中文摘要：

微生物异化铁还原作用对水稻土中总有机物的降解及稻田温室气体减排具有重要的作用。本项目拟以不同类型水稻土为供试样品，采用添加葡萄糖、丙酮酸盐、乳酸盐及乙酸盐等有机物的厌氧富集培养方法，在水稻土微生物群落动态演替过程中分离和纯化铁还原菌。对分离的铁还原菌株采用PCR-RFLP技术分型，依据酶切类型特征，利用多样性指数为评价指标，分析不同碳源驯化方式对典型水稻土样品中铁还原菌群落结构的影响。测定有机碳源在体系中代谢产H2、有机酸浓度积累及脱氢酶活性的动态变化，分析不同碳源利用模式下Fe(III)还原的动力学特征与碳源代谢特征之间的相关性。通过研究可获得不同碳源利用模式对水稻土中微生物铁还原特征有何影响；碳源利用模式与水稻土中铁还原菌种群结构特征有何关系；H2及脂肪酸为电子供体时对水稻土铁还原过程的贡献率。本项目可为研究不同水稻土异化铁还原能力差异和影响因素提供基础依据。

结论摘要：

微生物异化铁还原作用对水稻土中总有机物的降解及稻田温室气体减排具有重要的作用。针对我国6类植稻区的水稻土，系统研究了土壤中微生物铁还原特征及其与土壤性质、环境因素的关系。采用土壤化学与微生物分子生态相结合的方法，揭示了主要植稻区土壤中不同碳源利用下铁还原过程与微生物种群结构之间的关系，证实了梭菌和芽孢杆菌是水稻土厌氧培养过程中执行铁还原功能的主要种群，阐明了利用发酵型碳源的脱氢与产氢过程对水稻土中微生物铁还原具有重要贡献。系统地研究了水稻土中厌氧粘细菌和地杆菌的群落结构与丰度，强化了对专性铁还原菌的认识。研究取得的结果如下 1. 采用土壤泥浆培养、土壤浸提液混合培养及纯培养等三种研究体系，探讨了以葡萄糖、丙酮酸盐、乳酸盐和乙酸盐为碳源条件下不同水稻土中Fe(III)的还原特征。揭示了不同水稻土中铁还原过程对不同碳源利用时敏感性差异，提出了发酵型碳源是土壤中铁还原微生物最易利用的形式，研究结果对于深刻认识厌氧水稻土中的铁还原机理具有重要意义。 2. 系统开展了不同水稻土中铁还原微生物分离及种群结构特征方面的研究，对于不同碳源诱导及其不同厌氧培养时间下的铁还原菌群落结构取得了新的系统的认识。验证了在铁还原条件下发酵型微生物是土壤中最为重要的铁还原菌种群，而兼性铁还原菌对于土壤中铁还原过程的贡献较专性铁还原菌更为重要。地杆菌和厌氧粘细菌在水稻土不同淹水过程中存在明显的群落演替过程，但其相比土壤中总细菌的丰度则较低，对土壤中的微生物铁还原贡献有限。 3. 针对脱氢酶活性、产氢能力及有机酸浓度变化，探讨了铁还原条件下不同碳源的代谢特征。揭示了水稻土微生物铁还原与脱氢酶活性、氢气分压之间的相关性。验证了依赖氢的铁还原对水稻土中铁还原具有重要贡献。发现有机酸的积累主要是在厌氧培养的后期，而氢积累和消耗先于铁还原过程。铁还原过程对脱氢酶活性及产氢过程具有诱导作用。不同碳源代谢过程的脱氢酶活性峰值出现时间具有明显的差异，葡萄糖和丙酮酸盐代谢的产氢浓度显著大于乳酸盐。