砂質(zhì)紅壤剖面礦物風(fēng)化細(xì)菌的分離篩選及其系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系研究.pdf

1、紅壤是中亞熱帶生物氣候旺盛的生物富集和脫硅富鐵鋁化風(fēng)化過程相互作用的產(chǎn)物，由于缺乏堿金屬和堿土金屬而富含鐵、鋁氧化物，而使土壤呈酸性紅色。微生物是地球的早期生命體，它們廣泛分布于各種地質(zhì)環(huán)境中，是地質(zhì)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。微生物的活動(dòng)在土壤礦物的風(fēng)化、形成、土壤植物營(yíng)養(yǎng)元素的活化以及土壤有害物質(zhì)的降解中具有重要的作用。紅壤作為中國鐵鋁土綱中位居最北、分布面積最廣的土類，探究其細(xì)菌種群的多樣性和細(xì)菌風(fēng)化礦物的機(jī)理，不僅揭示了微生物多樣性

2、與土壤理化因子之間的關(guān)系，還為研究土壤微生物在土壤的形成、生物地球化學(xué)循環(huán)中的作用提供了理論依據(jù)。
　　本文選擇江西發(fā)育自花崗巖的砂質(zhì)紅壤作為研究對(duì)象，對(duì)紅壤跨越0-100 cm深度的不同土壤樣品進(jìn)行了X衍射(XRD)和理化性質(zhì)的研究，結(jié)果顯示不同深度土壤剖面的風(fēng)化程度沒有顯著差異，但是部分理化性質(zhì)卻存在著明顯的差異，例如有機(jī)質(zhì)含量、酶活性、有效態(tài)元素Fe、Si、Mg和Ca等，這一現(xiàn)象充分反應(yīng)了微生物在剖面土壤中的生存環(huán)境具有差異

3、性。
　　采用傳統(tǒng)的平板分離方法從上述的土壤剖面中共分離篩選到261株可培養(yǎng)細(xì)菌。選用搖瓶試驗(yàn)的方法研究了這些供試菌株在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)黑云母的風(fēng)化效果，結(jié)果表明所分離的細(xì)菌基本都具有礦物分解的能力，其中高效釋放Fe元素的菌株主要集中在樣品底層，相反，高效釋放Si元素的菌株則主要分布在上層剖面中。另外，剖面底層和表層還聚集了許多高效釋放Al和K元素的菌株。
　　選取兩株具有較強(qiáng)風(fēng)化能力的菌株（E2和F31）作為供試菌株，在搖瓶

4、條件下進(jìn)行溶解黑云母礦物的試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，菌株E2的適應(yīng)性比菌株F31好，生長(zhǎng)的延滯期比菌株F31短。依據(jù)發(fā)酵液中元素的溶出情況、pH和有機(jī)酸的變化發(fā)現(xiàn)，酸可以促進(jìn)礦物元素的溶出，測(cè)定的有機(jī)酸中以草酸和酒石酸對(duì)元素釋放影響較大，且礦物中Fe元素和Al元素的溶出具有一定的正相關(guān)。
　　對(duì)供試的礦物風(fēng)化細(xì)菌進(jìn)行16S rDNA序列鑒定及系統(tǒng)發(fā)育學(xué)分析，結(jié)果表明這些礦物風(fēng)化細(xì)菌共隸屬于Actinobacteria，Bacteroid

5、etes，Alphaproteobacteria，Betaproteobacteria，Gammaproteobacteria，F(xiàn)irmicutes六個(gè)菌群的19個(gè)菌屬，分別為Burkholderia,Ralstonia, Bacillus,Cupriavidus,Lysinibacillus,Microbacterium,Myroides,Proteus,Paenibacillus,Cellulomomas,Curtobacteriu

6、m,Leifsonia,Arthrobacter,Kocuria,Ochrobactrum,Enterobactrum,Providrobacter,Enhydrobacter,Pseudomonas,表現(xiàn)出較為豐富的物種多樣性。其中該紅壤剖面的主要優(yōu)勢(shì)菌群為Burkholderia和Bacillus，次優(yōu)勢(shì)菌群為Ralstonia、Cupriavidus、Curtobacterium和Microbacterium。典型相關(guān)性分析(CC