活性铁相调控稻田氧化还原波动周期中有机碳的非生物转化
阅读者:易姝祺
【核心内容】
本研究考察了铁相在稻田土壤氧化还原循环中驱动羟基自由基(·OH)形成和OC转化的作用。
针对过往研究中的以下不足之处:①铁介导的非生物过程在驱动SOC矿化方面知之甚少;②缺氧土壤对氧暴露的影响主要集中在苯酚氧化酶促氧活性与SOC矿化之间的正反馈,而对ROS(•OH)作用的研究较少;③土壤中Fe(II)相被氧化产生•OH取决于不同Fe(II)种的形态和氧化还原敏感性;④虽然不同的Fe(II)物种强烈促进•OH的产生,但这些过程与土壤本身相关的研究很少同时进行。特别是在水稻土中,氧化还原波动经常发生。
故本研究通过研究三个城市的不同性质的土壤样品,设立厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件,利用穆斯堡尔光谱分析、紫外-可见分光光度计、总有机碳分析仪、使用化学建模程序Kinetics v6.80构建·OH形成和Fe(II)物种氧化的动力学模型等方法,研究五个氧化还原周期中铁的形态的变化、OC含量的变化以及CO2的生产量的变化,得出了以下结论:
①Fe(II) 物种的氧化可以产生丰富的·OH,从而诱导 OC 和 CO 2的氧化转化。·OH氧化贡献CO2的15.1-30.8%缺氧水稻土中的氧化过程的生产。②·OH的产生和 OC 的转化受到活性 Fe 物种的高度调节。③突出了活性铁物种在土壤氧化还原波动期间调节 OC 转化的核心作用。④0.5 M HCl-Fe 等活性 Fe 物种可能在土壤氧化还原波动期间驱动 OC 转化中发挥双重作用,导致更多的 OC 释放和更少的储存。这种新发现的机制为活性 Fe 物种在氧化还原波动期间介导 SOC 转化中的作用提供了新的见解。⑤本研究的结果还表明 ROS 对 OC 矿化的贡献在很大程度上被低估了。
【个人感受】
该论文的研究结果还表明 ROS 对 OC 矿化的贡献在很大程度上被低估了,本研究的结果然主要是在饱和条件下模拟氧化还原波动中获得的,这不同于在有限 O2扩散下依赖于排水的饱和-去饱和过程以及稻田的相关异质反应特征。因此,需要进一步的研究来探索原位条件下长时间范围内的相关过程,包括土壤特性、根系分泌物和微生物群落的影响。
【参考文献】
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