四川盆地稻田土壤中蕴藏着含铁半导体矿物，它们通过接收太阳光子触发着稻田土壤中多种物质能量的循环。微生物在物质能量循环中扮演着重要的介导体角色，其中地杆菌（Geobacter）是广泛地参与着稻田土壤甲烷（CH4）排放的过程。而稻田土壤作为CH4重要的排放源，加速了全球气候变暖。目前，关于稻田土壤中含铁半导体矿物介导Geobacter对CH4排放影响还未有深入的研究。基于此，本研究以四川盆地稻田土壤为探究对象，采用理化测定、16sRNA高通量测定和电化学方法等手段对稻田土壤含铁半导体矿物介导Geobacter影响CH4排放进行综合性的研究。主要内容和结果如下： 1）四川盆地稻田土壤中有机质（OM）含量变化幅度较大，土壤全磷（TP）含量普遍偏低，土壤pH呈负偏态分布，土壤全氮（TN）含量大多在0.13~0.19%之间。四川盆地稻田土壤含铁矿物，主要有Hematite、Goethite、Ferrihydrite、Maghemite和Magnetite，其中Hematite含量最多，Maghemite、Magnetite、Goethite含量相对较少。总含铁矿物量为2.13~16.53%，频率分布均一。铁矿物含量与成土地质年代之间存在关联，地质年代相近的岩石沉积物形成于相似的环境中，这样发育形成的土壤具有更相近的含铁矿物量。而稻田土壤中含铁半导体矿物量产生的载流子浓度有着正向关系，其解释度可达63%，说明了四川盆地稻田土壤在光照条件下释放的光电流主要来自于含铁半导体矿物。 2）四川盆地稻田土壤中对Geobacter赋存丰度影响最大的因素为土壤pH，有着负相关性的贡献度达到了72.5%。含铁矿物（Iron-bearing minerals，IBM）量达到9％以上时，对Geobacter赋存丰度呈现正相关性的影响。根据不同pH等级、不同土类、不同月份分组划分，发现水稻土中的Geobacter在酸性环境下赋存丰度较高，紫色土中的Geobacter似乎更能适应中性环境。时空上，四川盆地40年耕层土壤pH平均下降0.7，可能促使着Geobacte偏向中性和酸性环境的重要原因。整体上， 8月份稻田土中Geobacter丰度明显高于5月份，尤其是水稻土，紫色土没有差异。水稻土中有着更多的Fe2+波动变化可能较大范围影响了 Geobacter 的赋存丰度。 3）四川盆地稻田土壤中存在的Hematite、Ferrhydrite、Goethite、Maghemite和Magnetite有着良好的光电响应，它们的带隙宽度分别为：2.18eV、2.63eV、1.88eV、1.94eV和0.13eV。在不同光波长照射下，Hematite、Goethite、Ferrihydrite与Maghemite分别在550nm左右、500nm左右、＜400nm有着光电转化效率最高的表现。光照条件下不同含铁半导体矿物介导G·metallirducens对应的氧化峰和还原峰的分别在-0.5V~-0.6V左右和-0.18V左右，说明了G·metallirducens在接受来自含铁半导体产生的光电子的同时也在释放出电子。当含铁半导体矿物接受光电转换效率高的光波长时，能介导G·metallirducens产出高效的还原电流，这标志着不同含铁半导体矿物在对应的光波长照射下，其光电转换效率越高的电子跃迁能级就越接近于全光照还原电位的LIMO能级，直接表现是介导G·metallirducens产生的还原电流就越大。 4）培养试验中，添加Hematite和Ferrihydrite对于稻田CH4排放有着促进效果，但是Hematite在屏蔽550nm光波长的条件下会有效抑制CH4排放，这意味着采用屏蔽550nm光波长的“转绿光生态膜”技术对四川盆地稻田CH4减排是一项不错的策略， Ferrihydrite则在黑暗条件下对CH4排放的有抑制效果。添加Goethite对稻田CH4排放抑制效果最好，而 Maghemite对抑制稻田CH4排放的先决条件是在全光照下，未来在铁矿渣中增加Goethite和Maghemite比例可为抑制稻田CH4排放带来效果。 综上，这项研究中分析了四川盆地稻田土壤中含铁半导体矿物分布、Geobacter赋存丰度及影响因素、光催化含铁半导体矿物介导Geobacter产电状态，阐述了稻田土壤含铁半导体矿物介导Geobacter对CH4排放的综合性影响，为今后抑制稻田土壤CH4排放提供了新见解。
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