硅酸鹽細菌解鉀作用研究進展

任麗麗，李玉璽，陳 陽

(1.濱州學(xué)院 生命科學(xué)系，山東 濱州 256603；2.山東省黃河三角洲野生植物資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，山東 濱州 256603)

·科海泛舟·

硅酸鹽細菌解鉀作用研究進展

任麗麗1，2，李玉璽1，2，陳 陽1

(1.濱州學(xué)院 生命科學(xué)系，山東 濱州 256603；2.山東省黃河三角洲野生植物資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，山東 濱州 256603)

中國的土壤存在既富含鉀又缺鉀的現(xiàn)象,鉀肥大量依賴于進口。硅酸鹽細菌能分解土壤中的云母、長石等硅酸鹽礦物，釋放出鉀、磷等元素，將難溶性鉀轉(zhuǎn)化為可被植物直接利用的可溶性鉀，促進植物吸收和生長，此外，還能促進植物根部有益微生物繁殖，增強作物抗病能力。文中從硅酸鹽細菌解鉀效果及最適條件研究、解鉀作用機理研究和問題與展望三個方面進行綜述，提出進一步研究和應(yīng)用的方向。

硅酸鹽細菌；解鉀機理；最適條件；前景展望

鉀是植物生長所必需的三大營養(yǎng)元素之一。鉀能激活植物體內(nèi)多種酶的活性，促進植物光合作用，維持細胞膨壓，增強植物抗逆性。

1 硅酸鹽細菌解鉀效果及最適條件研究

2 硅酸鹽細菌解鉀機理研究進展

關(guān)于硅酸鹽細菌解鉀機理的研究，國內(nèi)外學(xué)者存在著不同的看法，主要包括酸解、酶解、胞外多糖、莢膜吸收等觀點。

硅酸鹽細菌可以合成葡萄糖、蔗糖、麥芽糖等多種糖類物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，硅酸鹽細菌發(fā)酵產(chǎn)生的多糖官能團-COOH 能有效絡(luò)合金屬離子，從而釋放鉀離子。而一些研究表明，硅酸鹽細菌對礦物結(jié)構(gòu)的破壞作用與其胞外多糖的形成和低分子量的酸性代謝產(chǎn)物有關(guān)。亞歷山大羅夫研究認為,酸的產(chǎn)生是硅酸鹽細菌解鉀的主要機制。王康林等也認為，硅酸鹽細菌能夠使礦物中難溶性鉀的溶解主要是由于酸的產(chǎn)生。席琳喬等的實驗也證明，在各種硅酸鹽細菌的發(fā)酵液中均可檢測到草酸、乙酸、酒石酸和檸檬酸。這些鄰位帶羥基和羧基的小分子有機酸很容易與礦物結(jié)構(gòu)中的金屬離子形成復(fù)合體，從而加速礦物的分解，促使鉀離子的釋放。而Vessey J K等的研究表明，硅酸鹽細菌之所以可以解鉀不是由于產(chǎn)酸，而是由于某些酶破壞了礦物晶格結(jié)構(gòu)，或者是因為表面的物理化學(xué)交換作用使鉀被釋放出來。陳華癸研究表明，硅酸鹽細菌解鉀是出于該菌產(chǎn)生特殊的酶,或是表面的物理化學(xué)接觸交換作用所引起。Podogorskii等認為，硅酸鹽細菌對巖石的分解與其代謝產(chǎn)物有關(guān)。盛下放等對一株硅酸鹽細菌的研究表明，其解鉀作用主要是通過該菌產(chǎn)生的有機酸的酸溶以及有機酸、氨基酸和莢膜多糖的絡(luò)合作用共同實現(xiàn)的。連賓等認為，硅酸鹽細菌對鉀長石的解鉀作用包括以下幾個過程：首先，硅酸鹽細菌通過胞外多糖與鉀長石形成細菌-礦物復(fù)合體；然后，對礦物質(zhì)顆粒表面產(chǎn)生溶蝕作用，隨著溶蝕作用的進行，礦物顆粒晶格發(fā)生變形或溶解，促進鉀離子的釋放，而細菌對鉀離子的主動吸收促進鉀離子進一步釋放。因而，硅酸鹽細菌對礦物質(zhì)的解鉀作用是多種因素綜合作用的結(jié)果。

3 問題與展望

隨著社會的發(fā)展，人們對于綠色食品的需求量日益增加。硅酸鹽細菌不僅可以解磷解鉀固氮，增強土壤肥力，抵抗有害病菌，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，而且對環(huán)境和人體無害，沒有二次污染。雖然，硅酸鹽細菌具有以上優(yōu)點，但仍有一些缺陷，比如解鉀溶磷作用機理未明確、解鉀溶磷能力弱、作用周期長、穩(wěn)定性弱等。因而，篩選改造穩(wěn)定高效菌株、明確其解鉀作用機理仍然是硅酸鹽細菌研究的重要課題。在此基礎(chǔ)上，如何制作高效穩(wěn)定的硅酸鹽生物肥料仍然是農(nóng)業(yè)生物發(fā)展的一個研究重點。另外，在以往的研究中，均為不同硅酸鹽細菌菌株對或玉米、或蘋果、或棉花等不同作物有促生作用，菌株是否對作物存在選擇性？不同硅酸鹽細菌菌株解鉀機理是否不同？仍需進一步的研究。

4 結(jié)束語

綜上所述，硅酸鹽細菌對農(nóng)作物的增產(chǎn)和提高抗病能力有一定的作用，但是其解鉀機理、防病機制、定植能力和發(fā)酵能力等仍需要進一步的研究和明確。

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Research Progress on Silicate Bacteria Potassium Releasing

REN Lili1,2，LI Yuxi1,2，CHEN Yang1

(1. Faculty of Life Science, Binzhou University, Binzhou 256603, China; 2. Shandong Provincial Engineering and Technology Research Center for Wild Plant Resources Development and Application of Yellow River Delta, Binzhou 256603, China)

Potassium fertilizer relies on import in China which has “rich” and “poor” potassium soil. Silicate bacteria can release potassium and phosphorus to the plants by decomposing Mica, feldspar and other silicate minerals in the soil, so plants can grow better by absorbing potassium, more useful bacteria and higher disease resistance. This paper reviews the potassium releasing effect by silicate bacteria and the optimal culturing conditions of the silicate bacteria, the potassium releasing mechanisms and the silicate bacteria application prospect to direct the future studying.

silicate bacteria; potassium releasing mechanisms; optimal culturing conditions; prospect

2014-03-07；修改日期: 2014-03-28

服務(wù)濱州科學(xué)發(fā)展行動計劃基金資助項目(BZXYFB20120601)。

任麗麗(1980-)，女，碩士，講師，研究方向：生物肥料。

O341

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.02.069