微生物Fe(III)还原是厌氧水稻土中重要的生物化学过程之一,对稻田土壤的化学行为具有显著的影响。生物炭具有的孔隙度高、比表面积大等性质使得其对于全球变暖和增汇减排方面的研究比较多。生物炭与微生物Fe(III)还原都可以对温室气体产生一定的抑制作用,可是关于二者的关系研究尚少。本研究通过实验室模拟水稻土淹水环境,加入生物质炭或吸附处理后的生物炭,探讨了生物质炭与水稻土中微生物异化Fe(III)还原过程的关系。试验分为以下四个部分:向不同种类的水稻土中添加不同用量的生物质炭和不同粒度的生物炭;在生物质炭存在的条件下向体系中补加电子受体和供体探讨添加生物炭和不同有机碳源(葡萄糖、乙酸钠、丙酮酸钠和乳酸钠)条件下土壤泥浆中Fe(II)浓度和pH值的变化,采用Logistic模型对Fe(III)的还原特征进行了拟合分析;为了研究不同粒径和不同吸附时间的生物炭对不同碳源的吸附情况,以及其对不同水稻土中铁还原过程的影响情况,以及在添加了被处理后的生物炭条件下不同碳源对水稻土铁还原特征的影响,以采自吉林(JL)和贵州(GZ)水稻土为供试土壤,采用恒温泥浆厌氧培养的方式和土壤微生物群落的混合培养试验。测定了向水稻土中分别添加不同吸附处理后的生物炭土壤泥浆和微生物群落混合培养中Fe(Ⅱ)浓度和pH值的变化。试验得到以下主要结论:(1)在不同水稻土壤中添加生物质炭,可提高体系的初始pH值。随着厌氧培养过程的进行,其对体系pH值的影响逐渐减弱,培养后期的pH值与对照保持一致。表明生物炭对水稻土pH值的影响是短暂的,不会持久性改变土壤pH值。明确了关于“生物质炭可能具有增加土壤pH值的风险”方面的认识。(2)在不同类型水稻土中(酸性、中性和碱性水稻土),随着添加生物质炭量的增加体系中Fe(II)浓度表现出明显增大的趋势,铁还原特征值(铁还原潜势、最大铁还原速率及最大铁还原速率对应的时间)具有明显的差异。表明添加生物炭具有调控水稻土铁还原过程的能力,预示着通过添加生物炭可以调控水稻土中的主要生物化学过程,显示出潜在的环境意义。(3)添加生物质炭的粒度对水稻土中微生物铁还原过程具有明显的影响。体系Fe(II)累积浓度与生物质炭粒径大小呈负相关关系,粒径越小体系中Fe(II)浓度越大。表明生物炭对铁还原过程的调控能力与生物炭的比表面大小具有显著的相关性,部分揭示了生物炭调控水稻土铁还原过程的内在机理,即通过改变表面吸附过程可能对微生物铁还原过程产生明显的促进作用。(4)添加生物炭可以促进吉林(YJ)和江西(NC)两种水稻土中的Fe(III)还原能力。添加生物炭条件下,不同外源有机碳对水稻土中Fe(III)还原特征的影响存在差异,在吉林水稻土中对Fe(III)还原的调控能力显著大于江西水稻土。两种水稻土均能较好地利用乳酸盐、丙酮酸盐和葡萄糖还原Fe(III),而添加乙酸盐后的Fe(III)还原则表现出一定的滞后性。添加乳酸盐处理最大Fe(III)还原速率高于其他有机碳源,且达到最大Fe(III)还原速率的时间最短,表明乳酸盐是2种水稻土中铁还原过程的优势碳源。添加发酵性的有机碳源可显著影响泥浆培养过程中的pH值,有机碳源对江西水稻土pH的影响明显大于吉林水稻土,表明吉林水稻土中对发酵过程产生的氢的利用能力优于江西水稻土。(5)泥浆培养实验中,添加吸附了葡萄糖和丙酮酸盐的三种粒径的生物炭都会使Fe(II)的累积量增加,Fe(III)还原的速率越大,且达到平衡的时间最短;吸附了发酵性有机碳源的生物炭可使反应体系的pH值急剧下降。(6)混合培养试验中,添加同一粒径的生物炭吸附时间越长的,Fe(II)累积量越多;在吸附时间相同的情况下,粒径越大的生物炭Fe(II)的累积量越低;添加了吸附处理的生物炭都会使体系的pH降低。