厭氧培養(yǎng)的水稻土中磷酸鐵及磷的化學(xué)行為.pdf

1、土壤中的磷大部分呈難溶性化合物存在，能被作物吸收的有效磷很低。生產(chǎn)實踐發(fā)現(xiàn)，南方全磷含量低的酸性水稻土在漬水期間的有效磷含量增加，作物無缺磷現(xiàn)象。研究表明，漬水土壤中磷有效性的增加與鐵的還原有關(guān)，漬水土壤的化學(xué)性質(zhì)主要受鐵的支配。厭氧條件下Fe(Ⅲ)氧化物的還原，是微生物介導(dǎo)的、以Fe(Ⅲ)氧化物為最終電子受體的厭氧呼吸過程。這種厭氧呼吸作用具有重要的環(huán)境學(xué)和地學(xué)意義，F(xiàn)e(Ⅲ)還原微生物可利用除Fe(Ⅲ)以外的許多其它電子受體包括許多

2、有毒重金屬和類金屬，如Mn(Ⅳ)、Cr(Ⅵ)、Co(Ⅲ)等，從而對這些有毒重金屬起到還原解毒或還原固定的作用；還原過程還可促進一些有機污染物的降解；Fe(Ⅲ)氧化物的還原偶聯(lián)著Si、P等元素的變化，對提高這些營養(yǎng)元素的有效性發(fā)揮著重要作用。 本研究通過以四川、江西、吉林水稻土的水浸提液作為接種液進行富集培養(yǎng)試驗，初步探討了磷酸鹽對Fe(Ⅲ)還原的影響，磷酸鐵在不同有機酸(鹽)作為電子供體時的還原能力的差異；通過在四川、江西、吉林

3、和湖南水稻土的土壤溶液中添加磷酸鐵和AQDS進行厭氧培養(yǎng)，研究漬水過程中水稻土中有效磷、無機磷形態(tài)和反映有機磷變化狀況的磷酸酶的變化，主要得到了以下結(jié)論： 1.在水稻土浸提液為接種液的富集培養(yǎng)中添加不同濃度的磷酸緩沖液作為磷源，當磷酸鹽濃度大于30mmol/L時，鐵還原反應(yīng)的速率和Fe(Ⅱ)的產(chǎn)生量相對較低，甚至有抑制作用。而小于30mmol/L的磷酸鹽對氧化鐵的還原具有促進作用，其中，添加5mmol/L的磷酸鹽的鐵還原反應(yīng)最快

4、，培養(yǎng)期間內(nèi)使Fe(Ⅱ)的產(chǎn)生量也最高；但在土壤懸液中添加磷酸鹽卻并沒有產(chǎn)生這種現(xiàn)象。 2.難溶性的晶體磷酸鐵具有一定的微生物還原能力。不同的碳源及磷酸鹽的存在與否均會對磷酸鐵的還原反應(yīng)產(chǎn)生顯著影響。微生物可直接利用丙酮酸和乙酸鹽為碳源和能源使鐵(Ⅲ)還原，且以丙酮酸鹽為碳源的鐵還原啟動最快，培養(yǎng)到50d時Fe(Ⅱ)的產(chǎn)生量也最高；對于利用葡萄糖的鐵還原反應(yīng)來說，在缺少可溶性磷源時鐵還原過程受到明顯抑制，說明鐵還原微生物不是直接

5、利用葡萄糖，而是以葡萄糖的發(fā)酵產(chǎn)物如乙酸、甲酸、丙酸和氫氣等作為異化鐵還原微生物代謝利用的碳源和能源。 3.添加磷酸鐵的處理的Fe(Ⅱ)累積量，均明顯高于未添加磷酸鐵的處理，說明土壤中的磷酸鐵能被還原。水稻土漬水后有效磷的變化與鐵還原呈正相關(guān)關(guān)系，有效磷的變化趨勢與鐵還原變化趨勢并不完全相同：Fe(Ⅱ)累積量隨培養(yǎng)時間的延長而逐漸增加，到一定時間后鐵還原反應(yīng)達到平衡，F(xiàn)e(Ⅱ)累積量保持不變，而有效磷含量則先升高、又略有減少、然

6、后趨于一定值。添加磷酸鐵后，有效磷含量并沒有發(fā)生變化，說明磷酸鐵還原后釋放的磷酸鹽沒有轉(zhuǎn)化為有效磷，而是迅速和還原生成的Fe(Ⅱ)結(jié)合成藍鐵礦。水稻土中磷酸鐵的還原對有效磷的增加并無貢獻，漬水后增加的有效磷主要是無定型氧化鐵和其他可利用氧化鐵還原后減少了對無機磷的吸附所致。漬水培養(yǎng)過程中，F(xiàn)e-P濃度呈逐漸上升趨勢，Al-P則逐漸降低而后保持不變，O-P增加，Ca-P先增加后減少，但增加和減少的量基本相同，總體表現(xiàn)為基本不變。在純培養(yǎng)中

7、AQDS常作為一部分鐵還原微生物進行鐵還原必需的電子穿梭體，在本試驗中并無顯示出電子穿梭體的作用，可能是土壤自身含有大量有機物的所致，其中的醌類物質(zhì)已經(jīng)行使了電子穿梭體的功能。 4.漬水培養(yǎng)期間，具體來說是培養(yǎng)的第一個周內(nèi)，酸性和中性磷酸酶單脂酶活性提高。培養(yǎng)7d后，酸性磷酸酶活性有下降趨勢，而中性磷酸酶活性在培養(yǎng)到30d時仍有增加趨勢。兩種磷酸酶對溫度變化敏感，30℃培養(yǎng)條件下土壤的兩種磷酸酶活性明顯高于15℃培養(yǎng)條件下的磷酸