微生物磷的增溶及其在可持续农业中的应用潜力外文翻译资料

 2022-08-06 14:10:42

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微生物磷的增溶及其在可持续农业中的应用潜力

Elizabeth T.Alori1，Bernard R. Glick2和Olubukola O. Babalola3*

缩写：PSM，可溶解磷酸盐的微生物。

摘要：

为了满足不断增长的全球粮食需求，使用过量的常规磷（P）肥料来提高农业生产率，可能导致地表水和地下水污染，水路富营养化，土壤肥力枯竭以及有毒元素的积累，例如高浓度的磷肥。土壤中的硒（Se），砷（As）。相当多的土壤微生物能够溶解/矿化不溶性土壤磷酸盐，从而释放出可溶性P，并使其可用于植物。这些微生物改善了多种农作物的生长和产量。因此，用增溶磷的微生物（PSM）接种种子/作物/土壤是一种有希望的战略，可以在不造成任何环境危害的情况下改善世界粮食生产。尽管其在改善土壤肥力方面具有重要意义，但增磷微生物尚未在商业农业中替代常规化肥。对PSM功能多样性，定殖能力，行动模式和明智应用的最新发展的更好理解应该有助于将其用作可持续农业系统的可靠组成部分。在这篇综述中，我们讨论了各种土壤微生物，这些土壤微生物具有溶解磷的能力，因此有潜力用作生物肥料。重点介绍了PSM增溶无机磷酸盐的机理和有机磷矿化的机理，以及决定该技术成功的因素。最后，我们提供了一些迹象表明，使用PSM可以促进可持续农业发展，并得出结论，这项技术已准备就绪，可以在全球各个地区进行商业开发。

关键词：矿化，磷，土壤养分管理，土壤微生物，增溶

1.介绍

磷（P）是植物生长发育必需的必需元素之一。它约占植物干重的0.2％。在大多数限制农作物生长的矿物质营养素中，它仅次于氮（Azziz等。, 2012; Tak等。, 2012)。平均而言，土壤的磷含量约为0.05％（w / w）；但是，这种磷中只有0.1％可供植物使用（朱等。, 2011) 。

磷的缺乏可以通过施用磷肥来解决。但是，大多数施用的磷肥对植物而言是不可用的，添加的无机肥料的量超过通常用来克服这种效果的量，会导致环境问题，例如地下水污染和水道富营养化（Kang等。, 2011) 。因此，研究能够提高磷肥效率，增加农作物产量并减少因土壤磷素流失而引起的环境污染的管理策略具有极大的兴趣。

土壤微生物增强植物养分的获取。它们参与了广泛的生物过程，包括不溶性土壤养分的转化（巴巴拉罗拉 和格里克, 2012a).有些能够溶解和矿化不溶性土壤磷，从而促进植物的生长。除化学施肥外，微生物P增溶和矿化是增加植物有效磷的唯一可能途径。在自然环境中，土壤和根际中的多种微生物可通过溶解和矿化作用有效地从土壤总磷中释放磷（Bhattacharyya和贾, 2012) 。这组微生物称为磷增溶微生物（PSM）。许多种类的土壤真菌和细菌都能在体外溶解磷，其中一些可以动植物中的磷（朱等。, 2011) 。PSM增加了土壤不溶性磷用于植物的生物利用度（朱等。, 2011) 。它们可溶解不溶的无机（矿物）磷并矿化不溶的有机磷（Sharma等。, 2013) 。耐盐或嗜盐的土壤微生物也具有溶解不溶性磷的能力，这促进了盐碱土基农业的发展（朱等。, 2011) 。

因此，用磷酸盐增溶/矿化微生物对土壤或农作物进行接种是提高植物对磷的吸收并从而减少对环境有负面影响的化学肥料的使用的一种有前途的策略（Alori等。, 2012) 。

  1. 增磷微生物（psm）

包括细菌，真菌，放线菌和藻类在内的许多微生物都具有磷的增溶和矿化能力。据报道，通过增溶和矿化作用使磷难以吸收的土壤细菌包括假单胞菌，农杆菌和圆形芽孢杆菌（Babalola和Glick, 2012b) 。其他可溶解磷和矿化磷的细菌包括各种固氮菌菌株（Kumar等。, 2014），芽孢杆菌（Jahan等。2013; 大卫等。, 2014），伯克霍尔德（Mamta等。, 2010; 赵等。, 2014; Istina等。, 2015），肠杆菌，欧文氏菌（Chakraborty等。, 2009），库什内里亚（朱 等。, 2011），芽孢杆菌（Fernaacute;ndezBidondo等。, 2011),Ralstonia，根瘤菌（Tajini等。, 2012），红球菌，沙雷氏菌，缓生根瘤菌，沙门氏菌，沙门氏菌和硫杆菌（Postma等。, 2010; 大卫等。, 2014) 。

具有类似功能的微生物真菌包括Ac草，链格孢属，节肢动物，曲霉菌，头孢菌属，枝孢菌属，弯孢菌属，坎宁哈姆菌，漆皮虫，镰刀菌属，球囊菌，蠕虫孢子，微单孢菌，小孢子虫，霉菌，Pa草，O草， Populospora，Pythium，Rhizoctonia，Rhizopus，Saccharomyces，Schizosaccharomyces，Schwanniomyces，Sclerotium，Torula，Trichoderma和Yarrowia（Srinivasan等。, 2012; Sharma等。, 2013) 。

据报道，土壤真菌比细菌更容易在土壤中长距离穿越，并且对无机磷酸盐在土壤中的溶解可能更重要，因为无机磷酸盐通常会产生并分泌更多的酸，例如葡萄糖酸，柠檬酸，乳酸2 -葡萄糖酸，草酸，酒石酸和乙酸比细菌（Sharma等。, 2013) 。此外，大约有20％的放线菌可以溶解P，包括放线菌，微单孢菌和链霉菌中的那些。藻类如蓝细菌也有报道显示P增溶活性（Sharma等。, 2013) 。

  1. 增磷微生物的好处

为了更好地利用土壤中积累的磷，能够将不溶性磷转化为可溶形式的PSM可以用作生物肥料。这增加了可溶性磷含量（朱等。, 2012) 。使用磷生物肥料是通过提高农业产量来改善粮食产量的有前途的方法，因为最好使用环保方法（即强调使用生物土壤改良剂代替化学品的范例）来解决问题。不育土壤（Babalola和Glick, 2012a). 图1 显示了用PSM（假单胞菌sp。）接种对玉米植物的影响。与未接种的对照相比，接种PSM的玉米生长得到改善。PSM通过使生长中的植物无法获得的P用作生物肥料。增磷细菌还可以通过刺激生物固氮的效率，合成植物激素并提高某些微量元素（如锌和铁）的可用性来帮助植物生长（Wani等。, 2007) 。

许多PSM接种研究表明，在盆栽试验中和田间条件下，植物的产量均得到提高，磷吸收量增加。在将黑曲霉用作生物肥料的盆栽实验中（使用带有20％珍珠岩的麦壳作为载体材料），土壤定殖比率为5.6times;106孢子gminus;1土（Wang等。, 2015) 的对根际进行微生物管理以实现可持续农业生产的好处包括提高磷酸盐对作物，受激根和芽的生物利用度生长，改善了根和芽的长度，增加了新鲜和干燥的芽重，P标记的磷酸盐吸收以及谷物和干物质产量的显着提高（罗德里格斯和 弗拉加, 1999) 。 表格1 显示了某些PSM对多种农作物的影响。

图1 假单胞菌的生物肥料作用在玉米上。（A）未接种PSM的玉米。（B）用PSM假单胞菌sp.seed接种的玉米。

磷酸盐增溶微生物对农作物的生长和发育具有相当大的协同作用（塔拉帕拉加达和古迪米, 2011) 。除增溶磷外，某些PSM还显示出作为针对某些植物病原体的生物防治剂的潜力。PSM通过生产来控制病原体生长，改善了根和芽的长度，增加了新鲜和干燥的芽重，P标记的磷酸盐吸收以及谷物和干物质产量的显着提高（罗德里格斯和 弗拉加, 1999) 。 表格1 显示了某些PSM对多种农作物的影响。

磷酸盐增溶微生物对农作物的生长和发育具有相当大的协同作用（塔拉帕拉加达和古迪米, 2011) 。除增溶磷外，某些PSM还显示出作为针对某些植物病原体的生物防治剂的潜力。PSM通过生产来控制病原体抗真菌化合物（例如PAL，酚类和黄酮类化合物），铁载体，抗生素，氰化氢和裂解酶，所有这些都增强了对植物病原体生长的抑制作用。

磷酸盐增溶微生物技术改善了盐碱土壤的肥力和农业利用，而不会因持续使用合成肥料而造成任何环境或健康危害。库氏菌属能够同时溶解无机磷和有机磷的菌株YCWA18也表现出中等程度盐的特性，可用于开发盐碱农业（朱等。, 资料编号：[254180]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word

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