太湖梅梁湾沉积物中铁氧化氨作用及其脱氮贡献

摘要：

铁氧化氨反应是最近发现的一种新型氮转化途径,在林地、水稻田和湿地土壤氮循环过程中具有重要作用.然而,鲜有研究关注富营养化湖泊沉积物中的铁氧化氨过程.该研究在调查太湖梅梁湾沉积物理化性质和主要铁还原菌丰度的基础上,采用同位素示踪技术和C2H2抑制法研究了沉积物的铁还原速率和铁氧化氨过程,以实验过程中30N2和29N2的产生速率核算了沉积物的铁氧化氨速率.通过考察沉积物相关理化性质、铁还原菌丰度与铁氧化氨速率之间相关性,确定了这些因子对铁氧化氨的影响.结果表明:在太湖梅梁湾4个采样点的沉积物中均存在铁氧化氨过程,该过程能够在厌氧条件下将NH4+直接氧化为N2,或者将NH4+氧化为NO2-、NO3-,然后厌氧氨氧化或反硝化过程将NO2-、NO3-转化为N2导致沉积物氮损失.梅梁湾沉积物铁氧化氨速率范围为0.28～0.43 kg-1·d-1,占太湖人为输入无机氮的6.1％～9.4％.沉积物Fe(Ⅲ)含量和TOC含量与铁氧化氨速率之间呈显著相关性(P>0.05),在铁氧化氨过程中起重要作用.相反,pH与铁氧化氨之间无显著相关性(P<0.05).地杆菌属(Geobacteraceae spp.)、希瓦氏茵属(Shewanella spp.)、酸微菌科(Acidimicrobiaceae)及微酸菌A6属(Acidimicrobiaceae A6)与铁氧化氨呈显著相关性(P<0.05),表明铁还原菌可能直接参与铁氧化氨过程.综上,铁氧化氨是富营养化湖泊沉积物中氮素迁移转化的重要途径之一.

关键词：铁氧化氨、铁还原菌、氮转化、富营养化湖泊沉积物、同位素示踪

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分类号：X131.2(环境化学)

资助基金：国家自然科学基金项目51609234;江苏省自然科学基金项目BK20161089;PAPD

在线出版日期：2018-10-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1481-1487