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微生物与硅酸盐矿物的相互作用被公认为生物圈与岩石圈之间联系最为紧密的地质过程之一,但由于受到研究方法和研究手段的限制,这方面的研究一直未被重点开展。随着新仪器和新实验方法的应用,近年来对微生物与硅酸盐矿物的相互作用,尤其是微生物参与的硅酸盐矿物风化过程逐渐成为热门课题。
黄土在世界上分布相当广泛,覆盖着约10%的地球陆地表面。黄土与微生物相互作用十分普遍,因此对黄土中的微生物及其对硅酸盐矿物风化影响的研究有着重要意义。
本文利用微生物学方法从不同层位的黄土和古土壤样品中分离、纯化和保藏了多种微生物。通过在不同条件下(盐、碱、热、冷)培养微生物、光学和电子显微镜下观察等多种手段来研究所得微生物,获得了部分典型微生物,并且利用从黄土中分离出的两株细菌对黄土和古土壤中的常见矿物成分(钾长石,黑云母和绿泥石)进行了微生物参与的矿物风化实验,对微生物参与硅酸盐矿物风化的影响做了初步研究。通过上述研究,具体得到以下几点结论:
1.从黄土分离和纯化出34种微生物,这些微生物以细菌为主,少部分为真菌,微生物在黄土剖面中的数量基本上随着地层深度的增加而减少。
2.进行了黄土和古土壤中极端微生物的探索,发现黄土和古土壤中存在有多种嗜盐并嗜碱微生物,同时还存在有个别嗜热或嗜冷细菌。
3.对不同层位黄土和古土壤中微生物多样性进行了初探。发现不同的黄土和古土壤层中含有不同的微生物组合,微生物的优势种也不同。但其意义需要进一步研究。
4.通过胶质芽孢杆菌参与的钾长石,黑云母和绿泥石风化实验,发现胶质芽孢杆菌的参与改变了正常的硅酸盐矿物的风化顺序,使硅酸盐矿物的风化顺序变为钾长石>黑云母>绿泥石,这与胶质芽孢杆菌的生物特性有关。通过胶质芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌对绿泥石的风化实验,发现并不是所有微生物对绿泥石都有明显的风化效果。
5.通过实验观察对胶质芽孢杆菌对硅酸盐矿物的风化机理进行了推断。胶质芽孢杆菌对硅酸盐矿物风化全过程分四个阶段:粘附作用,胞外多聚物的粘合作用,微生物—矿物复合作用和有机酸溶蚀作用。