近年来,微生物对粘土矿物的分解作用逐渐被国内外的学者重视,成为地球科学研究的重点领域。本文分别研究了微生物及小分子有机酸对粘土矿物结构变化的影响,并进一步讨论了该研究在土壤中的生态学意义。本文在一定程度上揭示了土壤矿物的微生物转化和元素循环的规律,为改善根际土壤环境质量提供科学依据。论文采用本实验室筛选出来的烟曲霉Z5(Aspergillus fumigatus Z5)分别与硅酸盐粘土矿物蒙脱石、高岭土、伊利石共培养,通过SEM、TEM、CLSM、XRD等多项测试手段研究了烟曲霉对上述三种粘土矿物结构的影响,以及矿物对烟曲霉Z5的影响。采用蒙脱石与菌株Z5共培养,分别于8h、24h、36h、48h取样,研究微生物生长过程中与蒙脱石的作用过程。小分子有机酸是微生物重要的代谢产物,微生物与矿物的作用涉及物理作用,微生物的胞外蛋白,胞外多糖以及小分子有机酸。通过研究小分子有机酸与蒙脱石的作用,为进一步研究微生物与矿物作用奠定一定的基础。在矿物和微生物作用过程中,烟曲霉Z5通过菌丝生长的机械作用以及代谢产物的化学作用将大的矿物颗粒分解成小的矿物颗粒,菌丝吸附小的矿物颗粒,形成包裹着矿物颗粒的菌丝球。烟曲霉Z5的作用使蒙脱石紧密排列的层状结构变得卷曲、褶皱；烟曲霉Z5的代谢产物通过破坏蒙脱石结构中的Si-O、Al-0键,置换出蒙脱石层间的Ca、Mg等矿质元素,释放出蒙脱石中的矿质元素Si、Al、Ca、Mg、Fe,其中以Si和Al的释放量最多；烟曲霉Z5与蒙脱石作用使得蒙脱石中规则排列的晶格变得杂乱无序,结晶度变差；烟曲霉Z5的代谢产物与蒙脱石发生插层反应,使蒙脱石的层间距增大,进一步促进了烟曲霉Z5代谢产物的进入,从而增加溶蚀作用。研究发现,蒙脱石对微生物的生长代谢同样有着一定的影响。烟曲霉Z5和蒙脱石共培养后,烟曲霉Z5分泌的代谢产物中的胞外蛋白和胞外多糖明显增加,脂类物质和纤维素减少,烟曲霉Z5的菌丝细胞存活时间增加。草酸是微生物重要的代谢产物,草酸能够破坏蒙脱石的形貌结构,使蒙脱石层状结构变得卷曲；通过破坏蒙脱石结构中的化学键,溶蚀出蒙脱石中的金属元素；C2O42-进入到蒙脱石层间与层间阳离子Ca2+结合生成CaC2O4·H2O,与蒙脱石发生插层作用,使蒙脱石的层间距增大。菌株Z5与蒙脱石紧密结合在一起,形成菌丝-矿物复合物,促进真菌与矿物的作用。