分有较大差异，微生物分泌物受菌种及培养条件的影响。相较于无机磷培养基，两株菌在硅酸盐培养条件下均分泌较多胞外多糖；大肠埃希氏菌泌酸能力强于根瘤菌，根瘤菌泌糖能力强于大肠埃希氏菌。在无机磷培养条件下，大

4、肠埃希氏菌培养液中鉴定出21种有机酸，根瘤菌培养液中鉴定出11种有机酸。其中大肠埃希氏菌培养基中丙酸和琥珀酸的含量分别比根瘤菌高9.23和2.46倍；根瘤菌培养基中乳酸和棕榈酸的含量分别比大肠埃希氏菌高3.29和7.19倍。在硅酸盐培养条件下，根瘤菌培养液中鉴定出15种有机酸、大肠埃希氏菌培养液中鉴定出21种有机酸。其中大肠埃希氏菌培养基中丁酸和D-葡萄糖酸含量比根瘤菌分别高60.66、和5.85倍。两株菌在溶磷和解钾的培养条件下均能分泌与溶镉相关的关键有机酸。（2）速效磷对大肠埃希氏菌和根瘤菌溶镉作用及胞外分泌物组成的影响结果表

5、明，速效磷可显著促进两株菌的生长及有机酸的分泌，进而降低培养基的pH值，并有效促进根瘤菌和大肠埃希氏菌的溶镉作用；添加5mg/L-1速效磷大肠埃希氏菌和根瘤菌的溶镉量比不加磷的高2.19和1.27倍。随着磷浓度的增加，有机酸含量总体呈降低趋势，微生物的增殖受到促进同时更加明显受到碳源不足I暨南大学硕士学位论文的限制，微生物有机酸的分泌减少并利用胞外有机酸作为碳源。根瘤菌培养液中15种有机酸含量均呈降低趋势，只有5种有机酸含量随磷浓度呈增加趋势；大肠埃希氏菌培养液中，5种有机酸含量均呈先增加后降低趋势，17种有机酸含量均呈降低趋势，

6、只有2种有机酸呈增加趋势，大部分有机酸含量呈现降低趋势。因此碳源浓度的不足影响了微生物有机酸的分泌，限制了微生物的溶镉作用。（3）盆栽实验结果表明，接种大肠埃希氏菌和根瘤菌均能促进龙葵根的生长。根瘤菌促进植物对钾、磷、钙和镉的吸收，其中茎叶部分含量分别增加46.7%、18.84%、17.66%和43.96%；大肠埃希氏菌能促进植物对钾、磷、钙、镁和镉的累积，其中茎叶部分含量分别增加70.4%、44.65%、26.74%、42.32%和50.78%；大肠埃希氏菌促进植物吸收营养元素的作用强于根瘤菌，大肠埃希氏菌对碳酸镉和矿物的确具有

7、更好的酸溶作用。根系分泌物组成成分分析结果表明，对照处理中有机酸含量均高于加菌处理，且没有检测到糖类，表明在糖类碳源缺乏时，接种的促生菌可以利用根系分泌物分泌的有机酸作为碳源，消耗根系分泌物。关键词：镉活化；溶磷菌；解钾菌；有机酸；速效磷II暨南大学硕士学位论文AbstractThePearlRiverDeltaregionhasmanyindustrialagglomerationareasandtidalflatreclamationfarmland,whichissufferingheavymetalcombinedpoll

8、ution.Amongthem,cadimum(Cd)pollutionisthemostseriousandthelong-termunreasonableapplicationofCd-containedphosphatefertilizera