磷是植物生長發(fā)育的必須營養(yǎng)元素之一,同時也是水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵性限制元素。因此,磷的生物轉(zhuǎn)化過程不僅是植物生產(chǎn)類專業(yè)研究的重點,同時也是環(huán)境保護(hù)污(廢)水生物除磷及污(廢)水中磷的回收利用和農(nóng)業(yè)面源污染防控的研究重點。聚磷菌(Phosphorus Accumulating Organisms,縮寫PAOs)是指在好氧條件下能夠“過量”吸收磷,在厭氧條件下又能釋放磷的一類“特殊”微生物的統(tǒng)稱,在生物分類學(xué)上分別隸屬于細(xì)菌、放線菌和真菌。該類微生物不僅廣泛地分布在人工生態(tài)系統(tǒng),如:不同地區(qū)、不同污水生物除磷處理工藝的污水處理系統(tǒng)中,而且也廣泛地分布在水體、土壤等天然生態(tài)系統(tǒng)和植物的根際。根據(jù)聚磷菌的定義及其生態(tài)分布,我們可以推測聚磷菌在不同生態(tài)系統(tǒng)磷的生物轉(zhuǎn)化,尤其是厭氧與好氧的交替過程中,對環(huán)境中磷的溶解性和生物有效性會產(chǎn)生重要影響。因此,探明聚磷菌在液相體系中對不同無機(jī)形態(tài)磷的利用能力和在固相體系(土壤)中磷的吸收、釋放機(jī)制,對在理論上豐富和完善磷素生物地球化學(xué)循環(huán)過程,實踐上不斷提高污水處理系統(tǒng)生物除磷的穩(wěn)定性和農(nóng)田土壤磷的生物有效性都具有重要意義。本研究以吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)微生物實驗室分離獲得的高效聚磷真菌Penicillium sp.18(縮寫為Psp.18菌株)為供試菌株,對其在固、液兩相體系中在鈣磷、鋁磷等無機(jī)磷的轉(zhuǎn)化及其影響因素進(jìn)行了初步研究,以期為深入了解和調(diào)控污水處理系統(tǒng)以及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤中磷的溶解性和生物有效性提供理論和數(shù)據(jù)參考。在液相體系的研究結(jié)果表明:1、聚磷真菌Psp.18在分別以磷酸鈣(Ca_3(PO_4)_2)、磷酸鋁(AlPO_4)、磷酸鐵(FePO_4)及磷礦粉四種無機(jī)磷為唯一磷源,在NBRIP液體培養(yǎng)基振蕩培養(yǎng)7天,菌株P(guān)sp.18的菌絲鮮重隨著培養(yǎng)時間的延長而增加,且隨著培養(yǎng)時間的增加NBRIP培養(yǎng)基中有效磷含量呈增加趨勢,pH值逐漸降低。說明該菌株可以上述4種無機(jī)磷作為唯一磷源而生長。研究結(jié)果也表明:該聚磷真菌不僅能夠通過過量吸收和釋放磷改變?nèi)芤毫椎臐舛?而且還能通過改變難溶磷的溶解性影響液相體系的磷濃度;其對無機(jī)磷利用能力為Ca_3(PO_4)_2FePO_4AlPO_4磷礦粉。2、在人工模擬配水培養(yǎng)基(20mg·L~-11 P)中振蕩培養(yǎng),測定菌株P(guān)sp.18菌體干重和攝磷量,通過對菌體內(nèi)異染顆粒進(jìn)行染色和電鏡掃描聚磷真菌聚磷結(jié)構(gòu)表面形貌及組成元素分析,進(jìn)一步研究菌株聚磷特性。實驗結(jié)果表明,聚磷真菌攝磷量為16.89 mg·L~(-1),除磷率高達(dá)84%,菌絲體內(nèi)異染顆粒明顯,在污水生物除磷中有著較好的應(yīng)用價值。3、聚磷真菌Psp.18最佳生長及攝磷條件的研究結(jié)果表明:菌株P(guān)sp.18最適生長溫度為25℃,最佳攝磷溫度為28℃;溶氧量為50mL時,菌株P(guān)sp.18生長及攝磷能力達(dá)到最佳。以葡萄糖為碳源菌株P(guān)sp.18長勢最好,有機(jī)酸較差,在攝磷能力方面,有機(jī)酸優(yōu)于糖類,以乙酸鈉為碳源菌株攝磷能力最強。菌株對不同氮源利用差異較大,以銨鹽最好,有機(jī)氮和硝酸鹽較差,當(dāng)以硫酸銨為氮源時,菌株生長及攝磷能力均達(dá)到最佳。在固相體系(土壤)的研究結(jié)果表明:4、在以黑土為供試土壤的培養(yǎng)試驗中:聚磷真菌Psp.18菌株具有使黑土中有效磷、Ca_2-P、Ca_8-P含量增加、Ca_(10)-P含量降低的作用,黑土中其他形態(tài)無機(jī)磷無顯著變化。說明聚磷真菌Psp.18能夠促進(jìn)黑土中難溶態(tài)的Ca_(10)-P轉(zhuǎn)化和提高土壤有效磷含量的作用;但Ca_2-P、緩效態(tài)Ca_8-P轉(zhuǎn)化較復(fù)雜,導(dǎo)致其數(shù)量增加的磷源有待進(jìn)一步研究。5、土壤不同充水孔隙培養(yǎng)條件下,菌株P(guān)sp.18對土壤磷素轉(zhuǎn)化結(jié)果表明:在充水孔隙達(dá)到40%和60%菌株能夠正常生長繁殖,在充水孔隙達(dá)到80%時,黑土中微生物生長繁殖能力較弱,此時土壤有效磷增加,當(dāng)充水孔隙達(dá)到100%及120%,黑土壤微生物處于厭氧環(huán)境中,不再繼續(xù)生長繁殖,此時有效磷顯著增加,其他無機(jī)形態(tài)磷含量基本不發(fā)生變化,說明聚磷菌在土壤中,厭氧條件下同樣具有釋放磷的機(jī)制。
【學(xué)位單位】：吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：X703
【部分圖文】：

4、磷礦粉）的利用情況。如圖3.1所示以Ca3(PO4)2為液體NBRIP培養(yǎng)基中唯一磷源條件下?lián)u床培養(yǎng)7天，菌株 Psp.18 對培養(yǎng)基中有效磷含量及 pH 的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)菌絲鮮重隨著培養(yǎng)時間的延長而增加，并且培養(yǎng)基上清液中有效磷含量呈現(xiàn)先升高到達(dá)峰值后有所下降的趨勢，在培養(yǎng)第 5 天，溶液中有效磷含量達(dá)到最高，為 392.27mg·L-1，隨后溶液中有效磷含量逐漸下降，在培養(yǎng)結(jié)束時溶液中有效磷含量為 324.32mg·L-1。培養(yǎng)基上清液pH 成逐漸下降趨勢，在整個培養(yǎng)過程中當(dāng)溶液中有效磷含量達(dá)到最高值時出現(xiàn)最低pH

圖 3.2 菌株 Psp.18 培養(yǎng)過程中無機(jī)磷質(zhì)量變化Fig.3.2 Quality change of inorganic phosphorus duringthe culture of strain Psp.18圖 3.3 菌株 Psp.18 培養(yǎng)過程中磷含量變化對比Fig.3.3 Comparison of phosphorus content changes

13圖 3.3 菌株 Psp.18 培養(yǎng)過程中磷含量變化對比Fig.3.3 Comparison of phosphorus content changesduring the culture of strain Psp.18真菌 Psp.18 聚磷動力學(xué)研究真菌 Psp.18 的聚磷能力研究條件下，通過將污廢水中的磷“過量吸收”進(jìn)入菌體細(xì)胞，（偏）磷酸鹽的形式貯存在細(xì)胞內(nèi)，在厭氧條件下，多聚磷酸是聚磷菌的共同特性。為確定菌株 Psp.18 最大攝磷量及了菌株在模擬人工污水培養(yǎng)基中（20mg·L-1P）生長攝磷動模擬污水中隨著培養(yǎng)時間的延長，菌體生物量和攝磷量均呈天時菌體生長及攝磷能力最佳，隨后菌株 Psp.18 進(jìn)入穩(wěn)定期分別為 1.65g 和 16.89 mg·L-1，此時菌體除磷率達(dá)到 84%。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2865407