基于同步辐射毛竹林根际溶磷微生物分布特征与溶磷机制研究

Bamboo is one of the important forest resources in South China, and phosphorus element is an important nutrient factor to the growth of bamboo. Phosphate solubilizing microorganism played an important role in transforming lowly water-soluble phosphate in soil and increasing operation rate of phosphate fertilizer. In order to improving the transformation efficiency of lowly water-soluble phosphate, we needed further study its mechanism of phosphate solubilization in detail. This project started phosphate solubilizing microorganism in which playing a huge role of root field microenvironment based on previous research and this seminar early research, selected situ rhizosphere soil of typical bamboo forest to research object, used the 16s rDNA (ITS) series analysis combine physiological and biochemical method to further analysis bamboo rhizosphere soil species and ecological distribution of phosphate solubilizing microorganism, for indoor cultivation and simulation add phosphorus after screen out the typical phosphate solubilizing microorganism. We used Shanghai dynamic X ray with in-line phase contrast imaging vanguard technology of synchrotron radiation light source to prove up phosphate solubilizing microorganism cell three dimensional structures and phosphorus distribution. Emphasis showing on dynamic mutual process in micron order between phosphorus and phosphate solubilizing microorganism, further proving the mechanism of phosphate solubilization ofphosphate solubilizing microorganism, in order to providing guidelines basis for bamboo forest reasonable and efficient using phosphorus and root field range within precision bacterial fertilizer management.

我国南方重要的森林资源之一的毛竹，磷素是其生长的重要养分因子，溶磷微生物在转化土壤难溶磷，提高磷肥利用率起到重要作用。为提高难溶性磷的转化效率，需要进一步详细研究其溶磷机制。本项目在前人研究和本课题组前期研究基础上，从溶磷微生物发挥作用巨大的根域微环境入手，选择典型毛竹林的原位根际土壤为研究对象，以16s rDNA(ITS)序列分析法结合生理生化方法进一步分析毛竹根际土壤溶磷微生物种类与生态分布，筛选出典型溶磷微生物后，进行室内培养，模拟添加磷素，采用上海同步辐射光源的动态X射线同轴位相衬度成像技术等先进技术，探明溶磷微生物细胞三维结构和磷素分布，重点揭示磷素和溶磷微生物间在微米级别上动态互作过程，进一步探明溶磷微生物溶磷机制，为毛竹林合理、高效利用磷素和根域范围内精准菌肥管理提供理论指导。

毛竹(Phyllostachys edulis（Carr.）H. de Lehaie)是全国重要森林资源之一，磷素是其生长的重要养分因子，溶磷微生物在转化土壤难溶磷，提高磷肥利用率起到重要作用。为提高难溶性磷的转化效率，需要进一步详细研究其溶磷机制。本项目在南方红壤地区缺磷的情况下，采用野外原位取样和室内培养试验相结合，首先设置25 kg•hm-2•yr-1磷肥处理（P2O5纯养分）、50 kg•hm-2•yr-1磷肥处理和CK处理，测定了毛竹新竹枝、秆、叶中营养元素和春笋内源激素含量，测试了根际土壤化学性质，调查了毛竹新竹生长指标，探究不同磷肥添加下毛竹新竹地上器官营养元素分布特征和内源激素分布规律，以及对毛竹新竹根际土壤化学性质及生长响应的影响。在此基础上，运用生理生化、形态观察、16s rDNA(ITS)序列分析法进一步测定根际溶磷微生物种类，分析根际溶磷微生物种群多样性，并筛选出种群分布最大的典型溶磷微生物，初步探究了溶磷微生物的溶磷机制。研究表明：不同磷肥处理下毛竹新竹竹叶对钾元素、氮元素需求量高于磷元素，竹秆对氮、磷、钾3种营养元素需求量明显高于另外2个器官。不同磷肥处理促进毛竹新竹胸径生长，对毛竹新竹株高影响不显著。出笋初期或出笋盛期各部位钾、钙、GA3、ZR、上部镁含量及出笋初期各部位ABA含量均在A处理下有较大的增加。不同磷肥添加对毛竹根际土壤养分（除了有效磷含量）的影响都有显著差异。毛竹根际土壤细菌有49个门，94个纲，171个目，578个属，从中共分离获得能产生明显溶磷圈的溶磷细菌为28株。其中菌株XQP33溶磷能力量最高为79.37mg/L，为肠杆菌属（Enterobacter）。并利用上海同步辐射技术初步探讨了溶磷菌溶磷机制。本项目研究成果揭示了磷素对毛竹生长及毛竹林地养分和微生物群落的影响，初步探讨了溶磷菌溶磷机制，为毛竹为毛竹林合理、高效利用磷素和根域范围内精准菌肥管理提供理论指导。