溶磷细菌在同步活化污染土壤中的磷和钝化铅的作用

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可溶性磷酸盐与铅发生沉淀反应,降低土壤铅的有效性。但土壤中磷主要以难溶性磷酸盐的形式存在,可溶性磷的含量很低。溶磷菌的代谢活动导致解难溶性磷酸盐的溶解,从而促进磷酸盐与铅发生沉淀反应。本研究首先采用液体培养实验,比较了四株溶磷菌(菠萝泛菌HCR2、苏云金芽孢杆菌GL-1、荧光假单胞菌II8L4-GFP、荧光假单胞菌IV8R2-GFP)对三种难溶性磷化合物(Ca3(PO42、AlPO4、FePO4·4H2O)的溶解作用及其机理。进一步采用土壤培育实验,探究接种溶磷菌对三种不同铅污染土壤(模拟铅污染的菜园土、酸性重金属复合污染土壤、中性重金属复合污染土壤)的p H、有效铅、有效磷和不同形态磷含量的影响。结果表明:(1)四株溶磷菌对Ca3(PO42溶解能力以荧光假单胞菌II8L4-GFP>苏云金芽孢杆菌GL-1>荧光假单胞菌IV8R2-GFP>菠萝泛菌HCR2;对AlPO4的溶解能力以菠萝泛菌HCR2>苏云金芽孢杆菌GL-1>荧光假单胞菌II8L4-GFP>荧光假单胞菌IV8R2-GFP;苏云金芽孢杆菌GL-1和菠萝泛菌HCR2还能够溶解FePO4·4H2O,而荧光假单胞菌II8L4-GFP与荧光假单胞菌IV8R2-GFP对FePO4·4H2O溶解效果不明显。(2)当溶解Ca3(PO42时,苏云金芽孢杆菌GL-1分泌丙酮酸、α-酮戊二酸、柠檬酸和丁二酸;荧光假单胞菌II8L4-GFP分泌α-酮戊二酸、丁二酸和丙酸;荧光假单胞菌IV8R2-GFP分泌草酸。当溶解Fe PO4·4H2O时,苏云金芽孢杆菌GL-1分泌草酸、丙酮酸、α-酮戊二酸、柠檬酸和丁二酸,菠萝泛菌HCR2分泌葡萄糖酸、丙酮酸和柠檬酸。当溶解Al PO4时,苏云金芽孢杆菌GL-1分泌葡萄糖酸、α-酮戊二酸与柠檬酸,菠萝泛菌HCR2分泌葡萄糖酸,荧光假单胞菌II8L4-GFP分泌葡萄糖酸、丁二酸和丙二酸;荧光假单胞菌IV8R2-GFP分泌葡萄糖酸、丁二酸。(3)四株溶磷菌均能在三种铅污染土壤中存活,且对土壤pH没有显著影响。接种菌株GL-1、II8L4-GFP或IV8R2-GFP对三种铅污染土壤中有效磷含量没有影响,但有效铅含量均有不同程度的降低。然而,接种菠萝泛菌HCR2显著增加了酸性和中性重金属复合污染土壤中的有效磷含量,同时显著降低酸性复合污染土壤有效铅含量。(4)与对照相比,在模拟铅污染菜园土壤中,接种苏云金芽孢杆菌GL-1使铁磷含量显著降低,接种菠萝泛菌HCR2使铁磷、铝磷显著降低,接种II8L4后四种形态的磷含量都显著降低。在酸性复合污染土壤中,接种四种溶磷菌均使铁磷含量显著降低。在中性复合污染土壤中,除接种苏云金芽孢杆菌GL-1降低了铁磷含量,其余三种菌株均使其铝磷含量显著降低。
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