全 文 ：第 12卷 第 2期
2 0 0 4年 4月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
VO1．12 NO．2
April， 2004
兼具固氮 、解磷功能菌株固氮特性的研究
王永歧 沈阿林 王守刚 薛毅芳
(河南省农业科学院土壤肥料研究所 郑州 450002)
摘 要 试验研 究 9株兼具 固 N、解 P功能菌株在无 N、N 源充足不 同 P源条件和 混合培养 时菌株 固 N 特性结果
表明，供试菌株在无 N培养基上均有固N活性，但固N量差异较大，菌株“N5一l”固N量最高达 55．4mg／kg，为固N
量最低 菌株”K10—2”的 3．1倍 。在 以 ca (PO4) 作 P源 、培养液 N素供应充足 时“K10—2”和“N17”菌株 仍有较高 固
N 能力 ，培养 3d后培养液 全 N含 量增 幅达 55．2％；“N1l”、“N12”和“P14—2”菌株 固 N 量也 维持 在较 高水平 ，全 N
含 量增 加 30t‰左右 ；“K16”菌株培养液全 N含量略有增加 ，“N5一l”、“N13一l”和“K3”菌株则导致 N 的挥 发损 失。 以
磷矿粉作 P源可使该过程 逆转。在 Ca (PO4)，P源培 养基上混 台培 养能 有效降低“N5—1”、“N13—1”和“K3”菌株 单
独培养时所造成的 N损失。
关键词 固 N菌 解 P菌 固 N 特性
Research on N—fixing property of bacteria with N—fixation and dissolving P function．WANG Yong—Qi，SHEN A—Lin，
WANG Shou—Gang，XUE Yi—Fang(Institute of Soil and Fertilizer，Henan Academy of Agricultural Sciences，Zhengzhou
450002)，CJEA，2004，12(2)：128～130
Abstract The N—。fixing property of 9 bacteria with N—。fixation and dissolving P function was studied under the conditions
of non。nitrogen，different P re,<)urces with suficient nitrogen and their mixed incubation．The results show that there are
different N—fixation activities under the non—nitrogen condition，however，the volume of N—fixation has more dixrersity．
The bacteria with the highest N—fixation amount is N5—1．reaching 55．4mg／kg and 3 l times as much as the lowest
“K10—2”．When taking Ca3(PO4)2 as P resource，“K10—2”and“N17”stil have an active N—fixing ability under suffi—
cient nitrogen supplied．the increasing range of total nitrogen in the culture,solution gets to 55．2％ after 3 days incuba—
tion．The N—fixation content of“N1l”，“N12”，“P14—2”als Jmaintain on a higher level，the total nitrogen increases by
30％ or so．The total nitrogen of“K16”in the culture so lution has a little increase．“N5一l”．“N 13-1”and“K3”result in
the volatilization loss of nitrogen These processes wil be reserved when taking the ground phosphate rock as the P—re—
source．Compared to the single culture，the mixed incubation on Ca3(PO4)：medium can effectively decrease N—loss of
“N5一l”．“Nl3一l”．and“K3”．
Key words N—fixing bacteria，Di~ lving P bacteria，N—fixing property
据统计我国农业生产中 N肥损失率 为 30％～50％‘ ，相当于年损失尿 素 1900万 t。NO；一N的大量淋
失造成地下水硝酸盐含量过高，NO 的挥发造成大气污染，因此开发固 N菌微生物肥料对保护农业环境和
提高农作物品质有重要意义。自1958年 Hino从 日本土壤中分离出一些固N芽孢杆菌后，许多国家陆续从
土壤 中分离出类似固 N芽孢杆菌。本试验研究 2001年从不同土壤及特殊环境 中定向分离纯化 47株菌株 ，
并从中筛选出9株具有较强固N、解 P功能的菌株，测定其在无 N、N源充足不同P源和混合培养等条件下
菌株固 N量 ，并分析不同条件菌株固 N特性 ，为开发 固 N菌微生物肥料提供理论依据。
l 试验材料与方法
供试菌株 由河南省境内潮土 、褐土 、砂浆黑土 、水稻土 、山地红壤及国家潮土监测站 15年无肥定位区分
离纯化而得 ，通过观察各菌株在 Asbhy培养基上长势及无机磷培养基上透明圈的大小 ，初步确定其 固 N 和
解 P特征 ，菌株编号为“N5—1”、“N11”、“N13—1”、“K10—2”、“N12”、“P14—2”、“N17”、“K16”和“K3”。其中无 N
*河南省杰出人才创新基金项 目(012000200)资助
收稿 日期 ：2003—04—02 改 回 日期 ：2003—05—09
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第 2期 王 永歧等 ：兼具固氮 、解磷 功能 菌株固氮特性 的研究 129
培养基配方为 KH PO 0．2g，CaCO3 5g，MgSO ·7H2O 0．2g，甘露醇 10g，NaC1 0．2g，CaSO4‘2H20 0．1g及
蒸馏水1000mL；磷酸钙培养基配方为葡萄糖10g，(N )25；04 0．5g，NaC1 0．3g，KC1 0．3g，MgSO4‘7H2O 0．3g，
FeSO4·7H，O 0．03g，Mnso ·4H：O 0．03g，Ca (PO )：10g及蒸馏水 1000mL；将磷酸 钙培养基配方 中的
Ca3(P04)，更换为磷矿粉 即为磷 矿粉 培养基 配方。将 上述 培养基 各 100mL分 别装 于 250mL三 角瓶 中 ，
1．5MPa灭菌 30min，冷却后分别接种 ln L液体菌种 ，对照接入 1mL培养菌种用液体培养基 ，28℃振荡培养
3d。培养液用 G 漏斗抽气过滤(G 漏斗可将沉淀滤去 ，却不能阻挡菌体通过)，滤液中包括可溶性 N素和
菌体 N素 2种形态。取滤液 5mL用 H SO 一H，O，消煮 ，半微量滴定法测定全 N含量 。
2 结果与分析
2．1 菌株对不同 P源的分解能力
ca (PO )，和磷矿粉不溶于水，植物难以直接吸收利用其中的P素，但解 P菌通过 自身生长繁殖可大量
吸收利用这部分 P素 ，并 最终 转化 为可 被植 物直接 吸收 的可溶 性 P素 。各 菌株 在液体 培养 下分 别 以
Ca (PO4)，和磷矿粉作为惟一 P源，培养 3d后测定其滤液中全 P含量。由表 1可知供试菌株对 Ca。(PO )
的分解能力远高于对磷矿粉的分
解能力，且这 种能力针 对不 同 P
源存 在 明显 差 异 ，“K3”菌 株 对
Ca。(PO ) 分解能力最强 ，而对磷
矿粉分解 能力居第 4位 ，“N12”
菌株对磷矿粉分解能力最 强，而
对Ca (PO )，分解能力居第 8位。
土壤中存在多 种形态的 P源 ．不
同解 P菌对不同 P源的分解能力
表 1 各菌株 在不同 P源培 养基上培养 3d后滤液全 P含量 比较
Tab 1 The contents of total P in culture,solution of diferent p-remurces media for 3 days incubation
差异显著，故微生物 P肥生产 中选择适宜解 P菌配伍可达到较高解 P效率。
2．2 无 N培养基上菌株的固 N特征
无 N培养液 中菌株生长繁殖所需 N源全部来源于对大气 N的固定。试验测定各菌株在无 N培养基上
培养 3d后培养液全 N含量结果表明 ，“N5—1”、“N11”、“N13—1”、“K10—2”、“N12”、“P14—2”、“N17”、“K16”、
“K3”和 对 照 培 养 液 全 N 含 量 分 别 为 56．4mg／kg、37．3mg／kg、47．0mg／kg、18．8mg／kg、42．3mg／kg、
47．0mg／kg、37．6mg／kg、23．5mg／kg、23．5mg／kg和 1．0mg／kg，对应全 N增量分别为 55．4mg／kg、36．3mg／kg、
46．0mg／kg、17．8mg／kg、41．3mg／kg、46．0mg／kg、31．6mg／kg、22．5mg／kg、22．5mg／kg和 0mg／kg，表 明不同菌
株固 N能力 差异 明显 ，菌 株“N5—1”固 N 量最 高 达 55．4mg／kg，为 固 N量 最 低菌 株 “K10—2”的 3．1倍 ；
“N5—1”、“N13一l”、“N12”和“P14—2”菌株固 N量均>40mg／kg，属固 N量较高菌株；“N11”和“N17”菌株次之，
“K16”、“K3”和“K10—2”菌株固 N能力较弱。
2．3 N源充足下不同 P源培养基上菌株的固 N特征
表2表明以Ca3(Pq) 作 P源，培养液N素供应充足下“K10—2”和“N17”菌株仍具较高固N能力，培养 3d
表 2 N源充足下菌株在不同 P源培 养基上培养 3d后培养液全 N含量 比较
Tab．2 The contents of totdJ．N in culture solution of diferent P-resources media for 3 days incubation
后培养液全 N含量
均增加 66．8mg／kg，
增 幅 达 55．2％；
“N11”、“N12”和
“P14—2”菌 株 固 N
量也 较高 ，全 N含
量增 加 30％左 右 ；
“K16”菌株 培 养液
全 N含量略有增加；“N5—1”、“N13—1”和“K3”菌株培养液全 N含量则分别减少 3．0％、9．8％和 32．9％。以磷
矿粉与以 Ca (PO ) 作 P源相比菌株 固 N特性差异较大 ，在磷矿粉 P源培养基上“N13—1”菌株 固 N量大幅
增加 ，培养液全 N含量增加 70．7％，“K3”菌株全 N含量增加 39．7％，而“N13—1”和“K3”菌株在 Ca (PO4) P
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l30 中 国 生 态 农 业 学 报 第 l2卷
源培养液中培养则导致 N损失。“N12”、“N17”和“K16”菌株在磷矿粉 P源培养液中培养其全 N含量降幅
为10．7％～14．6％，该现象与以Ca (PO )，作 P源时相反 。菌株在 N源充足培养基上培养导致 N总量减少 ，
可能是因这些菌株生长过程中将 NH 转化为 NH 或 NO ，从而造成 N挥发损失所致 ，若改变 P源可使该
过程逆转 ，其作用机理尚待进一步研究。
2．4 双菌株混合培养对培养液全 N含量的影响
混合培养采用 Ca (PO )，P源液体培养基培养“N5—1”、“K3”和“N13—1”菌株导致 N挥发损失率分别为
3．0％、32．9％和 9．8％，但合理的菌株组合可有效控制 N挥发损失。试验研究双菌株混合培养对培养液全
N含量的影 响结果 表 明，“N5—1”和“N17”、“N11”和“N17”、“N13—1”和“K16”、“Pl4—2”和“K3”、“K10—2”和
“K16”、“N12”和“K3”菌株混合培养及对照培养液全 N含量分别为 159．7mg／kg、140．9mg／kg、131．5mg／kg、
150．3mg／kg、140．9mg／kg、1 18．0mg／kg和 121．0mg／kg，对 应 全 N 增 量 分 别 为 38．7mg／kg、19．9mg／kg、
10．5mg／kg、29．3mg／kg、19．9mg／kg、一3．0mg／kg和 0mg／kg。而“N5—1”和“N17”、“P14—2”和“K3”及“N13—1”
和“K16”菌株组合培养液全 N含量分别增加 32．0％、24．2％和 8．7％，且“N12”和“K3”菌株组合培养液全 N
含量仅降低 2．5％。
3 小 结与讨论
在以 Ca (PO ) 和磷矿粉为 P源而 N源充足下菌株“N5—1”、“N13—1”、“K3”、“N12”、“N17”和“K16”均
可造成不同程度 N挥发损失 ，而土壤中以 Ca (PO4) 和磷矿粉形式存在的 P数量较大，故 固 N菌肥生产 中
不宜采用上述菌株 。“P14—2”在无 N培养基上固 N量达 46mg／kg，在 Ca (PO )：作 P源且 N源充足时有较
高固 N能力 ，在以磷矿粉作 P源时也未导致 N挥发损 失，“K10—2”除具有“P14—2”固 N特性外还有较高解 P
能力。采用“P14—2”和“K10—2”菌株组合的固 N菌肥 ，将在缺 N和 N源充足时均有较强 的固 N、解 P能力 ，
这尚待田间试验进一步验证。
参 考 文 献
l 李庆逵 ，朱兆 良，于天仁主编 中国农业 可持续发展 中的肥料问题 南昌 ：江西科学技术 出版社 ，1998
2 李酋 开主编 土壤 农业 化学 常规分析方法 北京 ：科学出版社 ，1984 272～278
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