不同种类微生物及其碳酸酐酶对土壤一灰岩系统钙镁锌元素迁移作用.PDF

不同种类微生物及其碳酸酐酶对土壤一灰岩系统 钙镁锌元素迁移作用的土柱模拟实验研究① 李 为， 贾丽萍， 余龙江+． 朱 敏， 周蓬蓬 (华中科技大学生命科学与技术学院资源生物学与生物技术研究所，武汉430074) 摘要： 通过土柱模拟实验研究了筛选自西南岩溶区的典型细菌、真菌、放线菌对石灰岩的溶蚀动态及作用效果，并研 究了这3种类群微生物及其碳酸酐酶(CA)对土壤一灰岩系统Ca、Mg、Zn元素迁移的影响。结果表明：①实验所用的典型细 菌、真菌、放线菌均对石灰岩有较强的溶蚀作用，但是不同类群的微生物对石灰岩的溶蚀效果不同，溶蚀后石灰岩的表面形貌 变化不同，其中．真菌的溶蚀效果最显著，放线菌和细菌次之：②典型细菌、真菌、放线菌对不同元素迁移的影响不同，对于 照组；③一定范围内温度增加对Ca、Mg、Zn3种元素的迁移有不同程度的促进作用：④土柱淋出液中CA平均活性与Ca、Mg、 Zn 3种元素的总淋失量之间存在一定的正相关关系，说明CA对这3种元素的迁移具有一定的影响，且因不同元素而异。本研 究结果对于评价不同类群微生物在生物岩溶及岩溶系统元素迁移中的作用和地位提供了一定的科学依据。 关键词： 微生物；碳酸酐酶；元素迁移；土壤一灰岩系统 中图分类号：S154．3；P642．25 表层带岩溶作用是以土壤为媒介的表层生态系统 真菌和放线菌对灰岩的动态溶蚀效果，发现真菌的溶 过程【ll。已有不少研究揭示了土壤C02、有机质等对岩蚀效果最显著【l31。但是上述摇瓶实验是在各类微生物 溶作用的影响【2巧】，由于土壤是微生物的大本营，因此 最适生长条件下进行的，由于不同类群微生物对培养 越来越多的研究者也开始关注微生物在岩溶系统中的 基、pH等条件的要求有较大差别，所以早期研究难以 重要作用【611。大量的研究结果表明微生物无所不在， 反映自然岩溶环境条件下的情况。为此，在摇瓶实验 而且可以通过多种方式影响地球环境【8】，例如，微生 基础上进行了土壤一灰岩系统的土柱模拟实验，研究比 物可以通过影响矿物风化速率或诱导矿物沉积来改变 较了典型细菌、真菌和放线菌对灰岩的溶蚀动态及作 海洋、江河和气流的物质组成；可以通过释放配位剂 用效果，并研究了这3种不同类群微生物及其碳酸酐 或通过酶催化氧化还原反应来影响水体、土壤和沉积 物中金属和非金属物质的种类、数量和化学形态：可 影响。目前对于真菌和放线菌的溶蚀动态研究鲜见报 以通过结合沉积物、沉淀矿物、风化岩石等来改变地 道，比较不同类群微生物(细菌、真菌和放线菌)的 球的自然形貌。有关微生物的岩溶作用研究主要集中 溶蚀作用效果及其对元素迁移的影响，将有助于评价 在沉积作用方面【6。9】和对矿物岩石的溶蚀研究方面 不同种类微生物在生物岩溶及岩溶系统元素迁移中．的 [：o-：II，对于碳酸盐岩的溶蚀作用研究仍比较欠缺。 作用和地位，并为探索它们的溶蚀作用机理提供依据。 我们从西南岩溶地区分离筛选了多种微生物，并 1材料与方法 通过土柱动态模拟实验研究了细菌对岩溶系统Ca、 Mg元素淋失的影响，结果表明细菌对岩溶系统的Ca、1．1供试菌株及培养方法 Mg元素迁移具有较大促进作用，对灰岩具有明显的侵 选取本研究室从西南岩溶地区土壤中筛选出来的 蚀作用【忆I。进一步通过摇瓶模拟实验研究了典型细菌、 开放基金项目(2004-5—1)资助。 +通讯作者(yulongjiang@bust．edu．cn) 454 土 壤 第39卷 303)和放线菌(编号为Liul01)作为供试菌株。经初1．4分析方法 Toledo320．S 步鉴定，细菌GLRTl02Ca属于芽孢杆菌科；真菌pH采用Mettler pH计进行检测：电 Toledo 导率采用Mettler326电导率仪进行检测；Ca2+、 PDAJ