中文摘要：

土壤多组份多界面相互作用过程是土壤化学的重大前沿科学问题，华南土壤铁循环具有特殊性。申请人长期研究华南土壤铁循环与典型物质循环转化相互作用及其功能。以氧化铁、铁还原菌、腐殖质、有机酸为主要要素，构建了若干反应体系，阐明了铁循环与有机氯脱氯转化、铁循环与反硝化作用的微界面生物化学过程，厘清了四个要素的角色与功能；新发现克雷伯氏菌与从毛单胞菌的氧化铁还原与脱氯还原功能；构建了若干新的生物电化学反应系统，阐明了铁循环电子传递途径。2005年以来发表SCI论文49篇(第一作者13篇，通讯作者28篇；在Environ. Sci. Technol.等影响因子大于3的刊物上发表论文13篇)。2005年以来发表的论文SCI他引215次；入选新世纪百千万人才工程国家级人才，获中国青年科技奖，广东省科技进步一等奖2次。本项目继续深入拓展土壤铁循环与典型物质循环相互作用研究，形成土壤铁化学新体系。

结论摘要：

铁循环是连结碳氮养分循环与污染物转化降解的枢纽。以铁循环为核心，重点研究铁循环耦合污染物转化的环境效应、腐殖质电子穿梭机制、微生物—矿物相互作用机制。主要进展包括3个方面第一方面，铁还原耦合污染物转化。1. 铁还原耦合有机氯脱氯转化的生物地球化学机制。(1) 铁还原速率、五氯酚还原速率与土壤风化指数存在极显著的相关性；氧化铁游离度与活化度是最为重要的铁循环指标。(2) 运用分子生物学等方法研究了珠三角水稻土铁还原与五氯酚脱氯过程中的微生物群落变化，发现红环菌、地杆菌、韦荣球菌与除硫单胞菌占优势。2. 铁还原耦合砷有效性的生物地球化学机制。(1) 发现土壤中无定型铁氧化物吸附态砷是控制稻米砷的关键地球化学因子。(2) 水稻根表铁膜中的优势菌群为砷氧化菌（包括食酸菌属和假单胞菌属），且砷氧化菌的存在减少水稻土对砷的吸收。第二方面，腐殖质电子穿梭机制。1. 发现腐殖质加速铁还原菌胞外电子转移的能力受其电子穿梭容量控制，修正了国际上认为受其氧化还原电位控制的观点。2. AQDS和生物碳等水溶态与固体态腐殖质类似物能够有效提高水稻土中地杆菌、脱卤素杆菌与脱亚硫酸菌的数量3-5个数量级，可作为土壤中脱氯功能菌与铁还原功能菌的激活剂。第三方面，微生物—矿物相互作用机制。1. 以铁还原菌与氧化铁体系为模型反应，从氧化铁表面的络合配位机制、还原溶解机制与矿物导带介导机制等三个方面深入阐明了微生物—矿物相互作用的物理化学过程。2. 以铁还原菌、腐殖质或电子穿梭体、氧化铁为模型反应，胞外电子传递过程为核心，从腐殖质或醌基化合物的电子穿梭机制、微生物外膜细胞色素c为切入点的热力学、细胞色素c与底物之间的电子传递动力学等3个方面，深入阐明了微生物—矿物相互作用的生物化学机制。促进了土壤生物电化学的发展。与国际上重点关注沉积物与湿地系统相比，我们结合土壤污染控制与农产品安全的国家需求，重点关注农田系统。以铁循环生物地球化学机制为核心，显著促进了土壤学与微生物学、地球化学学科的交叉融合。共发表SCI检索论文30篇，培养广东省杰青2名，广州市珠江新星4名，邀请境外专家12人才来实验室交流。应邀组织Soil Science专刊“Red Soil in China”。