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盐碱农田土壤磷素有效性与面源污染的微生物调控

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盐碱农田土壤磷素有效性与面源污染的微生物调控

Microbial Mitigation of Soil Phosphorus Availability and Non-point Source Pollution in Saline-alkali farmland

李哲

山东大学



盐碱农田土壤的磷素调控面临着提高有效磷含量以保障作物吸收，和控制磷的淋溶流失以减少农田面源污染的双重挑战。微生物在全球磷素循环中起到重要作用，包括通过同化作用对环境中易流失磷的固定以及通过溶磷、矿化作用释放有效磷。本研究提出了以聚磷菌和解磷菌为媒介的综合生物调控手段，充分利用微生物有机磷库在土壤中作为潜在磷源的特征，提高外源磷的利用效率的同时降低磷素的流失风险。本研究通过土柱淋溶、土壤培养和盆栽相结合的微宇宙试验探究了土施聚磷菌对土壤磷素淋溶的调控效果，以及联合解磷菌剂对土壤磷素有效性的作用，并通过NMR、三维荧光、微生物群落分析等手段研究了作用机理。结果表明施加聚磷菌能将外源无机磷转化为以磷酸单酯为主的有机磷暂时储存于胞外聚合物，从而显著降低土壤可溶态磷的淋溶。同时聚磷菌产生的胞外聚合物也有利于土壤团聚体的形成，减少颗粒态磷的流失。而耐盐碱解磷菌可以通过碱性磷酸酶等分泌物促进微生物有机磷的分解，与聚磷菌处理产生交互作用，最终综合处理提高了土壤有效磷水平，促进了盆栽小麦的生长和磷素积累。菌剂处理也对土壤微生物群落产生影响，Lysobacter、Ramlibacter等一些本土种群丰度上涨且与土壤有效磷、碱性磷酸酶水平显著正相关。因此，以耐盐碱聚磷菌和解磷菌为基础的复合微生物调控手段可以充分利用微生物有机磷库在土壤中作为缓释磷源的特征，在磷肥增效减量的同时减少磷素流失，帮助实现盐碱农田改良过程中的面源污染防控。

关键字：磷；盐碱地；微生物；面源污染；生物有效性；微生物群落





作者简介：

李哲，美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校自然资源与环境科学专业博士，现为山东大学博士后。主要研究领域为水土环境化学、面源污染防控。

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