摘要
土壤微团聚体是指粒径小于250μm的土壤复合体，是由土壤矿物、有机质和微生物复合形成的强稳定性的土壤基本结构单元。微团聚体是土壤形成和发育的基础，是土壤中各种物理、化学和生物反应的热区，控制着养分和污染物的循环转化，深刻影响着土壤健康。土壤微团聚体可为微生物的生存提供有效空间，是土壤生态系统中生物多样性高的原因之一。定殖于土壤微团聚体中的微生物可进一步分泌胞外聚合物（EPS）形成生物膜（Biofilm），通过促进粘土矿物-离子-有机物胶结，从而稳定土壤结构。 本实验选取了枯草芽孢杆菌3610及成膜受限的突变菌株，分别接种于土壤矿物悬液和自然土壤（旱地、林地和水稻土）中进行培养，比较生物膜形成菌株与突变株对土壤微团聚体形成过程的影响差异；使用激光粒度仪、扫描电镜、荧光显微镜、傅立叶红外光谱、电位滴定等技术，探讨细菌生物膜对于土壤微团聚体形成的影响机制以及对土壤性质的改良作用，为利用细菌生物膜提升土壤地力，保障土壤健康提供科学依据。主要研究结果如下： （1）在旱地、林地和水稻土三种自然土壤中，添加枯草芽孢杆菌3610或成膜受限的突变菌株均能促进土壤团聚结构的形成，其中粒径10-50μm的微团聚体数量在旱地和水稻土中各增加了2%以上。相对于成膜受限的突变菌株，野生菌株3610对团聚体稳定性的促进作用更加明显。添加枯草芽孢杆菌导致土壤酶活性增加，其中加入野生菌株的土壤中脲酶活性是对照组的1.3倍。进一步研究发现野生菌株表面多糖和蛋白质含量显著高于突变菌株，野生菌株表面官能团总位点浓度是突变株的1.5倍，暗示着生物膜菌株可通过表面EPS促进土壤微团聚体的形成，同时提高土壤酶活性。 （2）在蒙脱石-针铁矿、高岭石-针铁矿的矿物体系中，添加枯草芽孢杆菌3610或成膜受限的突变菌株可以显著增加微团聚体的粒度，使团聚体结构大小由＜10μm增加到＞15μm。相比于突变菌株，野生菌株3610通过分泌更多的EPS，形成更完整的生物膜结构，紧密粘结矿物颗粒，促使更大的微团聚体形成。微生物在生物膜形成过程中会诱导矿物-有机团聚体的形成，团聚体结构可为微生物提供更合适的生存环境，增强微生物在环境胁迫下的存活能力。当施加干湿交替条件时，矿物体系中的微生物通过分泌更多的EPS来应对该胁迫刺激，这进一步促进矿物-有机团聚体结构的形成和发育。
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