【摘要】：濕地植物對磷有很強(qiáng)的富集作用,可以有效地去除環(huán)境中的磷。環(huán)境中大部分形態(tài)的磷不能被植物直接吸收,需經(jīng)過分解轉(zhuǎn)化,尤其是微生物的轉(zhuǎn)化釋放作用,成為有效磷,才能被植物吸收。因此,了解濕地根際微生物在此過程中對磷的轉(zhuǎn)化釋放及植物吸收的影響,是一項(xiàng)非常重要的基礎(chǔ)性研究工作,可為進(jìn)一步闡明濕地磷循環(huán)機(jī)制、強(qiáng)化濕地植物對磷素的吸收及水生態(tài)系統(tǒng)中磷污染的控制,提供研究基礎(chǔ)和依據(jù)。本文以天印湖(南京,中國)濕地植物及其根際微生物作為研究對象,通過高通量測序法分析了典型濕地植物菖蒲的根際微生物的多樣性組成;通過去除與保留根際微生物的植物對比實(shí)驗(yàn),研究了根際微生物群落作為一個整體對水中磷的轉(zhuǎn)化及植物吸收磷的影響機(jī)制;用細(xì)菌通用培養(yǎng)基從菖蒲、鳶尾和蘆葦根際提取和純化了根際微生物,并進(jìn)一步對提取菌株的解磷釋磷能力進(jìn)行了測試,篩選出高效解磷菌,通過測定水中磷含量、植物生長及體內(nèi)磷含量變化,研究了多種高效解磷菌的強(qiáng)化除磷的效果,主要創(chuàng)新研究結(jié)果如下:高通量測序結(jié)果表明,天印湖濕地植物菖蒲的根際微生物中,細(xì)菌的種類最多,其次是真核生物,種類數(shù)最少的是古菌。細(xì)菌中最多的是Acidobacteria(酸桿菌門)和Proteobacteria(變形菌門)分別占34.94%和34.19%,真核生物中以真菌為主,其中數(shù)量最多的是Sordariomycetes(糞殼菌),占真核生物的37.06%,古菌中一種Candidatus Nitrosoarchaeum的氨氧化古菌含量最高,占48.07%,它們的數(shù)量優(yōu)勢明顯。濕地根際微生物群落作為一個整體,可促進(jìn)植物吸收磷,培養(yǎng)后有根際微生物的植物的根、莖、葉中磷含量的增量都高于被去除了根際微生物的植株。對水中有效磷、難溶無機(jī)磷、有機(jī)磷都有轉(zhuǎn)化釋放及促進(jìn)植物吸收的作用,可以較好地促進(jìn)水中總磷的去除。在對根際微生物的解磷釋磷能力測定和解磷菌的篩選中發(fā)現(xiàn),無機(jī)磷的溶解和釋放速率遠(yuǎn)高于有機(jī)磷,且同一菌株對無機(jī)難溶磷和有機(jī)磷的釋放效果不同,表明對有機(jī)磷和無機(jī)磷的溶解和釋放的影響因素不同。在磷酸三鈣培養(yǎng)基中,短期解磷速率96小時最高達(dá)0.53 mg·L~(-1)·h~(-1),三株高效解磷菌10天解磷速率分別達(dá)到0.38 mg·L~(-1)·h~(-1)、0.50 mg·L~(-1)·h~(-1)和0.52 mg·L~(-1)·h~(-1)。不同菌種在不同培養(yǎng)基中釋放溶解態(tài)磷量是不同的。在有機(jī)磷培養(yǎng)基中,短期解磷速率96小時最高為0.029 mg·L~(-1)·h~(-1),10天解磷速率最高為0.0078 mg·L~(-1)·h~(-1)。在磷酸三鈣培養(yǎng)基中10天后釋放溶解態(tài)磷量最高達(dá)到125.88 mg·L~(-1)。在有機(jī)磷培養(yǎng)基中10天后釋放溶解態(tài)磷量最高達(dá)到1.88 mg·L~(-1)。經(jīng)鑒定在磷酸三鈣培養(yǎng)基中從菖蒲根際篩選出的短期解磷速率較快的是Pseudomonas sp.;從蘆葦根際篩出的釋放溶解態(tài)磷含量最高的是Pseudomonas knackmussii。不同解磷菌對水中磷的含量以及濕地植物吸收磷的影響效果存在差異。解磷能力強(qiáng)的解磷菌對水中磷的去除及植物吸收磷的促進(jìn)作用最為明顯。植物吸收磷主要體現(xiàn)在葉的生長和磷含量的增加。解磷菌投加量越大,水中總磷去除率越高,植物各部分磷含量增加越明顯。培養(yǎng)過程中,pH變化較小,在6.7~7.1之間。本研究為利用高效解磷菌強(qiáng)化植物對磷的吸收,提高濕地對磷的去除效果提供了重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和基本結(jié)論。
【圖文】：

有機(jī)酸和酶，幫助水解或分解那些含磷化合物磷。因此，，土壤提供微生物和植物所需的磷營養(yǎng)元素，然而需要微生物在其中，幫助植物更好的吸取磷營養(yǎng)元素，植物死亡后大部分磷元素隨殘體返回到土壤。如圖1-1所示，在這個系統(tǒng)中，土壤是磷的源和匯，植物是磷的“消費(fèi)者”，而微生物是植物吸收磷“催化劑”，三者關(guān)系密不可分。圖1-1 磷在土壤—植物—根際微生物系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化

東南大學(xué)博士學(xué)位論文對磷吸收的影響研究技術(shù)路線植物菖蒲，對其根際進(jìn)行無菌處理，再將其在含磷培養(yǎng)液中培養(yǎng)未做無菌處理的菖蒲，分別測定水中磷含量的變化和植對比法研究根際微生物群落對磷的轉(zhuǎn)化及植物吸收的影響。1-3 所示。濕地植物及根際
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：X52;X17

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2645330