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微生物作为地球表层分布最为广泛、种群异常庞大、分异度极高的生命形式,可以通过多种方式来改变人们赖以生存的地球,其与矿物的相互作用每时每刻都在发生着,其中包括微生物活动对矿物的风化作用,有研究表明,矿物可为微生物提供能源、微营养及代谢活动所需的电子受体等,是微生物生存和繁殖所不可缺少的条件之一,反过来,微生物的代谢活动对矿物的溶解和沉淀也有重要的影响。
钾是植物营养的三大要素之一,是动植物生命活动的基本元素,植物主要吸收离子形态的钾(K+),但数量很少,一般占土壤全部钾的1-2%。植物利用的钾主要来自土壤,但土壤中绝大部分钾是以矿物钾的形式存在,多存在于铝硅酸盐矿石中,不易被植物直接利用。只有当矿物钾经过物理、化学及生物风化作用转变为速效钾后,才为植物所利用。随着农业生产的发展,农田土壤缺钾愈来愈多是必然的规律,所以从理论和实践上研究如何从含钾矿石中释放出可溶性钾就格外重要,生物风化作用是比较有效的方法之一,目前在这方面的研究上大部分是针对细菌对含钾矿物的释钾作用,而真菌对含钾矿物的释钾作用的研究相对较少。
为研究真菌对含钾矿物的吸附降解作用,作者从高温堆肥中分离选育出了一株丝状真菌TH003菌株,通过在含有矿物颗粒的改进PDA培养基中培养,使其在培养液中与矿物颗粒发生作用,再取样进行电镜观察和X-射线衍射分析以及电子探针观察。本文以研究真菌对含钾矿物的吸附降解为目的,运用微生物学与矿物学相结合的方法,分析了试验用矿物材料的矿物学特征,真菌TH003菌株的生物学特性,真菌TH003与矿物相互作用复合体的形成与特性,借助X—射线衍射、电子显微镜和电子探针观察、分子鉴定及化学分析手段,探讨了真菌TH003菌株对含钾矿物的吸附降解及其作用机理等问题。同时介绍了微生物矿物学的研究与应用概况、微生物与矿物的相互作用、微生物对含钾矿物的风化作用、土壤中钾的利用、土壤钾的主要形态与相互转化、喀斯特环境及其农业问题等。
全文主要内容包括:
1.讨论微生物与矿物之间的关系;简述微生物矿物学的研究内容及发展概况,介绍了微生物矿物学的部分应用成果;
2.运用X—射线衍射手段分析了含钾矿物类型及含量,并对所选用矿物的矿物学特征进行了分析;采用微生物学形态鉴定及分子鉴定手段,确定了真菌TH003菌株的分类地位。
3.研究真菌TH003菌株的生物学特性,为真菌TH003菌株对矿物的吸附降解作用分析选定和设计了恰当的实验手段及分析方法;
4.采用电子探针观察TH003菌株作用矿物试样后表面形态的变化,用X—射线衍射分析以及化学分析手段检测到TH003菌株对具有不同晶体结构矿物的作用效果。