一株丝状真菌对含钾矿物的风化作用研究.pdf

分类号 论文编号 Q 3 Q Q 1 2 9 贵州大学 2 0 0 6 届硕士研究生学位论文 9 6 0 主4 0 ‘ 密 级公珏 一株丝状真菌对含钾矿物的风化 作用研究 学科专业蕉醛王猩 研究方向应用微生物 导师连塞 教授 研究生潘数 中国．贵州．贵阳 2 0 0 6 年6 月 一 ■ 知 一 荟 一株丝状真菌对含钾矿物的风化作用研究 摘要 摘要 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l 2 ％。植物利用的钾主要来自土壤，但 十壤中绝人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 J H 。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 从含钾矿石中秆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～，目前在 这方面的研究上人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 的研究千} 1 对较少． 一 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 曲T H 0 0 3 菌株。通过在含有矿物颗粒的改进P D A 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醉解为目的，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，炱幽T H 0 0 3 菌株的生物学特性，真菌T H 0 0 3 与矿物相互作用复合 体的形成与犄性，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，探讨了真曲T H 0 0 3 曲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席刚概况、微生物与矿物的相互作用、微生物对含钾矿物的风化作用、 十壤I } J 剀的利刚、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． 伞迂上要内容包括 I ．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 ，上物矿物学的部分应用成果 2 ．远州x - 射线衍射手段分析了含钾矿物类删及含量，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I “ I - 1 0 0 3 菌株的分类地 位。 ‘ 3 ．研究真菌T H 0 0 3 菌株的生物学特性，为真菌T H 0 0 3 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T H 0 0 3 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T H 0 0 3 菌株对具有不同晶体结构矿物的作用效果，用电子显 一 ‘ 和， 一株丝状真菌对含钾矿物的风化作用研究摘要 微镜 配备能谱仪 观察1 咖3 菌株对矿物试样表面的溶蚀作用和阡解作用．并进行 理论分析；， 本项研究所取得的结果和认识如下 1 ．选择土壤中常见的含钾矿石作为实验对象，采用微生物学与矿物学相结合的手段来研 究真菌T H 0 0 3 对矿物的吸附降解作用机理问题，作者在该项研究中的研究方法和研究 思路对一些涉及有关真菌与矿物的相互作用问题的解决具有一定借鉴意义； 2 ．提出真菌n 瑚埘物复合体系概念，并证明该复合体系对无机离子和有机酸具有吸 附作用，从而为解释真菌1 1 1 0 0 3 对矿物的吸附降解作用奠定了基础 3 ．本研究从堆肥中分离到2 株细菌 暂编号T H 0 0 1 、n 1 0 0 2 和一株真菌 暂编号1 H 0 0 3 ． 1 t 中真曲函株吸附阡解矿样能力最强，经过分子鉴定为烟曲霉 A s p e r g i l l u s f u m i g a t u s 。 将该卣株接种丁含矿样的改进的液体P D A 培养基中，摇瓶发酵2 天后，矿样完全被菌 丝体吸附 4 ．采用电子显微镜 配备能谱仪 首次直观地观察到真菌T H 0 0 3 确实对矿物试样表面发 生了溶蚀作用，同时观察到菌株T H 0 0 3 对矿物试样发生了降解作用，采用电子探针观 察剑I 自株T H 0 0 3 的菌丝形态随着与矿物试样作用时间的延长发生有规律的变化，用 ㈡} 线衍射分析以及化学分析手段检测到真菌对具有不同晶体结构矿物的破坏方式 用l 破坏顺序有所不同； 5 ．运用微生物学与矿物学的相关知识，初步分析了培养液中真菌“ 1 7 - 1 0 0 3 与矿粉之间的相 互作用过程，就微生物对矿物的风化作用的机制提出了新的见解和思路。从现有的实 验数据和发现的问题来分析，以后的工作重点将是建立“两个方法、一个机理和一种数 学模型”，即两个方法是吸附率的测定及计算方法和降解率的测定及计算方法；一个 机理是T H 0 0 3 对矿粉的吸附降解机理；一个模型是能够进行定量描述T H 0 0 3 对矿粉 的I 啦附阶角j i t 机理过拌的动力学模型。但是菌株与矿物试样相互作用的具体机理较为复 尔．址仃待J 继续研究。 关键回丝状真菌烟曲霉含钾矿石吸附降解生物降解溶蚀 ■ ≯ 中图分类号 编号D 弓0 5 q 2 8 k 。 ’ Ⅱ 一 7 ct 知j l ； ， 矗 l 一株丝状真菌对含钾矿物的风化作用研究 A B S T R A C T B i o l o g i c a lA b s o r p a t i o n A n d D e g r a d a t i o n o f P o t a s s i u mB e a r i n gM i n e r a l sb yT h e r m o p h i l i cf u n g i M i c r o o r g a n i s mw a so n eo ft l I cH f ef o r m st h a th a sn o to n l yal a r g en u m b e ro fs p e c i e sb u t a l s ot h em o s tw i d e s p r e a do nt h es u r f a c eo ft h ee a r t h ．I tc o u l dt r a n s f o r mo u re a r t hb yd i v e r s e p a t h w a y s ．T h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nm i c r o o r g a n i s ma n dm i n e r a lo c c u r sc o n t i n u a l l y ．O n eo ft h e i n t e r a c t i o n si st oa c c e l e r a t et h ew e a t h e r i n gm i n e r a lb yt h ea c t i v i t i e so fm i c r o o r g a n i s m ．T h e r e s e a r c hi n d i c a t e dt h a tt h em i n e r a lp r o v i d e st h ee n e r g ys o u r c e s ，n u t r i e n ta n de l e c t r o na c e e p t o r t o m i c r o o r g a n i s mw h i c hi s t h ei n d i s p e n s a b l ys u r v i v ec o n d i t i o n ．O nt h eo t h e rh a n d , t h e m e t a b o l i s mo fm i c r o o r g a n i s ms t i m u l a t e st h ed i s s o l u t i o na n dd e p o s i t i o no fm i n e r a l ． P o t a s s i u mf e r t i l i z e ri si ns h o r ts u p p l yj nC h i n al i e ．c a u s eo fl a c ko fs o l u b l ep o t a s hr e s o u r c e s ． H o w e v e r , t h e r ei sac o n s i d e r a b l er e s o u r c eo fi n s o l u b l ep o t a s s i u mi ns o i lm i n e r a l so rr o c k s ．T h i s t y p eo f p o t a s s i u m m a i n l y e x i s t s i na l u m i n u ms i l i c a t e m i n e r a l s ．T h i s f o r m o f p o t a s s i u m Ⅲn o t b e a b s o r b e dd i r e c t l yb yp l a n t s ．S oi tj sv e r yi m p o r t a n ti nt h e o r ya n dp r a c t i c et os t u d yh o wt or e l e a s e p o t a s s i u mf r o mp o t a s s i u m b e a r i n gS o i lm i n e r a l so rr o c k s ．B i o l o g i c a la c t ／o n i s r e g a r d e da sa n e f f e c t i v em e t h o d ．R e c e n t l y ，an u m b e ro fp a p e r sh a v eb e e np u b l i s h e da b o u tb a c t e r i a ld i s s o l u t i o n o fp o t a s s i u m - b e a r i n gm i n e r a l sb u tf e wh a v er e p o r t e dt h ee f f e c t so ff u n g io np o t a s s i u mr e l e a s e ． I no r d e rt os t u d yd e g r a d a t ／o no fp o t a s s i cm i n e r a lb yf u n g i ，w ei s o l a t e dat h e r m o p h i l i cf u n g i s t r a i nT H 0 0 3f r o mc o m p o s t ．T h es t r a i nc a l lu s ee x t r a c tp o t a s s i m nf r o mr o c k s 越an u t r i e n t ．n e s t r a i nw a si d e n t i f i e da sA s p e r g U l u sf u m i g a t u sb a s e do i li t sm o r p h o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c sa n d m o l e c u l a rr e s u l t ．W es t u d i e dm i n e r a ld i s s o l u t i o nb yt h i ss t r a i n ．T h es t r a i nw a sa b l et od i s s o l v e n f i n e r a lg r a n u l e so fp o t a s s i u m - b e a r i n gr o c k si nt h eg r o w t hm e d i u ma p p a r e n t l ya sar e s u l to f a l l a c h m e n to fm y c e l i u mt om i n e r a ls u r f a c e s ．U n d e rs c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p ya n da t o m i c f o r c em i c r o s c o p y , c o m p l e xa s s o c i a t i o n sb e t w e e nm i n e r a lp a r t i c l e sa n dm y c e l i aa n dd i s s o l u t i o n s w e r ea p p a r e n t ．T h el a y e rs i l i c a t em i n e r a l sw e r ed e g r a d e de a s i e rt h a no t h e rs i l i c a t e s ．P o s s i b l e m e c h a n i s m so fp o t a s s i u mr e l e a s ef r o ms o i lm i n e r a lo rr o c k sb yf u n g iw i l lb ed i a c u s s e d ． T h i sp a p e rf o c u s e so nm i n e r a lw e a t h e r i n gb yAf u m i g a t u s ．T h er e s u l t so ft h i sp a p e ra r e s h o w nb e l o w I nt h i sr e s e a r c h ，t w ob a c i l l u s T H 0 0 1 、T H 0 0 2 a n do n cf u n g iO H 0 0 3 w a ss e p a r a t e df r o m o o m p o s LT h r o u g ht h ee x p e t i m e n Li tw a sf o u n dt h ef u n g ih a dg r e a tc a p a c i t yo fa b s o r p t i o na n d d e c o m p o s i t i o no fm i n e r a l ．I tw a si d e n t i f i e d ∞A ．f u m ／g a t u s ．T h es t r a i n sa r ei n o c u l a t i o no nt h e m ， t ‘l 一株丝状真菌对含钾矿物的风化作用研究 A B S T R A C T i m p r o v e m e n tP D Am e d i u mw h i c hh a st h es t e r i l i z e dm i n e r a ls a m p l e s ，a n dz y m o l y s i sc u l t i v a t i o n i nt h ec o n i c a lf l a s kf o rt w od a y s ，t h em i n e r a ls a m p l e sw a sc o m p l e t e l ya b s o r b e db yt h es t r a i n s ． I n t e r a c t i o n sb e t w e e nm i c r o o r g a n i s m sa n dm i n e r a l st a k ep l a c ew i d e l yo nt h eE a r t h ，w h i c h l e a dt od i s s o l u t i o no rp r e c i p i t a t i o no fm i n e r a l sa n dt h u sp l a ya l lh n p o r t a n tr o l ei nt h en a t u r a l e n v i r o n m e n ta n de c o n o m i cd e v e l o p m e n t ．’n I es t u d yo fm i n e r a lw e a t h e r i n gb ym i c r o o r g a n i s m s i n v o l v e sm a n yf i e l d sa n dd i s c i p l i n e s ．F u r t h e r m o r e ，w e a t h e r i n go fm i n e r a l si sr e l a t e dt ot h e f o r m a t i o n a n de v o l u t i o n o fs o i l ，d e v e l o p m e n t o f v e g e t a t i o n a n d f o r m a t i o n o f m i n e r a l d e p o s i t s ． “P o t a s s i u mi st h es o i la n dm i n e r a lc o m p o s i t i o ni ns e v e r a lk i n d so ft y p i c a ls o i l s ”，t h e p h y s i o l o g i c a l f u n c t i o no fp o t a s s i u mi np l a n t s ，a n dt h e s t a t u so fs o i lp o t a s s i u ma n di t s i n t e r c h a n g e a b i l i t ya r cs u m m a r i z e d ．T h ew r i t e ra n a l y s e st h em i n e r a lc o m p o s i t i o no ft y p i c a ls o i l s b vX - m yd i f f r a c t i o n ． J 一，F “I s o l a t i o n ，d e t e r m i n a t i o na n db i o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so ft h e A ．f u m ／g a t u sT H 0 0 3s t r a i n ”，i s u s e d t o i n t r o d u c e t h e g e n e r a l a s p e C t So f p r o g r e s s i nr e s e a r c hr e l a t e d t e A ．／跏l j ∥f mr e s e a r c h ，a n d t oi n 【t r o d u c et h em e t h o d sf o rt h e i ri s o l a t i o na n dd e t e r m i n a t i o no fI l l e m ．n cw r i t e rs t u d i e st h e b i o l o g i c a lf e a t u r e s ，s u c ha st h ef u n g ip h y s i o - c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c sa n de s t e r a s ei s o - c u z y m e s ． T h e s ec h a r a c t e r i s t i c sa r eu s e f u lf o rs p e c i e si d e n t i f i c a t i o n ．T h ec o n t e n t so ft h i sp a p e rb r i e f l y i n t r o d u c et h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e nm i c r o b e sa n dm i n e r a l s ，m i c r o - b i o m i n e r a l o g ya sad i s c i p l i n e a n di t sa p p l i c a t i o n ．T h ew r i t e rs t r e s s e st h es i g n i f i c a n c eo fm i c r o - b i o m i n e r a l o g y , a n dt h eU s eo f t h i si n t e r d i s c i p l i n a r ya p p r o a c ht os o l v eo ru n d e r s t a n dm a n yp r o b l e m st h a tO c ￡u ri nn a t u r e ． P o t a s s i u mf e l d s p a rW a ss e l e c t e df o rt h i ss t u d y ．T h em i n e r a l sw e r ei n c u b a t e di nt h ei m p r o v e m e n t P D Am e d i u mc o n t a i n i n gf u n g i ．D u r i n gi n c u b a t i o ns a m p l e sw e r ec o l l e c t e df r o mt h ec u l t u r ea n d a n a l y z e du s i n gX - m yd i f f r a c t i o n ，e l e c t r o nm i c r o s c o p ea n de l e c t r o np r o b em i c r o a n a l y s i s ．n e r e s u l ts h o w e dt h a tt h ef u l I 舀i n d e e de r o d e dt h es u r f a c eo ft h et e s t i n gm i n e r a l s , w h i c hw e r e c h a r a c t e r i s t i co fr o u n ds h a p e sa n du n e v e ns u r f a c e ．T h em i n e r a lp a r t i c l e sw e r ec o v e r e dw i t h n u m e r o u sf I m g i ．F u r I h e rm o r e ，f u n g is e l e c t i v e l yd e g r a d e dd i f f e r e n tm i n e r a l sd u et od i f f e r e n c ei n m i n e r a lc r y s t a ls t m c t u r e ．I nt h ea b s e n c eo ff u n g i ，m i n e r a l sr e m a i n e di n t a c t , w h i c hw e r e c h a r a c t e r i z e db ys h a r pe d g e sa n dc o m e r s ．T h cm e c h a n i s m so fm i n e r a lw e a t h e r i n gb yf u n g iw e r e a l s od i s c u s s e d ． K e yw o r d s f u n g i A s p e r g i l l u s f u m i g a t u s k a r s tP o t a s s i u ma b s o r p a t i o nd e g r a d a t i o n b i o l o g i c a l w e a t h e r i n gT h e r m o p h i l i cf u n g i , M i n e r a l ，P o t a s s i u m , E r o s i o n I V ， 一 d } 各 一株丝状真菌对含钾矿物的风化作用研究 绪论 第一章绪论 本章对有关微生物与矿物的相互作用的研究进行综述，内容包括喀斯特环境及其农业问 题，微生物与矿物的相互作用的研究现状，微生物促进矿物风化的机制等方面。对本课题 的立题背景，立题依据，所采用研究方法和技术路线也进行了详细介绍。 1 ．概述 微生物作为地球表层分布晟为广泛、种群异常庞大、分异度极高的生命形式【l 】，可以通 过多种方式来政变人们赖以生存的地球啊，其与矿物的相互作用每时每刻都在发生着p Ⅱ4 J ， 其中包拓微生物活动对矿物的风化作_ H { ，有研究f l J ] 1 5 1 1 6 1 ，矿物可为微生物提供能源、微 什养及代酣洒动所需的电子受体等，是微生物生存与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。1 ．．i e r m a n n1 7 1 和K a l i n o w s k ii s ] 研究 发现，微生物可分泌一些有机酸、无机酸、聚合物。并改变环境的p H 、E h 值及氧化还原 环境，加速矿物的溶解，从而获得必需的微量元素营养等． 2 0 世纪前后许多重要的微生物矿物学研究成果都是从微生物生理学的研究结果中获 得的。到2 0 世纪中期，微生物矿物学的研究不断地在深度和广度上得到进一步的发展，并 开始涉足微生物与矿物相互作用的机理问题。 微生物与矿物都是臼然界中存在的重要自然资源，微生物学与矿物学又是两门十分重 要的基础学科，两I J 学科的结合是人类深入研究当前面临的许多自然科学闯题的必然结果。 通过研究微t 物埘矿物的作心，从而探讨微生物对矿物的作用机理及条件。进而在生产实 战} 卡} J ≯fJ 散地利H | 微生物对矿物的作用，促进对农作物有益的矿物元素的生物地球化学 撕爿，从l m 为经济发展服务。因此，微生物矿物学的研究无论在理论上还是在生产实践上 琊j } 仃l 。分巫要的意义。 ， 钏楚植物营养的三大要素之一，是动植物生命活动的基本元素．在植物营养中具有多 种功能，如活化酶、增强作物的吸水保水能力、提高作物光合作用和光合产物运输能力、 提高作物的抗逆性等。植物主要吸收离子形态的钾 K ，这类钾包括土壤胶体上的代换性 钾和水溶性钾，这是植物易于吸收的钾，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，但土壤中绝火部分钾是以矿物钾的形式存在，不易被植物利用。 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。另外， 钾在自然界中的元素循环与氮、磷不同，氮元素和磷元素被植物吸收后主要分布在植物的 籽实中，而钾主要集中在秸秆中，即使是秸秆还田，植物从土壤吸收的大部分钾仍然可返 回到土壤中，但仍然是一种区域内的自然循环，由此可见，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。众所周知，我国是一个钾资源极为缺乏的国家，普遍缺钾 的土壤和钾肥的供应不足，已经严重制约了我国农业生产的发展。我国钾盐资源不仅储量 一 譬 轧 t 一株丝状真菌对含钾矿物的风化作用研究 绪论 少，且分布不均匀，多集中在西北 占全国总储量的9 6 ．9 ％ 和西南 占全国总储量的2 ．6 ％ 地区，经济比较发达的东部地区基本无钾盐资源分布．由于钾盐资源条件的限制，我国氮 磷肥发展迅速，而钾肥发展缓慢，造成氮、磷和钾的比例失调。随着农业生产的发展，土 壤缺钾面积正逐渐由南向北发展。目前我国每年需钾肥6 0 0 万吨，国产钾肥供给量也不足 2 0 0 万吨，仍然存在近7 0 ％的市场缺口，每年需耗费几亿美元进口钾肥。由于钾矿资源的 制约，依靠国内生产显然无法满足市场需要。但是在现阶段，我国有大量的低品位含钾矿 物仍不能利用；每公顷耕地的耕作层中有约4 5 0 0 0 k g 不溶性钾不能为作物提供肥力这些 都是潜在的钾资源。如果使这些钾进入生物循环，它们将是取之不尽的钾素资源库。如何 使这些矿物钾转变成有效钾呢，在自然界中有物理风化、化学风化和生物风化作用，能被 人为控制之经济有效的方法当属生物风化，生物风化就是与微生物、植物和动物生命活动 及其分泌物质有关的矿物分化作用，其中作用最大的是微生物，要想经济有效地人为控制 微生物对矿物的分化作用，发酵工程技术是首选方法．所以，研究利用土壤、矿层中固定 于矿物结构中的钾及其与真菌、细菌作用的关系，并且使难溶性的矿物态钾转化为速效 性钾，同时研究发酵剂对含钾矿物中其它对农作物有益元素的释出，这无疑是一项应用 前景十分广阔的科技问题。 ， 2 喀斯特环境下矿物资源在农业上的利用 喀斯特 岩溶 一词来自于前南斯拉夫第纳尔“K a r s t ”高原，即石头之意。它是一种自然 现象，包括水对碳酸盐岩溶蚀作用的地球化学过程和形成的地貌形态． 在我国的在喀斯特环境地区，不仅耕地资源稀缺，而且全国近一半的贫困人口分布在喀 斯特地区，人口的超载和经济社会落后的双重压力，致使生态环境严重退化，出现了大面积 基岩裸露的喀斯特石漠化问题，这是喀斯特地区生态环境恶化的顶极形态。目前喀斯特环境 4 i 淡化地区十壤人量流失、土地生产力急剧下降，保墒能力差，可耕作资源逐年减少、粮食 { I 产；l ；低而不稳。国内外农业发展的实践表明，只有将农业真正纳入到可持续发展战略的轨 逝，I j 9 j i 农业才能获得快捷、健康和K 足的发展。通过施用微生物肥料来增进土壤肥力，使 土壤中对农作物有益的元素由难溶性转化为可被植物吸收的速效形态，是解决喀斯特环境农 业可持续发展的有效途径之一．中科院地学部、生物部及化学部共同提出“关于建立我国钾 肥资源稳定供应体系的建议’’，其中提出非常规钾资源 即通称的富钾岩石 作为我国钾肥来源 的一种补充[ 9 1 ．我国拥有丰富的不溶性含钾矿物资源，如钾长石、伊利石、明矾石等，这些钾 矿资源遍布全国，而且储量巨大。因此引进和开创新的加工技术，开发和利用难溶性含钾矿 物资源生产钾肥是解决我国钾肥短缺的有效途径。 2 一 鼍 “ 摹 一株丝状真菌对含钾矿物的风化作用研究 3 贵州喀斯特环境及其农业 贵州省喀斯特环境占全省面积的7 0 ％，喀斯特地区土层薄，土地自然肥力低，植被 覆盖率低，特尉是农作物根系生长的岩石及土层，在成岩过程和成土过程中矿物元素含量 不足及可溶性矿物流失。最突出的表现为钾元素的含量短缺，不能满足农作物生长需要， 通过对1 9 8 5 ．1 9 9 7 年贵州省农田钾养分投入产出的结果可知，贵州省农田钾养分供应入不 敷出，每年亏缺钾素养分为8 ．7 8 ．1 2 ．8 1 万吨【l O l ，钾肥施用严重不足。由于目前生态农业要求 大量减少氯化钾和硫酸钾的用量，采用微生物肥料已成为一种必然趋势。研究利用喀斯特 环境士壤、矿层中固定于矿物中的矿物钾及其与硅酸盐细菌作用的关系，并使难溶性矿物 钾转化速效钾，对特环境农业缺钾现状具有十分重要的意义。 贵州省喀斯特环境中含钾岩石十分丰富，富钾岩石的保有储量为4 8 0 0 余万吨，2 0 世纪8 0 年代的一项调奄表明，贵州土壤钾素含量处于中等或较丰富水平，同时贵州特有的喀斯特地 貌以及储姑巨人的含钾矿石都是十分珍贵的自然资源，贵州含钾岩石有碎屑岩和火山凝灰 岩。前者的含钾矿物主要为伊利石和钾长石；依其粒度可分为伊利石粘土岩和伊利石粉砂岩， 主要产丁．寒武系、奥陶系和二叠系地层，多属海相沉积成因类型．火山凝灰岩为富钾高硅的 岩行。因含有硅质的黄绿色“豆粒”，故俗称“绿豆岩”，主要产于三叠系和二叠系地层。贵州 省内中寒武统与下奥陶统广泛分布有含钾枯土岩，含钾量 以K 2 0 计算 7 ％以上．其特点 是分布广、层位稳、类型全、储域大大部分土壤速效钾含量较高，全省土壤全钾平均含量 为1 ．5 1 ％，速效钾平均为1 2 3 ．9m g ／k g 。1 9 9 8 年的研究调查表明，土壤全钾平均含量已减少到 1 ．4 2 ％，土壤速效钾含彗减少甜J 8 8 ．9m g ／k g 。农田钾素养分“入不敷出”，钾肥施用严重不足， 实施“补钾I 科”辨在必行。闪此利H J 好含钾岩石，使钾成为农作物能吸收利用的有效钾的工 { 1 橄 lJ 训⋯1 i I ；；} ．．采l lJ t I f ‘物学与微生物学相结合的研究方法和手段，探讨微生物与贵州山区 ；“ f - i { l q O 物的斗1 ⋯f 1 川，，I 展含钾矿物的生物有效性研究与应用是一项很有意义的工作。 { I 埘0 i I ．I ．1 l r f fJ g i 拍环境农业缺钾问题，硅酸盐细菌以及与之相关的生物技术的运用将会 广化囱觞的敏果，高温堆积发酵法来提高含钾矿物的生物有效性是目前的主要思路之一． 南潞堆肥是经过高温堆积发酵形成的有机肥料，其主要工作原理就是利用自然界广泛分布 的微生物，以含钾矿物、作物秸秆、绿肥等为主要原料，在控制微生物分解活动所需的水 分、酸碱度、空气、温度等条件下，促进可被生物降解的有机物料向稳定的腐殖质方向转 化的生物化学过程，同时通过硅酸盐细菌等微生物的作用使矿物钾变成可溶性的钾而被作 物吸收。最终形成的腐殖质类混合物质可作为肥料或土壤的改良剂，其中不仅富含植物所 需的全量元素，大量活性物质，如维生素、生物激素和酶等，还含有农作物必需的钾素【l l l 。 通过高温堆肥发酵法生产的有机肥料可以充分补充土壤中所缺乏的钾素养分，对改变农田 缺钾现状、改善农业生态条件、增加农作物产量、增强农作物品质，促进农业的发展具有 特殊意义，同时可以使我国长期以来严重缺钾的状况得到部分缓解． 3 一， 』 厶 一株丝状真菌对含钾矿物的风化作用研究 绪论 目前硅酸盐细菌肥料的大量田间应用试验肯定了硅酸盐细菌肥料在挖掘土壤潜在肥力 和提高作物产量等方面的有益作用。硅酸盐细菌制剂要在农业生产中有效利用必须因地制 宜，将矿物微生物技术广泛应用于土壤肥料上，充分有效的利刚喀斯特环境中储量巨大的 含钾、含磷矿物、废弃有机物料及硅酸盐细菌制剂等，利用它f 『J 制成有机生物复混肥应用 于