水稻中氧化鐵的還原特性
氧化鐵是土壤中最為豐富的金屬氧化物,在土壤形成過程及土壤氧化還原反應中起著十分重要的作用。土壤淹水后,一些厭氧微生物可利用 Fe作為電子受體,氧化有機物和氫氣,使 Fe還原為Fe。這種異化Fe(Ó)還原是水稻土和厭氧沉積物中氧化鐵還原的主要途徑。國內在水稻土鐵的微生物轉化研究中,較多注重于異化鐵還原過程,對Fe(Ò)的微生物氧化的研究少見報道。鑒于光合細菌在鐵微生物氧化過程中的重要作用,深入探討光合微生物與水稻土中鐵氧化還原的關系,對于進一步闡明土壤氧化鐵的環境意義具有重要的理論價值。
本研究選擇不同水稻土樣品,采用土壤泥漿厭氧恒溫培育的方法,研究光照對不同土壤中氧化鐵還原過程的影響程度,以期明確不同水稻土中潛在的微生物鐵循環轉化方式,為利用土壤鐵的氧化還原作用凈化環境提供必要的理論依據。在載玻片上滴加一滴蒸餾水,用解剖針從光照處理培養瓶中挑取少量綠色菌體,放入載玻片上的液滴中,用解剖針將其分散,蓋上蓋玻片,鏡檢并記錄觀察結果。不同處理的土壤泥漿取出2瓶,用無水乙醇定量地將土壤泥漿洗入研缽中,使乙醇的終濃度為 80%,迅速研磨離心,取上清液分別測定663nm和 645nm波長下光合色素提取液的吸光度值。
水稻土中最終生成的Fe(Ò)數量與土壤中可還原的氧化鐵含量有關,而鐵還原速率則受鐵還原微生物活性及土壤中氧化鐵組成影響。與避光培養比較,由光照轉為避光培養后的鐵還原速率減小,表明光照能夠導致土壤中鐵氧化還原平衡狀態的變化,這種氧化還原平衡狀態與土壤中鐵還原微生物及能夠氧化Fe(Ò)的微生物相互競爭有關。正是由于藍細菌利用光合系統Ò進行產氧的光合作用,從而導致了Fe(Ò)的氧化,驗證了厭氧光照培養中得到的光合微生物為藍細菌。
在另外兩種土壤中未觀察到光合微生物菌體的大量繁殖,故光照培養時也未出現Fe的氧化現象。盡管人們已經注意到了淹水稻田會有一定數量的水藻產生,并推測由于藻類光合作用產生的氧氣可導致土壤氧化還原電位升高,使土壤中諸如 Fe和S2-氧化。但在嚴格厭氧條件下探討光合微生物與氧化鐵還原的關系國內還未見系統的報道。本研究選擇了四種典型的水稻土,通過厭氧光照培養試驗發現,僅有兩種土壤(SC和TJ水稻土) 中有光合微生物的大量繁殖,并且對Fe濃度有顯著的影響,這兩種土壤均屬于石灰性土壤。表明光照條件是影響石灰性土壤中厭氧鐵還原的重要因素。傳統上將這些光合微生物歸于藻類,然而新的分類方法已將其命名為藍細菌。中國糧油儀器網 http://m.51wenwangwen.com/
