一株岩生真菌对碳酸盐岩的风化作用研究

真菌在矿物和岩石风化过程中起着不可忽视的作用，岩生真菌对岩石的风化作用研究是微生物风化作用研究的热点问题之一。本研究利用从碳酸盐岩表面分离到一株真菌，开展了岩生真菌对碳酸盐岩风化作用的模拟试验，研究了该真菌对不同碳酸盐岩风化作用的过程和效果，分析了真菌代谢产物，发酵液方解石饱和指数以及风化过程中稀土元素的行为，探讨了该真菌对碳酸盐岩风化作用的机理。 对该岩生真菌GZKM01菌株形态学特征和基于ITS序列的分子鉴定结果表明该菌株隶属真菌界(Kingdom fungi)、半知菌亚门(Deuteromycotina)、腔孢纲(Coelomycetes)、球壳孢目(Sphaeropsidales)、鲜壳孢科 (Nectrioidaceae)座壳孢属(Aschersonia)。 实验条件下显示该真菌对碳酸盐岩具有较强的风化作用，可以大大地提高岩石中Ca2+的溶出量，发酵液上清液Ca2+浓度大大高于培养基对照和纯水对照。以加石灰岩矿粉的发酵液(摇床培养)为例，发酵液上清液最高Ca2+浓度分别是死菌对照和纯水对照处理最高Ca2+浓度的3.98倍和13.73倍。 真菌在生长和风化岩石过程中可以产生有机酸、醇类等挥发性代谢产物；真菌矿物相互作用过程中，真菌与矿物形成菌体-矿物复合体或聚集体，真菌胞外分泌物在矿粉表面形成生物膜结构；真菌对碳酸盐岩的风化作用导致发酵液方解石饱和指数SIc不断增大，溶液处于方解石过饱和状态。真菌对碳酸盐岩的风化作用包括有机酸和其他小分子物质的化学降解作用，机械破坏作用，碳酸酐酶的催化作用，真菌的对矿质元素的吸收作用，次生成矿作用等。 真菌作用下，发酵液上清夜稀土元素的含量普遍高于K2HPO4浸泡液中稀土元素的含量, 与K2HPO4浸泡液相比真菌浸出的稀土元素δCe值较大、δEu值较小，富Ce贫Eu，稀土元素分异现象明显；真菌菌体中富Ce贫Eu的特征更加明显，菌体对Ce有强烈的富集作用。代谢产物的络合作用，真菌产生的代谢产物对pH的调节作用，菌体的直接吸收和吸附作用，有机质的吸附作用，氧化还原作用等是造成稀土元素溶出、迁移和富集的主要原因。 分析认为该真菌对碳酸盐岩风化作用包括一系列的生物化学和生物物理过程，这两个过程相互依赖，相互促进，协同作用，岩生真菌在碳酸盐岩的风化成土过程中起着非常重要的作用。该真菌对岩石中稀土元素溶出、迁移和富集同样起着重要作用。通过综合分析风化壳的风化强度、稀土元素分布特征、微生物活动等可以为评估微生物在岩石风化过程中所起的作用提供依据。上述研究加深了对岩生真菌与碳酸盐岩相互作用过程和机理的理解，为进一步研究碳酸盐岩微生物风化作用提供资料。