類芽孢桿菌SB-6菌株對2：1型粘土礦物風(fēng)化的影響及機(jī)理.pdf

1、粘土礦物的轉(zhuǎn)變過程總體上反映了土壤的形成過程。因此，對粘土礦物的風(fēng)化過程及風(fēng)化產(chǎn)物開展系統(tǒng)的研究，有助于深刻理解土壤的形成與演變、地球的生態(tài)系統(tǒng)演化及元素地球化學(xué)循環(huán)。研究表明，微生物不僅能夠促進(jìn)礦物的風(fēng)化，還能加快礦物的轉(zhuǎn)變，甚至形成新的礦物。但到目前為止，在礦物與微生物相互作用的研究中，研究者主要關(guān)注的是營養(yǎng)元素的釋放效果，缺乏對礦物轉(zhuǎn)變方向及風(fēng)化機(jī)理等的綜合研究。
　　本文選擇土壤中三種常見的2∶1型粘土礦物—蛭石、蒙脫石、

2、伊利石為礦物材料，以土壤中常見的類芽孢桿菌（Paenibacillus sp.）為微生物材料，通過一系列的粘土礦物-細(xì)菌相互作用實(shí)驗(yàn)，研究了粘土礦物對類芽孢桿菌SB-6菌株的吸附作用及對其分泌物的影響，重點(diǎn)研究了SB-6菌株作用下粘土礦物結(jié)構(gòu)的變化及元素的溶出規(guī)律。本文試圖為闡明細(xì)菌作用下粘土礦物的風(fēng)化機(jī)理提供科學(xué)依據(jù)。
　　本文的主要研究結(jié)果包括五個(gè)方面:
　　(1)類芽孢桿菌SB-6菌株可以加快粘土礦物的風(fēng)化，主要表現(xiàn)在

3、:粘土礦物-細(xì)菌作用后的溶液中主要陽離子濃度均明顯高于滅活菌對照實(shí)驗(yàn);隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，蛭石、蒙脫石的結(jié)晶度(V/P比值)呈現(xiàn)下降趨勢，伊利石的衍射峰強(qiáng)度比值(I001/I003)和開形指數(shù)(Ns)呈上升趨勢，這些均表明它們的結(jié)晶度有所降低;蒙脫石和伊利石在風(fēng)化過程中還形成了新生礦物;對照實(shí)驗(yàn)中無此現(xiàn)象。
　　(2)礦物結(jié)構(gòu)的變化及新生礦物的形成表明，粘土礦物之間存在如下的演化方向:蒙脫石→伊利石→埃洛石。
　　(3)計(jì)算

4、結(jié)果表明，金云母/蛭石混層結(jié)構(gòu)中蛭石的比例沒有發(fā)生明顯變化。部分蒙脫石轉(zhuǎn)變?yōu)橐晾?在蒙脫石風(fēng)化實(shí)驗(yàn)的后期（第50d以后，此時(shí)pH值＞6），蒙脫石層間域釋放出的Ca2+與細(xì)菌新陳代謝作用形成的碳酸根離子結(jié)合形成方解石。伊利石風(fēng)化實(shí)驗(yàn)的后期，風(fēng)化產(chǎn)物中出現(xiàn)埃洛石和方解石。
　　(4)細(xì)菌分泌的有機(jī)酸通過酸解和絡(luò)合作用促進(jìn)元素從礦物的晶格和層間釋放出來。細(xì)菌分泌的胞外多糖對礦物的風(fēng)化沒有明顯的促進(jìn)作用，但可能在碳酸鹽礦物的形成過程中充