【摘要】：生物炭是指動(dòng)植物殘?bào)w或者其他生物質(zhì)在完全或部分缺氧的情況下，以相對(duì)“低溫”(700℃)熱解炭化后產(chǎn)生的一類高度芳香化難熔性固態(tài)高聚產(chǎn)物。目前，針對(duì)生物炭農(nóng)業(yè)應(yīng)用的研究十分廣泛，主要表現(xiàn)在改良土壤、污染防控、溫室氣體減排和促進(jìn)作物生長(zhǎng)等方面，但是對(duì)生物炭施加到水稻土中對(duì)其中的鐵氧化還原過(guò)程及稻田中光合微生物的生長(zhǎng)的影響研究很少。在稻田生態(tài)系統(tǒng)中，由于淹水產(chǎn)生的厭氧環(huán)境可導(dǎo)致土壤中鐵錳氧化物發(fā)生微生物介導(dǎo)的還原作用，鑒于鐵在土壤中具有較高豐度，所以鐵的氧化還原過(guò)程倍受關(guān)注。另一方面，與水生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)的光合微生物及其代謝過(guò)程亦能夠?qū)Φ咎锃h(huán)境產(chǎn)生影響。光合微生物的產(chǎn)氧過(guò)程可改變土壤的氧化還原體系，使Mn(II)和Fe(II)氧化，從而影響到養(yǎng)分的有效性和重金屬的形態(tài)。

另外，水稻土在厭氧光照培養(yǎng)時(shí)可產(chǎn)生大量的藍(lán)細(xì)菌，藍(lán)細(xì)菌產(chǎn)生的藻毒素也會(huì)增加稻田土壤的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。因此研究水稻田中光合微生物及鐵還原過(guò)程對(duì)生物炭的響應(yīng)對(duì)于生物炭在農(nóng)田方面及抑制水體富營(yíng)養(yǎng)化的應(yīng)用有重要意義。本研究通過(guò)模擬水稻土淹水環(huán)境，采用泥漿厭氧培養(yǎng)探討光合微生物生長(zhǎng)及鐵氧化還原過(guò)程對(duì)生物炭的響應(yīng)，主要得到以下結(jié)論:

1、生物炭的添加會(huì)影響水稻土中光合微生物的豐度和優(yōu)勢(shì)種群。生物炭對(duì)光合微生物葉綠素的合成有影響，且與土壤性質(zhì)、培養(yǎng)時(shí)間、添加量及粒度有關(guān)。NX水稻土光照培養(yǎng)體系中，生物炭抑制葉綠素的合成，且抑制作用隨添加量的增大而增大，生物炭添加量為4%時(shí)，0.25-0.5 mm的生物炭對(duì)葉綠素的合成抑制作用最小。TJ水稻土光照培養(yǎng)體系中，低生物炭添加的處理(1%、2%)能促進(jìn)葉綠素的合成，隨著添加量的增大抑制作用增大，生物炭添加量為4%時(shí)添加生物炭粒度較大的兩個(gè)處理對(duì)葉綠素的合成有促進(jìn)作用。SC水稻土光照培養(yǎng)體系中低生物炭添加處理(1%、2%)對(duì)葉綠素的合成有微弱促進(jìn)作用，隨著添加量增大，抑制作用增大，生物炭添加量為4%時(shí)添加生物炭粒度越大抑制作用越大。

2、生物炭的添加能促進(jìn)鐵還原過(guò)程，且表現(xiàn)為添加量越大促進(jìn)作用越大；生物炭添加會(huì)抑制光合作用過(guò)程，添加量越大抑制作用越大，生物炭對(duì)體系鐵氧化過(guò)程的作用與生物炭添加量和土壤性質(zhì)有關(guān)。TJ水稻土中，添加量為1%的處理對(duì)鐵氧化的促進(jìn)作用最大，添加量為4%的處理對(duì)鐵氧化有抑制作用；NX水稻土中，添加量為8%和16%的處理對(duì)鐵氧化有促進(jìn)作用，其他處理均呈現(xiàn)抑制作用；SC水稻土中，添加量為1%的處理對(duì)鐵氧化有抑制作用，其他處理均呈現(xiàn)促進(jìn)作用，且添加量越大促進(jìn)作用最大。

3、光照條件下由于光合微生物大量生長(zhǎng)，光合作用產(chǎn)生氧氣能氧化體系中Fe(II)，同時(shí)光合微生物的生長(zhǎng)代謝過(guò)程能消耗CO2和HCO3-，使得體系pH上升。光合微生物物生長(zhǎng)具有顯著的抑制作用，粒度越大時(shí)對(duì)光合微生物生長(zhǎng)抑制作用越明顯。

4、水溶性磷的固定與鐵氧化過(guò)程呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與光合作用過(guò)程呈正相關(guān)關(guān)系。磷酸鹽的添加能促進(jìn)體系中水溶性磷酸鹽的固定。避光條件下生物炭的添加能促進(jìn)水溶性磷酸鹽的固定；光照條件下生物炭的添加對(duì)水溶性磷酸鹽的固定有抑制作用，一是生物炭能改變體系中的pH值，使得體系P的存在方式朝負(fù)電荷多的形態(tài)轉(zhuǎn)化；二是生物炭會(huì)抑制光合微生物的生長(zhǎng)，減少光合作用，進(jìn)而抑制鐵氧化物的生成，減少光合微生物與鐵氧化物對(duì)水溶性磷的固定；三是鐵-生物炭復(fù)合物的零點(diǎn)荷電低于單一鐵氧化物，也會(huì)抑制光照條件下鐵氧化物對(duì)水溶性磷酸鹽的固定。

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