砷是具有高致癌风险的农田重金属污染的主要元素之一,毒性和迁移性与其形态紧密相关,通常As（III）毒性和迁移性大于As（V）。异化铁还原是微生物介导的酶促反应,是土壤关键生态过程的核心驱动力之一,砷的形态转化与异化铁还原耦合息息相关。水稻土以其独特的淹水厌氧条件为微生物驱动异化铁还原创造了适宜环境。本研究以水稻土为对象,模拟淹水厌氧环境下,对比分析水稻土在灭菌和有菌驱动下,水稻土中总铁、总砷、Fe²⁺、As（III）和As（V）等动态变化,及Wenzel多级提取态含量变化特征以及识别在异化铁过程中起主导作用的关键微生物群落,探讨不同类型的矿物与土壤溶液中砷与总铁、亚铁及之间相互关系,阐明水稻土异化铁还原驱动砷形态转化的内在动力机制。研究结果将为降低水稻土吸收砷提供理论依据。主要的研究内容和成果如下:（1）自然条件下水稻土在淹水厌氧过程中发生了微生物异化铁还原过程。随着培养的进行,砷被逐步还原,水稻土中Fe²⁺增加的同时耦合了砷形态的转化。在淹水厌氧过程中,水稻土中As（III）与总砷的比例逐步增加最终达到平衡。淹水培养过程中pH值逐渐变为中性,而Eh值随着培养的进行逐步降低至-30mV以下达到平衡,此时为强还原环境。随着培养时间的延长水稻土中Fe²⁺和As（III）的产生量均逐渐增加至平衡,表明水稻土中铁还原过程同时发生了砷还原。与灭菌组的纯化学反应相比,微生物介导的异化铁还原过程最大区别是降低了F^-的浸出和加速SO₄^2-、NO₃^-的还原。（2）淹水厌氧过程中水稻土施加外源针铁矿和无定型羟基氧化铁均发生了砷还原过程,同时使砷的非专性吸附态（F1）向专性吸附态（F2）以及结晶铁锰氧化物结合态（F4）转化,降低了迁移率。0.1M的HCl提取态Fe²⁺含量均随着培养时间的增加而增加,前10d的还原速率最大,10d时Fe²⁺的含量达到577.413mg/kg,平均还原速率为3.213mg/（kg·d）,铁还原速率随着时间的增加而逐步减缓。施加针铁矿降低了铁还原速率及平衡含量,施加量浓度越高,抑制平衡Fe²⁺的含量的效果越明显。施加无定型羟基氧化铁能抑制HCl提取态Fe³⁺的还原和Fe²⁺的产生,不同施加量对抑制平衡Fe²⁺的含量的效果无显著性差异。（3）淹水厌氧过程中水稻土添加外源砷能抑制水稻土中的异化铁还原过程,浓度越高,抑制作用越强,砷形态经历了先还原后氧化的过程。使用logistic方程能够较好的拟合厌氧条件下异化铁还原速率曲线,拟合相关系数（R²）为0.935-0.984。该条件下铁的最大还原潜势为993.11-1132.53mg/kg左右,外源砷浓度越高,铁的还原潜势越低。外源As进入土壤后迅速向各级形态转化分配,以前15 d内反应最为迅速。施加外源砷到水稻土中淹水厌氧培养,水稻土中砷经历了先氧化后还原的过程,最终以五价砷为主。外源砷对微生物具有很强的选择性,能促进Betaproteobacteria丰度的增加,有利于硝酸盐依赖性的Fe²⁺氧化,同时也促进了专门的异化铁还原菌Geobacteraceae丰度的增加,但对异化铁还原具有重要作用的Clostridia受到强烈抑制,外源砷对微生物的综合作用抑制了异化铁还原的进行。外源砷加入水稻土经厌氧培养,砷最先向着多级形态中的F1、F2形态转化,其组分含量大幅增加。微生物介导的异化铁还原过程中最受影响的阴离子是NO₃^-、SO₄^2-,可能是由于微生物介导的还原反应使得NO₃^-和SO₄^2-被还原,其含量大幅降低且远低于对照组。（4）淹水厌氧过程中水稻土加入不同浓度硝氮,加速了Eh的降低,加快加强生成还原环境,使得As（III）的产生量达到平衡的时间提前,砷形态经历了先氧化后还原的过程。淹水厌氧条件下施加硝氮能够明显的抑制异化铁还原过程的进行,浓度越高,抑制作用越强;同时也抑制了砷的形态转化过程,浓度越低,抑制作用越强。微生物介导的异化铁还原过程中最受影响的阴离子是NO₃^-和SO₄^2-,表现为NO₃^-随着培养时间进行而降低和SO₄^2-含量远低于对照组。外源硝氮对微生物具有很强的选择性,而对异化铁还原起主要作用的Clostridia和Geobacteraceae丰度强烈受到抑制,从而抑制了异化铁还原的进程。灭菌组中铁和砷的还原量相比有菌组更少,说明铁砷耦合的氧化还原是一个生化过程,并非单独的化学过程。（5）腐殖酸对水稻土中异化铁还原具有较大影响。淹水条件下的水稻土中施加腐殖酸浓度越高,异化铁还原总量就越低,进而影响到水稻土中五价砷的还原过程,因此对砷的形态转化有着一定的抑制作用。施加外源腐殖酸可作为碳源供微生物新陈代谢,大部分微生物包括Anaerolineaceae的丰度均有提高,而Geobacteraceae受到的影响不大,但对异化铁还原起主要作用的Clostridia和Betaproteobacteria丰度受到抑制,所以减缓了异化铁还原的进程。微生物介导的异化铁还原过程中最受影响的阴离子是NO₃^-、NO₂^-和SO₄^2-,因为施加的腐殖酸作为碳源被土壤微生物用于生长代谢,使得菌类丰度增加;细菌数量的急剧增加会导致土壤中各类氧化性物质被快速耗竭,从而使得还原进程加速,从而使得NO₃^-和SO₄^2-被还原,从而NO₂^-的含量增加。相关性分析表明,对照组中的Fe²⁺含量和pH、Eh分别呈显著正、负相关（p<0.05）,添加腐殖酸处理组也是同样的结论但显著性不明显,且处理组和对照组的Fe²⁺含量与As（III）具有一定的负相关性,同样也说明外源腐殖酸抑制了土壤异化铁的还原,从而影响水稻土中砷的形态转化。