磷灰石礦物的微生物改性及其應(yīng)用

蘇慕，田達(dá)，李真，胡水金(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，江蘇南京210095)

磷灰石礦物的微生物改性及其應(yīng)用

蘇慕，田達(dá)，李真，胡水金
(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，江蘇南京210095)

磷灰石中儲(chǔ)藏著地球上90%以上的磷(P)，是一種應(yīng)用非常廣泛的礦物材料，已成為礦物、生物、醫(yī)學(xué)和環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而，磷灰石礦物極低的溶解度限制了其在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用效率，同時(shí)也是自然界生物地球化學(xué)循環(huán)中磷素輸入的主要限制因子。自然界中的溶磷微生物能促進(jìn)磷灰石礦物的溶解，提高磷灰石中磷的利用效率。本文中，筆者綜述了微生物對(duì)磷灰石礦物的改性作用及其在農(nóng)業(yè)、環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用，為磷灰石在肥料開發(fā)、環(huán)境修復(fù)、磷化工、生物醫(yī)學(xué)等方面的拓展應(yīng)用提供借鑒。

磷灰石;溶磷微生物;生物肥料;磷;礦物材料;環(huán)境修復(fù)

磷是地球各圈層物質(zhì)循環(huán)的重要元素，也是土壤礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)產(chǎn)生的基礎(chǔ)。地球上90%以上的磷都儲(chǔ)藏在磷灰石中［1］，磷灰石在地殼中分布廣泛，能以副礦物存在于各種火成巖中，也可在堿性巖和淺海沉積中形成有工業(yè)價(jià)值的礦床。自然界中的磷以多種形式存在，其中，以不溶和難溶性的無機(jī)磷(磷灰石)形式為主。磷灰石屬六方晶系的磷酸鹽礦物［2］，最早于19世紀(jì)50年代在歐洲發(fā)現(xiàn)，此后在肥料、化學(xué)材料、環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)等方面得到廣泛的研究和應(yīng)用［3－7］。但由于磷灰石較低的溶解性(在水中的溶解度為10－6級(jí)別)，導(dǎo)致磷灰石在很多方面的應(yīng)用受到有效磷利用率低的限制，只能通過高成本的再加工制成磷酸鹽使用。

在生物圈中，微生物分解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并合成新的化合物，可直接或間接地影響包括磷灰石在內(nèi)的許多礦物的轉(zhuǎn)變過程［8－10］。具有風(fēng)化溶解磷灰石能力的一類微生物被稱為溶磷微生物(phosphatesolubilizing microbes，PSMs)。PSMs在自然環(huán)境中廣泛存在，可通過酸化、螯合和交換等方式將磷庫中的磷由難溶態(tài)(包括有機(jī)磷和難溶的磷灰石族礦物)轉(zhuǎn)化為可溶態(tài)。微生物的風(fēng)化作用增加了磷灰石的溶解度，不僅提高了P元素的利用率，而且形成的與之相關(guān)的次生礦物能夠促進(jìn)磷的生物地球化學(xué)循環(huán)［11］。

因此，本文中，筆者重點(diǎn)綜述溶磷微生物及這些微生物對(duì)磷灰石礦物的改性作用，及溶磷微生物的改性作用在地球科學(xué)、生命科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)及材料科學(xué)等諸多領(lǐng)域的重要意義和應(yīng)用價(jià)值。

1 磷灰石礦物概述

1.1 磷灰石礦物組成與基本特征

磷灰石族礦物的晶體化學(xué)通式為X10［PO4］6Y2(X=Ca2+、Na+、Mg2+、Ba2+、Pb2+、Sr2+、Zn2+．．，Y= F－、OH－、C1－…)［10］，其結(jié)構(gòu)比較開放，具有廣泛的離子交換特性［12］。在一定條件下，Na+、K+和Ag+等離子可進(jìn)入X位置，進(jìn)行類質(zhì)同象代替［13］。而也可被和等基團(tuán)取代。磷灰石族礦物的穩(wěn)定性受陰離子基團(tuán)的控制，比如一般會(huì)隨CO23－含量的增加而降低，隨F－或Cl－的增多趨于更加穩(wěn)定［14］。

磷灰石礦以多種形態(tài)存在于地質(zhì)巖層中［15］，最常見的幾種磷灰石的化學(xué)式為［Ca10(PO4)6(F，Cl，OH)2］，也就是氟基、氯基以及羥基磷灰石［10］。其中，地質(zhì)氟基磷灰石是地質(zhì)環(huán)境中形成的主要磷灰石，也是磷肥生產(chǎn)中的主要礦石來源［16－17］;研究最為廣泛的是羥基磷灰石，以骨類為代表的生物磷灰石就屬于羥基磷灰石，但生物磷灰石的礦物化學(xué)特征遠(yuǎn)比標(biāo)準(zhǔn)羥基磷灰石復(fù)雜。目前，被研究者普遍接受的生物磷灰石理想化學(xué)式模型是［(Ca，Mg，Na)10－x［(PO4)6－x(CO3)x］(OH)2－x］［4，18］。磷灰石礦物在自然條件下非常穩(wěn)定，在水中的溶解度(Ksp)極低。在常見的磷灰石中，地質(zhì)氟基磷灰石是最穩(wěn)定的，其Ksp＜10－60，而羥基磷灰石溶解度約為10－59。相比以上兩種常見磷灰石，氯磷灰石的Ksp值較高，大約高出氟基磷灰石幾個(gè)數(shù)量級(jí)［19－20］。

1.2 當(dāng)前磷灰石礦物利用存在的問題

磷灰石礦物材料來源于自然界，分布廣泛，成本相對(duì)低廉，一般無二次污染，因此在材料開發(fā)和應(yīng)用中有著巨大的應(yīng)用潛力。磷灰石作為一種普通的礦物材料，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、環(huán)境、材料領(lǐng)域中［4，10，21－23］。但由于磷灰石礦物本身的物質(zhì)組成和化學(xué)性質(zhì)，特別是溶解度極低，使其應(yīng)用仍然存在限制。

1.2.1 磷灰石族礦物極低的溶解性

磷是植物生長(zhǎng)的必需營(yíng)養(yǎng)元素，是生命體重要的成分(比如DNA和ATP中P是至關(guān)重要的元素)，對(duì)植物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)有著不可或缺的作用［24－25］。然而，土壤中磷的低移動(dòng)性使得其利用效率非常低，大大限制了農(nóng)業(yè)中磷肥的利用效率［26－27］，這就導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)戶往往通過大量粗放的施肥來解決可吸收P元素不足的問題。磷灰石(主要為氟基磷灰石)是目前磷肥生產(chǎn)的工業(yè)原料，由于磷灰石極低的溶解度導(dǎo)致其無法直接用作磷肥，只能通過高成本的加工制成其他磷酸鹽(如磷酸二氫鹽)使用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上85%的磷酸消耗都用于肥料的制作［15］，而施入的磷肥有一部分又會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡y溶的無效磷酸鹽滯留在土壤中。在一些降雨量大或水土流失嚴(yán)重的地區(qū)，沒有被利用的磷還會(huì)隨土粒流失，引起水體富營(yíng)養(yǎng)化等生態(tài)環(huán)境問題。

磷灰石礦物在農(nóng)業(yè)肥料生產(chǎn)中有著非常重要的作用，此外，它也逐漸開始作為一種綠色功能礦物材料應(yīng)用于重金屬處理、環(huán)境修復(fù)等方面［28－29］。如，磷灰石中的能夠吸附Pb2+、Cd2+等重金屬離子并將其固定形成穩(wěn)定的次生礦物而不出現(xiàn)解吸，大大降低重金屬的生物活性，同時(shí)也能避免產(chǎn)生二次污染。有研究表明，磷灰石也能吸附其他如Fe2+、Cu2+、Zn2+、Cr6+和Hg2+等重金屬離子，對(duì)絕大多數(shù)重金屬離子都有較好的去除效果［30］。因此，磷灰石在重金屬污染治理方面具有廣泛的應(yīng)用前景。但是，自然環(huán)境中的磷灰石作為一個(gè)穩(wěn)定性的礦物體存在，它的低溶解特性使得其只能溶解出少量PO34－，大大降低了磷灰石礦物對(duì)重金屬離子的固定效應(yīng)。

1.2.2 磷灰石族礦物的開采和加工

地質(zhì)氟基磷灰石是地殼中含量最多的磷灰石，也是磷肥生產(chǎn)的主要工業(yè)原料。但是，磷礦資源是不可再生的自然資源，大規(guī)模的開發(fā)利用導(dǎo)致磷礦石資源日趨耗竭，按目前的消耗速度估算，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)的磷礦資源只能支撐50～100年［31］。此外，在氟基磷灰石的加工過程中，會(huì)不可避免地引起氟污染;同時(shí)，磷礦開采產(chǎn)生的廢氣、廢水及廢渣也會(huì)造成嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題。因此，我們必須將磷灰石的利用策略從增加數(shù)量轉(zhuǎn)移到提高利用效率，這也符合國(guó)家農(nóng)業(yè)肥料減施增效和固體廢物科學(xué)處理的戰(zhàn)略導(dǎo)向。而利用微生物資源來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)具有巨大的科學(xué)前景，接下來將一一闡述溶磷微生物及其對(duì)磷礦石的作用特點(diǎn)，同時(shí)總結(jié)以此形成的新磷灰石礦物材料的特點(diǎn)及應(yīng)用價(jià)值。

2 溶磷微生物

2.1 土壤中溶磷微生物的種類及特性

溶磷微生物(PSMs)是土壤中能將難溶性磷轉(zhuǎn)化為植物能夠吸收利用的可溶性磷的一類特殊功能微生物類群。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前篩選出的溶磷微生物共有30屬89種，其中，包括溶磷細(xì)菌(phosphate-solubilizing bacteria，PSB)的58個(gè)種、溶磷真菌(phosphate-solubilizing fungi，PSF)的27個(gè)種和溶磷放線菌4個(gè)種［32－38］。

溶磷微生物能夠促進(jìn)磷灰石的風(fēng)化溶解過程，此過程是自然界中P元素從巖石圈轉(zhuǎn)移到土壤生態(tài)系統(tǒng)中最主要的途徑之一。盡管溶磷微生物在土壤中的數(shù)量及生態(tài)分布受到土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)含量、土壤類型、耕作栽培方式的影響，且不同微生物溶磷能力有較大差異［39］，但是它們都能通過自身的活動(dòng)來促進(jìn)磷灰石礦物的風(fēng)化。自然條件下，微生物對(duì)礦物的風(fēng)化作用就是礦物元素溶出或被選擇性吸收以及重結(jié)晶的過程［40］。目前，微生物對(duì)磷灰石礦物的風(fēng)化作用主要包括分泌小分子有機(jī)酸、質(zhì)子交換、絡(luò)合作用和由于微生物的數(shù)量增多或體積增大而導(dǎo)致的物理風(fēng)化作用［41－44］。此外，微生物分泌的磷酸酶和肌醇六磷酸酶對(duì)土壤有機(jī)磷的釋放也起著關(guān)鍵作用［45］。其中，酸溶解是目前學(xué)界認(rèn)可的主要風(fēng)化過程，具體原理見式(1)。

2.2 溶磷細(xì)菌對(duì)磷灰石礦物的溶解作用

土壤微生物與磷灰石礦物之間關(guān)系的研究開始于20世紀(jì)初，1908年首次發(fā)現(xiàn)一些細(xì)菌能將天然磷礦石、骨粉等難溶磷化合物溶解利用，目前，受到較多關(guān)注的仍是溶磷細(xì)菌，它占到土壤可培養(yǎng)細(xì)菌總數(shù)的40%［46］，是土壤中普遍存在的重要功能微生物。溶磷細(xì)菌種類繁多，包括芽孢桿菌屬(Bacillus)、假單胞菌屬(Pseudomonas)、固氮菌屬(Azorobacre)、色桿菌屬(Chromobacrerium)、多硫桿菌屬(Thiobacillus)、根瘤菌屬(Rhizobium)、微球菌屬(Micrococcus)、節(jié)細(xì)菌屬(Arthrobacter)和產(chǎn)堿桿菌屬(Alcaligenes)等［47］。溶磷細(xì)菌可通過分泌多種有機(jī)酸、質(zhì)子和磷酸酶等方式增加土壤中難溶性無機(jī)和有機(jī)磷的溶解與礦化，對(duì)于磷的周轉(zhuǎn)、提高磷的生物有效性具有重要的意義［48］。細(xì)菌分泌的有機(jī)酸主要包括草酸、酒石酸、丙二酸、乳酸和乙酸，但是不同菌株之間分泌有機(jī)酸的數(shù)量和種類有很大的差別［49］。

在溶磷細(xì)菌與磷灰石礦物作用過程中，細(xì)菌能分泌出胞外多糖黏附在礦物顆粒表面，從而形成一個(gè)特有的相對(duì)封閉的微環(huán)境，加速礦物的溶解［44，50］。而分泌的有機(jī)酸可直接酸化微環(huán)境，可將pH降至3～4來促進(jìn)磷灰石自身的溶解［51］，同時(shí)，有機(jī)酸又可以作為螯合劑，選擇性地結(jié)合Ca2+、Mg2+、Fe2+和Al3+等金屬離子來破壞礦物晶格中的某些化學(xué)鍵［52］，這也進(jìn)一步促進(jìn)了磷礦石的溶解。另外，菌體代謝分泌的胞外大分子物質(zhì)對(duì)礦粉顆粒的黏附作用也有利于礦物的風(fēng)化［53］。

我國(guó)對(duì)溶磷細(xì)菌的研究起步于20世紀(jì)50年代，目前已發(fā)現(xiàn)多種具有溶磷能力的細(xì)菌，并將溶磷細(xì)菌制成微生物肥料、菌劑等應(yīng)用于農(nóng)業(yè)中來提高土壤中磷的利用率。目前，硅酸鹽細(xì)菌是在微生物肥料中應(yīng)用最廣泛的一種溶磷細(xì)菌，它兼具溶磷、解鉀及固氮的能力，同時(shí)能夠分解土壤中鉀鋁硅酸鹽礦物［54］，對(duì)改善土壤的特性有較好的效果。

2.3 溶磷真菌對(duì)磷礦石礦物的溶解作用

溶磷真菌在種類和數(shù)量上遠(yuǎn)不如溶磷細(xì)菌，但它的溶磷能力要強(qiáng)于細(xì)菌，目前分離到的溶磷真菌主要有青霉屬(Penicillium)、根霉屬(Rhizopus)和曲霉屬(Aspergillus)［39］。溶磷真菌分泌的有機(jī)酸量是細(xì)菌的10倍以上［55］，能把培養(yǎng)基的pH降至1～2［56］，將磷灰石在水中釋放的P濃度提升近1 000倍。與溶磷細(xì)菌相比，溶磷真菌對(duì)磷灰石的分解有更強(qiáng)的促進(jìn)作用。此外，對(duì)溶磷真菌在實(shí)驗(yàn)室迭代培養(yǎng)的研究發(fā)現(xiàn)，它不會(huì)喪失溶磷能力［57］。因此，溶磷真菌近來受到學(xué)者的重點(diǎn)關(guān)注。目前，研究最多的溶磷真菌集中在青霉屬和黑曲霉屬。

溶磷真菌在生長(zhǎng)過程中能通過分泌較多的有機(jī)酸、酚類物質(zhì)和H+等來加速土壤中難溶性礦物磷的溶解和釋放。溶磷真菌分泌的一系列小分子有機(jī)酸主要包括草酸、甲酸、酒石酸、蘋果酸、檸檬酸等，其中草酸和甲酸的分泌量最多［56］，這與溶磷細(xì)菌不完全一致。不同的有機(jī)酸有不同的電離常數(shù)，決定了它們酸化微環(huán)境的能力。如，草酸的第一級(jí)電離常數(shù)(Kα1=6.5×10－2)大約是其他幾種酸如甲酸(Kα=1.78×10－4)、檸檬酸(Kα1=7.4×10－4)的100倍，因此可以推斷，真菌分泌的草酸在酸化分解磷灰石中起主導(dǎo)作用。此外，真菌菌絲的力學(xué)破壞作用［58］以及胞外大分子物質(zhì)中許多亞基對(duì)礦物晶體晶格中的某些化學(xué)鍵的直接破壞也有利于磷灰石礦物的風(fēng)化。

2.4 溶磷放線菌對(duì)磷礦石礦物的溶解作用

目前，對(duì)于土壤中溶磷微生物的研究主要集中在溶磷細(xì)菌和溶磷真菌方面，鮮有關(guān)于溶磷放線菌的報(bào)道。相比溶磷細(xì)菌和溶磷真菌，具有溶磷能力的放線菌種類非常少，主要為鏈霉菌(Streptomyces)［59］。放線菌是研究最早的生防菌，全世界生產(chǎn)的一半以上的抗生素都是由放線菌生產(chǎn)的［60］。溶磷放線菌具有分泌有機(jī)酸的能力，同時(shí)具有較好的抑菌效果。相比更偏好中性和酸性環(huán)境的細(xì)菌和真菌，放線菌能在偏堿性的環(huán)境中生活［61］。因此，溶磷放線菌肥的研發(fā)對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展具有重要的意義，尤其在鹽堿土中有較大的應(yīng)用潛力。

3 溶磷微生物在磷灰石礦物材料方面的潛在應(yīng)用

3.1 在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

磷的有效化利用是一個(gè)物理化學(xué)問題。土壤中的磷很大程度上是源于磷灰石的風(fēng)化分解和近年來肥料的大量施入。然而，其中能被植物吸收利用的磷只有12%，超過71%的磷會(huì)被沉淀或吸附形成各種難溶的磷酸鹽［51］:在石灰性土壤中形成磷酸鈣，而酸性土壤中，主要為磷酸鋁與磷酸鐵，它們以極難溶解的結(jié)晶狀態(tài)和表面積很大的非結(jié)晶或微結(jié)晶膠體狀態(tài)存在。溶磷微生物的發(fā)現(xiàn)為磷的高效應(yīng)用提供了一個(gè)新途徑。

微生物菌肥是近年來農(nóng)業(yè)中應(yīng)用越來越普遍的一種生物肥料，它是一類含有活體微生物的特定肥料。按菌肥中微生物的種類可將其分為三大類:細(xì)菌肥、真菌肥及放線菌肥［62］。而溶磷菌是微生物菌肥和菌劑生產(chǎn)中的一種重要功能菌種，對(duì)于生物肥料的制備及養(yǎng)分利用率的提高有著重要的作用。

土壤溶磷微生物能夠促進(jìn)磷灰石及難溶性磷酸鹽的分解，提高磷的生物有效性。這就在一定程度上降低了磷肥的投入，進(jìn)而減緩了對(duì)磷灰石礦物的過度開發(fā)。在土壤中施入溶磷微生物菌肥，不僅能改善植物營(yíng)養(yǎng)條件［42］，同時(shí)還可以改善土壤結(jié)構(gòu)，提高有機(jī)質(zhì)含量，對(duì)促進(jìn)磷的地球化學(xué)循環(huán)、培育土壤生態(tài)肥力、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率等都具有非常重要的作用［63］。

3.2 在環(huán)境修復(fù)中潛在的應(yīng)用

歐盟、美國(guó)和日本等國(guó)家和地區(qū)自20世紀(jì)70年代以來相繼研制成功了一些復(fù)合菌劑，主要用于生活污水、工農(nóng)業(yè)廢水的處理以及其他一些化合物污染的治理［64］。環(huán)境微生物菌劑應(yīng)用于環(huán)境工程領(lǐng)域主要通過微生物本身活動(dòng)及其代謝產(chǎn)物將環(huán)境中的污染物分解或固定，是一個(gè)由一系列物理、化學(xué)和生物反應(yīng)所組成的非常復(fù)雜的過程。但是，國(guó)內(nèi)外有關(guān)結(jié)合磷灰石、溶磷微生物來處理重金屬離子污染的研究主要集中在室內(nèi)的理論研究［29，65－66］，并沒有廣泛應(yīng)用到實(shí)際的污染處理中。

溶磷菌通過多種溶磷機(jī)制(主要為分泌有機(jī)酸)來促進(jìn)磷灰石的分解、釋放出較多的PO34－，進(jìn)而與受污染環(huán)境中的重金屬離子反應(yīng)生成穩(wěn)定性極高、基本沒有生物活性的次生礦物［65］。以被廣泛研究的羥基磷灰石為例，與重金屬鉛可以形成極其穩(wěn)定的磷氯鉛礦(pyromorphite)，其反應(yīng)見式(1)～(2)［28，66］。

與以往的重金屬修復(fù)技術(shù)相比，溶磷微生物與磷灰石的協(xié)同修復(fù)作用更具優(yōu)勢(shì)，微生物風(fēng)化作用能耗低、流程短、修復(fù)效果好、不會(huì)產(chǎn)生二次污染，能大大降低重金屬對(duì)植物、動(dòng)物和人體的直接間接危害。由于微生物對(duì)環(huán)境有一定的適應(yīng)性，只是在試驗(yàn)中得到了較好的效果［29，65-66］，并沒有投入到實(shí)際大規(guī)模的污染修復(fù)中。但是，溶磷微生物與磷灰石的協(xié)同作用無疑在修復(fù)重金屬污染物方面有著巨大的應(yīng)用潛力。

4 磷灰石礦物材料的微生物改性研究展望

磷灰石是含磷量極高的不可再生礦物，嘗試?yán)梦⑸锏娘L(fēng)化分解作用來解決磷灰石礦資源開發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)相矛盾的問題具有實(shí)際意義。同時(shí)，磷作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要限制因素，利用微生物來提高土壤中有效磷的含量，也極具有戰(zhàn)略性意義。目前，地殼中有關(guān)磷的生物轉(zhuǎn)化仍是一個(gè)相對(duì)薄弱的環(huán)節(jié)。溶磷微生物對(duì)難溶性無機(jī)磷的分解有一定的促進(jìn)作用，但是由于微生物對(duì)環(huán)境都有不同的適應(yīng)能力，在實(shí)際應(yīng)用中也會(huì)存在一些問題。如何使溶磷微生物在土壤磷轉(zhuǎn)化、受污染環(huán)境修復(fù)中發(fā)揮出更好的作用并不夠深入。針對(duì)這些問題，以下幾個(gè)方面將是值得探索的領(lǐng)域。

1)探究溶磷微生物的生態(tài)學(xué)特征，把研究重點(diǎn)放在溶磷微生物與植物和土壤中其他功能微生物的相互作用關(guān)系上，即溶磷微生物進(jìn)入土壤后，菌株在植物根際的定殖能力以及溶磷菌與同類微生物間的競(jìng)爭(zhēng)、協(xié)同或拮抗作用，如溶磷菌與叢枝菌根真菌的聯(lián)合作用等，進(jìn)而提高土壤中可溶性磷的含量，促進(jìn)植物對(duì)磷的吸收利用;

2)全面解析微生物在特定的土壤與水環(huán)境中分泌有機(jī)酸以及其他功能性化學(xué)物質(zhì)的量化特征，探究其和周圍的生物和非生物因素所組成的代謝網(wǎng)絡(luò)特性，繼續(xù)篩選高耐受性的解磷微生物，加強(qiáng)解磷菌在逆境條件下的溶磷能力;

3)從分子水平上了解溶磷微生物對(duì)磷灰石礦物的風(fēng)化過程及對(duì)土壤難溶性、吸附固定態(tài)磷的溶解機(jī)制，克隆溶磷基因，構(gòu)建高效解磷工程菌;

4)深入了解磷灰石溶解的礦物學(xué)機(jī)制，如內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)改變和礦物表面變化，并且將這些機(jī)制和溶磷微生物的生物學(xué)機(jī)制相結(jié)合，從而能夠全面為制造綠色、高效生物磷肥提供更多的理論依據(jù)和技術(shù)基礎(chǔ)。

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(責(zé)任編輯荀志金)

Microbial modification of apatite mineral and its applications

SU Mu，TIAN Da，LI Zhen，HU Shuijin
(College of Resources and Environmental Sciences，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China)

Apatite is a type of mineral materials which has been highly addressed in the field of biological，medical，and environmental fields．There is over 90%of phosphorus on Earth stored as the form of apatite．However，the low solubility of apatite limits its efficient application as a material，is also a limiting factor in releasing phosphorus into biogeochemical cycle．Phosphate-solubilizing microorganisms could promote the solubility of apatite minerals and increase the utilization of phosphorus．This article discusses the microbial modifications of apatite mineral via phosphate-solubilizing microorganisms，and its applications in agricultural and environmental fields，which provide useful reference for the study on fertilizer manufacturing，environmental remediation，phosphorus chemical industry，and biological medicine．

apatite;phosphate-solubilizing microorganisms;bio-fertilizer;phosphorus;mineral materials;environmental remediation

P593;Q939.96

A

1672－3678(2017)04－0051－06

10.3969/j.issn.1672－3678.2017.04.009

2017－03－23

江蘇省自然科學(xué)基金(BK20150683);國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)重大專項(xiàng)(2015CB150504);中央高?；緲I(yè)務(wù)費(fèi)重點(diǎn)項(xiàng)目(KYTZ201404);江蘇省雙創(chuàng)博士計(jì)劃;南京市留學(xué)回國(guó)人員科技活動(dòng)擇優(yōu)項(xiàng)目

蘇慕(1992—)，女，河北石家莊人，研究方向:土壤磷的生物地球化學(xué)循環(huán);李真(聯(lián)系人)，副教授，E-mail:lizhen@njau．edu．cn