基于解磷细菌和富碳磷灰石体系的碳磷循环研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

本课题的意义

碳、磷是重要的生源元素，对人类生命和生活具有重要的意义。土壤碳、磷不仅影响生态系统的生产力、农业生产的生产力，而且因为人类对粮食产量的需要，大量投入人造肥料，从而改变了碳、磷元素原有的生物地球化学循环，造成了严重的区域环境问题。

地球上90%以上的磷都储藏在磷灰石中，磷灰石在地壳中广泛，并在肥料、生物材料、环境修复领域发挥着重要的作用。但由于磷灰石较低的溶解性（在水中溶解度为10^-6级别），导致磷灰石的应用受到有效磷的限制。有研究表明，碳酸根的嵌入可以改变磷灰石的晶格结构，提高磷灰石的溶解度；解磷细菌通过酸化、螯合和交换方式可将自然界磷库中难溶磷转化为可溶态。不仅提高了磷素的利用效率，而且形成的与之相关的次生矿物能够促进磷的生物地球化学循环。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标

a.探究碳酸盐矿物对磷释放影响及机理

b.探究不同碳酸根替代梯度的羟基磷灰石对解磷菌利用磷的效率影响

3. 研究的方法与方案

研究方法

利用arcgis手段对贵州地区的磷矿分布、石灰质土壤分布情况进行调查研究。

设计摇瓶培养实验，处理分别为san pvk ca₃(po₄)₂，san pvk ca₃(po₄)₂ caco₃，san pvk ca₃(po₄)₂ 0.25g/lurea（instead of (nh₄)₂so₄），san pvk ca₃(po₄)₂ 2g/lurea（instead of (nh₄)₂so₄），目的为了探究碳酸钙的存在对磷灰石溶解的影响，以及碳酸盐对p的吸附作用。

4. 研究创新点

本实验在实验室前期研究工作的基础上，计划研究碳酸根替代对磷灰石的结构和性能的影响，通过沉淀法制备被碳酸根不同程度替代的磷灰石，继而研究解磷细菌分泌的有机酸对磷酸根离子释放的影响变化。实验将利用ArcGIS软件，分析贵州喀斯特地貌地区磷素和碳素的分布情况。其次，实验设计中更换了尿素作氮源，结合解磷菌可以分泌脲酶的特性，探索在该循环中有机碳的参与。本实验还将利用GWB软件中的React和Act2两个程序模块，模拟解磷细菌风化磷灰石的过程以及碳酸盐对游离磷的吸附过程。

5. 研究计划与进展

实验部分计划于2019年12月底完成；计划在2020年3月前完成实验的模拟分析部分；并在2020年6月前撰写毕业论文并发表一篇SCI论文。