生态学杂志 2002,21(2):71～73ChineseJournalofEcology
解钾菌与解磷菌及固氮菌的相互作用＊
饶正华 林启美
(中国农业大学土壤和水科学系,北京100094)
孙焱鑫 姚 军 刑礼军 张有山
(北京市农林科学院植物营养与资源研究所,北京100081)
InteractionsbetweenaBacillusmucilaginosus,PhosphobacteriaandANitrogenFixingBacterium.RaoZhenghua,Lin
Qimei(DepartmentofSoil&WaterSciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100094).SunYanxin,YaoJun,XingLijun,ZhangYoushan(InstituteofPlantNutrition&Resources,BeijingAcademyofAgricultureandForestSci-ences,Beijing100081).ChineseJournalofEcology,2002,21(2):71～73.
ABacillusmucilaginosusRGBc13wasincubatedtogetherwitheitheraPseudomonassp.RGP11,aB.megaterinmRGPioranAzotobacterchrococcusRGN21.ItwasfoundthatRGBc13hadastrongabilitytoreleaseKfromglasspowderandwasnotsignificantlyaffectedbyotherbacteriaalthoughitsgrowthwasrestrained.WiththeexistenceofRGN21,RGBc13showedastrongercapacitytodissolveKfromglasspowder.RGBc13promotedRGP11growth,butrestrainedRGN21.RG-PigrowthwasnotaffectedbyRGBc13.
Keywords:K-releasingbacteria,P-releasingbacteria,N-fixingbacteria.关 键 词:解钾菌,解磷菌,固氮菌中图分类号:Q938.1 文献标识码:A 文章编号:1000-4890(2002)02-0071-04
微生物是土壤肥力的核心,土壤中的微生物不仅数量巨大,而且种类极多,许多微生物对土壤N,P和K等养分的转化和供给起非常重要的作用。目前,研究比较多的主要有解钾菌、解磷菌和固氮菌。能够使土壤中矿物态钾转化为有效形态的细菌,目前发现的主要有扭脱芽胞杆菌(Bacillusex-torquens)、胶质芽胞杆菌(B.mucilginosns)、环状芽
[1,2]胞杆菌(B.circulans)等,这些细菌有些同时能
1 材料与方法1.1 菌种
所用菌种是该实验室从土壤和玉米(zeamays)根际分离得到的,包括解钾菌RGBc13菌株(B.
mucilaginosus)、解无机磷菌RGP11菌株(Pseu-domonassp.)、解有机磷菌RGPi菌株(B.megater-inm)和固氮菌RGN21菌株(Azotobacterchrococ-cus)。1.2 解无机磷菌与解钾菌的相互作用
培养基。蔗糖7.5g,Na2HPO4·12H2O2.0g,MgSO4·7H2O0.5g,FeCl30.005g,(NH4)2SO40.3g,CaCO30.1g,磷矿粉(
往装有100ml培养基的150ml三角瓶中,分别做4个处理,①不接种;②接种2ml解钾细菌菌液;③接种2ml解无机磷细菌菌液;④同时接种两种细菌菌液各入2ml,4次重复,28℃培养4d后(170
-1-1
ren·min),10000ren·min下离心30min,测定上清液中K,Si的含量,同时用稀释平板法测定菌数。1.3 解有机磷菌与解钾菌的相互作用
＊北京市自然科学基金重点项目(No.6971003)资助。
作者简介:饶正华,男,30岁,在读硕士。
使矿物态的P转化为有效形态。能够使土壤中无效态磷转化为有效态磷的微生物种类也很多,研究比较多的是假单胞菌和巨大芽孢杆菌[4,5]。能够利用N2的细菌包括共生固氮菌、联合固氮菌和自生固氮菌。这些微生物有些是土壤习居菌,有些是外来菌,他们之间存在多种相互作用,了解这些微生物之间的相互作用,对于开发利用这些微生物格外重要。目前我国微生物肥料发展迅速,所用的菌种主要是解磷菌、解钾菌和固氮菌,谢应先
[3]
报道这3种
细菌都是土壤习居菌,相互之间没有抑制作用或只有微弱的抑制作用,解磷菌还能够促进其它细菌生长繁殖。本研究将所分离得到的解钾菌、解无机磷细菌、解有机磷细菌和固氮菌4株细菌混合培养,试图了解他们的相互作用效果。
72 生态学杂志 第21卷 第2期
培养基。蔗糖7.5g,Na2HPO4·12H2O2.0g,MgSO4·7H2O0.5g,FeCl30.005g,(NH4)3g,2SO40.CaCO30.1g,卵磷脂0.2g,玻璃粉2g,去离子水1000ml,pH7.0～7.4。同上做4个不同的处理,并进行培养,测定各组分的含量。1.4 固氮菌与解钾菌的相互作用
培养基。蔗糖7.5g,Na2HPO4·12H2O2.0g,MgSO4·7H2O0.5g,FeCl30.005g,NaCl0.2g,CaCO31.0g,玻璃粉2g,去离子水1000ml,pH7.0～7.4。同上做4个不同的处理,并进行培养,测定各组分的含量。2 结果与讨论
2.1 解钾菌与解无机磷菌的相互作用
从表1可知,两个菌株都有解钾作用,尤其是接
种解钾菌的处理,培养液中K的含量比不接种增加了736%;只接种解磷菌的处理,培养液中K的含量比不接种也增加了64%。如果同时接种这两株细菌,解钾效果提高,培养液中K的浓度达到0.95
mg·L-1,是不接种的8.6倍,但是并没有简单的加和效应,也就是说一起培养时所分解的K,要小于单独接种时所分解的K之和。
从培养液中SiO2的含量来看,两个接种处理的培养液中SiO2的含量分别比不接种增加了45%和8%;混合培养时,培养液中SiO2的含量几乎没有变化,说明假单胞菌几乎没有分解玻璃粉的能力,只有解钾菌才具有分解玻璃粉的能力。
从培养液的菌数来看,两个菌株一起培养降低了解钾菌的数量达一个数量级,而假单胞菌的数量则略有增加,说明一起培养时,解钾菌的生长繁殖受到一定的抑制,而假单胞菌则得到加强。
表1 解钾菌RGBc13与解无机磷细菌RGP11的相互作用
Tab.1 InteractionbetweenK-releasingbacteriumRGBc13andinorganicP-releasingbacteriumRGP11
处理不接种
RGBc13RGP11RGP11+RGBc13
K(mg·L-1)
0.11
0.920.180.95
SiO2(mg·L-1)
0.78
1.130.841.14
RGP11(109cfu·ml-1)
06.59.8
RGBc13(109cfu·ml-1)
17.609.93
2.2 解钾菌与解有机磷菌的相互作用
从表2可知,卵磷脂的存在极大地促进了解钾
菌分解玻璃粉的能力,培养液中K的含量大大增加,达到4.41mg·L-1。巨大芽孢杆菌RGPi不表现分解玻璃粉的能力,但与RGBc13联合接种时,培养液中K的含量增加了24%。从培养液中SiO2的含
量来看,RGPi不表现出分解玻璃粉的能力,但是它能够增强RGBc13分解玻璃粉的能力。
从培养液中细菌的数量来看,RGPi的存在,对解钾菌的生长繁殖有一定的抑制作用,培养液中的菌数降低了3倍多,而巨大芽孢杆菌的生长繁殖几乎不受解钾细菌的影响。
表2 解钾菌RGBc13与解有机磷菌RGPi的相互作用
Tab.2 InteractionbetweenK-releasingbacteriumRGBc13andorganicP-releasingbacteriumRGPi
处理不接种RGBc13RGPiRGBc13+RGPi
K(mg·L-1)
0.114.410.165.47
SiO2(mg·L-1)
0.580.630.520.78
RGP11(109cfu·ml-1)
030.8009.22
RGBc13(109cfu·ml-1)
001.120.98
2.3 解钾菌与固氮菌的相互作用
从表3可见,RGBc13在无N的培养基中不仅能够生长繁殖,而且表现出强烈的解钾活力和分解
玻璃粉的能力,其培养液中K的含量比不接种高4倍多,SiO2的含量也增加了约16%。固氮菌不表现出分解玻璃粉的能力,并且在培养期间还吸收K,导致培养液中的K比不接种还要低。但是,如果同时,养液的含K量比单独接种时提高了近1倍,SiO2的含量也略有提高。
从培养液中细菌数量来看,同时接种RGBc13和RGN21,各自的生长繁殖都受到抑制,RGBc13的数量只有单独接种时的50%左右,RGN21的数量仅为单独培养时的14%。
以上3种菌在与解钾菌混合培养时,均导致了,
饶正华等:解钾菌与解磷菌及固氮菌的相互作用73
较大,营养和空间的竞争会导致RGBc13菌数的减少,但其解钾和解硅能力反而有不同程度的增加,说
明RGBc13的数量与其分解能力并非完全呈正相关;相反,由于分解和构建菌体的K量之间存在平
表3 解钾菌RGBc13与固氮菌RGN21的相互作用
Tab.3 InteractionbetweenK-releasingbacteriumRGBc13andN-fixationbacteriumRGN21
处理不接种RGBc13RGN21RGBc13+RGN21
K(mg·L-1)
0.261.1102.05
SiO2(mg·L-1)
0.760.880.740.91
RGP11(109cfu·ml-1)
017.609.93
RGBc13(109cfu·ml-1)
006.50.98
衡,RGBc13在过多的数量下释放到环境中的K反
而会减少。另外也不能排除其它细菌的分泌物对RGBc13的刺激作用。对于假单孢菌、巨大芽孢杆菌和固氮菌,也同样存在着营养和空间竞争的问题,但由于3种细菌营养要求、菌体大小等因素不同,综合因素导致了不同的结果,RGBc13分解的K和P等养分,促进了假单胞菌的生长;巨大芽孢杆菌却由于营养竞争有一定程度地下降;固氮菌本身菌体也较大,因而数量下降较多。3 结 论
解钾菌RGBc13能够在无N的培养基上生长繁殖,表现出强烈的分解玻璃粉能力,能够与巨大芽孢杆菌RGPi,假单胞菌RGP11及固氮菌RGN21一起培养,但其生长繁殖受到一定的抑制。RGBc11的存在有利于RGP11的繁殖,对RGPi没有明显的
影响,但显著地抑制RGN21的生长繁殖。RGP11对RGBc11的解K能力影响不大,但RGPi和RGN21对RGBc11的解钾能力有很大的促进作用。
参考文献
[1] 许光辉,郑洪元.土壤微生物分析方法手册[M].北京:农业出版社,1986.135～136.[2] 刘荣昌,等.生物钾肥在农业生产中的作用[A].见:微生物肥料的生产应用及其发展[C].北京:中国农业科技出版社,
1996.66～74.[3] 谢应先.绿发生物肥的研制原理和工业化生产[J].北京农业科学,1994,(增刊):9～15.[4] DeFreitas,J.R.etal.Phosphate-solubilizingrhizobacteriaen-hancethegrowthandyieldbutnotphosphorusuptakeofcanola
(BrassicanapusL.)[J].Biol.Fertil.Soils,1997,24:358～364.[5] Taha,S.M.etal.Activityofphosphate-dissolvingbacteriain
Egyptian[J].PlantSoil,1969,31:149～160.
(收稿:2000年9月18日,改回:11月15日)
书 讯
由庞雄飞院士作序,华南农业大学博士生导师
孔垂华撰写的《植物化感(相生相克)作用及应用》一书,已由中国农业出版社出版发行。
该书分导论、植物化感作用、作物的化感作用、化感作用物质、化感物质的释放、迁移转化和作用机制、化感物质和环境的关系、理论和假设、化感作用的应用潜力和21世纪的植物化学生态学共9章。
从基本概念到最新进展,全面阐述了植物化感作用
这一全新的边缘研究领域,适合从事农林业、生态环境、生物和化学等相关专业的读者阅读。
全书27万字,定价19.20元,新华书店有售,也可直接向北京朝阳区麦子店街18号楼,中国农业出版社张洪光、杨金妹两编辑购买(邮编:100026,电话:010-64194898),免邮资。
生态学杂志 2002,21(2):71～73ChineseJournalofEcology
解钾菌与解磷菌及固氮菌的相互作用＊
饶正华 林启美
(中国农业大学土壤和水科学系,北京100094)
孙焱鑫 姚 军 刑礼军 张有山
(北京市农林科学院植物营养与资源研究所,北京100081)
InteractionsbetweenaBacillusmucilaginosus,PhosphobacteriaandANitrogenFixingBacterium.RaoZhenghua,Lin
Qimei(DepartmentofSoil&WaterSciences,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100094).SunYanxin,YaoJun,XingLijun,ZhangYoushan(InstituteofPlantNutrition&Resources,BeijingAcademyofAgricultureandForestSci-ences,Beijing100081).ChineseJournalofEcology,2002,21(2):71～73.
ABacillusmucilaginosusRGBc13wasincubatedtogetherwitheitheraPseudomonassp.RGP11,aB.megaterinmRGPioranAzotobacterchrococcusRGN21.ItwasfoundthatRGBc13hadastrongabilitytoreleaseKfromglasspowderandwasnotsignificantlyaffectedbyotherbacteriaalthoughitsgrowthwasrestrained.WiththeexistenceofRGN21,RGBc13showedastrongercapacitytodissolveKfromglasspowder.RGBc13promotedRGP11growth,butrestrainedRGN21.RG-PigrowthwasnotaffectedbyRGBc13.
Keywords:K-releasingbacteria,P-releasingbacteria,N-fixingbacteria.关 键 词:解钾菌,解磷菌,固氮菌中图分类号:Q938.1 文献标识码:A 文章编号:1000-4890(2002)02-0071-04
微生物是土壤肥力的核心,土壤中的微生物不仅数量巨大,而且种类极多,许多微生物对土壤N,P和K等养分的转化和供给起非常重要的作用。目前,研究比较多的主要有解钾菌、解磷菌和固氮菌。能够使土壤中矿物态钾转化为有效形态的细菌,目前发现的主要有扭脱芽胞杆菌(Bacillusex-torquens)、胶质芽胞杆菌(B.mucilginosns)、环状芽
[1,2]胞杆菌(B.circulans)等,这些细菌有些同时能
1 材料与方法1.1 菌种
所用菌种是该实验室从土壤和玉米(zeamays)根际分离得到的,包括解钾菌RGBc13菌株(B.
mucilaginosus)、解无机磷菌RGP11菌株(Pseu-domonassp.)、解有机磷菌RGPi菌株(B.megater-inm)和固氮菌RGN21菌株(Azotobacterchrococ-cus)。1.2 解无机磷菌与解钾菌的相互作用
培养基。蔗糖7.5g,Na2HPO4·12H2O2.0g,MgSO4·7H2O0.5g,FeCl30.005g,(NH4)2SO40.3g,CaCO30.1g,磷矿粉(
往装有100ml培养基的150ml三角瓶中,分别做4个处理,①不接种;②接种2ml解钾细菌菌液;③接种2ml解无机磷细菌菌液;④同时接种两种细菌菌液各入2ml,4次重复,28℃培养4d后(170
-1-1
ren·min),10000ren·min下离心30min,测定上清液中K,Si的含量,同时用稀释平板法测定菌数。1.3 解有机磷菌与解钾菌的相互作用
＊北京市自然科学基金重点项目(No.6971003)资助。
作者简介:饶正华,男,30岁,在读硕士。
使矿物态的P转化为有效形态。能够使土壤中无效态磷转化为有效态磷的微生物种类也很多,研究比较多的是假单胞菌和巨大芽孢杆菌[4,5]。能够利用N2的细菌包括共生固氮菌、联合固氮菌和自生固氮菌。这些微生物有些是土壤习居菌,有些是外来菌,他们之间存在多种相互作用,了解这些微生物之间的相互作用,对于开发利用这些微生物格外重要。目前我国微生物肥料发展迅速,所用的菌种主要是解磷菌、解钾菌和固氮菌,谢应先
[3]
报道这3种
细菌都是土壤习居菌,相互之间没有抑制作用或只有微弱的抑制作用,解磷菌还能够促进其它细菌生长繁殖。本研究将所分离得到的解钾菌、解无机磷细菌、解有机磷细菌和固氮菌4株细菌混合培养,试图了解他们的相互作用效果。
72 生态学杂志 第21卷 第2期
培养基。蔗糖7.5g,Na2HPO4·12H2O2.0g,MgSO4·7H2O0.5g,FeCl30.005g,(NH4)3g,2SO40.CaCO30.1g,卵磷脂0.2g,玻璃粉2g,去离子水1000ml,pH7.0～7.4。同上做4个不同的处理,并进行培养,测定各组分的含量。1.4 固氮菌与解钾菌的相互作用
培养基。蔗糖7.5g,Na2HPO4·12H2O2.0g,MgSO4·7H2O0.5g,FeCl30.005g,NaCl0.2g,CaCO31.0g,玻璃粉2g,去离子水1000ml,pH7.0～7.4。同上做4个不同的处理,并进行培养,测定各组分的含量。2 结果与讨论
2.1 解钾菌与解无机磷菌的相互作用
从表1可知,两个菌株都有解钾作用,尤其是接
种解钾菌的处理,培养液中K的含量比不接种增加了736%;只接种解磷菌的处理,培养液中K的含量比不接种也增加了64%。如果同时接种这两株细菌,解钾效果提高,培养液中K的浓度达到0.95
mg·L-1,是不接种的8.6倍,但是并没有简单的加和效应,也就是说一起培养时所分解的K,要小于单独接种时所分解的K之和。
从培养液中SiO2的含量来看,两个接种处理的培养液中SiO2的含量分别比不接种增加了45%和8%;混合培养时,培养液中SiO2的含量几乎没有变化,说明假单胞菌几乎没有分解玻璃粉的能力,只有解钾菌才具有分解玻璃粉的能力。
从培养液的菌数来看,两个菌株一起培养降低了解钾菌的数量达一个数量级,而假单胞菌的数量则略有增加,说明一起培养时,解钾菌的生长繁殖受到一定的抑制,而假单胞菌则得到加强。
表1 解钾菌RGBc13与解无机磷细菌RGP11的相互作用
Tab.1 InteractionbetweenK-releasingbacteriumRGBc13andinorganicP-releasingbacteriumRGP11
处理不接种
RGBc13RGP11RGP11+RGBc13
K(mg·L-1)
0.11
0.920.180.95
SiO2(mg·L-1)
0.78
1.130.841.14
RGP11(109cfu·ml-1)
06.59.8
RGBc13(109cfu·ml-1)
17.609.93
2.2 解钾菌与解有机磷菌的相互作用
从表2可知,卵磷脂的存在极大地促进了解钾
菌分解玻璃粉的能力,培养液中K的含量大大增加,达到4.41mg·L-1。巨大芽孢杆菌RGPi不表现分解玻璃粉的能力,但与RGBc13联合接种时,培养液中K的含量增加了24%。从培养液中SiO2的含
量来看,RGPi不表现出分解玻璃粉的能力,但是它能够增强RGBc13分解玻璃粉的能力。
从培养液中细菌的数量来看,RGPi的存在,对解钾菌的生长繁殖有一定的抑制作用,培养液中的菌数降低了3倍多,而巨大芽孢杆菌的生长繁殖几乎不受解钾细菌的影响。
表2 解钾菌RGBc13与解有机磷菌RGPi的相互作用
Tab.2 InteractionbetweenK-releasingbacteriumRGBc13andorganicP-releasingbacteriumRGPi
处理不接种RGBc13RGPiRGBc13+RGPi
K(mg·L-1)
0.114.410.165.47
SiO2(mg·L-1)
0.580.630.520.78
RGP11(109cfu·ml-1)
030.8009.22
RGBc13(109cfu·ml-1)
001.120.98
2.3 解钾菌与固氮菌的相互作用
从表3可见,RGBc13在无N的培养基中不仅能够生长繁殖,而且表现出强烈的解钾活力和分解
玻璃粉的能力,其培养液中K的含量比不接种高4倍多,SiO2的含量也增加了约16%。固氮菌不表现出分解玻璃粉的能力,并且在培养期间还吸收K,导致培养液中的K比不接种还要低。但是,如果同时,养液的含K量比单独接种时提高了近1倍,SiO2的含量也略有提高。
从培养液中细菌数量来看,同时接种RGBc13和RGN21,各自的生长繁殖都受到抑制,RGBc13的数量只有单独接种时的50%左右,RGN21的数量仅为单独培养时的14%。
以上3种菌在与解钾菌混合培养时,均导致了,
饶正华等:解钾菌与解磷菌及固氮菌的相互作用73
较大,营养和空间的竞争会导致RGBc13菌数的减少,但其解钾和解硅能力反而有不同程度的增加,说
明RGBc13的数量与其分解能力并非完全呈正相关;相反,由于分解和构建菌体的K量之间存在平
表3 解钾菌RGBc13与固氮菌RGN21的相互作用
Tab.3 InteractionbetweenK-releasingbacteriumRGBc13andN-fixationbacteriumRGN21
处理不接种RGBc13RGN21RGBc13+RGN21
K(mg·L-1)
0.261.1102.05
SiO2(mg·L-1)
0.760.880.740.91
RGP11(109cfu·ml-1)
017.609.93
RGBc13(109cfu·ml-1)
006.50.98
衡,RGBc13在过多的数量下释放到环境中的K反
而会减少。另外也不能排除其它细菌的分泌物对RGBc13的刺激作用。对于假单孢菌、巨大芽孢杆菌和固氮菌,也同样存在着营养和空间竞争的问题,但由于3种细菌营养要求、菌体大小等因素不同,综合因素导致了不同的结果,RGBc13分解的K和P等养分,促进了假单胞菌的生长;巨大芽孢杆菌却由于营养竞争有一定程度地下降;固氮菌本身菌体也较大,因而数量下降较多。3 结 论
解钾菌RGBc13能够在无N的培养基上生长繁殖,表现出强烈的分解玻璃粉能力,能够与巨大芽孢杆菌RGPi,假单胞菌RGP11及固氮菌RGN21一起培养,但其生长繁殖受到一定的抑制。RGBc11的存在有利于RGP11的繁殖,对RGPi没有明显的
影响,但显著地抑制RGN21的生长繁殖。RGP11对RGBc11的解K能力影响不大,但RGPi和RGN21对RGBc11的解钾能力有很大的促进作用。
参考文献
[1] 许光辉,郑洪元.土壤微生物分析方法手册[M].北京:农业出版社,1986.135～136.[2] 刘荣昌,等.生物钾肥在农业生产中的作用[A].见:微生物肥料的生产应用及其发展[C].北京:中国农业科技出版社,
1996.66～74.[3] 谢应先.绿发生物肥的研制原理和工业化生产[J].北京农业科学,1994,(增刊):9～15.[4] DeFreitas,J.R.etal.Phosphate-solubilizingrhizobacteriaen-hancethegrowthandyieldbutnotphosphorusuptakeofcanola
(BrassicanapusL.)[J].Biol.Fertil.Soils,1997,24:358～364.[5] Taha,S.M.etal.Activityofphosphate-dissolvingbacteriain
Egyptian[J].PlantSoil,1969,31:149～160.
(收稿:2000年9月18日,改回:11月15日)
书 讯
由庞雄飞院士作序,华南农业大学博士生导师
孔垂华撰写的《植物化感(相生相克)作用及应用》一书,已由中国农业出版社出版发行。
该书分导论、植物化感作用、作物的化感作用、化感作用物质、化感物质的释放、迁移转化和作用机制、化感物质和环境的关系、理论和假设、化感作用的应用潜力和21世纪的植物化学生态学共9章。
从基本概念到最新进展,全面阐述了植物化感作用
这一全新的边缘研究领域,适合从事农林业、生态环境、生物和化学等相关专业的读者阅读。
全书27万字,定价19.20元,新华书店有售,也可直接向北京朝阳区麦子店街18号楼,中国农业出版社张洪光、杨金妹两编辑购买(邮编:100026,电话:010-64194898),免邮资。