铁(Fe)是环境中具有高活性和高丰度的元素,关联着环境中多个元素和污染物的生物地球化学过程。铁还原微生物在环境中广泛分布,其对Fe(III)矿物的还原影响着环境中众多生物和化学过程,具有重要的环境意义。作为环境功能材料之一的生物质炭能够影响微生物铁还原过程。但目前关于生物质炭对微生物铁还原过程的影响仍存在争议,对其影响机制尚不清晰。由于菌种、生物质炭类型、实验浓度设置等的差异,甚至出现了相悖的结论。同时生物质炭对微生物异化铁还原过程影响的研究大多集中在某几株纯菌的水平,而环境中还存在多种不同种属的铁还原菌,我们对环境中其它种属铁还原菌受生物质炭影响研究还很少。为进一步探究水稻秸秆生物质炭对微生物异化铁还原过程的影响,本研究分别以异化铁还原模式菌株Shewanella oneidensis MR-1和环境中富集的铁还原菌群为对象,开展微生物细胞悬浮液培养实验和微宇宙培养实验,分析了生物质炭的热解温度、生物质炭浓度和水铁矿浓度、电子穿梭体AQDS、铁矿物类型等多种条件对生物质炭所介导的微生物铁还原过程的影响。测定了不同条件下的微生物铁还原动力学、解析了矿物-生物质炭-细胞的空间位置关系,同时分析比较了不同富集菌液的群落结构等多种相关参数的变化。同时还分析了水稻秸秆生物质炭对微生物铁还原过程所耦合的硝基苯降解的影响。研究结果如下:(1)生物质炭对微生物异化铁还原的影响与生物质炭热解温度、生物质炭浓度和水铁矿浓度等因素显著相关,不同的条件下会出现促进或抑制作用。热解温度为700℃的生物质炭对微生物异化铁还原的影响表现为促进,而500℃和600℃表现为抑制。对于热解温度500℃条件下制备的生物质炭,在生物质炭浓度为2-10 g·L^-1的范围内均抑制了微生物铁还原,其抑制作用表现为随着铁浓度的升高,抑制作用降低;随着生物质炭浓度的降低,抑制作用也降低。(2)电子穿梭体AQDS对生物质炭介导的微生物铁还原过程有显著影响。对于热解温度500℃条件下制备的生物质炭,电子穿梭体AQDS可以降低该生物质炭对微生物铁还原速率的抑制作用。(3)铁矿物类型和震荡培养条件会显著影响生物质炭介导的微生物铁还原的过程。对于热解温度500℃条件下制备的生物质炭,在其抑制微生物对水铁矿还原的同时还可以抑制微生物对针铁矿的还原。此外,在震荡培养条件下的微生物铁还原速率比静置培养条件下高。(4)对Shewanella oneidensis MR-1微生物异化铁还原过程起到抑制作用的生物质炭,会同时抑制该菌株对硝基苯的降解。硝基苯和生物质炭均抑制了Shewanella oneidensis MR-1的异化铁还原。(5)在嘉陵江消落带土壤、城市湖泊沉积物、农田土壤富集到的微生物铁还原菌群有显著的差异。嘉陵江消落带土壤中的优势微生物铁还原菌属为Pelosinus、Fonticella、Thauera、Rhodococcus等。农田土壤中的优势铁还原菌属为Pseudomonas和Methylobacterium-Methylorubrum、unclassified_Veillonellales-Selenomonadales等。城市湖泊沉积物的优势铁还原菌属为Azospira和Geobacter。(6)对从城市湖泊沉积物中富集的铁还原菌群Azospira和Geobacter富集液对象研究。发现水稻秸秆生物质炭的添加抑制这些微生物的铁还原速率,且生物质炭对Geobacter属的铁还原菌的抑制作用小于对Azospira属的抑制作用。综上,该研究结果加深了不同类型的生物质炭对微生物异化铁还原过程的影响的认识,也揭示了环境样品中不同铁还原菌群对生物质炭的响应各异。该研究为进一步探明生物质炭对环境铁循环的影响提供了新的思路。