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《西北农林科技大学》 2003年
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水稻土中铁还原及其电子传递特征研究

谭中欣  
【摘要】: 铁的氧化还原过程是水稻土的重要特征之一。尤其是铁的微生物还原过程,不仅对水稻土的基本属性有重要影响,而且在土壤环境化学方面具有特殊的意义。氧化铁作为电子受体可以促进水稻土中有机物的降解,竞争抑制了有机物向甲烷的转化,对稻田甲烷排放有着重要影响。水稻土中氧化铁的还原程度受土壤中不同电子供体和受体的制约。通过添加有机物,一方面可以增加电子供体数量,同时也改变土壤中氧化铁的络合与溶解作用能力。不同电子受体间的氧化还原能力差异决定着土壤中电子传递的流向。利用这种电子竞争的特征,可以作为消除或减少土壤污染物的有效途径。 本研究选用采自我国4省份的典型水稻土为供试样品,通过室内恒温培养试验,研究了添加EDTA、黄腐酸及醋酸盐3种有机物和添加NO_3~-、SO_4~(2-)及Cr(Ⅵ)等电子受体后对土壤中铁还原的影响,同时对土壤含水量和温度等影响铁还原的因素进行了比较。实验获得以下主要结果: 1.由4种水稻土自身的铁还原能力比较,吉林和广东水稻土的还原潜势大,而江西水稻土的还原潜势最小,表明不同土壤中的易还原氧化铁数量不同及被微生物利用的程度不同。通过添加无定形氧化铁的试验发现,4种土壤中Fe(Ⅱ)生成量都有明显增加,表明土壤中存在较强的微生物还原潜力。 2.温度升高,土壤中铁还原量和还原速率度增大,其中吉林水稻土受温度影响最大。随着培养的水土比升高,不管是加铁还是不加铁的,对铁还原都有明显促进作用。 3.添加NO_3~-、SO_4~(2-)和Cr(Ⅵ)等电子受体后,NO_3~-和Cr(Ⅵ)表现出明显抑制铁还原的作用,而SO_4~(2-)对铁还原没有显著影响。NO_3~-的还原可直接竞争电子供体,而Cr(Ⅵ)还原则是通过氧化消耗Fe(Ⅱ)的机制进行。因此,铁还原可以作为降低土壤中Cr(Ⅵ)污染的有效方法。 4.添加黄腐酸和醋酸盐等有机物后,在吉林和广东水稻土中铁还原有明显增加,并且醋酸盐的作用大于黄腐酸,而在四川和江西水稻土中铁还原量与对照没有显著差异,表明不同土壤中的有机物种类对铁还原也有明显的影响。 5.土壤中甲烷产生量有很大的差异,并且添加氧化铁对水稻土中温室气体产生具有显著影响。厌氧培养条件下,不同土壤产甲烷能力的顺序表现为:四川土>江西土>吉林土>广东土,添加氧化铁可显著抑制土壤中CH_4和CO_2形成。 6.广东土壤中N_2O气体产生量显著大于其它3种土壤。吉林、四川和江西水稻土在厌氧培养1-2天内N_2O产生即可消失,而广东土的释放高峰期则可持续到7天,表明土壤性质对N_2O气体产生有重要影响。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:S511.061

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【引证文献】
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