【摘 要】
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铁是地球上常见的变价元素并且在自然界氧化与还原的过程有着深远的地球化学循环意义.这一循环不仅是其自身的循环,而且还与O、C、S、P、重金属甚至生物体、光等存在着相
【机 构】
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浙江大学土水资源与环境研究所,浙江省亚热带土壤与植物营养重点开放实验室,杭州310058
【出 处】
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中国土壤学会第十二届全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会
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铁是地球上常见的变价元素并且在自然界氧化与还原的过程有着深远的地球化学循环意义.这一循环不仅是其自身的循环,而且还与O、C、S、P、重金属甚至生物体、光等存在着相互依赖、相互耦合的关系,因而铁在环境生物地球化学循环中有着特殊的重要性.水稻土长期的灌水淹育和疏水排干的干湿交替过程一直受到广泛关注,尤其是水稻土干湿交替过程中铁的氧化还原过程更是土壤环境化学研究的热点.水稻土中的铁多以氧化态形式存在,包括无定形氧化铁、纤铁矿、赤铁矿、针铁矿以及铁铝矿物等.氧化铁的还原能够改变水稻土中的氧化还原电位,影响土壤吸附解吸过程,同时可以还原以及厌氧氧化一些污染物质,这对于土壤中有机污染物的原位修复起到重要作用.通常,高价铁氧化物可以分为化学还原(例如硫化物)以及生物还原两种方式.然而进一步的研究表明,微生物的异化铁还原过程是自然环境中Fe(Ⅲ)还原的主要途径.多种异化铁还原细菌(Dissimilatory Fe (Ⅲ)-Reducting Bacteria)能在厌氧条件下利用土壤中的有机物质作为电子供体,将Fe(Ⅲ)还原成Fe(Ⅱ),实现电子在呼吸链上的传递,形成跨膜的质子浓度电势梯度,进而转化为代谢所需要的能量.本研究在厌氧条件下采用选择培养基,以浙江嘉兴土壤并加入葡萄糖为碳源、柠檬酸铁为铁源开展铁还原微生物的富集筛选.通过反复分离纯化培养筛选出一株铁还原菌Z1,为革兰氏阳性菌,细胞排列呈杆状,菌体生长后期出现芽孢,呈椭圆形状或圆柱状.在固体培养基中生长中菌落表面粗糙并形成褶皱但不透明,污白色或黄白色.采用柠檬酸铁培养基测定菌株的最适pH,培养40h后pH为5.5,测定铁还原率在80％以上,为最佳还原pH值.在培养92h后,pH为5的铁还原率也达到80％以上.菌株Z1的MCF在pH为6时达到最大,最为适合Z1的生长.在pH为4～9的反应体系中,除pH为8、9的体系中无反应外,其他反应结束后体系的pH均在4.5左右.反应体系pH降低原因可能与菌株Z1利用葡萄糖生成小分子酸有关.基于上述研究结果可见,菌株Z1可以很好的还原可溶态Fe(Ⅲ),并能够适应较大的pH变化范围,但偏酸性环境更适合其生长.
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