全 文 ：中国生态农业学报 2015年 8月 第 23卷 第 8期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Aug. 2015, 23(8): 964972


* 国家公益性行业磷细菌肥研制科研专项(201103004-5)和国家自然科学基金项目(31272257)资助
** 通讯作者: 洪坚平, 主要从事微生物肥料的研究与应用。E-mail: hongjpsx@163.com
李娜, 主要从事石灰性土壤磷细菌的研究与应用。E-mail: 964119361@qq.com
收稿日期: 20150119 接受日期: 20150608
http://www.ecoagri.ac.cn
DOI: 10.13930/j.cnki.cjea.150048
磷细菌在复垦土壤上生长规律及对磷解析特性的影响*
李 娜1 乔志伟2 洪坚平1** 谢英荷1 张铁全3
(1. 山西农业大学资源环境学院 太谷 030801; 2. 山西省环境科学研究院 太原 030027;
3. 加拿大农业部温室与加工作物研究中心 哈罗 N0R 1G0 加拿大)
摘 要 为了解磷细菌在山西采煤塌陷复垦土壤上的应用效果, 以采煤塌陷复垦土壤为研究对象, 通过室内
培养方法, 设空白对照, 探索了施有机肥(M)、磷细菌(B)、磷细菌+葡萄糖(BG)、磷细菌+尿素(BU)、磷细菌+
葡萄糖+尿素(BGU)、磷细菌+葡萄糖+尿素+有机肥(BGUM)对磷细菌生长和土壤养分、磷吸附解吸的影响, 其
中磷细菌菌液浓度为 1.2×108 CFU·mL1, 接种量为 5 mL·盆1。结果表明: 在培养周期内各处理磷细菌数量呈
先增加后减少的趋势, BGUM 处理磷细菌数量远高于其他处理; 培养的 60 d 内 BGUM 处理土壤磷细菌数量由
最初的 1.0×106 CFU·g1降到 3.3×104 CFU·g1, 60 d 后, BGUM 处理磷细菌数量分别是 BGU、BG、BU、B 处理的 300
倍、367 倍、1 650 倍、3 300 倍。M、B 和 BGUM 处理复垦土壤有效磷含量分别比 CK 处理增加 172.27 mg·kg1、
3.00 mg·kg1 和 188.9 mg·kg1, 施用有机肥或者接种磷细菌可以显著增加土壤有效磷含量, 葡萄糖、尿素、有
机肥与磷细菌配合施用对复垦土壤有效磷增加的效果更显著。随着外加磷源浓度的增加, 各处理复垦土壤吸
磷量和解吸磷量都呈现增加的趋势, Langmuir 等温吸附方程是描述各处理等温吸附特征的最佳方法; 与 CK 相
比, BGUM处理土壤最大吸磷量降低幅度最大, 减少 119.05 mg·kg1, 吸附常数也显著降低, BGUM处理复垦土
壤磷的平均解吸率为 33.20%, 显著高于其他处理(P<0.05)。因此, 在各处理中, BGUM 处理土壤磷细菌数量最
多, 对复垦土壤有效磷的增加效果最显著, 对土壤最大缓冲容量和平均解吸率影响最大。BGUM 处理是磷细
菌在复垦土壤上应用的最佳选择, 即在复垦土壤上施用磷细菌时, 应该与合适的碳源、氮源及有机肥共同配合
施用。
关键词 组合磷细菌 复垦土壤 定殖 土壤磷 吸附解吸
中图分类号: S154.39 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2015)08-0964-09
Phosphorus solubilizing bacteria growth and effects on soil phosphorus
adsorption-desorption characteristics in reclaimed soils
LI Na1, QIAO Zhiwei2, HONG Jianping1, XIE Yinghe1, ZHANG Tiequan3
(1. College of Resources and Environment, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China; 2. Environmental Science
Research Institute of Shanxi Province, Taiyuan 030027, China; 3. Greenhouse and Processing Crops Research Center,
Agriculture and Agri-Food Canada, Harrow N0R 1G0, Canada)
Abstract Large coal mining has greatly increased the subsidence area of land. Therefore, soil remediation is necessary for relieving
stress on cultivated lands and protecting ecological environment in subsidence areas. Phosphorus (P) solubilizing bacteria in soil, an
important role in P cycling, can convert insoluble phosphate into available P. Application of P solubilizing bacteria is an effective
bio-measure in improvement of reclaimed soil. However, the effects of P solubilizing bacteria on P adsorption-desorption in
reclaimed soil have been less concerned. In this study, reclamation soil samples were collected in mining-driven subsidence areas and
laboratory incubation experiments conducted via application of P solubilizing bacteria and other different fertilizers (glucose, G;
urine, U; organic fertilizer, M) on reclaimed soils. The soil available P, organic P contents and P adsorption-desorption characteristics
were investigated after different times of incubation. The objectives of the study were to determine the P solubilizing bacteria effects
第 8期 李 娜等: 磷细菌在复垦土壤上生长规律及对磷解析特性的影响 965


http://www.ecoagri.ac.cn
on soil P nutrient and provide reference for rapid fertility of reclaimed soils. Seven treatments were conducted — control (no bacteria
and fertilizers, CK); P solubilizing bacteria only (B); organic fertilizer only (M); P solubilizing bacteria and glucose (BG); P
solubilizing bacteria and urine (BU); P solubilizing bacteria, glucose and urine (BGU); and P solubilizing bacteria, glucose, urine and
organic fertilizer (BGUM). The amount of P solubilizing bacteria in one pot with 500 g soil was 5 mL P solubilizing bacteria
fermented liquid (with P·solubilizing bacteria 1.2×108 CFU·mL1). The results showed that the amount of P solubilizing bacteria in
soil initially increased and then decreased during the incubation period. Under BGUM treatment, the amount of P solubilizing
bacteria decreased from 1.0×106 CFU·g1 at the start of the experiment to 3.3×104 CFU·g1 after 60 days of cultivation, which was
300, 367, 1 650 and 3 300 times of those of BGU, BG, BU and B treatments, respectively. Soil available P contents of M, B and
BGUM treatments were 172.27 mg·kg1, 3.00 mg·kg1 and 188.9 mg·kg1 higher than that of CK. Therefore, the application of P
solubilizing bacteria or organic fertilizer obviously improved soil available P content and the effect was more significant under
combined application of glucose, urine, organic fertilizer and P solubilizing bacteria. The P isothermal adsorption and desorption
curves showed that with increasing exogenous P concentration, P adsorption and desorption decreased in each treatment. The
Langmuir equation was the model that best described P adsorption isotherm under different treatments. The maximum soil P
adsorption capacity was smallest under BGUM treatment, which was 119.05 mg·kg1 lower than that of CK. In addition, P adsorption
coefficient under BGUM treatment also significantly decreased. The average desorption rate under BGUM treatment was 33.20%,
which was significantly higher than those under other treatments. Overall, BGUM treatment had the highest amount of P solubilizing
bacteria and average desorption rate. It also significantly improved soil available P content and influenced the maximum buffering
capacity of soil P. Therefore, BGUM treatment was considered to be the best among all the treatments for the application of P
solubilizing bacteria in soil reclamation. The results of this study suggested that suitable carbon source, nitrogen source and organic
fertilizer were necessary during P solubilizing bacteria application in reclaimed soil.
Keywords Phosphorus solubilizing bacteria; Reclaimed soil; Colonization; Soil phosphorus; Adsorption and desorption
(Received Jan. 19, 2015; accepted Jun. 8, 2015)
山西是储煤和产煤大省, 煤炭的大量开采, 导
致采空区塌陷, 目前山西全省1/8的面积处于煤矿采
空区, 采煤沉陷区土地复垦迫在眉睫。提高复垦土
壤肥力是采煤塌陷土地复垦成功与否的关键[13]。研
究表明磷素养分是最主要限制因子 [4], 因此 , 在复
垦土壤上研究磷素高效利用具有重要意义。磷细菌
可以将土壤中难溶态磷转换为有效磷, 提高磷肥利
用率和作物产量[57]。复垦土壤中施入磷细菌, 是对
复垦区土壤进行综合治理与改良的一项生物技术措
施, 使生土熟化, 提高土壤有效磷含量和其他养分
指标, 从而缩短复垦周期。梁利宝等[8]研究了不同培
肥处理对晋城采煤塌陷区复垦土壤熟化效果的影响,
结果表明有机肥+无机+含磷细菌生物菌肥最有利于
土壤的熟化; 栗丽等 [9]通过盆栽试验研究了含磷细
菌生物菌肥不同用量对采煤塌陷区复垦土壤微生物
生化强度和酶活性的影响, 发现施用含磷细菌菌肥
能够明显增强复垦土壤生化强度和酶活性。
土壤磷吸附与解吸是研究磷素高效利用的一个
重要内容, 可以反映土壤吸持磷素的特性, 对于提
高磷肥利用率和土壤自身磷素的植物有效性具有重
要的作用。近年来, 国内外学者对土壤磷吸附解析
做了大量的研究[1015]。高秀美等[12]研究表明, 随着
蔬菜种植年限的增加, 表层土壤磷最大吸附量(Xm)、
磷最大缓冲容量(MBC)明显降低; 王斌等[13]研究了
长期施肥对灰漠土磷吸附解析的影响, 结果表明化
肥与基质配施可以提高土壤供磷能力; 赵庆雷等[14]
对长期施肥水稻田土壤磷吸附解吸特性的研究也得
出了相同的结论; 张迪等[15]研究了生物基质对土壤
磷吸附解吸的影响, 认为生物基质可以降低土壤磷
的最大吸附量。但是目前对复垦土壤磷吸附解析的
研究报道较少[16]。关于溶磷微生物对复垦土壤磷解
析特性的影响更是有待研究。本试验通过室内培养
的方法, 研究了在不同培养条件下磷细菌在复垦土
壤中的生长, 及其对复垦土壤养分及解析特性的影
响, 为复垦土壤磷素养分的提高及复垦土壤的快速
培肥提供理论基础。
1 材料与方法
1.1 供试材料
1.1.1 磷细菌
从山西石灰性褐土中分离鉴定的无拮抗反应
的溶磷细菌 W25、W134 和 W137, W25 属于拉恩
式菌(Rahnella), W134 和 W137 属于荧光假单胞菌
(Fluorescent pseudomonas)。
1.1.2 土壤和肥料
试验用土壤为采自山西襄垣采煤塌陷区的复垦
第 1 年土壤, 土壤的 Olsen-P 为 4.35 mg·kg1, 有机
质为 9.45 g·kg1, 全氮 0.31 g·kg1, 全钾 17.8 g·kg1,
966 中国生态农业学报 2015 第 23卷


http://www.ecoagri.ac.cn
全磷 0.41 g·kg1, 碱解氮为 18.74 mg·kg1, pH为 8.21。
平板稀释土壤细菌数量为 3.1103 CFU·g1, 真菌数量
为 1.1102 CFU·g1, 放线菌数量为 3.5102 CFU·g1。
试验用有机肥为腐熟好的鸡粪 , 含N 2.8%,
P2O5 1.4%, K2O 0.8%; 尿素为分析纯化学试剂, 含
氮46%。
1.1.3 培养基
菌株活化培养基: 牛肉膏 3 g, 蛋白胨 10 g, 氯
化钠 5 g, 蒸馏水 1 000 mL, pH 7.0。
平板计数培养基(NBRIP): 葡萄糖 10 g, MgCl2 5 g,
(NH4)2SO4 0.1 g, MgSO4·7H2O 0.25 g, KCl 0.2 g,
Ca3(PO4)2 25 g, 蒸馏水 1 000 mL, 琼脂 20 g, 调节
pH为 6.5~7.5。112 ℃灭菌 30 min, 冷却倒平板备用。
1.2 菌株的活化
将W25、W134、W137分别接种在含有100 mL
已灭菌活化培养基的250 mL三角瓶中 , 振荡培养
24 h后, 各取1 mL菌液放入盛有100 mL已灭菌培养
基的250 mL三角瓶中, 振荡培养18~24 h后取样检测
菌数, 活化好的混合菌菌液备用。
1.3 试验方法
复垦土壤风干过筛后装入塑料小盆中, 盆钵为
10 cm × 6.7 cm的聚乙烯塑料盆, 每盆称土500 g, 将
活化好的组合磷细菌发酵液 (菌液浓度为1.2×108
CFU·mL1)与盆中的复垦土壤充分混匀 , 再加入蒸
馏水使盆中土壤水分保持在10%。试验设计如表1所
示 , 共7个处理 , 每个处理重复3次。放置在28 ℃
恒温培养箱中 , 每隔3 d每小盆浇水100 mL。分别
在1 d、7 d、15 d、30 d和60 d取样测定土壤中磷细
菌数量; 第60 d采集土样, 风干测定土壤中有效磷、
pH和有机磷含量以及磷的吸附解吸特性。
表 1 试验处理设计方案
Table 1 Design of different treatments of the experiment
处理
Treatment
处理代码
Code of
treatment
磷细菌菌液
Bacteria liquid
(mL·pot1)
尿素
Urea
(g·pot1)
葡萄糖
Glucose
(g·pot1)
有机肥
Organic fertilizer
(g·pot1)
空白 Control CK 0 0 0 0
有机肥 Organic fertilizer M 0 0 0 40
磷细菌 Phosphorus solubilizing bacteria B 5 0 0 0
磷细菌+葡萄糖 Phosphorus solubilizing bacteria + glucose BG 5 0 10 0
磷细菌+尿素 Phosphorus solubilizing bacteria + urea BU 5 1 0 0
磷细菌+葡萄糖+尿素 Phosphorus solubilizing bacteria + glucose + urea BGU 5 1 10 0
磷细菌+葡萄糖+尿素+有机肥
Phosphorus solubilizing bacteria + glucose + urea + organic fertilizer
BGUM 5 1 10 40
磷细菌菌液浓度为 1.2×108 CFU·mL1, 有机肥为腐熟的鸡粪。Concentration of phosphorus solubilizing bacteria liquid is 1.2×108 CFU·mL1.
Organic fertilizer is composted chicken manure.

1.4 测定方法
1.4.1 磷细菌数量的测定
每个重复称取10 g新鲜土样溶于90 mL无菌水
中, 用10倍稀释法分别配制105、106、107的土壤
悬液 , 吸取0.1 mL分别涂布至NBRIP固体平板上 ,
28 ℃培养3~5 d, 观察计数。
1.4.2 土壤样品的测定方法
有效磷含量采用 NaHCO3 浸提, 钼锑抗比色法
测定; pH采用 1︰1水溶液浸提, 酸度计测定; 有机
磷采用灼烧法测定。磷的吸附解吸采用外加磷源 ,
钼梯抗比色法 [17], 具体方法如下: 在离心管中称取
7 份过筛的风干土样, 每份 2.5 g, 分别加入含磷量
为 0 g·mL1、10 g·mL1、20 g·mL1、40 g·mL1、
60 g·mL1、100 g·mL1、150 g·mL1浓度的磷标
准溶液, 再加入 3~5滴甲苯, 恒温振荡 1 h后静置 24 h
离心, 吸取上清液用钼锑抗比色法测定平衡溶液中
磷的含量, 加入磷的量与平衡后溶液中磷含量的差
值即为土壤吸附磷的量。以土壤吸附的磷量为纵坐
标, 平衡溶液磷浓度为横坐标做土壤磷等温曲线图,
磷吸附率=(土壤吸附磷的量 /土壤中加入磷的量)×
100, 并通过 Langmuir 方程进行拟合, 得出土壤最
大吸磷量(Xm)和吸附常数(K)。将上述离心液倒掉 ,
用饱和氯化钠溶液洗涤两次并离心, 洗涤后再加入
CaCl2溶液, 同时加入 3~5 滴甲苯, 恒温振荡 1 h 后
静置 24 h 离心, 吸取上清液用钼锑抗比色法测定,
计算出解吸磷的量, 解吸磷的量与土壤吸附磷的量
的比值即为土壤磷解吸率。
1.5 数据处理
采用Microsoft Excel 2003对数据进行处理并作
图, 用SASV8统计软件做显著性分析。
2 结果与分析
2.1 不同处理磷细菌在复垦土壤中的生长规律
试验的 7 个处理中, 空白处理和有机肥处理未
第 8期 李 娜等: 磷细菌在复垦土壤上生长规律及对磷解析特性的影响 967


http://www.ecoagri.ac.cn
加入磷细菌菌液, 且在复垦第 1 年土壤磷细菌数量
特别少, 在 NBRIP 固体平板上磷细菌的数量更少,
因此本试验研究了加有磷细菌菌液的 5 个处理的磷
细菌生长规律。各处理随着培养时间延长复垦土壤
中磷细菌数量的对数值如图 1。

图 1 不同处理下培养期间复垦土壤磷细菌数量的变化
Fig. 1 Changes of phosphorus solubilizing bacteria quantities
in reclaimed soil under different inoculation treatments
由图 1 可知, 各处理复垦土壤磷细菌数量呈现
先增加后减少的趋势, 在第 7 d达到最大值, 各处理
复垦土壤磷细菌数量依次为 BGUM>BGU>BG>BU>
B。第 7 d, BGUM处理土壤磷细菌数量最多, 显著高
于其他处理(P<0.05), 分别是 B、BG、BU、BGU处
理的 65.0倍、9.3倍、29.3倍、5.4倍。培养 7 d后,
随着培养时间的延长, 土壤中磷细菌数量不断减少,
BGUM 处理土壤磷细菌的数量总是多于其他处理;
在培养 60 d时, BGUM处理复垦土壤磷细菌数量仍
显著高于其他处理, 分别是 B、BG、BU、BGU 处
理的 3 300倍、367倍、1 650倍、300倍。
2.2 不同处理对复垦土壤磷养分的影响
不同处理复垦土壤有效磷、有机磷含量和 pH如
表 2。各处理复垦土壤有效磷含量依次为BGUM>M>
BGU>BG>B>BU>CK, 各处理均显著高于 CK。接入
磷细菌菌液(B处理)和施用有机肥(M处理)均可以显
著增加复垦土壤有效磷含量(P<0.05), 比 CK处理分
别增加 3.00 mg·kg1和 172.27 mg·kg1 (61.7%和 3
544.65%); 不同处理中 BGUM 处理土壤有效磷含量
提高最显著(P<0.05), 比 M、BGU、BG、B、BU、
CK 分别增加 16.63 mg·kg1、183.17 mg·kg1、184.57
mg·kg1、185.9 mg·kg1、186.77 mg·kg1、188.9 mg·kg1, 可
见将有机肥与磷细菌、葡萄糖、尿素结合使用, 可
以进一步增加复垦土壤的有效磷含量, 改善复垦土
壤磷养分状况。各处理土壤 pH 均显著低于 CK; B
处理与 CK 相比, 土壤 pH降低 0.09, 说明加入磷细
菌菌液可以降低复垦土壤的 pH; BG、BGU处理复垦
土壤的 pH与 B相比, 分别降低 0.28、0.29, 磷细菌
与葡萄糖及尿素共同施用, 可以更显著降低复垦土
壤的 pH。M 处理土壤有机磷含量最高, 比 CK 高
112.27 mg·kg1, 加入有机肥可以显著增加土壤有机
磷的含量; BGUM 处理与 M 处理相比, 有机磷含量
减少 23.4%, 磷细菌促进了有机磷的转化 ; BGU、
BG、B、BU处理复垦土壤有机磷含量与 CK处理相
比都显著减少, 分别减少 35.3%、14.8%、8.0%、9.2%。
表 2 不同处理复垦土壤有效磷、pH及有机磷含量
Table 2 Available phosphorus and organic phosphorus
contents and pH of reclaimed soil under different inoculation
treatments
处理
Treatment
有效磷
Available phosphorus
(mg·kg1)
pH
有机磷
Organic phosphorus
(mg·kg1)
CK 4.86±0.42g 8.17±0.025a 112.70±7.07c
M 177.13±7.17b 8.05±0.031c 224.97±16.02a
B 7.86±0.30e 8.08±0.015bc 103.70±1.67d
BG 9.19±0.42d 7.80±0.082d 95.95±2.28e
BU 6.99±0.12f 8.09±0.021bc 102.37±1.87d
BGU 10.59±0.42c 7.79±0.05d 72.88±1.64f
BGUM 193.76±8.41a 7.80±0.015d 172.42±7.59b
表中数据为 3 个数值的平均值 , 不同小写字母表示差异显著
(P<0.05), 下同。Data in the table are mean of three duplicates. Different
letters represent significant difference at P < 0.05. The same below.

2.3 不同处理复垦土壤磷的吸附特性
2.3.1 土壤磷吸附等温曲线
各处理复垦土壤在不同浓度的外加磷源(磷酸
二氢钾)条件下吸磷量不同。由图 2 可见, 平衡溶液
浓度在 0~20 g·mL1(即外加磷源浓度 0~40 g·mL1)
时, 各处理土壤对磷的吸附能力强, 吸附量快速增
加, 吸附率较高, 各处理之间吸磷量和磷吸附率差
异不显著; 当平衡溶液浓度大于 20 g·mL1(即外加
磷源浓度在 60~150 g·mL1)时, 各处理土壤对磷的
吸附逐渐减弱, 吸附量呈缓慢增加的趋势, 对外源
磷的吸附率较低, 其中 BGUM处理复垦土壤磷吸附
量和吸附率显著低于其他处理(P<0.05)。
2.3.2 土壤磷等温吸附方程
常用的反映土壤磷吸附的方程有 Freundlich、
Temkin 和 Langmuir 吸附等温式。本试验利用
Freundlich、 Temkin和 Langmuir等温吸附方程拟合
各处理土壤磷的吸附特性。从表 3可以看出, 3个方
程的相关系数 r 都大于 0.971, 相关性极显著(P<
0.01); Langumir 等温吸附方程拟合相关系数都大于
或等于 0.980, 拟合度最高, 说明 Langumir等温吸附
方程拟合各处理土壤磷吸附过程效果最好, 是各处
理土壤磷吸附特性的最佳方程。
968 中国生态农业学报 2015 第 23卷


http://www.ecoagri.ac.cn

图 2 不同处理复垦土壤磷的等温吸附曲线(a)和吸附率(b)
Fig. 2 Phosphorus isothermal adsorption curves (a) and adsorption rates of phosphorus (b) of reclaimed soil under different
inoculation treatments
表 3 不同处理复垦土壤磷等温吸附方程式
Table 3 Phosphorus isothermal adsorption equations of reclaimed soil under different inoculation treatments
Langmuir吸附等温式
Langmuir adsorption equation
C/X=C/Xm+1/(KXm)
Freundlich吸附等温式
Freundlich adsorption equation
logX=logK+blogC
Temkin吸附等温式
Temkin adsorption equation
X=K1lnC+K1lnK2
处理
Treatment
Xm K r b K r K1 K2 r
CK 833.3 0.069 0.998** 0.554 79.4 0.971** 172.08 0.84 0.995**
M 769.2 0.035 0.995** 0.687 39.6 0.983** 159.47 0.59 0.974**
B 769.2 0.061 0.998** 0.499 87.6 0.984** 146.41 1.08 0.988**
BG 769.2 0.068 0.996** 0.564 71.2 0.963** 166.52 0.76 0.990**
BU 1 000.0 0.056 0.986** 0.560 84.5 0.987** 184.22 0.87 0.979**
BGU 909.1 0.063 0.992** 0.517 88.4 0.994** 159.86 1.02 0.981**
BGUM 714.3 0.042 0.997** 0.601 46.5 0.970** 193.10 0.44 0.991**
C: 平衡溶液浓度; X: 土壤吸磷量; Xm: 土壤最大吸磷量; K: 吸附常数; r: 相关系数; b: 与温度、体积有关的常数; K1: 常数; K2: 常数。**:
相关性显著。n=6, R0.05=0.811, R0.01=0.911。C: equilibrium solution concentration; X: soil phosphorus adsorption capacity; Xm: maximum phosphorus
adsorption capacity of soil; K: adsorption constant; r: correlation coefficient; b: constant related to temperature and volume; K1: constant; K2: constant.
**: significant correlation. n=6, R0.05=0.811, R0.01=0.911

2.3.3 土壤磷 Langmuir吸附等温式的吸附参数
不同处理复垦土壤磷吸附相关参数值见表 4。
由表 4 可知 , 各处理土壤最大吸磷量在 714.28~
1 000.00 mg·kg1, B处理和 M处理复垦土壤最大吸
磷量比 CK处理分别减少 64.10 mg·kg1(P<0.05), 磷
细菌和有机肥能显著降低土壤最大吸磷量(P<0.05);
BGUM 处理土壤磷最大吸附量最小, 分别比 CK、
M、B显著处理减少 119.05 mg·kg1、55.05 mg·kg1、
55.05 mg·kg1(P<0.05)。磷细菌与葡萄糖、尿素以及
有机肥共同施用在复垦土壤上, 可以显著降低复垦
土壤的最大吸磷量。
不同处理复垦土壤吸附常数 K的范围为 0.035~
0.069, 各处理吸附常数依次为 CK>BG>BGU>B>
BU>BGUM>M。空白处理土壤磷吸附常数最大, 说
明复垦土壤对磷的吸附固定能力较强; 加入磷细菌
菌液的 B、BG、BU、BGU、BGUM 处理复垦土壤
磷吸附常数分别比 CK低 0.008、0.001、0.013、0.006、
0.027, 且M、BU和 BGUM处理与 CK差异显著, 说明
有机肥和磷细菌可以降低复垦土壤对磷素的吸附能力;
各处理复垦土壤最大缓冲容量为 27.17~58.18 mL·g1,
依次为 CK>BGU>BU>BG>B>BGUM>M, 各处理间
差异显著。
2.4 复垦土壤养分指标与土壤磷吸附参数相关性
分析
本试验研究了土壤有效磷、pH、有机质和有机
磷与磷吸附相关参数之间的相关性, 相关性系数如
表 5 所示。由表 5 可知复垦土壤最大吸磷量与土壤
各养分指标的相关性不显著; 土壤有效磷与磷吸附
常数、最大缓冲容量、土壤易解吸磷的相关性极显
著(P<0.01)。土壤磷吸附常数和土壤最大缓冲容量越
大, 土壤有效磷含量就越低; 土壤易解吸磷含量越
高, 土壤有效磷含量也就越高。土壤 pH与磷吸附相
关参数之间无显著相关性。土壤有机质与土壤磷吸
附常数间的相关显著(P<0.05), 与土壤最大缓冲容
量、土壤易解吸磷之间的相关系数相关性极显著
(P<0.01); 土壤有机磷与吸附常数、土壤最大缓冲容
第 8期 李 娜等: 磷细菌在复垦土壤上生长规律及对磷解析特性的影响 969


http://www.ecoagri.ac.cn
表 4 不同处理复垦土壤磷吸附相关参数值
Table 4 Phosphorus adsorption related parameters of reclaimed soil under different inoculation treatments
处理
Treatment
最大吸磷量(Xm)
Maximum adsorption
capacity (mg·kg1)
吸附常数(K)
Adsorption constant
土壤最大缓冲容量(MBC)
Max buffering capacity of soil
phosphorus (mL·g1)
土壤易解吸磷(RDP)
Readily desorbable
phosphorus (mg·g1)
CK 833.33c 0.069a 57.50a 0.00f
M 769.23a 0.035c 27.17c 10.36b
B 769.23d 0.061ab 46.92b 0.89d
BG 769.23d 0.068a 52.31ab 0.54e
BU 1 000.00a 0.056b 56.00a 1.43c
BGU 909.09b 0.063ab 57.27a 0.54e
BGUM 714.28e 0.042c 29.99c 17.50a
表 5 复垦土壤养分指标与磷吸附相关参数的相关性
Table 5 Correlation coefficients between nutrient indices and phosphorus adsorption parameters of reclaimed soil
土壤磷吸附相关参数 Soil phosphorus adsorption related parameters
土壤养分指标
Soil nutrient index
最大吸磷量(Xm)
Maximum adsorption
capacity
吸附常数(K)
Adsorption
constant
土壤最大缓冲容量(MBC)
Max buffering capacity of
soil phosphorus
土壤易解吸磷(RDP)
Readily desorbable
phosphorus
有效磷
Available phosphorus content
0.60 0.92** 0.95** 0.97**
pH 0.33 0.11 0.22 0.35
有机质 Organic matter 0.64 0.78* 0.86** 0.90**
有机磷 Organic phosphorus 0.53 0.90** 0.91** 0.80*
*和**分别表示 0.05和 0.01水平显著相关。* and ** indicate significant correlation at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

量均呈极显著的负相关(P<0.01), 与土壤易解吸磷
呈显著的正相关(P<0.05)。
2.5 不同处理复垦土壤磷的解吸特性
不同处理复垦土壤在不同外加磷源浓度下的解
吸量如图 3。从图 3 可以看出随着外源磷浓度的增
加, 各处理复垦土壤磷的解吸量也逐渐增加, 其中
M和BGUM处理复垦土壤磷解吸量显著大于其他处
理(P<0.05), 各处理土壤磷的解吸量大小顺序依次
为 M>BGUM>BGU>BG>B>BU>CK, BGUM、BGU、
BG、BU、B 5个加磷细菌的处理复垦土壤磷解吸量

图 3 不同处理复垦土壤磷等温解析曲线
Fig. 3 Phosphorus isothermal analytic curves of reclaimed soil
under different inoculation treatments
都大于 CK, 磷细菌对土壤磷的解吸具有积极作用,
可以增加土壤磷的解吸。
土壤磷的解吸率是解吸出来的磷占吸附磷量的
百分比, 各处理土壤磷平均解吸率见表 6。由表 6可
以看出 , 各处理复垦土壤磷平均解吸率依次为
BGUM>M>BG>BGU>B>CK>BU, B 和 M 处理土壤
平均解吸率分别比 CK 处理增加 19.1%和 175.8%,
接种磷细菌和施用有机肥都可以增加复垦土壤磷解
吸率; BGUM 处理复垦土壤磷平均解吸率最大, 显
著高于其他处理(P<0.05), 分别是 CK、B、M 处理
的 3.1倍、2.6倍、1.1倍, 有机肥与磷细菌配合施用,
可以增强复垦土壤磷解吸能力。
3 讨论与结论
非土著微生物在土壤中的生长既与其自身因素
相关, 也与土壤环境因素有关[18]。本试验表明外源
微生物在土壤中的生长繁殖是一个动态变化的过程,
各处理土壤磷细菌的生长规律呈现出先增加后减少
的趋势, 这与李晓婷等[19]、余旋[20]的研究结果一致。
溶磷微生物可以从土壤环境中获取能源物质和营养
物质供给自身生长繁殖, 碳源和氮源是两种最重要
的能源物质, 直接影响着溶磷微生物在土壤中的定
殖和溶磷能力。前人研究碳氮源对溶磷微生物的作
970 中国生态农业学报 2015 第 23卷


http://www.ecoagri.ac.cn
表 6 不同处理复垦土壤在不同外源磷浓度下磷的解吸率
Table 6 Desorption rates of phosphorus of reclaimed soil under different inoculation treatments %
外加磷源浓度 Added phosphorus concentration (g·mL1) 处理
Treatment 10 20 40 60 100 150
平均解吸率
Average desorption rate
CK 8.46 8.71 9.84 12.10 11.80 13.00 10.65d
M 47.90 32.70 25.60 23.90 22.30 23.80 29.37b
B 9.06 9.93 11.00 13.20 15.20 17.70 12.68cd
BG 11.00 10.70 11.30 13.80 16.00 18.10 13.48c
BU 8.15 8.48 9.29 12.00 12.40 11.90 10.37d
BGU 10.00 10.30 11.90 13.60 16.90 16.70 13.23c
BGUM 57.40 41.90 27.00 24.20 26.00 22.70 33.20a

用基本上都采用室内液体培养试验, Narsian和 Patel[21]在
液体培养过程中发现碳源对溶磷菌 Aspergillus aculeatus
溶磷能力的影响较大, 赵小蓉等[22]的研究也说明碳
源决定溶磷微生物的溶磷能力。本试验通过室内恒
温条件下在土壤中培养磷细菌的方法得出了相同
的结论, 磷细菌配施碳源(葡萄糖)的 BG 处理和氮
源的(尿素)BU 处理土壤有效磷含量分别比空白对
照增加 89.1%和 43.8%; BG 处理与 BU 处理相比,
有效磷含量显著增加 31.5%, pH 减少 0.29, 有机
磷减少 6.42 mg·kg1, 这可能是由于溶磷微生物在碳
源和氮源条件下产酸的种类和浓度不同导致的。本
试验结果还表明, 溶磷微生物与碳源、氮源及有机
肥共同配施, 可以进一步增加溶磷微生物溶磷作用
的发挥, 磷细菌配施碳源、氮源和有机肥(BGUM处
理)的土壤有效磷含量比 CK增加 3 886.8%, 显著高
于其他处理。
本试验中, BGUM 处理复垦土壤最大吸磷量最
小且显著低于其他处理, 吸附常数和最大缓冲容量
显著低于 B、BG、BU、BGU 处理, 平均解吸磷率
显著高于其他处理, 这是因为一方面溶磷微生物在
土壤中分泌有机酸, 有机酸可以与磷酸根离子之间
竞争磷吸附位点, 减少土壤对磷酸根的吸附, 溶解
土壤中的磷酸钙盐, 还可以使土壤对磷的吸附位点
消失[23]; 另一方面加入的有机肥分解会产生碳水化
合物和有机质, 这些物质会与磷竞争吸附, 可以掩
蔽土壤磷吸附位点, 减少土壤对磷的吸附, 同时也
增加了土壤中残余吸附点上吸附磷的饱和度, 使被
吸附磷酸根的吸附结合能降低[24]。因此将溶磷微生
物与有机肥按一定比例混合制成生物有机肥, 可以
明显改善土壤磷解析特性, 这与张迪等[15]的研究结
果相似。
土壤有效磷含量是影响土壤磷吸附特性的重
要养分指标。Boparai 等 [25]、赵庆雷等 [26]研究认为
土壤磷吸附性能的变化可能是由于土壤磷和有机
质综合作用的结果。本试验中复垦土壤有效磷、
有机质、有机磷与土壤磷吸附常数、最大缓冲容
量、土壤易解吸磷均呈显著的相关性 , 对复垦土壤
磷素解析特性的影响较大。溶磷微生物在复垦土
壤中定殖 , 并通过分泌有机酸和磷酸酶 , 影响土
壤有效磷和有机磷的含量 , 进而影响复垦土壤磷
素的解析特性。
本研究通过室内恒温培养的方法研究了溶磷
细菌在复垦土壤中上的生长规律和对土壤磷吸附
解吸的影响 , 对于提高复垦土壤磷素有效性具有
重要的理论意义 , 但是大田环境条件复杂多变 ,
在实际应用中需要考虑不同环境条件的综合作用 ,
才能更好地发挥溶磷微生物的作用。溶磷微生物在
复垦土壤上的应用, 有待于在田间试验中更深入的
研究。
参考文献
[1] 刘飞 , 陆林 . 采煤塌陷区的生态恢复研究进展[J]. 自然资
源学报, 2009, 24(4): 613620
Liu F, Lu L. Progress in the study of ecological restoration of
coal mining subsidence areas[J]. Journal of Natural Resources,
2009, 24(4): 613620
[2] Moffat A J, Meneill J D. Reclaiming Disturbed Land for
Forestry[M]. London: HMSO, 1994: 112
[3] 李新举, 胡振琪, 李晶, 等. 采煤塌陷地复垦土壤质量研究
进展[J]. 农业工程学报, 2007, 23(6): 617622
Li X J, Hu Z Q, Li J, et al. Research progress of reclaimed
soil quality in mining subsidence area[J]. Transactions of the
Chinese Society of Agricultural Engineering, 2007, 23(6):
617622
[4] 胡振琪 , 魏忠义 . 煤矿区采矿与复垦土壤存在的问题与对
策[J]. 能源环境保护, 2003, 17(3): 37
第 8期 李 娜等: 磷细菌在复垦土壤上生长规律及对磷解析特性的影响 971


http://www.ecoagri.ac.cn
Hu Z Q, Wei Z Y. Existing problems and countermeasures on
mining and land reclamation in mine area[J]. Energy
Environmental Protection, 2003, 17(3): 37
[5] 陈谦, 张维新, 赵海, 等. 生物有机肥中几种功能微生物的
研究及应用概况 [J]. 应用与环境生物学报 , 2010, 16(2):
294300
Chen Q, Zhang W X, Zhao H, et al. Advance in research and
application of some functional microbes in bio-organic
fertilizer[J]. China Journal of Applied and Environmental
Biology, 2010, 16(2): 294300
[6] 蒋欣梅, 夏秀华, 于锡宏, 等. 微生物解磷菌肥对大棚茄子
生长及土壤有效磷利用的影响[J]. 浙江大学学报: 理学版,
2012, 39(6): 685688
Jiang X M, Xia X H, Yu X H, et al. Effects of phosphorus
dissolving microbes fertilizer on growth of eggplant and
utilization of available phosphorus in soil in the vinyl
tunnel[J]. Journal of Zhejiang University: Science Edition,
2012, 39(6): 404408
[7] 郝晶, 洪坚平, 刘冰, 等. 不同解磷菌群对豌豆生长和产量
影响的研究[J]. 作物杂志, 2006, 22(1): 7376
Hao J, Hong J P, Liu B, et al. Effects of different phosphate
solubilizing bacteria on the growth and yield of pea[J]. Crops,
2006, 22(1): 7376
[8] 梁利宝, 洪坚平, 谢英荷, 等. 不同培肥处理对采煤塌陷地
复垦不同年限土壤熟化的影响 [J]. 水土保持学报 , 2010,
24(3): 140144
Liang L B, Hong J P, Xie Y H, et al. Effect of reclaimed soil
on subsided land resulting from coal-mine by different
treatments of application fertilizers with different reclamation
years[J]. Journal of Soil and Water Conservation, 2010, 24(3):
140144
[9] 栗丽, 洪坚平, 谢英荷, 等. 生物菌肥对采煤塌陷复垦土壤
生物活性及盆栽油菜产量和品质的影响[J]. 中国生态农业
学报, 2010, 18(5): 939944
Li L, Hong J P, Xie Y H, et al. Effect of bacterial manure on
soil biological activity, yield and quality of rape in reclaimed
core-mining areas[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture,
2010, 18(5): 939−944
[10] Georg J L, Franz Z, Zakir H K, et al. Phosphorus
sorption-desorption in alluvial soils of a young weathering
sequence at the Danube River[J]. Geoderma, 2008, 11: 1−6
[11] Novak J M, Watts D W. Phosphorus sorption by sediments in
a southeastern coastal plain in-stream wetland[J]. Journal of
Environmental Quality, 2006, 35(6): 1975−1982
[12] 高秀美 , 汪吉东 , 张永春 . 蔬菜种植年限对土壤磷素吸附
解吸特性的影响 [J]. 中国生态农业学报 , 2010, 18(4):
706710
Gao X M, Wang J D, Zhang Y C. Effect of the number of
years of vegetable cultivation on soil phosphorus sorption-
desorption characteristics[J]. Chinese Journal of Eco-Agricu-
lture, 2010, 18(4): 706710
[13] 王斌, 马骅, 马义兵, 等. 长期施肥条件下灰漠土磷的吸附
与解吸特征[J]. 土壤学报, 2013, 50 (4): 726733
Wang B, Ma Y, Ma Y B, et al. Phosphate adsorption and
desorption characteristics of gray desert soil under long-term
fertilization[J]. Acta Pedologica Sinica, 2013, 50(4): 726733
[14] 赵庆雷, 马加清, 吴修, 等. 长期不同施肥模式下稻田土壤
磷吸附与解吸的动态研究 [J]. 草业学报 , 2014, 23(1):
113122
Zhao Q L, Ma J Q, Wu X, et al. A study on the dynamics of
phosphorus adsorption and desorption characteristics of
paddy soil with long-term fertilization[J]. Acta Prataculturae
Sinica, 2014, 23(1): 113122
[15] 张迪 , 许景钢 , 王世平 . 生物有机肥对土壤中磷的吸附和
解吸特性的影响 [J]. 东北农业大学学报 , 2005, 36(5):
571575
Zhang D, Xu J G, Wang S P. Effect of bio-organic fertilizers
on phosphorus adsorption-desorption[J]. Journal of Northeast
Agricultural University, 2005, 36(5): 571575
[16] 李晋荣. 肥料配施对采煤塌陷复垦土壤磷生物有效性影响
的研究[D]. 太谷: 山西农业大学, 2013
Li J R. Study on the effect of application of fertilizer on
biological availability of phosphorus in reclaimed soil after
coal mining subsidence[D]. Taigu: Shanxi Agricultural
University, 2013
[17] 李娜, 洪坚平, 乔志伟, 等. 溶磷混合菌肥对石灰性褐土磷
素养分及解析特性的影响[J]. 应用与环境生物学报, 2014,
20(4): 662668
Li N, Hong J P, Qiao Z W, et al. Effect of soluble phosphorus
microbial mixed fertilizers on phosphorus nutrient and
phosphorus adsorption-desorption characteristics in calcareous
cinnamon soil[J]. China Journal of Applied and Environ-
mental Biology, 2014, 20(4): 662668
[18] 年洪娟 , 陈丽梅 . 土壤有益细菌在植物根际竞争定殖的影
响因素[J]. 生态学杂志, 2010, 29(6): 12351239
Nian H J, Chen L M. Factors affecting the competitive
colonization of beneficial bacteria in plant rhizosphere: A
review[J]. Chinese Journal of Ecology, 2010, 29(6):
12351239
[19] 李晓婷, 沈其荣, 徐阳春, 等. 解磷菌 K3的 GFP标记及其
解磷能力检测[J]. 土壤, 2010, 42(4): 548553
Li X T, Shen Q R, Xu Y C, et al. Labeling of phosphate-
solubilizing bacteria K3 with GFP and its phosphate
solulilization ability[J]. Soils, 2010, 42(4): 548553
[20] 余旋. 四川核桃主产区根际解磷细菌研究[D]. 雅安: 四川
农业大学, 2011
Yu X. A study on phosphate-solubilizing bacteria of
rhizosphere soil in walnut plant growing area in Sichuan
972 中国生态农业学报 2015 第 23卷


http://www.ecoagri.ac.cn
Province[D]. Ya’an: Sichuan Agricultural University, 2011
[21] Narsian V, Patel H H. Aspergillus aculeatus as a rock
phosphate solubilizer[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2000,
32(4): 559565
[22] 赵小蓉, 林启美, 李保国. C、N 源及 C/N 比对微生物溶磷
的影响[J]. 植物营养与肥料学报, 2002, 8(2): 197204
Zhao X R, Lin Q M, Li B G. Source of C, N and C/N ratio on
the microbial dissolved phosphorus[J]. Journal of Plant
Nutrition and Fertilizer, 2002, 8(2): 197204
[23] David L T, Peter R D. Role of root derived organic acids in
the mobilization of nutrients from the rhizosphere[J]. Plant
Soil, 1994, 16: 247257
[24] 赵晓齐 , 鲁如坤 . 有机肥对土壤磷素吸附的影响[J]. 土壤
学报, 1991, 28(1): 713
Zhao X Q, Lu R K. Effect of organic manures on soil
phosphorus adsorption[J]. Acta Pedologica Sinica, 1991,
28(1): 713
[25] Boparai H K, Sharma K N. Phosphorus adsorption and
desorption characteristics of some soils as affected by clay
and available phosphorus content[J]. Journal of the Indian
Society of Soil Science, 2006, 54(1): 111114
[26] 赵庆雷 , 王凯荣 , 谢小立 . 长期有机物循环对红壤稻田土
壤磷吸附和解吸特性的影响[J]. 中国农业科学, 2009, 42(1):
355362
Zhao Q L, Wang K R, Xie X L. Effects of organic nutrient
recycling on phosphorus adsorption-desorption characteristics
in a reddish paddy rice system[J]. Scientia Agricultura Sinica,
2009, 42(1): 355362