在自然界中,磷的循環(huán)包括可溶性無機(jī)磷的同化、有機(jī)磷的礦化、不溶性磷的溶解等。微生物分解含磷化合物的作用,基本上分為有機(jī)磷化合物的分解和無機(jī)磷化合物的分解兩個方面。前者主要是微生物產(chǎn)生的各種酶參與的結(jié)果,如核酸或磷脂只有在相應(yīng)的酶的作用下才能分解。
有機(jī)磷化合物在土壤這個復(fù)合體中變化十分復(fù)雜,往往形成一些極難分解的產(chǎn)物,如植酸在酸性土壤中易與鐵、鋁結(jié)合而形成極難分解的化合物;有機(jī)磷化合物在泥炭、腐殖質(zhì)中,可與某些有機(jī)質(zhì)形成絡(luò)合物等。這些復(fù)雜的物質(zhì)只有在微生物相應(yīng)酶的作用下才能分解。如芽孢桿菌對植酸的水解是根際有效磷的一個重要來源;研究熒光假單胞菌和解磷巨大芽孢桿菌分解卵磷脂和核酸的結(jié)果表明,磷酸酶是上述有機(jī)磷化合物分解的主要因素。此外,這兩種細(xì)菌對腐殖酸的分解能力也與它們分泌的多酚氧化酶的強(qiáng)度有關(guān)。

微生物促進(jìn)磷有效化的另一重要方面,是對土壤中無機(jī)磷的溶解作用。這主要是它們在生命活動中酸的作用結(jié)果。微生物產(chǎn)生的酸,一類是無機(jī)酸,如在呼吸作用中產(chǎn)生的碳酸,化能自養(yǎng)細(xì)菌產(chǎn)生的硝酸根、硫酸根等,對這一類酸的作用現(xiàn)已比較明確。微生物產(chǎn)生的有機(jī)酸種類很多,大都有溶磷作用。對這一類物質(zhì)的研究,已日漸引起重視,F(xiàn)在已知植物根際微生物對許多不溶性磷酸鹽有溶解作用,并已從根際分離出多種溶磷微生物。這些微生物可以產(chǎn)生甲酸、乙酸、丙 酸、乳酸、乙醇酸等有機(jī)酸,都有溶磷的特性。其中以α-羥基酸的反應(yīng)最順利。微生物產(chǎn)生的有機(jī)酸中還有葡萄糖酸,對難溶性磷酸鹽也有溶解作用。這種酸及一些羥基酸,可與鈣、鐵等離子構(gòu)成絡(luò)合物,從而提高了磷酸鹽的溶解度,絡(luò)合物的穩(wěn)定性越大,磷酸鹽的溶解度越高。已知形成葡萄糖酸的細(xì)菌多系假單胞菌屬。這種酸往往在細(xì)菌轉(zhuǎn)化糖時形成,對多種礦物有溶解作用,甚至可以溶解難溶的天然磷灰石。另據(jù)對巨大芽孢桿菌等細(xì)菌研究的結(jié)果,這些細(xì)菌產(chǎn)生的有機(jī)酸類主要是乳酸和檸檬酸;在土壤中,它們產(chǎn)生葡萄糖酸的量則大于乳酸或乙醇酸。可以認(rèn)為微生物在代謝過程中通過呼吸作用分解糖類等碳源,可以產(chǎn)生多種有機(jī)酸。這些有機(jī)酸在土壤中對無機(jī)磷化合物的溶解起著重要作用。
在微生物參與的磷的轉(zhuǎn)化中,與上述有效化過程相對立而存在著有效磷的固定化過程。微生物需要吸收一定量的可溶性磷,合成菌體物質(zhì),因而將可溶性磷轉(zhuǎn)化為有機(jī)磷化合物。微生物吸收的可溶性磷有的是原來存在于土壤中的,有的是由施肥而加入土壤的,另外的是微生物分解有機(jī)磷化合物或無機(jī)磷化合物的產(chǎn)物。這些可溶性磷經(jīng)微生物吸收后合成為微生物體的有機(jī)磷化合物而暫時被固定。只有微生物個體死亡后,才以有機(jī)磷形式參與生物循環(huán)而分解釋放出來。
總之,土壤中的磷在很多情況下是無效態(tài)的。因此,利用微生物的作用促進(jìn)土壤中的有效化過程,提高植物的磷素營養(yǎng)和作物產(chǎn)量,就成為土壤微生物學(xué)一項重要任務(wù)。
可溶性的無機(jī)磷化物被微生物吸收后合成有機(jī)磷化物,成為生命物質(zhì)結(jié)構(gòu)組分(同化作用)。在土壤中,許多細(xì)菌、放線菌和霉菌等含有植酸酶和磷酸酶,能夠?qū)⒑椎挠袡C(jī)物分解(異化作用),產(chǎn)生的無機(jī)磷化物可被植物吸收利用。土壤中的磷酸或可溶性的磷酸鹽與土壤中的一些鹽基結(jié)合,形成不溶性的磷酸鹽。在天然水體中,大部分的磷存在于水下的沉積物中。不過,生活在土壤和水體中的一些微生物,通過代謝產(chǎn)生的硝酸、硫酸和有機(jī)酸又可將不溶性的磷酸鹽溶解,從而使自然界中的磷素循環(huán)周而復(fù)始地不斷進(jìn)行。應(yīng)當(dāng)指出,如果人類活動將含磷物質(zhì)大量排放到水環(huán)境中,可溶性磷酸鹽濃度過高會造成藍(lán)細(xì)菌及其們藻類大量增殖,即常說的富營養(yǎng)化作用,從而破壞生態(tài)平衡。