生物菌剂对土壤无机磷活化效果的研究

姜佰文，刘羚慧，陈晓武，魏世梅，权明顺，关丽丽

（1.东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨 150030；2.哈尔滨市阿城区农业技术推广中心，哈尔滨 150300）

生物菌剂对土壤无机磷活化效果的研究

姜佰文1，刘羚慧1，陈晓武2，魏世梅2，权明顺2，关丽丽2

（1.东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨 150030；2.哈尔滨市阿城区农业技术推广中心，哈尔滨 150300）

采用蒋柏藩—顾益初提出的石灰性土壤无机磷形态分级方法，研究不同剂量生物菌剂对种植年限为25年的蔬菜保护地耕层土壤无机磷活化的影响。结果表明，生物菌剂可以增加Ca2-P、Al-P、Fe-P含量，降低土壤中Ca10-P、Ca8-P含量，对O-P含量影响不明显，证明生物菌剂可以促进土壤中的磷素向易被作物利用的状态转化，减缓向缓效态、难溶态的转化。

生物菌剂；无机磷；活化

随着近年温室大棚面积快速增长，蔬菜保护地中磷素积累问题渐受关注[1-5]。刘建玲等采用蒋柏藩—顾益初提出的无机磷组分分级方法研究蔬菜保护地土壤磷素形态和分布特征，表明蔬菜地中缓效态磷素积累严重[6-8]。如何将无效态磷素变成作物可吸收利用的有效态磷素成为研究重点。张云翼等研究发现[9]，土壤中含有能够将有机磷和难溶性无机磷转化为可溶性无机磷的芽孢杆菌属（Bacillus）、假单胞菌属（Pseudomonas）、土壤杆菌属（Agrobacerium）等解磷细菌。解磷细菌施入土壤中后可以在植物根际形成供磷微区，进而改善植物磷素供应，增加作物对磷素吸收量。程淑琴等认为利用生物学途径，即在石灰性土壤中施用解磷微生物制作的菌肥，能够提高石灰性土壤中磷肥施肥效率，解决石灰性土壤磷素大量积累的问题[10]。梁利宝研究北方石灰性土壤中解磷细菌对磷形态的影响，证明解磷细菌能够促进石灰性土壤中磷素形态向易被作物利用状态转化，减缓向缓效态、难溶态转化[11]。孙华等研究发现在砂姜黑土中施用含有一定量溶磷细菌的肥料，可提高土壤中的中等活性有机磷和活性有机磷，促进土壤中Ca8-P、Ca10-P向Ca2-P、Al-P、Fe-P等无机磷形态转化，提高土壤有效磷含量[12]。可见，土壤中解磷微生物和磷酸化酶能积极参与土壤无机磷生物化学转化[13-24]。不同研究结果显示生物菌剂可活化无机磷，但对北方黑土区蔬菜保护地研究较少。本试验以种植年限为25年的耕层土壤为研究对象，探究生物菌剂对黑土磷素活化的效果。

1 材料与方法

1.1 材料

供试土壤：哈尔滨市阿城区种植年限为25年的耕层蔬菜保护地土壤。

供试试剂：生物菌剂（由东北农业大学徐凤花教授提供，其中解磷菌含量为0.2亿·500 g-1土）。

1.2 试验设计

将25年耕层土样在高压灭菌锅内灭菌，风干，过2 mm筛。取15个1 L广口瓶，每个瓶中放入过2 mm筛土样500 g，向广口瓶中加入300 mL无菌蒸馏水及不同用量生物菌剂，25℃恒温培养箱中培养，培养相应时间后取出土样风干，过1 mm、0.15 mm筛备用。

本试验共设5个处理，每个处理均3次重复，随机排放在培养箱中。具体方案如下：CK、处理1、处理2、处理3、处理4分别用生物菌剂1、2.5、5、10（g·500 g-1土），培养时间分别为5、10、20、30、45和60 d。

1.3 测定方法与数据分析

土壤无机磷分级测定采用蒋柏藩—顾益初提出的石灰性土壤无机磷形态分级方法[12]，用Microsoft Excel 2003软件完成全部数据处理和制图。

2 结果与分析

2.1 生物菌剂对蔬菜保护地Ca2-P动态变化的影响

由图1可知，Ca2-P含量呈现先降低后升高趋势，在5～30 d时Ca2-P含量显著增加，Ca2-P含量在60 d左右保持较高含量。经过生物菌剂处理的Ca2-P含量在30 d达到最高值并基本保持恒定。经生物菌剂处理后，Ca2-P含量明显增加，增加生物菌剂浓度对Ca2-P含量无显著影响。

图1 不同用量生物菌剂对土壤Ca2-P变化的影响Fig.1 Effect of different amount of biological agents on change of Ca2-P in soil

2.2 生物菌剂对蔬菜保护地Ca8-P动态变化的影响

由图2可知，对照中Ca8-P含量呈现逐渐下降趋势，经生物菌剂处理后，Ca8-P含量在20 d时低于对照处理，在30 d后Ca8-P含量超过对照，即生物菌剂能够提高Ca8-P含量。各处理之间变化趋势基本一致。

2.3 生物菌剂对蔬菜保护地Ca10-P动态变化的影响

不同培养时期取样并测定经生物菌剂处理土壤Ca10-P含量见图3。

由图3可知，整个培养周期中，Ca10-P含量在10和45 d时出现两次峰值后呈下降趋势。生物菌剂处理Ca10-P含量在5 d时低于对照处理Ca10-P含量，在30 d后超过对照处理Ca10-P含量，即生物菌剂可提高Ca10-P含量。且从整体看，增加生物菌剂浓度会使Ca10-P含量有所下降。各处理之间变化规律趋势基本一致。

2.4 生物菌剂对蔬菜保护地Fe-P动态变化的影响

图2 不同用量生物菌剂对土壤Ca8-P变化的影响Fig.2 Effect of different amount of biological agents on change of Ca8-P in soil

如图4所示，对照处理Fe-P含量总体呈逐渐升高趋势，而生物菌剂处理的Fe-P含量在20～30 d时高于对照处理中Fe-P含量，在45～60 d时低于对照处理中Fe-P含量。在培养较短时间内，低浓度生物菌剂处理活化效果高于高浓度生物菌剂处理，然而随着培养时间延长，高浓度生物菌剂处理活化效果较低浓度处理明显。

图3 不同用量生物菌剂对土壤Ca10-P变化的影响Fig.3 Effect of different amount of biological agents on change of Ca10-P in soil

图4 不同用量生物菌剂对土壤Fe-P变化的影响Fig.4 Effect of different amount of biological agents on change of Fe-P in soil

2.5 生物菌剂对蔬菜保护地Al-P动态变化的影响

如图5所示，生物菌剂处理的Al-P含量在10 d时到达最高值，随后开始下降，在30 d到达最低值后基本保持不变。不同用量生物菌剂处理的Al-P含量变化趋势基本一致，都是先升高后降低，增加生物菌剂用量对土壤中Al-P含量并无显著影响。各处理之间变化规律基本一致。

2.6 生物菌剂对蔬菜保护地O-P动态变化的影响

不同培养时期取样并测定O-P含量，其变化见图6。从培养周期来看，O-P含量波动性较大，原因可能是各种形态的无机磷被活化，也可能是各处理使土壤酸化，促使有机磷矿化，具体原因需要进一步分析。虽然O-P含量表现出很大波动性，但是在0～20 d内，各处理在整体上看呈现上升趋势，20 d以后各处理整体有下降趋势。并且由图6可以看出，增加生物菌剂浓度对土壤O-P含量无显著影响。各处理之间变化趋势基本一致。

图5 不同用量生物菌剂对土壤Al-P变化的影响Fig.5 Effect of different amount of biological agents on change of Al-P in soil

图6 不同用量生物菌剂对土壤O-P动态变化的影响Fig.6 Effect of different amount of biological agents on change of O-P in soil

3 讨论

磷细菌在土壤中重要作用是溶解土壤中磷酸盐，主要表现在：一是微生物在代谢过程中产生有机酸；二是微生物通过呼吸作用释放出二氧化碳，降低环境pH，从而引起磷酸盐溶解；三是某些细菌能释放出H2S与磷酸铁作用，产生FeSO4和可溶性磷酸盐；四是微生物腐解植物残体而产生两种酸，即胡敏酸和富里酸，与复合磷酸盐中的Ca2+、Fe3+和Al3+，可产生酸螯合，释放出磷酸盐；五是微生物对Ca2+的吸收也可以使磷酸根进入土壤溶液。

关于微生物促进土壤磷素活化作用，从而提高土壤有效磷含量与张云翼等[9-12]研究结论基本一致，但张云翼等研究主要集中在大田土壤，关于微生物对保护地土壤磷素活化的研究还未见报道，本研究内容和结论将填补此研究空白，对保护地土壤磷素生物活化研究具有借鉴意义。

4 结论

蔬菜保护地各形态磷素大量积累，蔬菜保护地土壤无机磷组分含量最多是Ca-P，且Ca8-P＞Ca10-P＞Ca2-P，其次是Al-P、Fe-P和O-P。解磷细菌可以与土壤作用产生有机酸，使固定态磷素释放，促进土壤中Ca10-P转化，降低土壤中缓效态即Ca8-P含量，对O-P含量的影响并不明显，而Al-P、Fe-P含量变化有待进一步探究，这与梁利宝的研究结果[11]相似。增加生物菌剂用量对土壤磷素活化影响不大。可见生物菌剂可促使难溶态、缓效态无机磷向较易溶解Ca2-P转化，对土壤中难溶性磷有效化有促进作用。

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Study on biological agents of change of inorganic phosphorus activa- tion in soil

JIANG Baiwen1,LIU Linghui1,CHEN Xiaowu2,WEI Shimei2,QUAN Mingshun2, GUAN Lili2(1.School of Resources and Environmental Sciences,Northeast Agricultural University, Harbin 150030,China;2.Agricultural Extension Center,Acheng District,Harbin 150300,China)

Jiang-Gu inorganic phosphorus fractionation method was used to study the phosphorus status,to study different doses biological bacterium agent activated inorganic phosphorus of the soil cultivated vegeTable 2 5 years.The results showed that biological agents could increase the content of Ca2-P,Al-P,Fe-P,reduce the content of Ca10-P,Ca8-P,while do not affect the content of O-P.Biological bacterium agent can promote soil to plant available phosphorus normal transformation.

biological agents;inorganic phosphorus;activation

S151

A

1005-9369（2014）09-0062-05

姜佰文,刘羚慧,陈晓武,等.生物菌剂对土壤无机磷活化效果的研究[J].东北农业大学学报,2014,45(9):62-66.

Jiang Baiwen,Liu Linghui,Chen Xiaowu,et al.Study on biological agents of change of inorganic phosphorus activation in soil[J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(9):62-66.(in Chinese with English abstract)

2013-01-01

黑龙江省自然科学基金项目（C201106）

姜佰文（1970-），男，教授，博士，硕士生导师，研究方向为逆境条件下的植物营养。E-mail:jbwneau@163.com

时间2014-9-18 10:51:13[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20140918.1051.017.html