中文摘要：

以根际化学与生物学过程的耦合为研究主线，综合应用同位素示踪、同步辐射、原位微点观测、物质分离检测、选择性溶剂提取等手段，并借助分子生物学鉴定（PCR-DGGE 及克隆文库构建等的 DNA 生物学检测、PLFA-MIDI 微生物种类自动化鉴定等）新兴技术，选取典型污染物（砷、氯代有机物、多环芳烃）污染水稻土开展研究，重点探讨典型污染物在稻田中受氧化-还原交替和根-土界面氧化-还原梯度调控的迁移转化规律，解析稻田中典型污染物迁移转化和传递归趋偶联根-土界面中微生物介导的有机碳、氮、铁氧化还原及电子传递的交互过程，探索稻田中碳、氮、铁循环对水稻土污染物调控的生物学机理，为发展污染稻田的控制和修复技术原理提供理论和支撑，并提升典型污染物的根-土界面过程的研究水平。

结论摘要：

本项目选择砷、五氯酚、多环芳烃等典型污染物为研究对象，以稻田中污染物迁移转化与碳、氮、铁化学与生物学耦合动态过程为研究主线，综合应用分子生物学技术、稳定同位素示踪技术、同步辐射、原位微点观测、选择性溶剂提取等手段，探讨了典型污染物在稻田中受氧化-还原交替和根-土界面氧化-还原梯度调控的迁移转化规律，解析了稻田中典型污染物迁移转化和传递归趋偶联根-土界面中微生物介导的有机碳、氮、铁氧化还原及电子传递的交互过程，探索了稻田中碳、氮、铁循环对水稻土污染物调控的生物学机理。添加有机质显著增加了水稻土中As的甲基化作用，能够氧化、还原、甲基化As的生理活性微生物可以共存，并且介导土壤中As形态的转化。水稻根际As氧化微生物的丰度远超过As还原微生物的丰度，从而导致根际环境中As被铁氧化物固定而降低水稻对As的吸收。水稻植株吸收三甲胂氧化物后能够以三甲基胂形式挥发，但不能将无机砷、一甲基胂酸或二甲基胂酸转化为三甲基胂，水稻植株挥发的砷远小于淹水稻田。首次从土壤中克隆得到了砷的甲基化基因arsM，arsM在水稻土中广泛存在，并在砷的转化过程中起重要作用。稻田中Fe2+的积累与PCP的降解存在内在联系，HCl可提态Fe2+是表征PCP降解的关键参数。添加作物秸秆通过提供可溶性有机质电子供体而显著增加PCP的生物降解，添加NO3-、Fe3+、SO42-等电子受体则通过与PCP竞争电子供体而抑制了PCP的降解，电子供、受体的添加主要通过改变微生物群落结构而影响PCP的降解。铁还原过程中地杆菌以PCP为电子受体而强化其脱氯作用，PCP显著抑制了硫还原菌的生长，但促进了甲烷的产生。细菌和古菌对PAHs的降解与水稻根际过程有明显的响应，而真菌在水稻根际微域中则未受到水稻根际过程的影响。从PAHs污染的农田土壤中筛选得到了一株新的菲高效降解菌WF1，其在30？C、pH6 的无机盐培养基培养条件下，在1-2 d内对高浓度单一菲污染（25-200 mg/L）的降解率可高达94.2-96.9 %。通过16S rDNA测序比对，WF1菌株被鉴定为Massilia sp.，同时通过测定基因组，确定其基因组大小约为6.1 Mb。发表标注SCI论文26篇；出版英文著作2部；申请国家专利3件，其中授权2件；举办国际学术会议1次，在国际学术会议上作口头报告12人次；培养博士后2人、博士9名、硕士5名等。