控制光照條件下生物炭對水稻土中鐵還原過程的影響

游　萍，賈　蓉，曲　東，唐珺瑤

（西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌712100）

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控制光照條件下生物炭對水稻土中鐵還原過程的影響

游萍，賈蓉，曲東*，唐珺瑤

（西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西楊凌712100）

摘要：為探究生物炭的添加對淹水稻田體系中藍(lán)藻等光合微生物生長及稻田土水界面氧化還原平衡的影響，選擇3種水稻土樣品，?用土壤泥漿厭氧恒溫培養(yǎng)方法，在控制光照件下研究添加不同粒徑生物質(zhì)對光合細(xì)菌生長及Fe（Ⅲ）還原過程的影響。結(jié)果表明，避光件下添加生物炭可以促進(jìn)水稻土中鐵還原過程，但不同粒度生物炭對鐵還原的促進(jìn)作用差異不顯著。光照件下添加不同粒度生物炭使天津（TJ）、寧夏（NX）和四川（SC）水稻土中葉綠素a（Ch1 a）含量分別降低35.63％～67.47％、39.66％～70.56％和46.82％，生物炭粒度對Ch1 a累積量的影響因土壤不同而存在差異。光照刺激下光合微生物的大量生長并產(chǎn)氧，引起了Fe（Ⅱ）的氧化，使Fe（Ⅱ）累積量降低了6.009～6.415 mg.g-1（TJ）、1.473～2.058 mg.g-1（NX）和3.037～3.693 mg.g-1（SC）。光照件下，添加生物炭在三種水稻土中均對鐵氧化過程有促進(jìn)作用，且增加量與水稻土來源和生物炭粒度有關(guān)：TJ和SC水稻土中<0.25 mm處理和0.25～0.5 mm處理對鐵氧化的促進(jìn)作用高于0.5～1.0 mm處理和1.0～2.0 mm處理；NX水稻土中，不同粒度生物炭對鐵氧化的促進(jìn)作用差異不明顯。表征光合微生物生長的Ch1 a含量、體系pH的?變量及Fe（Ⅱ）的氧化量之間存在顯著的相關(guān)性。

關(guān)鍵詞：生物炭；光合微生物；Fe（Ⅲ）還原

YOU Pjng，JIA Rong，QU Dong，et a1. Effect of bjochar on jron reductjon jn paddy soj1s under contro11ed j11umjnatjon condjtjon[J]. Journal of Agro-Environment Science，2016，35（1）：101-108.

生物炭是指動植物殘體或者其他生物質(zhì)在完全或部分缺氧的情況下，以相對“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[1-2]。多年來，生物炭在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用不僅為解決大量農(nóng)林廢棄物露天焚燒造成的環(huán)境污染和資源浪費問題提供了新途徑，而且已成為“永久固碳”的新思路。目前，針對生物炭農(nóng)業(yè)應(yīng)用的研究十分廣泛，主要表現(xiàn)在?良土壤[3]、污染防控[4]、溫室氣體減排[5-6]和促進(jìn)作物生長[7-8]等方面。研究同時發(fā)現(xiàn)，生物炭能夠為微生物提供良好的環(huán)境空間，對土壤微生物的生長、發(fā)育和代謝活動具有一定影響[9-11]。眾所周知，土壤中生物學(xué)過程是影響土壤質(zhì)量的重要因素。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)的異化還原，鑒于鐵在土壤中具有較高豐度，所以鐵的氧化還原過程受到關(guān)注[12]。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程亦能夠?qū)Φ咎锃h(huán)境產(chǎn)生影響[13-15]。光合微生物的產(chǎn)氧過程可?變土壤的氧化還原體系，使Mn（Ⅱ）和Fe（Ⅱ）氧化[16-17]，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)時可產(chǎn)生大量的藍(lán)細(xì)菌[16]，藍(lán)細(xì)菌產(chǎn)生的藻毒素也會增加稻田土壤的環(huán)境風(fēng)險[18-19]。因此，生物炭的應(yīng)用是否會對稻田鐵循環(huán)及光合微生物的生長產(chǎn)生影響將成為新的問題。本研究選擇3種水稻土樣品，?用土壤泥漿厭氧恒溫培育方法，在控制光照件下研究添加不同粒徑生物炭對光合細(xì)菌生長及Fe（Ⅲ）還原過程的影響，以期明確生物炭對鐵還原微生物和光合微生物的作用機(jī)理，闡明水稻土中不同生物菌群之間的生態(tài)功能和調(diào)節(jié)機(jī)制，為生物炭的農(nóng)業(yè)利用提供必要的理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試土壤和生物炭

供試水稻土分別?自天津市塘沽區(qū)四道橋農(nóng)場（用TJ表示）、四川省邛崍市回龍鎮(zhèn)柏楊村（用SC表示）和寧夏中衛(wèi)市沙坡頭區(qū)濱河鎮(zhèn)新墩村（用NX表示）。?集收獲后的稻田0～20 cm土樣，自然風(fēng)干，磨細(xì)，過1 mm土壤篩。土壤性質(zhì)見表1。TJ土壤樣品屬于濱海鹽土，鹽分含量較高；SC土壤樣品為下蜀黃土母質(zhì)發(fā)育的石灰性土壤；NX土壤樣品為黃土母質(zhì)發(fā)育的石灰性土壤，耕作方式為水旱輪作。

表1　供試土壤的基本理化性質(zhì)Tab1e 1 Basjc chemjca1 and physjca1 propertjes of soj1s used jn experjment

表2　生物炭的基本組分Tab1e 2 E1ementary composjtjon of bjochar

1.2試驗方法

以3種不同來源的水稻土為供試樣品，稱取過1 mm篩的風(fēng)干土樣5.000 g若干份，置于容積為15 mL的血?瓶內(nèi)，分別加入<0.25 mm、0.25～0.5 mm、0.5～1 mm及1～2 mm四種不同粒徑的生物炭0.200 g（按4％的添加量計），以未添加生物炭的土壤為對照（CK）。按液土比為1∶1加入去離子水，充氮除氧，用橡膠蓋及鋁蓋密封，于30℃下恒溫培養(yǎng)。設(shè)置光照培養(yǎng)（Ljght）與避光培養(yǎng)（Dark）2種方式，光照培養(yǎng)在光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行，并模擬自然晝夜件設(shè)置光暗周期（12 h∶12 h），光照培養(yǎng)箱的最大光照度為30 000 1x。分別于培養(yǎng)的第0、1、3、5、7、10、15、20、25、30、35、40 d?樣，測定土壤泥漿中Fe（Ⅱ）濃度及泥漿pH值，通過Fe（Ⅱ）含量及pH值變化，比較不同粒徑生物炭對鐵還原過程和體系pH值的影響。光合微生物生長?用測定其光合色素含量的方法表征[16]，通過葉綠素a（Ch1 a）含量變化，比較生物炭粒度對光合微生物生長的影響程度。

1.3采樣及測定方法

?樣時各個處理分別取出4瓶，用渦旋儀充分搖勻。其中1瓶用于Fe（Ⅱ）和pH值測定，另外3瓶用于Ch1 a測定。Fe（Ⅱ）測定時分別吸取0.4 mL土壤泥漿3份，溶于4.6 mL濃度為0.5 mo1.L-1的鹽酸中，在30℃下浸提24 h。于3500 r.mjn-1離心10 mjn后，取上?液用鄰菲羅啉分光光度法測定Fe（Ⅱ）濃度[20]，剩余泥漿用pH計測定pH值。泥漿中葉綠素含量測定時，將整瓶泥漿用20 mL無水乙醇定量地洗入研缽中（乙醇的終濃度為80％），然后迅速研磨，4000 r.mjn-1離心10 mjn，取上?液分別于663 nm和645 nm波長下測定吸光度，計算Ch1 a濃度[21]，并折算出每千克風(fēng)干土中Ch1 a含量。

1.4數(shù)據(jù)?理

?用Orjgjn 8.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與作圖。利用Logjstjc生長模型對光合微生物生長過程的Ch1 a含量隨時間的變化進(jìn)行擬合，計算體系中Ch1 a產(chǎn)生量的最大潛勢（a），最大生長速率（Vmax）及最大生長速率對應(yīng)的時間（TVmax），擬合分析利用Curve Expert 1.3軟件進(jìn)行。用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析和多重比較（LSD法）。?用CANOCO 4.5進(jìn)行典范對應(yīng)分析[22]（CCA），以便探討不同環(huán)境因子對光合作用及氧化鐵還原能力的影響。

2　結(jié)果與分析

2.1添加生物炭對水稻土中鐵還原過程的影響

圖1　添加不同粒度生物炭時水稻土厭氧培養(yǎng)過程中Fe（Ⅱ）產(chǎn)生量的變化Fjgure 1 Changes jn Fe（Ⅱ）concentratjons jn paddy soj1s under anaerobjc jncubatjon after addjng djfferent partjc1e sjzes of bjochar

添加不同粒度生物炭時3種類型水稻土厭氧培養(yǎng)過程中Fe（Ⅱ）產(chǎn)生量變化如圖1所示。在避光培養(yǎng)的水稻土中，F(xiàn)e（Ⅱ）隨著培養(yǎng)時間增加明顯產(chǎn)生累積，生物炭的添加可以促進(jìn)Fe（Ⅱ）產(chǎn)生，在SC和NX水稻土中比較明顯，而TJ水稻土中比較微弱。同時發(fā)現(xiàn)，避光處理下生物炭粒度對Fe（Ⅱ）累積的作用并不明顯。在光照培養(yǎng)件下，3種水稻土中Fe（Ⅱ）含量在10 d前呈不斷增加趨勢，與避光處理的變化基本相似，15 d后Fe（Ⅱ）含量開始迅速降低。生物炭粒度對光照件下Fe（Ⅱ）的影響在三種水稻土中有一定的區(qū)別，在SC水稻土淹水20 d后即表現(xiàn)出隨著添加生物炭粒度的增大Fe（Ⅱ）累積量增大的趨勢，而在TJ和NX水稻土中的影響不顯著。對比培養(yǎng)周期結(jié)束時TJ、SC、NX水稻土避光與光照處理間的Fe（Ⅱ）累積量發(fā)現(xiàn)，光照培養(yǎng)分別使各體系Fe（Ⅱ）累積量顯著降低6.009～6.415、3.037～3.693、1.473～2.058 mg.g-1，表明光照促進(jìn)了土壤中光合微生物的生長，光合微生物產(chǎn)氧可直接導(dǎo)致泥漿中Fe（Ⅱ）的重新氧化。

2.2添加不同粒度生物炭?理中pH值的變化

添加不同粒度生物炭處理的3種土壤厭氧培養(yǎng)過程中pH值的變化如圖2所示。生物炭的添加提高體系pH值，但不同粒徑生物炭對pH的影響差異不大。避光培養(yǎng)時，總體上3種土壤的pH值均呈現(xiàn)為?下降后趨于中性，pH值劇烈變化均出現(xiàn)在厭氧培養(yǎng)的前5 d。光照培養(yǎng)時，三種水稻土的pH值呈現(xiàn)出?逐漸降低后于淹水第10 d逐漸升高并于第30 d時基本趨于穩(wěn)定的趨勢，至培養(yǎng)期結(jié)束時體系pH值分別達(dá)到8.0、7.8和7.5左右。對避光與光照處理間的Fe（Ⅱ）含量變化（△Fe（Ⅱ），代表鐵氧化量）和pH值變化（△pH）進(jìn)行相關(guān)性分析（n=12）看出，△Fe（Ⅱ）與△pH之間顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.956** （TJ）、0.951**（NX）和0.702*（SC），表明體系pH上升越高，被氧化的Fe（Ⅱ）越多。

圖2　添加不同粒度生物炭時水稻土厭氧培養(yǎng)過程中pH值的變化Fjgure 2 Changes of pH va1ues jn paddy soj1s under anaerobjc jncubatjon after addjng djfferent partjc1e sjzes of bjochar

2.3添加不同粒度生物炭?理中光合色素含量變化

添加不同粒度生物炭處理的3種土壤厭氧光照培養(yǎng)過程中Ch1 a含量變化如圖3所示。TJ、NX、SC水稻土光照厭氧培養(yǎng)體系中Ch1 a累積量均于培養(yǎng)7 d開始增長，并分別于30、35、15 d趨于穩(wěn)定。向TJ、NX、SC水稻土添加生物炭分別使體系Ch1 a含量顯著降低35.63％～67.47％、39.66％～70.56％、46.82％。但生物炭粒徑對Ch1 a產(chǎn)生的影響在不同土壤中呈現(xiàn)出差異，NX水稻土中，不同粒徑生物炭的抑制效果無差異，而TJ、SC水稻土培養(yǎng)體系中，<0.25 mm、0.25～0.5 mm兩個處理對光合色素產(chǎn)生量抑制程度小于0.5～1 mm、1～2 mm處理。對TJ、NX、SC水稻土體系中Ch1 a含量、△Fe（Ⅱ）和△pH進(jìn)行相關(guān)性分析（n=12），得到Ch1 a含量與△Fe（Ⅱ）的相關(guān)系數(shù)分別為0.944**、0.868**和0.675*；Ch1 a含量與△pH極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.986**、0.954**和0.979**，表明水稻土中光合微生物生長越多，體系pH上升越高，被氧化的Fe（Ⅱ）越多。

對三種水稻土中Ch1 a為表征的微生物光合作用過程進(jìn)行動力學(xué)擬合，如表3所示。向TJ、NX、SC水稻土中添加生物炭使Ch1 a積累量a分別顯著降低2.200～4.303、5.801～5.950、3.523～7.351 mg.kg-1；光合微生物最大生長速率Vmax顯著降低0.170～0.254、0.356～0.468、0.307～0.731 mg.kg-1.d-1。但生物炭粒度對三種水稻土中光合作用過程影響不同。TJ水稻土中表現(xiàn)為<0.25 mm、0.25～0.5 mm兩個處理中Ch1 a積累量a和最大生長速率對應(yīng)的時間TVmax顯著高于0.5～1 mm、1～2 mm處理。SC水稻土中生物炭粒度主要影響的是Ch1 a積累量a和最大生長速率Vmax，表現(xiàn)為：< 0.25 mm處理≈0.25～0.5 mm處理< 0.5～1.0 mm處理≈1.0～2.0 mm處理。而NX水稻土中生物炭粒度僅在最大生長速率對應(yīng)的時間TVmax上表現(xiàn)出一定差異。

圖3　添加不同粒度生物炭時水稻土厭氧培養(yǎng)過程中Ch1 a產(chǎn)生量的變化Fjgure 3 Changes jn Ch1 a amount jn paddy soj1s under anaerobjc jncubatjon after addjng djfferent partjc1e sjzes of bjochar

3　討論

3.1光合微生物生長與土壤中鐵氧化還原過程的關(guān)系

光照環(huán)境促進(jìn)了土壤中光合微生物的生長，光合作用使體系中CO2被同化利用，并且在分解H2O的過程中釋放O2，?變了厭氧泥漿的氧化還原狀態(tài)，可導(dǎo)致泥漿中還原態(tài)的Fe（Ⅱ）發(fā)生氧化。在泥漿體系中可能包括以下化學(xué)平衡過程的?變：

光合微生物生長越快，產(chǎn)氧量增加越多，F(xiàn)e（Ⅱ）的氧化加劇，消耗的H+量越大，導(dǎo)致體系中CO2-3積累量增加。Schnejder等[23]研究也證實，CO2及HCO-3的消耗與CO2-3的增加是引起pH值劇增的原因。在本試驗中觀察到光照處理的pH值增加與光合微生物的迅速生長有關(guān)。所以，光照過程不僅促進(jìn)了光合微生物生長，同時也導(dǎo)致體系中Fe（Ⅱ）的氧化并伴隨pH值升高。然而，在泥漿體系中Fe（Ⅱ）的氧化與Fe（Ⅲ）的還原依然處于動態(tài)平衡狀態(tài)，鐵還原微生物會不斷地進(jìn)行鐵還原過程，而光合微生物又通過產(chǎn)氧增加Fe（Ⅱ）的氧化。在本試驗的泥漿反應(yīng)體系中，光照是外部因素，泥漿的受光表面會制約光合微生物的生長。在泥漿內(nèi)部，光照的影響微弱，微生物鐵還原過程依然占主導(dǎo)地位，鐵氧化過程將依賴O2的傳輸能力。另一方面，泥漿中電子的傳遞過程依然遵守?zé)崃W(xué)原理[24]，O2將是泥漿中優(yōu)勢電子受體，通過競爭電子也能夠抑制鐵還原過程進(jìn)行。

表3　添加不同粒徑生物炭?理的光合過程動力學(xué)擬合參數(shù)（x±s）Tab1e 3 Parameters of Logjstjc mode1 for photosynthesjs process under djfferent partjc1e sjzes of bjochar（x±s）

3.2添加不同粒度生物炭對鐵氧化還原過程的影響

比較光照培養(yǎng)過程中三種水稻土添加不同粒度生物炭后的鐵氧化過程（圖4）發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e（Ⅱ）氧化的發(fā)生主要在培養(yǎng)的10 d以后，不同水稻土中發(fā)生的鐵氧化量不同，表現(xiàn)為TJ > SC> NX。從變化趨勢分析，在培養(yǎng)的40 d中，TJ和NX水稻土的鐵氧化量已基本趨于平緩，而SC水稻土中仍然處于直線上升階段，說明土壤環(huán)境對鐵氧化過程亦存在影響。結(jié)合圖1的結(jié)果比較，添加生物炭對TJ和SC水稻土中光合微生物生長的影響十分顯著，而在NX水稻土中盡管粒度處理之間差異不顯著，但添加生物炭的處理與CK相比抑制作用明顯。這可能與試驗體系中生物炭對光照的遮擋及其吸收作用有關(guān)。然而，圖4中添加生物炭對水稻土中Fe（Ⅱ）氧化作用并非像對Ch1 a的影響那么突出。在鐵氧化的高峰期（15～40 d），不同生物炭粒度處理在TJ水稻土中區(qū)別不大，在NX水稻土中表現(xiàn)出后期對鐵氧化有一定促進(jìn)作用，而SC水稻土中粒度增大時對鐵氧化過程具有微弱的抑制。究其原因，影響鐵氧化的關(guān)鍵因素可能與培養(yǎng)體系中O2的擴(kuò)散有關(guān)。在試驗?用的靜置光照培養(yǎng)過程中，氧的擴(kuò)散速率較微生物鐵還原速率小，所以氧化的僅是與光合微生物接觸或相近部位的Fe（Ⅱ），大量的氧或許參與了土壤中游離的碳（CH4）及硫（H2S，S2-，S）等物質(zhì)的化學(xué)及生物氧化過程[25-26]。對于生物炭與土壤中甲烷氧化的關(guān)系也是需要進(jìn)一步深入探討的問題。

3.3添加不同粒度生物炭對抑制光合微生物生長及鐵氧化還原過程的貢獻(xiàn)

?用典范對應(yīng)分析（CCA）對TJ、SC和NX三種水稻土中不同生物炭處理與土壤理化性質(zhì)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析（圖5），排?參數(shù)包括：a、Vmax、TVmax、△pH、△Fe（Ⅱ）、培養(yǎng)體系初始pH值（pH-0）、有機(jī)質(zhì)（OM）、總氮（TN）、有效磷（AP）、游離鐵（F-Fe）及無定型鐵（A-Fe）含量。1～5所代表處理分別是CK、<0.25 mm、0.25～0.5 mm、0.5～1.0 mm、1.0～2.0 mm。排?圖中前兩個排?軸的特征值分別為0.082和0.037，共同解釋了三種水稻土五個處理分布特征的93.4％，能夠較好地反映不同處理中微生物過程參數(shù)和環(huán)境背景值的關(guān)系。

從圖5看出，三種水稻土在排?圖上彼此獨立，形成三個集群，排?參數(shù)中土壤有效磷對排?分布貢獻(xiàn)最大，其次是總氮、有機(jī)質(zhì)、無定形鐵和游離鐵含量。與該圖中第一排?軸相關(guān)系數(shù)較高的是有效磷（0.990）、總氮（-0.985）、有機(jī)質(zhì)（-0.862）、Ch1 a含量（0.759），第一排?軸從左至右表示光合作用及鐵氧化過程強(qiáng)度增加，說明有機(jī)質(zhì)、全氮和速效磷所反映出的水稻土中資源分布特征同微生物生長密切相關(guān)[27-28]。與第二排?軸關(guān)系密切的有△pH（0.934）、TVmax（0.931）、游離鐵（0.736）、△Fe（Ⅱ）（0.706）及無定形鐵（0.616），第二排?軸自下而上反映了鐵氧化還原過程強(qiáng)度的增加。比較添加生物炭的處理，在三種土壤中均與CK處理有明顯疏離，反映出添加生物炭對土壤生境可產(chǎn)生顯著的影響。TJ和SC水稻土中，< 0.25 mm處理和0.25～0.5 mm處理聚為一簇，0.5～1.0 mm處理和1.0～2.0 mm處理聚為一個簇；NX水稻土中，添加生物炭的處理之間聚為一簇，表明添加不同粒度生物炭對不同土壤的影響程度不同。光照件下不同土壤鐵氧化能力的大小排?為：TJ>SC> NX，且不同粒度生物炭在不同土壤中對鐵氧化過程影響不同。TJ和SC水稻土中<0.25 mm的處理和0.25～0.5 mm的處理對鐵氧化的促進(jìn)作用高于0.5～1.0 mm處理和1.0～2.0 mm處理，而NX水稻土中，盡管添加生物炭對鐵氧化有促進(jìn)作用，但生物炭粒度的影響不明顯。

圖4　添加不同粒度生物炭時水稻土光照厭氧培養(yǎng)過程中△Fe（Ⅱ）量的變化Fjgure 4 Changes of△Fe（Ⅱ）jn paddy soj1s under 1jghted anaerobjc jncubatjon after addjng djfferent partjc1e sjzes of bjochar

圖5　三種水稻土不同粒度生物炭?理與相關(guān)參數(shù)二維排序圖Fjgure 5 Bjop1ot of CCA ordjnatjons for parameters of soj1 amended wjth djfferent partjc1e sjzes of bjochar

4　結(jié)論

避光培養(yǎng)時生物炭的添加可以促進(jìn)水稻土中氧化鐵的微生物還原能力，但不同生物炭粒度處理對Fe（Ⅲ）還原的作用不明顯。光照件下，光合微生物的產(chǎn)氧過程可導(dǎo)致厭氧培養(yǎng)體系中Fe（Ⅱ）的氧化。添加生物炭后，由于對光合微生物生長產(chǎn)生顯著的抑制作用，導(dǎo)致光合色素（Ch1 a）累積量顯著降低，生物炭粒度越大對光合微生物生長抑制作用越明顯。光合色素（Ch1 a）累積量、體系pH的?變及Fe（Ⅱ）的氧化過程之間存在顯著的相關(guān)性。生物炭對Fe（Ⅱ）氧化過程的影響與水稻土性質(zhì)和生物炭粒度有關(guān)。TJ和SC水稻土中<0.25 mm處理和0.25～0.5 mm處理對鐵氧化的促進(jìn)作用高于0.5～1.0 mm處理和1.0～2.0 mm處理，而NX水稻土中，盡管添加生物炭對鐵氧化有促進(jìn)作用，但生物炭粒度的影響不明顯。

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Effect of biochar on iron reduction in paddy soils under controlled illumination condition

YOU Pjng，JIA Rong，QU Dong*，TANG Jun-yao
（Co11ege of Natura1 Resources and Envjronment，Northwest A&F Unjversjty，Yang1jng 712100，Chjna）

Abstract：Photosynthetjc cyanobacterja jn paddy soj1s jnf1uence soj1 redox and thus jron oxjdatjon-reductjon vja thejr oxygen-producjng process. Bjochar may affect the habjtats for these mjcroorganjsms. Here the effects of bjochar addjtjons on photosynthetjc cyanobacterja1 growth and redox ba1ance at soj1-water jnterface jn paddy soj1 system were jnvestjgated. Three types of ca1careous paddy soj1s amended wjth bjochar wjth djfferent partjc1e sjzes were anaerobjca11y jncubated wjth or wjthout j11umjnatjon at constant temperature（30℃）. Fe（Ⅱ）concentratjon，pH，and ch1orophy11 a（Ch1 a）content were determjned durjng jncubatjon. Resu1ts showed that under no j11umjnatjon，mjcrobja1 jron（Ⅲ）reductjon was promoted by bjochar addjtjons，but the partjc1e sjze of bjochar djd not show sjgnjfjcant effects. However，under j11umjnatjon，Ch1 a content jn TJ，NX and SC paddy soj1s was reduced by bjochar by 35.63％～67.47％，39.66％～70.56％，and～46.82％，respectjve1y，whj1e 1jght stjmu1ated photosynthetjc mjcroorganjsm growth，thus causjng Fe（Ⅱ）oxjdatjon by 6.009～6.415 mg.g-1，1.473～2.058 mg.g-1and 3.037～3.693 mg.g-1jn TJ，NX and SC paddy soj1s，respectjve1y. Moreover，bjochar a1so promoted the jron oxjdatjon under j11umjnatjon，but such promotjon varjed wjth djfferent soj1 types and bjochar partjc1e sjzes. Bjochar wjth <0.25 mm and 0.25～0.5 mm partjc1es showed greater promotjon on jron oxjdatjon than that wjth 0.5～1.0 mm and 1.0～2.0 mm jn TJ and SC paddy soj1s，whereas the jron oxjdatjon by bjochar was not obvjous jn NX paddy soj1. Sjgnjfjcant corre1atjons exjsted between ch1orophy11 a，pH change and oxjdjzed Fe（Ⅱ）.

Keywords：bjochar；photosynthetjc mjcroorganjsms；Fe（Ⅲ）reductjon

*通信作者：曲東E-maj1：dongqu@nwafu.edu.cn

作者簡介：游萍（1992—），女，湖南永州人，碩士研究生，主要從事土壤環(huán)境化學(xué)研究。E-maj1：youpjng@nwsuaf.edu.cn

基金項目：國家自然科學(xué)基金面上項目（41171204）

收稿日期：2015-07-13

中圖分類號：X71

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1672-2043（2016）01-0101-08doj：10.11654/jaes.2016.01.014