红壤稻田铁循环的微生物驱动机制及对产甲烷过程的抑制效应

铁是红壤中最为重要的氧化还原活性元素，铁循环过程及其环境效应已成为国际上前沿热门研究领域。然而，当前铁循环研究主要集中在厌氧沉积环境，水稻土作为重要的湿地土壤类型，其铁循环研究才刚刚起步，铁循环的驱动机制与关键功能微生物尚不明确。本项目针对红壤稻田铁循环强烈发生与有机碳转化的特点，将"铁循环"与"产甲烷过程"联系起来研究，系统研究稻田铁循环的微生物驱动过程及其与产甲烷过程的耦合机制；探讨有机碳－铁氧化物－铁循环菌交互反应体系中的电子转移途径，阐明稻田土壤Fe(III)还原与Fe(II)氧化的协同过程与关键微生物驱动者；进一步在田间尺度下探讨铁循环与产甲烷过程的响应关系，综合采用现代分子生态学、生物电化学与光谱学等先进手段，解析铁-碳耦合过程的电子转移途径与环境效应，提出稻田甲烷减排的可能调控途径与水肥管理措施，为理解稻田铁-碳循环耦合机制提供科学依据，为温室气体减排途径提供技术支撑。

本项目以红壤水稻土为对象，以（非）导电铁氧化物为模型铁矿，围绕铁循环菌-土壤铁氧化物-产甲烷菌互作体系，研究铁氧化物介导下的铁循环机制与产甲烷效应。主要成果包括：（1）从红壤稻田中分离并鉴定出GSS01，SgZ-8和WM-1等3株铁还原新种，为研究稻田土壤Fe(III)还原与Fe(II)氧化的微生物协同过程提供了模式菌种；（2）考察导电铁氧化物对苯甲酸厌氧降解的影响效应，探讨了导电铁氧化物介导的电子传递过程；（3）考察铁还原对稻田产甲烷过程的抑制机制及甲烷减排效应，阐明了铁矿导电性与产甲烷过程的响应关系及关键微生物菌群。本项目初步揭示了铁循环与产甲烷交互过程的内在驱动机制，为深入理解铁-碳循环耦合机制提供科学依据，为稻田甲烷减排途径提供技术支撑。项目发现并命名铁还原新种3株，发表SCI论文12篇，获授权专利2项；培养博士2名，硕士1名；项目执行期间，本人获中国青年科技奖和国家优秀青年基金资助。