磁效應(yīng)對溶磷細(xì)菌數(shù)量的影響

李 波， 李慧君， 季玉祥， 文少白

(1.海南省環(huán)境科學(xué)研究院，海南?？?571126；2.海南醫(yī)學(xué)院，海南?？?571199)

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磁效應(yīng)對溶磷細(xì)菌數(shù)量的影響

李 波1， 李慧君2*， 季玉祥2， 文少白2

(1.海南省環(huán)境科學(xué)研究院，海南?？?571126；2.海南醫(yī)學(xué)院，海南?？?571199)

摘要[目的]探究最優(yōu)的磁效應(yīng)參數(shù)，提高磚紅壤中磷素吸收率。[方法]通過連續(xù)培養(yǎng)的方法，以未經(jīng)磁場處理的土樣作對照，測定不同磁化強(qiáng)度對磚紅壤中無機(jī)磷細(xì)菌和有機(jī)磷細(xì)菌的影響。[結(jié)果]在整個磁處理過程中，對2種溶磷細(xì)菌影響最大的是500 mT處理第3天。在整個磁處理過程中，100 mT對2種磷細(xì)菌表現(xiàn)為抑制作用，但與CK相比基本達(dá)不到顯著水平。300、500和700 mT對2種磷細(xì)菌均表現(xiàn)為促進(jìn)作用。磁處理對2種磷細(xì)菌產(chǎn)生的影響存在不同程度的滯后及衰退效果。[結(jié)論]磁處理對溶磷細(xì)菌的生長影響較大，可用于快速獲得大量的溶磷細(xì)菌。

關(guān)鍵詞磁效應(yīng)；溶磷細(xì)菌；無機(jī)磷細(xì)菌；有機(jī)磷細(xì)菌

磷是我國大多數(shù)土壤非常缺乏的作物營養(yǎng)元素之一，這主要由于土壤中可被植物直接利用的有效磷含量較低[1]。磷作為一種非可再生資源，近年來其全球使用率過高導(dǎo)致的磷資源即將枯竭的問題已被全世界關(guān)注[2]。我國即是世界上最大的磷肥生產(chǎn)國(每年生產(chǎn)全世界23%的磷肥)，也有著世界上最多的磷肥消費群體(約占全球的30%)[3]。溶磷細(xì)菌廣泛存在于土壤中，主要是土壤中的一類溶解磷酸化合物能力較強(qiáng)的細(xì)菌的總稱，包括有機(jī)磷細(xì)菌和無機(jī)磷細(xì)菌[2]。有機(jī)磷微生物在土壤缺磷的情況下，向外分泌植酸酶、核酸酶和磷酸酶等，水解有機(jī)磷，轉(zhuǎn)化為無機(jī)磷酸鹽。無機(jī)磷微生物的解磷機(jī)制一般認(rèn)為與微生物產(chǎn)生有機(jī)酸有關(guān)， 這些有機(jī)酸能夠降低pH，與鐵、鋁、鈣、鎂等離子結(jié)合，從而使難溶性的磷酸鹽溶解[4]。通過溶磷細(xì)菌的作用，可使土壤中不能被植物利用的磷化物轉(zhuǎn)變成可被利用的可溶性磷化物，其所分泌的生長素等物質(zhì)還可刺激植物生長[5]。

自1954年以來，許多國家開展了土壤磁學(xué)的研究，主要側(cè)重于土壤磁性發(fā)生機(jī)理、土壤磁化率分布、土壤磁性與土壤發(fā)生演變規(guī)律的關(guān)系等方面[6]。劉孝義等[7-8]于1978年首次將土壤磁性研究引入我國，引起了人們極大的關(guān)注。近年來，土壤磁學(xué)越來越多地應(yīng)用到大氣污染等環(huán)境科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域[9-10]。已有研究表明，磁場通過對酶活性的影響進(jìn)而改變生物的新陳代謝甚至遺傳質(zhì)量，這在動植物學(xué)領(lǐng)域已有廣泛報道，而在微生物領(lǐng)域報道較少[11]，尤其在溶磷細(xì)菌方面鮮見報道。鑒于此，筆者通過連續(xù)培養(yǎng)方法研究了不同磁化強(qiáng)度對磚紅壤中無機(jī)磷細(xì)菌和有機(jī)磷細(xì)菌的影響，以期提高磚紅壤中磷系吸收率。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1供試土壤。供試土壤樣品采自海南儋州寶島新村附近農(nóng)田(19°30′ N、109°29′ E)，土壤為花崗巖母質(zhì)發(fā)育的磚紅壤，種植作物為玉米。土層采集深度范圍為0～20 cm。采集的土壤經(jīng)風(fēng)干后，去除植物根系和石礫，過2 mm 篩備用。土壤基本理化性質(zhì)為：pH 4.88，有機(jī)碳6.07 g/kg，全氮0.58 g/kg，堿解氮86.90 mg/kg，速效磷43.94 mg/kg，速效鉀92.65 mg/kg。

1.1.2培養(yǎng)基。無機(jī)磷細(xì)菌培養(yǎng)基：葡萄糖10.00 g，硫酸氨0.50 g，氯化鈉0.30 g，氯化鉀0.30 g，硫酸鎂0.30 g，硫酸錳0.03 g，硫酸亞鐵0.03 g，磷酸鈣5.00 g，瓊脂15.00～18.00 g，蒸餾水1 L，pH 7.0～7.2。有機(jī)磷細(xì)菌培養(yǎng)基：葡萄糖10.00 g，硫酸氨0.50 g，氯化鈉0.30 g，氯化鉀0.30 g，硫酸鎂0.30 g，硫酸錳0.03 g，硫酸亞鐵0.03 g，磷酸鈣5.00 g，卵磷脂0.20 g，酵母粉0.50 g，瓊脂15.00～18.00 g，蒸餾水1 L，pH 7.0～7.2。

1.2方法

1.2.1試驗設(shè)計。采用雙因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，因素1為磁化強(qiáng)度，下設(shè)0、100、300、500和700 mT共5個水平；因素2為磁處理土壤的培養(yǎng)天數(shù)，下設(shè)1、3、7、14、21和28 d共6個水平。相同水平均3次重復(fù)。

1.2.2土樣的制備。取土樣風(fēng)干后磨細(xì)過1 mm篩，加水至田間持水量的70%(以下簡稱為濕土)，采用100、300、500和700 mT處理，磁處理時間均為10 min，以未經(jīng)磁處理的土樣為對照(CK)。采用塑料瓶為容器裝土(每瓶800 g)，用稱重法保持含水量不變，于25 ℃恒溫連續(xù)培養(yǎng)，分別于磁化后1、3、7、14、21和28 d取樣進(jìn)行測定分析。

1.2.3樣品稀釋液的制備。稱取5 g土樣，放入盛有45 mL無菌水并放有小玻璃珠的250 mL三角瓶中，在往復(fù)振蕩機(jī)上振蕩20 min，使微生物細(xì)胞分散，靜止20～30 s，即得1×10-1稀釋液，再用1 mL無菌吸管吸取1×10-1稀釋液1 mL，移入裝有9 mL無菌水的試管中，吹吸3次使菌液混合均勻，即得1×10-2稀釋液，以此類推每次更換無菌吸管，采用連續(xù)梯度稀釋法[12]，制成1×10-7～1×10-1的系列稀釋度菌液，供平板接種用。

1.2.4土壤磷細(xì)菌的計數(shù)。采用涂布法[12]將1×10-4、1×10-5稀釋度的菌液涂布于相應(yīng)的瓊脂培養(yǎng)基表面，于28～30 ℃恒溫箱中培養(yǎng)，待菌落長出后開始計數(shù)。

1.2.5統(tǒng)計與分析方法。試驗數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel 2013、SPSS 19.0、DPS 15.0等軟件進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計分析，不同培養(yǎng)時間下細(xì)菌數(shù)量的兩兩比較采用LSD法。

2結(jié)果與分析

2.1磁處理對有機(jī)磷細(xì)菌的影響磁處理1 d后各組差異不顯著，可能是存在滯后及衰退效果的原因[13]。隨著培養(yǎng)時間的延長，第3～28天分別有不同磁處理強(qiáng)度下有機(jī)磷細(xì)菌數(shù)量出現(xiàn)顯著變化，尤其第3、14天500 mT處理下有機(jī)磷細(xì)菌的增長數(shù)量與CK相比達(dá)極顯著水平，分別增加了19.66%和15.86%(表1)。

2.2磁處理對無機(jī)磷細(xì)菌的影響磁處理1 d及第21～28天各組差異不顯著，可能是由于滯后效應(yīng)的原因。第3天的500 mT和第14天的500、700 mT處理下無機(jī)磷細(xì)菌比CK顯著增加，尤其是500 mT處理第3天無機(jī)磷細(xì)菌的增長量為23.72%，達(dá)極顯著水平(表1)。

表1　磁處理對磷細(xì)菌數(shù)量的影響

注：相同時間同列數(shù)據(jù)后不同大、小字寫母表示不同處理間分別在0.01、0.05水平差異顯著。

Note：Significant difference or difference among capital letters or lowercase letters in same time column:at the level of 0.01, 0.05 among treatments.

3結(jié)論與討論

對2種溶磷細(xì)菌影響最大的是500 mT處理第3天。磁處理對溶磷細(xì)菌生長的影響較大，因此，該方法可用于快速獲得大量的溶磷細(xì)菌。在整個磁處理過程中，100 mT對2種磷細(xì)菌表現(xiàn)為抑制作用，但與CK相比基本達(dá)不到顯著水平。300、500和700 mT對2種磷細(xì)菌均表現(xiàn)為促進(jìn)作用。磁處理對2種磷細(xì)菌產(chǎn)生的影響存在不同程度的滯后及衰退效果。這與栗杰等[13]的研究結(jié)果一致。

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基金項目海南省高等學(xué)?？茖W(xué)研究項目(Hnky2016-28)；海南醫(yī)學(xué)院科研培育基金項目(HY2012-015)；海南醫(yī)學(xué)院科研培育基金項目(HY2013-13)。

作者簡介李波(1984- )，男，陜西西安人，工程師，碩士，從事環(huán)境保護(hù)研究。*通訊作者，講師，碩士，從事環(huán)境微生物學(xué)研究。

收稿日期2016-03-30

中圖分類號S 153.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)13-006-02

Effect of Magnetic Treatment on the Quantity of Dissolved Phosphorus Bacteria

LI Bo1, LI Hui-jun2*, JI Yu-xiang2et al

(1.Hainan Research Academy of Environmental Sciences, Haikou, Hainan 571126; 2.Hainan Medical University,Haikou,Hainan 571199)

Abstract[Objective] The absorption of phosphorus in latosol was improved through the research on the optimal parameters of magnetic treatment.[Method] The effect of magnetic treatment on the inorganic phosphate germ and organic phosphate germ was analyzed through the continuous culture and the soil samples without magnetic field treatment was used as CK.[Result] The greatest impact on two species of phosphate dissolving bacteria was the treatment of 500 mT for three days.In the whole process of magnetic treatment,the treatment of 100 mT had the inhibitory effect on two species of phosphorus bacteria,which did not reach the significant level compared with CK. the treatment of 300, 500 and 700 mT had the promoting effect on two species of phosphorus bacteria.There were the delaying and recession phenomena in the magnetic treatment affecting two species of phosphorus bacteria at different levels.[Conclusion] The growth of phosphorus dissolving bacteria is greatly affected by magnetic treatment.Thus, a large number of the bacteria could be quickly gotten with the technique.

Key wordsMagnetic action; Phosphate dissolving bacteria; Inorganic phosphate germ; Organic phosphate germ