Shewanella putrefaciens CN32对粘土附着态铵氮释放的影响

【目的】研究产胞外分泌物微生物Shewanella putrefaciens CN32对土壤中常见粘土矿物附着态NH_4~+的释放效果及影响机制。【方法】以吸附NH_4~+的蒙脱石、蛭石、伊蒙混层矿物和黑云母为对象,通过监测S. putrefaciens CN32作用下不同粘土释放的NH_4~+含量及过程,以及监测微生物量及释放的胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances,EPS)的含量变化,研究S. putrefaciens CN32作用下不同粘土矿物类型附着态NH_4~+释放的差异性。【结果】粘土矿物附着态NH_4~+含量从高到低依次为蒙脱石蛭石伊蒙混层矿物黑云母(黑云母NH_4~+吸附量极低,会在非生物作用下几乎完全释放),CN32作用下粘土附着态NH_4~+相对释放量依次为蒙脱石伊蒙混层矿物蛭石;然而,尽管CN32有效促进了粘土附着态NH_4~+释放,但释放的NH_4~+并未在溶液中大量累积,而是多被微生物同化吸收转化为生物有机氮(EPS为主)并吸附在粘土表面,且粘土对EPS的吸附能力表现为蒙脱石伊蒙混层矿物蛭石黑云母;由于粘土吸附NH_4~+及EPS都与矿物中的羟基(结构水或层间水)关系密切,推测EPS对矿物羟基的竞争吸附可能是CN32促进NH_4~+释放的重要原因之一。【结论】以上结果表明,产EPS微生物S. putrefaciens CN32能够促进各类粘土矿物的附着态NH_4~+释放,但释放的NH_4~+可以通过微生物作用转化为有机氮,从而在减少NH_4~+流失的同时增加土壤氮肥的生物可利用性,因此微生物在降低土壤氮肥流失、转化土壤氮肥污染过程中可能起到了重要作用,也揭示了深入系统地分析不同类型土壤(粘土类型不同)中粘土附着态NH_4~+在不同功能微生物作用下的迁移转化过程,是精准评估土壤氮肥施用效率及流失风险的前提之一。