四川愛源檢測技術服務有限公司
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近日,廣東省科學院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所劉同旭研究員團隊發(fā)表綜述論文,系統(tǒng)闡述了土壤鐵循環(huán)作用下的土壤有機碳(SOC)周轉過程。
研究背景
土壤是陸地生物圈最大的碳庫,SOC伴隨著土壤呼吸和土壤侵蝕正在逐漸減少,因此SOC周轉成為地學領域最受關注的問題之一。礦物結合態(tài)有機碳對SOC穩(wěn)定的重要性已成為共識,尤其土壤中豐富的鐵礦物可通過吸附、共沉淀或團聚作用介導并保護SOC。近期研究表明,鐵的價態(tài)和形態(tài)循環(huán)轉化直接影響礦物的形成與演化過程,進而對SOC的固定與分解過程產生重要的影響。因此,土壤氧化還原波動條件下,鐵循環(huán)對SOC周轉過程的影響已經成為本領域的熱點問題。
研究結果
研究團隊梳理了鐵礦物結合態(tài)土壤有機碳(Fe-SOC)的形成和分解途徑,并總結了控制SOC周轉的鐵生物地球化學和物理過程。土壤-植物生態(tài)系統(tǒng)中,輸入土壤的植物源有機碳的小部分可被鐵礦物直接固定,大部分則經微生物作用后以Fe-SOC或土壤微團聚體形式穩(wěn)定存在。厭氧條件下,鐵的還原溶解可使SOC從Fe-SOC和Fe(III)膠結的土壤微團聚體中釋放,同時鐵還原和SOC氧化的微生物耦合代謝過程還可進一步降解SOC生成CO2。盡管光照、好氧或微氧的條件下,F(xiàn)e(II)的生物氧化可通過共沉淀或吸附固定SOC;但有氧條件下,F(xiàn)e(II)通過非生物氧化生成的活性氧物種(ROS)可氧化SOC并釋放CO2。因此,鐵在SOC穩(wěn)定中的作用可能是一把“雙刃劍”,需要在將來的研究中綜合考慮。文章指出,氧化還原動態(tài)環(huán)境是未來研究的重點與難點,深入理解該過程有助于優(yōu)化土壤中的碳儲存策略,為碳中和戰(zhàn)略實施提供土壤碳匯解決方案。
相關研究發(fā)表于Carbon Research創(chuàng)刊號,并被收錄為封底文章。
土壤鐵循環(huán)耦合有機碳穩(wěn)定及降解的過程示意圖